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西华大学教案章节名称第一章化学分析一、样品的采集与处理二、水分的测定三、糖类的测定教学时数2授课方式多媒体教学目的及要求1．掌握水分的测定、糖类的测定等分析方法的原理2．掌握样品的采集与处理3．了解发酵样品分析的常规知识4．了解淀粉、糖化酶活力测定的原理教学重点与难点1.斐林试剂法测定糖类2.糖类的测定的结果计算讨论练习作业1．样品的处理一般包括哪些方法2．水分的测定过程中需要注意哪些问题3．糖类的测定及结果计算教学手段讲授参考资料《分析化学》具体内容第一章化学分析一、样品的采集与处理供分析用的试样应保证具有代表性，才能使分析结果符合大量物料的真实成分。工业发酵中的样品，就其物态而言，不外乎固体、液体、气体三类。液体和气体样品的采集，由于它们本身一般比较均匀，取样方法较为简单，只需混合均匀后即可取样。固体试样的采集，应从各个位置对称取样。经过破碎、过筛、混匀、缩分四个步骤，获得所需分析试样。好存于密闭、干燥、清洁的玻璃瓶中。应该注意，样品的采集中，有时还需考虑到杂菌的污染、微生物的继续活动议及温度、时间、水分等的影响。对特殊的取样方法，将在有关的实验中介绍。分析试样的处理是一个非常复杂的问题，这是由于工业发酵中原料、半成品、成品的多种多样所致。一般说来，常采用溶解、干法灰化和湿法消化三种。试样中糖类、蛋白质、色素、菌体等的存在往往使溶液浑浊或色泽很深，影响以后的分析测定。如满定终点的观察、干扰比色、妨碍沉淀的形成与过滤、洗涤等，必要时需进行澄清与脱色。常用的澄清剂为碱性乙酸铅与中性乙酸铅。二、水分的测定水分在工业发酵中是一个极为重要的分析项目。原料中水分，对原料的品质与保存关系甚大。水分过高，原料在咛藏时容易发霉变质，影响原料的利用价值。麸曲白酒生产中，入池酒醅水分高低，直接影响白酒的质量。发酵产品，如味精中水分，是一个重要的质量指标。水分测定方法一般采用烘干法，即在100～105℃烘箱中直接干燥或在红外灯下干燥。对在此温度下易分解或会较多的挥发性物质的试样，则可采用减压低温干燥法。（一）淀粉质原料的水分测定常用的淀粉质原料有高粱、大麦、大米、玉米、薯干、木薯等。试样经粉碎过他目筛后进行水分测定。1．测定步骤准确称取约2克试样，置入经100～105℃干燥恒重后的称量瓶中，在100～105℃供箱中干燥3～4小时，取出，置入干燥器中冷却至室温，称重。再于相同温度下干燥1小时左右，同上操作，直至恒重。2．计算（二）废糖蜜的水分测定废糖蜜含糖分高而且粘稠，测定水分时如将样品直接加热干燥，会由于表面形成干燥硬壳妨碍水分挥发，烘干时间需要很长，且容易因局部过热而烘焦，因此一般多采用红外灯干燥法。红外线穿透力强，能射入物质内部并转变为热能，使水分充分汽化逸出，这样可大大缩短干燥时间。但此法如条件控制不好则精密度较低。为准确测定废糖蜜水分，可将样品与6～8倍的精制海砂、石英砂或石棉胶合，使增加水分蒸发点及防止过热。先在较低温度下加热除去大部分水分，然后升温烘至恒重，此法需要时间长，但可测出准确的真固形物含量，精密度较高。1．红外线干燥法准确称取试样约10克，置入已烘干称重的直径10厘米的表面玻璃上，用事先与表面玻璃一同烘干称重的小玻棒将试样铺成薄层。打开500瓦红外线灯，待5分钟后将盛有试样的表面玻璃连同小玻棒一起放在灯下，距离为15～20厘米。干燥12分钟后，用小坡律把边层试样翻至中央，再干燥12分钟，取出，置于干燥器中冷却16～20分钟，即可称重。再置入红外线灯下干燥5分钟，冷却称重，直至恒重。2．烘箱干燥法准确称取试样5～10克，置入已烘干至恒重的称量瓶中，再准确称取重量为试样6～8倍的已烘干至恒重的精制海砂（石英砂或石棉），用一根已烘干称重的小玻棒将海砂与试样充分拌和，置入70℃供箱中，供约1小时，然后升温至105℃，烘3～4小时，取出，于干燥器中冷却，称重。再放入105℃供箱中，烘约1小时，冷却称重，直至恒重。3．计算设称量瓶（或表面玻璃）连同小玻棒，若加入海砂，则连同海砂总重量为W。克，加入试样后重量为W1克，干燥王恒重后的重量为W克。（三）啤酒花的水分测定啤酒花中含有一部分易挥发的芳香油，用通常的烘干法测定水分，不可避免地将部分挥发成分连同水分失去，造成分析上的误差。此外，啤酒花中的α-酸等在烘干过程中，部分地发生氧化等化学反应，这也是造成误差的因素之一。但生产中常用的较简便的快速法仍然是烘干法，只是在烘干湿度以及烘干时间上有所不同。1．常规烘干法准确称取啤酒花试样2～3克，置入已烘干称重的称量瓶中，于80～85℃烘箱中，烘4小时，取出，于干燥器中冷却，称重，计算出水分百分率。两次平行试验相差不应大于0．2％。啤酒花中正常水分为10～13％。2．快速烘干法准确称取啤酒花试样2～3克，置入已烘干称重的铝制小盒或称量瓶中，于106℃供箱中烘l小时，取出，于干燥器中冷却，称重。或者于95～98℃干燥1．5小时，取出，于干燥器中冷却，称重，计算出水分百分率。两次平行试验相差不应大于0．5％，否则需补作一次或两次，最后取这些数据平均值。本方法为“欧洲啤酒酿造协会”推荐法（EUROPEAPBREWERYCONVEN－TION比简称“欧啤协”，Z．B．C．）。三、糖类的测定糖类是发酵微生物所需的主要碳源。工业发酵中的糖类主要是指淀粉、糊精、双糖、单糖等。糖类的测定在工业发酵中具有特别重要意义。原料中淀粉含量是原料的重要质量指标；发酵过程中糖量变化可以衡量发酵正常与否；味精生产中发酵终了也需通过发酵醪中残糖的测定确定的。另外，淀粉酶、糖化酶的活力测定也是通过测定糖量来计算的。糖的定量测定有物理法和化学法两类。物理方法有测定拆光率、旋光度、比重等。化学方法主要是利用游离羰基（醛基或酮基）的还原性，应用氧化还原法进行测定。所有的单糖都具有游离羰基，称为还原糖，但双糖中蔗糖无游离羰基，称为夺还原糖，需经转化为单糖后进行定量。糖的测定中最常用的氧化剂为斐林试剂（Fehling），即用二价铜在碱性条件下被糖还原为一价的氧化亚铜。使用斐林试剂测糖方法分为重量法、容量法、比色法三类。斐林试剂的配制方法达20余种。归纳起来，斐林试剂测定还原糖主要在于铜上进行演变：称量氧化亚铜，求得糖量即为门森－瓦尔格法（Munson－Walker）；将氧化亚铜用高铁氧化，生成的二价铁再用高锰酸钾滴定即为贝尔德蓝法（Bertrand）；直接用糖液滴定，以次甲基蓝为指示剂即为蓝－爱农法（lane－Eynon）和置换法；用亚铁氰化钾（或硫氰化铵）络合红色的氧化亚铜，使终点明显即为快速法；将过量的二价铜用碘化钾还原。析出碘用硫代硫酸钠滴定即为碘量法；将氧化亚铜用碘氧化，过量碘用硫代硫酸钠滴定即为苏－薛－哈法（somogyi－shaffer－Hartman）；也可将氧化亚铜还原杂多酸——磷钼酸或砷钼酸等，生成蓝色物质以比色法测定。除斐林试剂外，也可用高铁氰化钾为氧化剂，以次甲基蓝为指示剂；或用过量%100%0121水分的高铁氰化钾氧化碘化钾，析出碘用硫代硫酸钠滴定；或将生成的亚铁氰化钾与三价铁反应生成普鲁士蓝，以比色法测定。上述氧化剂其氧化能力较强，对醛糖、酮糖都适用，测得的糖称为总还原糖。基于醛基与酮基还原能力的差异，可选用较弱的氧化剂（如次碘酸钠），可在酮糖存在下单独测定醛糖。上述氧化剂其氧化能力较强，对醛糖、酮糖都适用，测得的糖称为总还原糖。基于醛基与酮基还原能力的差异，可选用较弱的氧化剂（如次碘酸钠），可在酮糖存在下单独测定醛糖。还原糖的比色法测定中还有3，5一二硝基水杨酸法（3，5－Dinitrosalicacid，简称ONS法）和蒽酮法。糖的测定中，许多方法都不能应用化学方程式计算其结果，需由经验数字换算，或在相同条件下用标准糖液对照分析，故在分析操作时要严格遵循规定的操作方法进行，否则将会导致较大误差。（一）原料中粗淀粉与纯淀粉的测定1.原理淀粉经酸或酶水解生成葡萄糖所生成的葡萄糖用斐林试剂测定。斐林试剂由甲、乙液组成。甲液为硫酸铜溶液，乙液为氢氧化钠与酒石酸钾钠溶液。平时甲、乙液分别贮存，测定时甲、乙液等体积混合。混合时，硫酸铜与氢氧化钠反应，生成氢氧化铜沉淀：所生成的氢氧化铜沉淀与酒石酸钾钠反应，生成酒石酸钾钠铜络合物，使氢氧化铜溶解.酒石酸钾钠铜络合物中二价铜是一个氧化剂，能使还原糖中羰基氧化，而二价铜被还原生成一价的氧化亚铜沉淀。反应终点用次甲基蓝指示剂显示。因次甲基蓝氧化能力较二价铜弱，故待二价铜全部被还原后，过量一滴还原糖立即使次甲基敏还原，溶液蓝色消失以示终点。测定步骤①试样水解：(水解装置)粗淀粉测定中试样水解：准确称取试样1.5～2克，置入250毫升三角瓶中。加100毫升2％盐酸溶液。轻轻摇动三角瓶，使试样充分湿润。瓶口按上回流冷凝器或长玻璃管（约1米），于沸水浴中回流水解3小时。取出，迅速冷却，用20%氢氧化钠溶液中和至中性或微酸性（用pH试纸试验）。滤纸过滤，滤液用500毫升容量瓶接收．用水充分洗涤残渣，然后用水定容至刻度，摇匀，为供试糖液。纯淀粉测定中试样水解：准确称取试样3～5克，置入250毫升三角瓶中，加100毫升水，于沸水浴中糊化1小时。冷却至65℃，加20毫升酶液，于55～60℃保温糖化2小时。取出，加热煮沸30分钟，冶却至65℃，再加20毫升酶液，于55～60℃保温糖化至碘液指示剂不呈蓝色为止。试验方法：将碘液指示剂盛于白磁板空穴中，取1滴糖化液进行试验。趁热用滤纸过滤，滤液用250毫升容量瓶接收、用水充分洗涤残渣，冷却后用水定容至刻度。吸取100毫升滤液，置入250毫升三角瓶中，加11毫升20％盐酸溶液，于沸水浴中回流水解1小时。取出，立即冷却，用20％氢氧化钠溶液中和至中性或微酸性，转入250毫升容量瓶中，用水定容至刻度，指匀，为供试糖液。另取100毫升酶液，置入250毫升三角瓶中，加11毫升20％盐酸溶液，于沸水浴中回流水解1小时。取出，立即冷却，用20％氢氧化钠溶液中和至中性或微酸性，转入250毫升容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，为空白液。②斐林试剂的校正：吸取斐林试剂甲、乙液各5毫升，置入250毫升三角瓶中，加20毫升水，并从滴定管中加入约24毫升0．2％标准葡萄糖溶液（其量应控制在后滴定时消耗0．2％标准葡萄糖溶液在1毫升以内），摇匀，于电炉上加热至沸，并保持微沸2分钟。加2滴1％次CHCHOHCnOnn612625106酸或酶OOHONaSCuCuSNaOH4242甲基蓝溶液，继续用0．2％标准葡萄糖溶液滴定至蓝色消失，此滴定操作需在1分钟内完成。总耗糖量为V毫升。校正值的计算：先求得10毫升斐林试剂相当的葡萄糖克数（F）：F=CV式中C——标准葡萄糖溶液浓度（克／毫升）再从斐林试剂糖量表（见附表l－l）查得V毫升时相当的葡萄糖克数（F。），斐林试剂校正值f为：③定糖：吸取斐林试剂甲、乙波各5毫升，置入250毫升三角瓶中，加20毫升水，并从滴定管中预先加入适量的水解糖液（其量应控制在后滴定时消耗水解糖液在1毫升以内），摇匀，于电炉上加热至沸，并保持微沸2分钟。加2滴1％次甲基蓝溶液，继续用水解糖液滴定至蓝色消失，此滴定操作需在l分钟内完成。4．计算从附表1－1查得10毫升斐林试剂消耗水解糖液体积相当于100毫升水解糖液中所含葡萄糖量（G），则1毫升水解糖液中含葡萄糖量为G/100，再乘以斐林试剂校正值，即为1毫升水解值液中实际含葡萄糖量：G×f/100（克）式中500——试样稀释体积（毫升）W——试样重量（克）0.9——葡萄糖与淀粉的换算系数式中G’——100毫升水解酶液中所含葡萄糖量（克）250×（250/100）——试样稀释倍数250×（40/100）——100毫升酶液经水解后换算成试样中40毫升酶液的倍数（二）酒醅中淀粉的测定1．原理酒醅中淀粉测定采用斐林试剂置换法，其反应与粗淀粉测定相同。测定步骤1)试样水解:称取入池酒醅5.0克(出池酒醅10.0克),置入250毫升三角瓶中，加100毫升1:4盐酸溶液，瓶口按上回流冷凝器或长玻璃管，于沸水浴中回流水解半小时