食品营养成分分析

食品营养成分分析第一节食品中水分的测定一、食品中水分的存在形式及测定意义•食品中水分主要有两种存在形式，即游离水和结合水。•食品水分含量的多少，直接影响食品的感官性状及组成比例，改变营养素及有害物质的浓度。•食品中水分又是微生物繁殖的重要条件，可加速污染物质扩散，不利于食品的贮存，缩短食品的食用期限。•控制和测定食品中水分的含量的意义：控制食品中水分的含量关系到食品品质的保持和稳定性的提高。测定食品的水分不仅可以了解食品水分的含量和掌握食品的基础数据，而且可以增加其他测定项目的可比性。二、水分测定的方法（一）常压干燥法1.原理食品中的水分指在100℃左右直接干燥的情况下，所失去物质的总量。2.仪器电热恒温干燥箱；精密天平；称量瓶；蒸发皿3.操作方法（1）固体样品称量瓶的处理：洁净铝制或玻璃制称量瓶→开盖，置于干燥箱中→95-105℃干燥0.5-1h→加盖，置于干燥器内→冷却0.5h→称量→重复干燥冷却步骤至恒重样品的测定：粉碎或磨细的样品→置于称量瓶中→加盖，精密称量→开盖，置于干燥箱中→95-105℃干燥2-4h→加盖，置于干燥器内→冷却0.5h→称量→重复干燥冷却步骤至恒重（2）半固体或粘稠液体样品海砂的准备：水洗净的海砂→加入6NHCl→煮沸0.5h→水洗至中性→加入6NNaOH→煮沸0.5h→水洗至中性95-105℃干燥备用蒸发皿的准备：洁净蒸发皿内放入10.0g海砂及一根小玻棒→置于干燥箱中→95-105℃干燥0.5-1h→置于干燥器内→冷却0.5h→称量→重复干燥冷却步骤至恒重样品的测定：半固体或粘稠液体样品→置于蒸发皿中→精密称量→搅匀，沸水浴蒸干→擦去皿底水滴→置于干燥箱中→95-105℃干燥2-4h→加盖，置于干燥器内→冷却0.5h→称量→重复干燥冷却步骤至恒重4.计算水分（%）=干燥物（%）=100-水分%m1为称量瓶和样品质量，m2为干燥后称量瓶和样品的质量，m3为称量瓶（或蒸发皿、海砂、玻璃棒）的质量5.说明此法虽设备和操作简单，但时间较长，且不大适宜胶体食品以及高脂肪和高糖食品或含有较多高温易氧化、易挥发物质的食品。（二）真空干燥法（减压干燥法）1.原理采用比较低的温度，在减压下进行干燥以排除水分，样品中减少的量即为样品的水分含量。2.仪器真空干燥箱3.操作方法除干燥方法采用真空干燥箱，70℃，600mmHg柱干燥5h外，其余步骤同上。（三）红外线干燥法1.原理本法以红外线为加热干燥的热源。红外线的产生方法有两种，一种是用红外线灯泡，干燥时可调节灯泡与物料之间的距离，从而调节加热温度；另一种是用电热丝降压，使温度降低，从而辐射出大量的红外线。2．操作方法（参照常压干燥法进行）（四）蒸馏法1.原理本法的原理是基于两种互不溶解的液体的二元体系的沸点低于各组分的沸点。加入与水互不混溶的有机溶剂于样品中，使水分和溶剂共同蒸出，由水分的容量可知样品中水分的含量。常用的溶剂有汽油（95-120℃）、苯（80℃）、甲苯（111℃）、二甲苯（140℃）、四氯乙烷（146℃）、三氯乙烯（87℃）等，其中以甲苯和二甲苯应用最普遍。2.仪器和试剂水分测定蒸馏器，甲苯或二甲苯3.操作方法准确称取5.00–10.00g样品置于洁净干燥的水分测定蒸馏器的烧瓶中→加入甲苯或二甲苯至浸没样品为止→连接蒸馏装置→从冷凝管顶加入溶剂至装满受器的刻度管为止→徐徐加热蒸馏→水分大部分蒸出后，加快蒸馏速度，直到受器刻度管的水量不再增加为止→关闭热源→从冷凝管顶注入少量溶剂洗净，直至蒸馏器和冷凝管壁上不在发现水滴为止→读取刻度管中水层容积4.计算水分（%）=（V/W）x100V为刻度管中水层的容积（mL），W为样品的质量（g）5.说明本法对谷物、干果、油类和香料等样品检验结果较准确。特别是香料，蒸馏法是唯一的、公认的水分检验分析方法。第二节灰分的测定一、食品中灰分测定的意义•食品中除含有大量有机物外，还含有丰富的无机成分，这些无机成分包括人体必须的无机盐(或称矿物质)，其中含量较多的有Ca、Mg、K、Na、S、P、CI等元素，此外还含有少量的微量元素，如Fe，Cu、Zn、Mn、l、F、Co、Se等。•食品经高温灼烧后残留下来的无机物叫做灰分，主要是氧化物或无机盐类（无机物或矿物质）。二、总灰分的测定1.原理总灰分是指食品样品中无机盐和矿物质或其它混杂物质。在一定温度下把样品中的有机物质灼烧氧化后，将残余的白色物质称重，即得总灰分。2.操作方法（1）准备：瓷坩埚→用1∶1盐酸煮1-2h→水洗净→置于高温炉中，550℃左右30min→稍冷后移入干燥器内冷却→称重（2）样品的灰化：在坩埚内准确称取样品2.00-5.00g（如是湿样，可多取样品并置于水浴上或烘箱干燥）→在电炉上烧至无烟（炭化）→移入550-600℃高温炉中灰化至白色灰烬为止→待炉温降到200℃以下，将坩埚移入干燥器内冷却→称重→再次灼烧至恒重（0.2mg）3.计算4.说明①如果样品中含糖量较高，样品灰化时易疏松膨胀溢出坩埚，可预先加数滴纯植物油后再灰化。②如灰化不完全，可取出冷却后，加入数滴硝酸或过氧化氢等强氧化剂，蒸干后再移入高温炉中灰化至白色。③从干操器内取出坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时，应注意使空气缓缓流入，以防残灰飞散。④灼烧后的坩埚应冷却到200℃以下再移入干燥器中，否则因热的对流作用，易造成残灰飞散;且冷却速度慢，冷却后干燥器内形成较大真空，盖子不易打开。三、水溶性灰分与水不溶性灰分的测定四、酸溶性灰分与酸不溶性灰分的测定第三节蛋白质与氨基酸的测定不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同，故各种不同的蛋白质其含氮量也不同。一般蛋白质含氮量为16%，即一份氮素相当于6.25份蛋白质。此数值（6.25)称为蛋白质系数，不同种类食品蛋白质系数有所不同，如玉米、荞麦、青豆、鸡蛋等为6.25，花生为5.46，大米为5.95，大豆及其制品为5.71，小麦粉为5.70，牛乳及其制品为6.38。•异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸在人体内不能合成，必须依靠食品供给，故被称为必需氨基酸。•测定蛋白质的方法可分为两大类：一类是利用蛋白质的共性，即含氮量、肽键和折射率等测定蛋白质含量：另一类是利用蛋白质中特定氨基酸残基、酸性和碱性基团以及芳香基团等测定蛋白质含量。一、凯氏定氮法新鲜食品中含氮化合物以蛋白质占优势，所以检验食品中蛋白质时，往往只限于测定总氮量，然后乘以蛋白质换算系数，得到蛋白质含量，实际上包括核酸、生物碱，含氮类脂、卟啉和含氮色素等非蛋白质氮化合物，故称为粗蛋白质。(一)凯氏常量定氮法1．原理样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化;使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出，而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。然后加碱蒸馏，使氨蒸出。用硼酸吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定。根据标准酸消耗量可计算出蛋白质的含量。（滴定所用无机酸的量(mol)相当于被测样品中氨的量(mol)，根据所测得的氨量即可计算样品的含氮量。）4．计算样品中的蛋白质含量(%)=式中：A为滴定样品用去的盐酸平均毫升数，B为滴定空白用去的盐酸平均毫升数，V为样品的毫升数，C为盐酸的准确摩尔浓度，14为氮的原子量，F为氮换算为蛋白质的系数，m为样品的质量5．说明①所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制。②消化时不要用强火，应保持和缓沸腾，以免粘附在凯氏瓶内壁上的含氮化合物在无硫酸存在的情况下未消化完全造成氮损失。③样品中若含脂肪或糖较多时，消化过程中易产生大量泡沫，为防止泡沫溢出瓶外，在开始消化时应用小火加热，并时时摇动。④蒸馏完毕后，应先将冷凝管下端提离液面，清洗管口再蒸1分钟后关掉热源，否则可能造成吸收液倒吸。（二）微量凯氏定氮法1.原理2.仪器和试剂3.操作方法4.计算5．说明①蒸馏前给水蒸汽发生器内装水至2/3容积处，加甲基橙指示剂数滴及硫酸数ml以使其始终保持酸性，这样可以避免水中的氨被蒸出影响测定结果。②在蒸馏时，蒸汽发生要均匀充足，蒸馏过程中不得停火断汽，否则将发生倒吸。③加碱要足量，操作要迅速，漏斗应采用水封措施，以免氨由此逸出损失。（三）自动凯氏定氮法1．原理2．仪器（1）自动凯氏定氮仪，该装置内具有自动加碱蒸馏装置、自动吸收和滴定装置及自动数字显示装置。（2）消化装置：由优质玻璃制成的凯氏消化瓶及红外线加热装置组合而成的消化炉。3．试剂除硫酸铜与硫酸钾制成片剂外，其它试剂与常量凯氏定氮法相同。4．操作方法(1)称取0.50~1.00g样品，置于消化瓶内，加入硫酸铜与硫酸钾制成的片剂两片，加入浓硫酸10m1，将消化瓶置于红外线消化炉中，用连接管连接密封住消化瓶，开启抽气装置，开启消化炉的电源，30分钟后8个样品消化完毕，消化液完全澄清并呈绿色。(2)取出消化瓶，移装于自动凯氏定氮仪中，接连开启加水的电钮、加碱电钮、自动蒸馏滴定电钮，开启电源，大约经12分钟后由数显装置即可给出样品总氮百分含量，并记录样品总氮百分比。根据样品的种类选择相应的蛋白质换算系数F，即可得出样品中蛋白质含量。(3）开启排除废液电钮及加水电钮，排出废液并对消化瓶清洗一次。二、蛋白质的快速测定方法（一）双缩脲法1．原理及操作方法2．说明及注意事项（1）蛋白质种类不同对发色程度的影响不大。（2）含脂肪高的样品应预先用醚抽出弃去。（3）样品中有不溶性成分存在时，会给比色测定带来困难，可预先将蛋白质抽提出再进行测定。（4）当肽链中含有脯氨酸时，若有大量糖类共存，则显色不好，会使测定值偏低。（二）紫外分光光度法（三）染料结合法1．原理在特定条件下，蛋白质可与某些染料（如氨基黑10B或酸性橙12等）定量结合而生成沉淀，用分光光度计测定沉淀反应完成后剩余的染料量可计算出反应消耗的染料量，进而可求得样品中蛋白质含量。2．适用范围本法适用于牛乳、冰淇淋、巧克力饮料、脱脂乳粉等食品。三、氨基酸总量的测定（一）双指示剂甲醛滴定法1．原理氨基酸具有酸性的—COOH基和碱性的—NH2基。它们相互作用而使氨基酸成为中性的内盐。当假如甲醛溶液时，—NH2基于甲醛结合，从而使其碱性消失。这样就可以用强碱标准溶液来滴定—COOH，并用间接的方法测定氨基酸总量。2．试剂3．操作方法移取含氨基酸约20-30mg的样品溶液2份，分别置于250mL锥形瓶中，各加50mL蒸馏水，其中1份加入3滴中性红指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至由红变为琥珀色为终点；另1份加入3滴百里酚酞指示剂及中性甲醛20mL，摇匀，静置1分钟，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至淡蓝色为终点。分别记录两次所消耗的碱液mL数。5．计算6．说明及注意事项（1）此法适用于测定食品中的游离氨基酸。（2）若样品颜色较深，可加适量活性炭脱色后再测定。（二）茚三酮比色法三、氨基酸的分离及测定（一）薄层色谱法1.原理2.操作方法（1）制板（2）样品的制备（3）点样（4）展层（5）显色3.计算4.说明：（1）定量测定各种氨基酸，可以点上不同浓度的氨基酸标准溶液，所得图谱供比较和确定样品中的氨基酸含量。（2）薄层扫描仪可定量测定薄层斑点。（二）氨基酸自动分析仪1．原理利用氨基酸极性和分子量大小不同等性质，使用阳离子交换树脂在色谱柱上进行分离。当样液加入色谱柱顶端后，采用不同的pH值和离子浓度的缓冲溶液即可将它们依次洗脱下来。洗脱下来的氨基酸可用茚三酮显色，从而定量各种氨基酸。定量测定的依据是氨基酸和茚三酮反应生成蓝紫色化合物的颜色深浅与各有关氨基酸的含量成正比。但脯氨酸和羟脯氨酸则生成黄棕色化合物，故需在另外波长处定量测定。2.操作方法（1）样品处理：测定样品中各种游离氨基酸含量，可以除去脂肪等杂质后，直接上柱进行分析。测定蛋白质的氨基酸组成时样品必须经酸水解，使蛋白质完全变成氨基酸后才能上柱进行分析。•酸水解的方法：称取经干燥的蛋白质样品数mg，加入2m15.7mol/L盐酸，置于110C烘箱内水解24小时，然后除去过量的盐酸，加缓冲溶液稀释到一定体积，摇匀。取一定量的水解样品上柱进行分析。如果样品中含有糖和淀粉、脂肪、核酸、无机盐等杂质