食品一般成分分析
• 食品中水分可分为结合水和自由水两大类。 • 自由水:存在于食品表面湿润水分、渗透水分
和毛细管水,其具有天然水的性质。
• 结合水:与食品中的亲水物质紧密结合,一般 指吸附水和结晶水。
从结合水到自由水是逐渐过渡的。
5.1.1 直接干燥法
采用比水的沸点稍高的温度(105oC)加热试 样一定时间,让水分充分蒸发,根据试样减 轻的质量计算水分的含量。
牛奶、蛋黄中维生素A的HPLC测定如下:
(1)样品处理
牛奶(50mL)、蛋黄(5g)
乙醇60mL, 50% NaOH 20mL
50oC 回流 30min
乙醚提取,用蒸馏水洗涤提取液
无水硫酸钠脱水后,加0.2gBHT, 定容100mL
取10mL, 在50oC恒温水浴中旋转蒸发至干, 用1.0mL无水甲醇溶解, 摇匀后上机测定.
单糖(Monosaccharides) :不能被水解成更小分子的糖类,也称 为简单糖,3C—7C(丙糖——庚糖),常见的是5C和6C糖,核糖 ,葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖。
寡糖(Oligosaccharides):水解时生成几个单糖(2—10个),有 用的是双(二)糖(蔗糖、麦牙糖、乳糖)
多糖(Polysaccharides) :水解时产生20个以上单糖分子的糖类,
(2) 色谱条件: 色谱柱为μBondapak C18 (300mm×3.9mm); 流动相为甲醇-水(90:10); 流速1.0 mL/min; UV 325nm, 或荧光检测器, Em=480nm, Ex=325 nm; 进样2μL。
5.3.2 维生素D
维生素D又称为抗佝偻病维生素,是类固醇衍 生物。主要包括 D2(麦角钙化醇)及 D3(胆钙 化醇)。 自然界中,最丰富的维生素D的来源是鱼的肝脏 和动物体的内脏。 从样品中提取维生素D的方法与提取维生素A的 方法类似,先使用KOH或NaOH-乙醇皂化以除去类 脂,再用有机溶剂提取,把水溶性的干扰成分除 去,在提取时可加入抗氧化剂。
低分子量糖类最常用的提取溶剂是80%乙醇,提取 选择性好,效率高,还可沉淀蛋白质。
(2)除杂质、净化 用石油醚或乙醚、正己烷、四氯化碳等除去脂类。 用乙醇沉淀法除蛋白质:用三氯乙酸或高氯酸除蛋白; 超滤法除蛋白;Somogyi法除蛋白。 用各种离子交换树脂或混合树脂脱盐。 C18固相萃取柱。
(3)样品浓缩 冰冻干燥法 离心冷冻干燥法
适用于105oC左右的温度下组分易发生变化的食品 如糖浆、果糖、麦乳精、果蔬等的水分测定。
测定方法(GB/T 5009.3-2003) 精密称取试样2.00~10.00g于恒重铝盒内, 置 于真空烘箱中, 关紧箱门, 抽至工作压力 40~50 kPa, 在60oC ± 5oC温度下烘4h, 缓缓 放进干燥空气,打开箱门,冷至室温称重,两次 称重值差不超过2mg为恒重.
维生素(vitamin)是机体维持正常功能所 必需,但在人体内不能合成或合成量很少,必 须由食物供给的一组低分子量有机物质。 维生素的功能通常是作为酶的辅助因子(辅 酶与辅基)。因此它对动物体正常生长与健康 是必需的。
维生素的种类繁多,化学结构差异很大,通常 接溶解性质将其分为脂溶性维生素(lipidsoluble vitamins)和水溶性维生素(watersoluble vitamins)两大类。根据分布情况,水 溶性维生素又可分为B族维生素与维生素C两类。
试样中加入与水不相溶的有机溶剂, 使水分与有 机溶剂形成共沸混合物而降低沸点, 加热,使水分 连同溶剂一并蒸出,冷凝之并收集在容器中,根据 所得水分的容量计算被测物的含水量.
有机溶剂种类很多, 最常用的是甲苯, 苯, 二甲苯.下表列 举了一些有机溶剂的物理常数。
通常按照下列因素选择溶剂,如能否完全湿润样品, 适当的热传导,化学惰性,可燃性以及样品的性质等, 样品性质是选择溶剂的重要依据。
5.3.1 维生素A
又名抗干眼病维生素,或视黄醇。 维生素A性质活泼,不稳定,易被氧化,遇紫外 光易分解。维生素A最大吸收波长在325nm附近, 具有天然荧光。
• 维生素A在食品中常以酯类形式存在,样品用苛性碱 -乙醇溶液在抗氧化剂保护下,加热皂化后,可使其 转化为游离的维生素A,然后用有机溶剂提取。维生 素A容易氧化,操作应在避光条件下进行。
注意事项:
样品要放置在温度计附近. 放进空气时要缓慢
5.1.3 共沸蒸馏法
蒸馏法采用了一种有效 的热交换方式,水分可被 迅速移去,食品组分所发 生的化学变化,诸如氧化, 分解等作用,都较常压烘 箱法为小。
蒸馏法有多种形式。应 用最广的蒸馏法,叫做共 沸蒸馏法。
装置如图。现将共沸蒸馏 法则要介绍如下:
HPLC分离分析单糖混合物常用离子交换型 柱和吸附型柱.
吸附色谱或正相色谱适用于寡糖衍生物的分 析.
多糖中所用的多是高效体积排斥色谱 (HPSEC).
5.2.3毛细管电泳检测法
用毛细管区带电泳(CZE)可分离衍生 化糖类. CE结合TOF及CE/MS可对糖肽, 糖 蛋白,糖脂等进行分析.
5.3 维生素
此法测得的水分是真实水分.
碘-二氧化硫-吡啶 按1:3:10比例溶解在甲醇中,称为卡尔费歇尔试剂.
用此卡尔-费歇尔试剂滴定至刚出现微弱黄棕色,表示有 过量的碘存在,说明滴定已达到终点.
卡尔-费歇尔(Kcal Fisher)仪
5.1.6 红外吸收光谱法
近红外(NIR)范围(1400~1450nm, 1920~1950nm)是水 分子-OH的特征波段. NIR法广泛用于各类食品的水分分析.
注意事项
(1) 不同地区、国家对加热干燥法测定水分的条件 规定不尽相同。
(2) 误差来源于样品细度、烘干时间和温度。
(3) 水分的去除通过两个阶段完成最好。两次干燥 法。
(4) 样品的水分的挥发量与干燥的时间和温度有关。
5.1.2 减压干燥法
利用真空烘箱中的低压,使样品水分在100oC的温度 下挥发, 根据样品减轻的质量计算样品的水分.
5.2.1 气相色谱法测定糖类
气相色谱要求试样具有良好的挥发性和热稳定性。需将糖 类衍生成具有易挥发,对热稳定的衍生物。
糖类衍生化
(1)三甲基硅醚衍生物 是糖的羟基衍生化主要方式之一。 优点:衍生物挥发性强,制备快速、简便。 缺点:由于各种单糖异构体和不同大小环的特殊单糖的 存在,色谱峰多于组分单糖数目,定性定量分析复杂化
包括:同多糖(由一种单糖或其衍生物构成,如淀粉、糖原)
杂多糖(由一种以上单糖或其衍生物构成如,半纤维素、透 明质酸)。
复合糖( Combine saccharides ):糖蛋白和糖脂
糖衍生物( Sugar derivatives ):糖胺、糖酸和糖酯
糖类样品预处理
食品中糖类常与蛋白质、脂类和盐类混杂在一起,导致 色谱柱污染,柱压上升,严重影响色谱柱的分辩率。 糖类样品预处理是除去混杂物以免污染色谱柱和干扰糖 类的分离、分析。 糖类样品预处理包括提取、除杂质净化和样品浓缩。
(6)糖醛酸的衍生化
醛糖和糖醛酸的混合物先用硼氢化钠还原, 当糖醛酸内酯化后, 用正丙胺将其转化为相应的N-(1-丙基)-醛胺,然后用醋酐和吡 啶将其乙酰化.
衍生化糖的气相色谱测定
气相色谱分离鉴定衍生化糖使用氢火焰离 子化检测器(FID)。 如果三氟乙酰化, 可使用选择性电子捕获检 测器(ECD), 它可检测10-12g级含量的糖.
注意:
1、 糖易吸湿,因此标准品应预先干燥。 2、样品温度不能超过80oC。 3、双糖在稀酸溶液中易水解。 4、稀糖溶液应冷动保存。 5、象葡萄糖等,在水溶液中会发生异构化,在碱性溶 液中会发生烯醇化和降解。
(1)提取
糖酸饮料不需提取,需脱气。
组织中的多糖用热水或沸水提取,用稀碱提取酸性 多糖。
直接干燥法适用于95~105oC下,不含或含其 他挥发性物质甚微的食品。
测定方法:
(1) 取干净的铝盒,置于95 ~ 105oC干燥烘箱内, 烘 30~60 min, 取出,冷至室温称重, 烘前后两次称 重值差不超过2mg为恒重.
(2) 精密称取试样2.00~10.00g于恒重铝盒内,烘3h. 取出,冷至室温称重, 复烘30 min,前后两次称 重值差不超过2mg为恒重.
用于糖类分析的有季铵硼酸型阴离子交 换树脂; 表面薄壳型阴离子交换树脂;聚 苯乙烯型阳离子交换树脂.
(3) 凝胶色谱
快速,高分辨率, 重复性好.
高效凝胶渗透色谱法用于测定多糖的纯 度和分子量及制备性的分离多糖.
流动相: 水,缓冲液和含水的有机溶剂. 分离相对分子量为5000~1000000的多糖.
(4)手性糖苷的衍生化 试样经HCl-丁醇水解后, 用碳酸银中和, 滤液彻底干燥, 经三甲 基硅烷化后, 用气相色谱分离. 用三氟乙酸的(+) 2-辛醇预处理后再乙酰化.
(5)氨基糖的衍生化
用4 mol/L三氟乙酸将试样水解,然后将产物转变成O-甲基肟乙 酸盐, 可使中性糖和氨基糖同时衍生化, 在气相色谱中很好的 分离.
(2)糖的三氟醋酸酯衍生物和糖醇醋酸酯衍生物 糖的三氟醋酸酯衍生物挥发性强,可用强极性柱分离, 分离率显著提高,试样量显著减少。 糖醇醋酸酯衍生物优点是每个糖只有一个峰,衍生物十 分稳定,缺点是操作麻烦且耗时。 (3)糖肟和糖腈衍生物 糖和盐酸羟胺在吡啶溶液中加热反应生成糖肟,糖肟可 解决异头碳原子的鉴别. 硅烷化的糖肟色谱的复杂程度大大降低. 在糖肟的吡啶溶液中加入醋酸酐, 加热反应生成糖腈乙 酯衍生物.
5.2 糖类
糖在粮食、食品及微生物发酵研究中具有重要的意 义。他是一种重要的功能性食品基料。
在植物中糖类占干重85~90%如植物细胞壁,棉花 树木—纤维素,水稻,土豆—淀粉,水果—G,F 动物血液—G,肝脏,肌肉—糖原,乳汁—乳糖 核 糖 和 脱 氧 核 糖 存 在 于 DNA , RNA 中 是 所 有 生 物 共有的。