一.基本信息
课程编号:082210215
课程名称:食品化学实验
英文名称:Food chemistry experiment
课程性质:专业必修课
总 学 时:32
学 分:1
适用对象:食品科学与工程专业
先修课程:基础化学、生物化学、食品化学
二.编写说明
(一)课程的性质
食品化学实验是食品科学与工程专业的必修课,是将食品化学的理论联系生活实际的一门学科。
(二)课程教学目标基本要求
食品化学实验是食品化学课程教学的重要组成部分,是食品化学理论教学的深化和补充,具有较强的实践性。本实验课的目的在于加深学生对食品化学理论和实验基本原理的理解,培养学生研究型学习的能力,并为后续专业课的学习打好基础。通过对本课程的学习,要求对食品化学实验总体上应达到以下要求:
通过验证型实验,进一步巩固和加深对食品化学基本知识的理解,培养学生实验操作技能,使学生能够正确使用食品化学实验的基本仪器及设备,初步掌握食品化学实验的基本操作技术,同时培养学生对实验结果客观地观察、比较、独立思考、综合分析,最终解决问题的能力;通过综合型和设计型实验,培养学生自主设计实验的基本能力,养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风,使学生在科学方法上得到初步训练。
(三)课程的重点和难点
本课程重点和难点内容包括:食品水分活度的测定、食品非酶褐变程度的测定、油脂酸价的测定、蛋白质的功能性质、食品中总酸含量的测定、食品中叶绿素含量的测定、食品中淀粉含量的测定及单宁含量的测定。
(四)课程教学方法与手段
学生预习实验内容、教师讲授、学生实际操作、教师指导、课堂讨论及实验报告撰写等形式。
(五)教学时数分配表
序号 |
实验项目名称 |
实验 要求 |
实验时数 |
实验 类型 |
1 |
食品中水分含量的测定 |
必做 |
3 |
验证型 |
2 |
食品中水分活度的测定 |
必做 |
3 |
验证型 |
3 |
食品中可溶性总糖含量的测定——蒽酮比色法 |
选做 |
3 |
验证型 |
4 |
食品非酶褐变程度的测定 |
必做 |
3 |
综合型 |
5 |
食品中粗脂肪含量的测定 |
选做 |
3 |
验证型 |
6 |
油脂酸价的测定 |
必做 |
3 |
验证型 |
7 |
油脂碘值的测定 |
必做 |
3 |
验证型 |
8 |
油脂皂化值的测定 |
选做 |
3 |
验证型 |
9 |
食品中蛋白质含量的测定——Folin-酚试剂法 |
选做 |
3 |
验证型 |
10 |
蛋白质的功能性质 |
必做 |
4 |
综合型 |
11 |
食品中总酸含量的测定 |
必做 |
3 |
验证型 |
12 |
食品中叶绿素含量的测定——分光光度法 |
必做 |
3 |
验证型 |
13 |
食品中淀粉含量的测定 |
必做 |
3 |
设计型 |
14 |
单宁含量的测定 |
必做 |
3 |
设计型 |
(六)本课程与其它课程的联系
学习本课程之前,应扎实掌握基础化学、生物化学、食品化学等先修课程的理论知识,为学生后继课程的学习和今后从事食品化学实验教学、食品成分分析及食品质量检测等工作打下坚实的基础。
(七)教材与主要参考书
1. 教材
《食品化学实验和习题》,徐玮,汪东风编,化学工业出版社,2008。
2. 主要参考书
(1)《食品化学实验讲义》,上海水产大学食品学院食品化学教研室编,2001;
(2)《食品化学实验原理与技术》,赵国华主编,化学工业出版社,2009。
(八)考核方式
学生课后要写实验报告,对各实验所涉及的实验技能及其原理应真正理解并掌握,并在实验报告中认真完成实验结果分析。本门课程为考查课程,根据学生上实验课的态度和出勤率、实验操作和实验报告写作和考试成绩对学生进行综合考核和评分。考试成绩占40%,实验报告占40%,考勤和平时成绩占20%。
三.教学内容纲要
实验一 食品中水分含量的测定
实验目的:
1. 熟练掌握电热烘箱的使用、天平称量、恒重等基本操作。
2. 掌握常压干燥法测定水分的原理及操作要点。
实验原理:
食品中水分含量指在100 ℃左右直接干燥的情况下所失去物质的总量。在常压下,将样品放入恒温烘箱中加热干燥至恒重,干燥前后样品质量之差与干燥前样品质量之比为样品的水分含量。本法适用于在95-105 ℃下,不含或含其他挥发性物质甚微的食品。
主要仪器设备:
恒温干燥箱,电子天平(分度0.0001 g),扁形称量瓶,坩埚钳,干燥器。
实验内容:
1.称量瓶恒重:将烘箱预热,取洁净称量瓶,置于100±5 ℃干燥箱,瓶盖斜支于瓶边,加热30 min,取出,盖好,置干燥器内冷却至室温(约15min),称重。再加热干燥15 min,取出,盖好,置干燥器内冷却至室温,称重;重复干燥至恒重,记为m0。
2.取样干燥:在已知质量的称量瓶内准确称取0.2 g苹果片样品,平铺均匀,加盖后精密称量,记为m1。置于100±5 ℃的烘箱内,瓶盖斜支于瓶边,干燥30 min,盖好后用坩埚钳取出,放入干燥器内冷却至室温后称重,记为m21。再将玻璃称量瓶置于100±5 ℃的烘箱内干燥15 min左右,取出,干燥器内冷却至室温后称重,记为m22;反复操作,直到干燥至恒重为止,即最后两次质量差不超过2 mg(m2n-m2n-1≤0.0020 g),记录恒重值m2。
3.结果计算:
式中:m1—称量瓶和样品质量,g;
m2—恒重后称量瓶和干燥样品质量,g;
m0—称量瓶的质量,g。
实验注意事项:
称量瓶的使用:常见称量瓶有高型和扁型两种。扁型用作测定水分或在烘箱中烘干基准物,高型用于称量基准物、样品。称量瓶平时要洗净,烘干,在磨口处垫一小纸(以方便打开盖子),存放在干燥器内以备随时使用。称量瓶不能用火直接加热,不可盖紧瓶盖烘烤,瓶盖不能互换,称量时不可用手直接拿取,应带指套或垫以洁净纸条。
实验二 食品中水分活度的测定
实验目的:
1. 熟练掌握电热烘箱、康维容器(康威皿)、天平等的使用方法与基本操作。
2. 掌握坐标内插法测定食品水分活度的原理及操作要点。
实验原理:
食品的Aw除了用仪器直接测定外,还可采用坐标内插法来测定。这种方法不需要特殊的仪器装置,可将一系列已知Aw的标准溶液与待测试样一起放入密闭的容器中,恒温下放置一段时间,测定食品试样质量的增减,根据增减值绘出曲线图,从图上查出食品质量不变值,该值即该食品试样的水分活度Aw。
主要仪器设备:
恒温干燥箱,电子天平,康维容器。
实验内容:
1. 标准盐溶液的选择:若试样的Aw值大于标准试剂,则试样减重;反之,若试样的AW比标准试剂小,则试样质量增加。因此,要选择3种以上标准盐溶液与试样一起分别进行试验,得出试样与各种标准盐溶液平衡时质量的增减数。通常,选择选择MgCl2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、BaCl2。
标准饱和盐溶液Aw值
标准试剂 |
Aw |
标准试剂 |
Aw |
LiCl |
0.11 |
NaBr·2H2O |
0.58 |
CH3COOK |
0.23 |
NaCl |
0.75 |
MgCl2·6H2O |
0.33 |
KBr |
0.83 |
K2CO3 |
0.43 |
BaCl2 |
0.90 |
Mg(NO3)2·6H2O |
0.52 |
Pb(NO2)3 |
0.97 |
2. 取样:在康维容器的外室放置标准盐饱和溶液,在内室的铝箔皿中加入0.2 g食品试样,精确至0.001 g,记录初读数m0。
3. 测定:在玻璃盖涂上真空脂密封,放入恒温箱,于25 ℃保持1 h。准确称重m1,以后每15 min称一次,至恒重(最后两次质量差≤0.0020 g)为止,算出试样的增减质量Δm。
4. 绘图并计算:
在坐标纸上以每g食品试样增减的mg数为纵坐标,以AW为横坐标作图(如下图,A点是试样MgCl2·6H2O标准饱和溶液平衡后质量减少20.2 mg/g试样,B点是试样与Mg(NO3)2·6H2O标准饱和溶液平衡后失重5.2 mg/g试样,C点是BaCl2标准饱和溶液平衡后质量增加13.2 mg/g试样。这三种标准饱和溶液的AW分别为0.33、0.52和0.75。把这三点连成一线,与横坐标相交于D点,D点即为该试样的水分活度AW为0.58)。
实验注意事项:
1. 注意试样称重的精确度,否则会造成测定误差。
2. 对试样的AW值的范围预先有一个估计,以便正确地选用标准盐饱和溶液。
3. 若食品试样中含有酒精一类的易溶于水又具有挥发性的物质时,则难以准确测定其AW值。
实验三 食品中可溶性总糖含量的测定——蒽酮比色法
实验目的:
1. 掌握食品中可溶性糖的一种提取方法。
2. 掌握蒽酮法测定可溶性糖含量的原理和方法。
实验原理:
糖类在较高温度下可被浓硫酸作用而脱水生成糠醛或羟甲基糖醛后,与蒽酮脱水缩合,形成糠醛的衍生物,呈蓝绿色。该物质在620 nm处有最大吸收,在150 ug/mL范围内,其颜色的深浅与可溶性糖含量成正比。
该方法灵敏度很高,糖含量在30 ug左右就能进行测定,可做为微量测糖之用。非常适合样品少的情况。
主要仪器设备:
电子天平(分度0.0001 g),超声波清洗器,电热恒温水浴锅,抽滤设备,分光光度计,容量瓶,刻度吸管。
实验内容:
1. 葡萄糖标准曲线的制作:取7支大试管,按下表数据配制一系列不同浓度的葡萄糖溶液:
管号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
葡萄糖标准液(mL) |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
蒸馏水(mL) |
1 |
0.9 |
0.8 |
0.7 |
0.6 |
0.4 |
0.2 |
葡萄糖含量(ug) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
60 |
80 |
在每支试管中立即加入蒽酮试剂4.0 mL,迅速浸于冰水浴中冷却,各管加完后一起浸于沸水浴中,管口加盖,以防蒸发。自水浴沸腾起计时,准确煮沸l0 min,取出,用冰浴冷却至室温,在620 nm波长下以第一管为空白,迅速测其余各管吸光值。以标准葡萄糖含量(ug)为横坐标,以吸光值为纵坐标,绘出标准曲线。
2. 植物样品中可溶性糖的提取:将样品粉碎,105 ℃烘干至恒重,精确称取1-5 g,置于50 mL锥形瓶中,加沸水25 mL,加盖,超声提取10 min,冷却后过滤(抽滤),残渣用沸蒸馏水反复洗涤并过滤(抽滤),滤液收集在50 mL容量瓶中,定容至刻度,得可溶性糖的提取液。
3. 稀释:吸取提取液2 mL,置于另一50 mL容量瓶中,以蒸馏水定容,摇匀。
4. 测定:吸取1 mL已稀释的提取液于试管中,加入4.0 mL蒽酮试剂。做三个平行,空白管以等量蒸馏水替代提取液。以下操作同标准曲线制作。根据A620平均值在标准曲线上查出葡萄糖的含量(ug)。
5. 结果计算:
式中:c—在标准曲线上查出的糖含量,ug;
V总—提取液总体积,mL;
V测—测定时取用体积,mL;
F—稀释倍数;
m—样品质量,g;
106—样品质量单位由g换算成ug的倍数。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后第一位。
实验注意事项:
1. 该显色反应非常灵敏,溶液中切勿混入纸屑及尘埃。
2. H2SO4要用高纯度的。
3. 不同糖类与蒽酮的显色有差异,稳定性也不同。加热、比色时间应严格掌握。
实验四 食品中非酶褐变程度的测定
实验目的:
1. 了解非酶褐变作用及其对食品品质的影响。
2. 掌握焦糖的制备及羰氨反应。
实验原理:
非酶褐变,通常指食品中糖类与氨基酸在热作用下经一系列化学变化和聚合作用,生成褐色大分子,并产生许多小分子成分。因此,它对食品的营养和质量都有重要的影响。糖类的非酶褐变有两种类型:①还原糖与氨基酸在热的作用下生成类黑素,即羰氨反应,又称美拉德反应。②糖类在无氨基化合物存在的情况下,加热到其熔点以上,也会生成黑褐色物质,即焦糖化反应。
主要仪器设备:
容量瓶,陶瓷蒸发皿,分光光度计,电子天平(分度0.0001 g),水浴锅,温度计(量程-20-220 ℃)。
实验设计参考:
1. 10%焦糖溶液a:称取葡萄糖25 g放入蒸发皿中,加1 mL蒸馏水,用酒精灯加热到190-195 ℃,恒温保持约10 min(酒精灯间断供热),呈褐色,稍冷后,加入少量蒸馏水溶解,冷却后定容至250 mL。吸取10%焦糖溶液a 10 mL,用蒸馏水稀释至100 mL,得1%焦糖溶液,吸取1 mL,测定A520。
2. 10%焦糖溶液b:另称葡萄糖25 g放入蒸发皿中,加1 mL蒸馏水,用酒精灯加热到150 ℃停止。加1 mL酱油,再加热至180 ℃左右,恒温保持约10 min(酒精灯间断供热),呈褐色,稍冷后,加入少量蒸馏水溶解,冷却后定容至250 mL。吸取10%焦糖溶液b 10 mL,用蒸馏水稀释至100 mL,得1%焦糖溶液,吸取1 mL,测定A520。
3. 取3支试管,加入10%葡萄糖溶液和10%谷氨酸钠溶液各2 mL。标记为1, 2, 3。向1号试管加入10% HCl 2滴,向2号试管加入10% NaOH 2滴,向3号试管加入蒸馏水2滴。3支试管同时放入沸水浴中加热至沸腾。观察非酶褐变,记录酸碱度对颜色的影响,测定A520。
4. 取3支试管,加入10%葡萄糖溶液2 mL。标记为1, 2, 3。向1号试管加入10% 甘氨酸 2 mL,向2号试管加入10% 赖氨酸 2 mL,向3号试管加入10%甘氨酸和10%赖氨酸各1 mL。3支试管同时放入沸水浴中加热片刻。观察非酶褐变,记录不同氨基酸对颜色和风味的影响,测定A520。
5. 结果分析:对实验结果进行分析,思考酸碱度不同对颜色影响的原因。
实验注意事项:
1. 水浴加热时,容器极大部分须浸入水浴,沸腾15 min。比色在2 h内完成。
2. 风味比较时可用文字加风味进行比较。
实验五 食品中粗脂肪含量的测定
实验目的:
1. 熟练掌握索氏抽提法测定脂肪含量的原理与方法。
2. 掌握索氏抽提法基本操作要点及影响因素。
实验原理:
利用脂肪能溶于有机溶剂的性质,在索氏提取器中将样品用无水乙醚或石油醚等溶剂反复萃取,提取样品中的脂肪后,蒸去溶剂,所得的物质即为脂肪或称粗脂肪。
主要仪器设备:
索氏提取器,电热恒温鼓风干燥箱,干燥器,恒温水浴箱。
实验内容:
1. 实验准备:准确称取均匀固体样品2-5g(精确至0.01 mg),装入滤纸筒内。同时将索氏提取器各部位充分洗涤并用蒸馏水清洗后烘干。脂肪烧瓶在103 ℃±2 ℃的烘箱内干燥至恒重(前后两次称量差不超过2 mg)。
2. 样品测定:将滤纸筒放入索氏提取器的抽提筒内,连接已干燥至恒重的脂肪烧瓶,由抽提器冷凝管上端加入乙醚或石油醚至瓶内容积的2/3处,通入冷凝水,将底瓶浸没在水浴中加热,用一小团脱脂棉轻轻塞入冷凝管上口。
抽提温度的控制:水浴温度应控制在使提取液在每6-8 min回流一次为宜。
抽提时间的控制:抽提时间视试样中粗脂肪含量而定,一般样品提取6-12 h,坚果样品提取约16 h。提取结束时,用毛玻璃板接取一滴提取液,如无油斑则表明提取完毕。
3. 试剂及提取物回收:提取完毕,取下脂肪烧瓶,回收乙醚或石油醚。待烧瓶内乙醚仅剩下1-2 mL时,在水浴上赶尽残留的溶剂,于95-105 ℃下干燥2 h后,置于干燥器中冷却至室温,称量。继续干燥30 min后冷却称量,反复干燥至恒重(前后两次称量差不超过2 mg)。
4. 结果计算:
式中:m—样品的质量,g;
m0—脂肪烧瓶的质量,g;
m1—脂肪和脂肪烧瓶的质量,g。
实验注意事项:
1.抽提剂乙醚是易燃,易爆物质,应注意通风并且不能有火源。
2.样品滤纸色的高度不能超过虹吸管,否则上部脂肪不能提尽而造成误差。
3.样品和醚浸出物在烘箱中干燥时,时间不能过长,以防止极不饱和的脂肪酸受热氧化而增加质量。
4.脂肪烧瓶在烘箱中干燥时,瓶口侧放,以利空气流通。而且先不要关上烘箱门,与90 ℃以下鼓风干燥10-20 min,驱尽残余溶剂后再将烘箱门关紧,升至所需温度。
5.乙醚若放置时间过长,会产生过氧化物。过氧化物不稳定,当蒸馏或干燥时会发生爆炸,故使用前应严格检查,并除去过氧化物。
6.反复加热可能会因脂类氧化而增重,质量增加时,以增重前的质量为恒重。
实验六 油脂酸价的测定
实验目的:
1. 掌握测定油脂酸价的意义及原理。
2. 掌握油脂中游离脂肪酸含量的测定方法。
实验原理:
油脂暴露于空气中一段时间后,在脂肪水解酶或微生物繁殖所产生的酶作用下,部分甘油酯会分解产生游离的脂肪酸,使油脂变质酸败。通过测定油脂中游离脂肪酸含量反映油脂新鲜程度。游离脂肪酸的含量可以用中和1g油脂所需的氢氧化钾mg数,即酸价来表示。反应式如下:
通过测定酸价的高低来检验油脂的质量。本法适用于商品植物油脂酸价的测定。
主要仪器设备:
碱式滴定管,锥形瓶,电子天平(分度0.0001 g)。
实验内容:
1. 测定:称取均匀试样2 g(m)注入250 mL锥形瓶中,加入中性乙醚-乙醇混合溶液50 mL,摇动使试样溶解,再加2-3滴酚酞指示剂,用0.1 M 碱液滴定至出现微红色在30 s不消失,记下消耗的碱液 mL数(V)。做两个平行。
2. 结果计算:
式中:c—KOH溶液的浓度,0.1 M;
V—滴定消耗KOH溶液的体积,mL;
56.1—KOH的毫摩尔值;
m—样品的质量,g。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后第一位。
3. 结果分析:参考国家标准中正常油脂的酸价,分析油脂样品是否合格。
实验注意事项:
1. 测定深色油的酸价,可减少试样用量,或适当增加混合溶剂的用量,以酚酞为指示剂,终点变色明显。
2. 测定蓖麻油的酸价时,只可用中性乙醇而不能用混合溶剂。
实验七 油脂碘值的测定
实验目的:
1. 掌握测定油脂碘值的意义及原理。
2. 掌握油脂不饱和程度的测定方法。
实验原理:
碘值是指100 g油脂所能吸收的碘的质量(以g计),它表征油脂中脂肪酸的不饱和程度,不饱和键数目越多,碘值越高。
碘值的测定是鉴于油脂的不饱和脂肪酸,在每一双键处,可加入2原子的碘。由于碘与脂肪酸的不饱和键加成反应缓慢,因此,利用在酸性环境中溴化碘与不饱和脂肪酸起加成反应,游离的碘被标准硫代硫酸钠溶液滴定,根据消耗的硫代硫酸钠的量,计算出碘值。反应式如下:
Br2+I2→2IBr
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH+IBr →CH3-(CH2)7-CHI-CHBr-(CH2)7-COOH
IBr(剩余)+KI→I2+KBr
I2+2Na2S2O3→Na2S4O6+2NaI
主要仪器设备:
碘量瓶,滴定管,水浴锅,移液管。
实验内容:
1. 样品溶解:称取植物油样品0.5 g,放入250 mL碘量瓶中,加三氯甲烷10 mL,摇动使之溶解。加入溴化碘醋酸溶液25 mL,若溴化碘醋酸溶液完全褪色,应再继续加入至不完全褪色为止。加入溴化碘醋酸溶液切勿沾在瓶壁上,加盖摇动,于暗处静置30 min。
2. 滴定:反应后,加15%碘化钾溶液10 mL,充分摇动,加沸煮后冷却的蒸馏水100 mL(若有碘液沾于瓶壁,应设法用水冲下),立即以0.1 M硫代硫酸钠溶液滴定,最初可迅速滴入,当颜色变浅时,小心滴至黄色,再加入淀粉指示剂2 mL,滴至蓝色消失为止,将至终点时用力摇动,使溶于三氯甲烷的碘与硫代硫酸钠充分反应。做两个平行,同时做空白试验。
3. 结果计算:
由空白试验所需硫代硫酸钠的体积减去油脂样品所需硫代硫酸钠的体积,即可计算样品的碘值。
式中:c—标准硫代硫酸钠溶液的浓度,0.1 M;
V1—滴定空白消耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL;
V2—滴定样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL;
m—样品的质量,g;
0.1269—与1.00 mL浓度为1.0000 M的硫代硫酸钠溶液相当的碘的质量,g。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后第一位。
4. 结果分析:参考国家标准中商品植物油的碘值,分析油脂样品中不饱和脂肪酸的含量。
实验注意事项:
1. 碘值是在一定条件下测定的,若有共轭酸存在时,加成反应很慢且不够彻底,所得碘值与实际不饱和度相差甚远。实际测定中,碘值范围与样品取样量也有关系。
2. 称取样品置于碘量瓶中,加提取剂及溴化碘醋酸溶液后,需密闭瓶口,微微震荡后置于暗处反应。
实验八 油脂皂化价的测定
实验目的:
1. 掌握测定油脂皂化价的意义及原理。
2. 掌握油脂皂化价的测定方法。
实验原理:
油脂与氢氧化钾乙醇溶液共热时,发生皂化反应,剩余的碱可用标准酸液进行滴定,从而可计算出中和油脂所需的氢氧化钾毫克数。反应式如下:
RCOOH+KOH → RCOOK+H2O
C3H5(COOR)3+ 3KOH → 3RCOOK + C3H5(OH)3
KOH(过剩的)+HCl → KCl + H2O
主要仪器设备:
滴定管,回流冷凝管,恒温水浴锅,电炉,天平(分度0.001 g)。
实验内容:
1. 测定:准确称取混匀试样2 g注入锥形瓶中,加入0.5 M氢氧化钾-乙醇溶液25 mL,接上冷凝管,在水浴锅上煮沸约30 min,煮至溶液清澈透明后,停止加热,取下锥形瓶,用10 mL中性乙醇冲冷凝管下端,加5滴酚酞指示剂,趁热用0.5 M盐酸溶液滴定至红色消失为止。做两个平行,同时做空白试验。
2. 结果计算:
式中:V1—滴定试样用去的盐酸溶液体积,mL;
V2—滴定空白用去的盐酸溶液体积,mL;
c —盐酸溶液的当量浓度,0.5 M;
m—试样质量,g;
56.1—氢氧化钾的毫克当量。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后第一位。
实验九 食品中蛋白质含量的测定——Lowry-Folin法
实验目的:
熟练掌握掌握福林-酚法测定蛋白质含量的原理及操作步骤。
实验原理:
在碱性溶液中,蛋白质中的肽键与铜盐可产生双缩脲反应,产生络合物,此络合物会将磷钼酸-磷钨酸(Folin)试剂还原,产生深蓝色络合物。在一定条件下,蓝色深浅与蛋白质的量成正比。在波长540 nm处测定样品的吸光度,与标准曲线对比,可确定蛋白质的含量。这种方法是检测可溶性蛋白质含量最灵敏的经典方法之一,灵敏度高,但费时,要精确控制操作时间,标准曲线也不是严格的直线形式,且专一性较差,干扰物质较多。此方法也适用于酪氨酸和色氨酸的定量测定;可检测的最低蛋白质量达5 mg,通常测定范围是20-250 mg。
主要仪器设备:
分光光度计,回流冷凝管,电炉,具塞试管。
实验内容:
1. 主要试剂:
试剂A:称取Na2CO3100 g溶于1000 mL(最终体积)0.5 M NaOH中。
试剂B:称取CuSO4·5H2O 1.0 g溶于100 mL(最终体积)蒸馏水中。
试剂C:称取酒石酸钾钠2.0 g溶于100 mL(最终体积)蒸馏水中。
牛血清蛋白(BSA)标准溶液:准确称取牛血清蛋白,配成浓度为200 ug/mL的溶液。
2 M Folin-酚试剂。
标准曲线的绘制:取10 mL具塞试管6支,编号,分别准确吸取0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL牛血清蛋白(BSA)溶液置于相应的试管中。在各支试管中分别加入1.00、0.80、0.60、0.40、0.20、0.00 mL的蒸馏水,使其总体积达到1 mL,如下表(见下页)。
取试剂A 15.00 mL,试剂B 0.75 mL,试剂C 0.75 mL,在50 mL锥形瓶中混匀,在每支试管中分别准确加入此试剂1.00 mL,充分摇匀,静置15 min后,分别在各试管中准确加入Folin-酚试剂稀释液3.00 mL,立即震荡,充分摇匀,静置45 min后,在540 nm波长下测定每个试管中也的吸光度A540。以A540值为纵坐标,BSA质量(0-200 ug)为横坐标,绘制标准曲线,求出回归方程和相关系数R2。
编号 |
0(空白) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
BSA(mL) |
0 |
0.20 |
0.40 |
0.60 |
0.80 |
1.00 |
水(mL) |
1.00 |
0.80 |
0.60 |
0.40 |
0.20 |
0.00 |
BSA质量(ug) |
0 |
40 |
80 |
120 |
160 |
200 |
3. 样品的测定:将样品适当稀释后吸取2份,各1.00 mL,重复上述步骤。平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后第一位。
4. 结果计算:
式中:c—由标准曲线上查得的蛋白质的质量,ug;
m—样品质量,mg。
实验注意事项:
1. 加入Folin-酚试剂后立即将反应摇匀,以便Folin-酚试剂在碱溶液中破坏之前即能被铜-蛋白质复合物还原。
2. 短时间内反应液的颜色保持稳定,因此,静置45 min后反应立即测定吸光度,若拖延时间过长,颜色将会变化,影响结果。
实验十 蛋白质的功能性质
实验目的:
1.了解蛋白质的功能性质对于食品品质的意义。
2.设计测定蛋白质的功能性质的详细方案并实施,并分析实验结果。
实验原理:
蛋白质的功能性质,指能使蛋白质成为人们所需要的食品特征而具有的物理化学性质,即对食品的加工、贮藏、销售过程中发生作用的那些性质,这些性质对食品的质量及风味起着重要的作用。蛋白质的功能性质与蛋白质在食品体系中的用途有着十分密切的关系,是开发和有效利用蛋白质资源的重要依据。
蛋白质的功能性质可分为三个主要类型:水化性质、表面性质、蛋白质-蛋白质相互作用的有关性质,主要包括吸水性、溶解性、保水性、分散性、粘度和粘着性、乳化性、起泡性、凝胶作用等。本实验旨在测定蛋白质的水溶性、乳化性、起泡性和凝胶性。
主要仪器设备:
pH试纸(酸性),电动搅拌器,显微镜。
实验设计参考:
1. 蛋白质的水溶性
(1)在50 mL小烧杯中加入0.5 mL蛋清蛋白、5 mL水,摇匀,观察其水溶性,有无沉淀产生。在溶液中逐滴加入饱和氯化钠溶液,摇匀,得到澄清的蛋白质的氯化钠溶液。取上述蛋白质的氯化钠溶液3mL,加入3mL饱和的硫酸铵溶液,观察沉淀的生成,再加入粉末硫酸铵至饱和,摇匀,观察沉淀的生成。解释蛋清蛋白质在水中及氯化钠溶液中的溶解度以及蛋白质沉淀的原因。
(2)在四个试管中各加入0.1-0.2 g大豆分离蛋白粉,分别加入5 mL水,5 mL饱和食盐水,5 mL 1 M氢氧化钠溶液,5 mL 1M盐酸溶液,摇匀,在温水浴中温热片刻,观察大豆蛋白在不同溶液中的溶解度。在第一、第二支试管中加入饱和硫酸铵溶液3 mL,观察沉淀的生成。第三、四支试管中分别用1 M盐酸及1 M氢氧化钠中和至pH 4-4.5,观察沉淀的生成。解释大豆蛋白的溶解性以及pH值对大豆蛋白溶解性的影响。
2. 蛋白质的乳化性
(1)取5 g卵黄蛋白加入250 mL的烧杯中,加入95 mL水,0.5 g氯化钠,用电动搅拌器搅匀后,在不断搅拌下滴加植物油10 mL,滴加完后,强烈搅拌5 min使其分散成均匀的乳状液,静置10 min,待泡沫大部分消除后,取出10 mL,加入少量水溶性红色素染色,不断搅拌直至染色均匀,取一滴乳状液在显微镜下仔细观察,被染色部分为水相,未被染色部分为油相,根据显微镜下观察所得到的染料分布,确定该乳状液是属于O/W型还是W/O型。
(2)配制5%的大豆分离蛋白溶液100 mL,加0.5 g氯化钠,在水浴上温热搅拌均匀,同上法加10 mL植物油进行乳化。静置10 min后,观察其乳状液的稳定性,同样在显微镜下观察乳状液的类型。
3. 蛋白质的起泡性
(1)在三个250 mL的烧杯中各加入2%的蛋清蛋白溶液50 mL,一份用电动搅拌器连续搅拌1-2 min,一份用玻棒不断搅打1-2 min,另一份用玻管不断鼓入空气泡1-2 min,观察泡沫的生成并估计泡沫产生量及泡沫稳定性。评价搅打方式对蛋白质起泡性的影响。
(2)取二个250 mL的烧杯各加入2%的蛋清蛋白溶液50 mL,一份放入冷水或冰箱中冷至10 ℃,一份保持常温(30-35 ℃),同时以相同的方式搅打1-2 min,观察泡沫产生量及泡沫稳定性差异。
(3)取三个250 mL烧杯各加入2%蛋清蛋白溶液50 mL,其中一份加入酒石酸0.5 g,一份加入氯化钠0.1 g,以相同的方式搅拌1-2 min,观察泡沫产生量及泡沫稳定性差异。
用2%的大豆蛋白溶液进行以上的同样实验,比较蛋清蛋白与大豆蛋白的起泡性。
4. 蛋白质的凝胶作用
(1)在试管中取1 mL蛋清蛋白,加1 mL水和几滴饱和食盐水至溶解澄清,放入沸水浴中,加热片刻观察凝胶的形成。
(2)在100 mL烧杯中加入2 g大豆分离蛋白粉,40 mL水,在沸水浴中加热不断搅拌均匀,稍冷,将其分成二份,一份加入5滴饱和氯化钙,另一份加入0.1-0.2 g δ-葡萄糖酸内酯,放置温水浴中数 min,观察凝胶的形成。
(3)在试管中加入0.5 g明胶,5 mL水,水浴中温热溶解形成粘稠溶液,冷后,观察凝胶的形成。
解释在不同情况下凝胶形成的原因。
实验十一 食品中总酸含量的测定
实验目的:
1. 掌握测定食品总酸的意义及原理。
2. 掌握食品中总酸含量的测定方法。
实验原理:
食品的酸度不仅反映了酸味程度,也反映了其中酸性物质的含量或浓度。总酸度指食品中所有酸性成分的总量,包括未离解的酸的浓度和已离解的酸的浓度,其大小可通过标准碱溶液来滴定。总酸度也可以称为滴定酸度。
根据酸碱中和原理,用碱液滴定液体样品中的酸,以酚酞为指示剂确定滴定终点,按碱液的消耗量计算食品中总酸的含量。
主要仪器设备:
水浴锅,碱式滴定管,电炉。
实验内容:
1. 试样的制备:将不含二氧化碳的样品充分混匀。若样品含二氧化碳,则需至少称取200 g,置于500 mL烧杯中,用电炉加热,搅拌至微沸,保持2 min,再用蒸馏水补至煮沸前的质量。
2. 测定:取25.00-50.00 mL样品(含酸约0.035-0.070 g),置于250 mL锥形瓶中,加40-60 mL水及0.2 mL1%酚酞指示剂。用0.1 M氢氧化钠标准溶液滴定(若样品酸度较低,可用0.05 M或0.01 M氢氧化钠标准溶液滴定)至微红色30 s不褪色,记录消耗氢氧化钠标准溶液的体积(V1)。做两个平行,同时做空白试验。
3. 结果计算:总酸以每Kg样品中酸的质量表示。
式中:c—NaOH标准溶液的浓度,0.1 M;
V1—滴定样品时消耗NaOH溶液的体积,mL;
V2—滴定空白时消耗NaOH溶液的体积,mL;
F—样品的稀释倍数;
m—样品的量,mL;
K—酸的换算系数:苹果酸0.067,乙酸0.060,酒石酸0.075,柠檬酸0.064,一水合柠檬酸0.070,乳酸0.090,盐酸0.036,磷酸0.049。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后第一位。
4. 结果分析:参考国家标准中相应产品的总酸值,评价样品的质量。
实验注意事项:
本实验方法不适用于深色或浑浊度大的食品。
实验十二 食品中叶绿素含量的测定
实验目的:
1. 了解植物组织中叶绿素的分布及性质。
2. 掌握测定叶绿素含量的原理和方法。
实验原理:
叶绿素广泛存在于绿色植物组织中,并在植物细胞中与蛋白质结合成叶绿体。当植物细胞死亡后,叶绿素即游离出来。游离叶绿素很不稳定,对光、热较敏感;在酸性条件下叶绿素生成绿褐色的脱镁叶绿素,在稀碱液中可水解成鲜绿色的叶绿酸盐以及叶绿醇和甲醇。高等植物中叶绿素有两种:叶绿素a 和b,两者均易溶于乙醇、乙醚、丙酮和氯仿。 叶绿素含量主要测定方法有:
1. 原子吸收光谱法:通过测定镁元素的含量,进而间接计算叶绿素的含量。
2. 分光光度法:利用分光光度计测定叶绿素提取液在最大吸收波长下的吸光值,即可用朗伯-比尔定律计算出提取液中各色素的含量。
叶绿素a 和叶绿素b 在645 nm 和663 nm 处有最大吸收,且两吸收曲线相交于652nm 处。因此测定提取液在645 nm、663 nm、652 nm 波长下的吸光值,并根据经验公式可分别计算出叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素的含量。
主要仪器设备:
分光光度计,电子天平(分度0.0001 g),研钵,100 mL棕色容量瓶(或暗室操作),短颈漏斗,定量滤纸。
实验内容:
1. 样品前处理:取实验材料,擦净组织表面污物,去除中脉剪碎。称取剪碎的样品0.2 g,放入研钵中,加少量碳酸钙和石英砂(0.5-1 g),移取3 mL 冷丙酮,研成均浆,再加入10 mL丙酮,继续研磨至组织变白。静置3-5 min。
2. 测定:取滤纸1张置于漏斗中,用丙酮湿润,沿玻璃棒把提取液倒入漏斗,滤液流至100 mL 棕色容量瓶中;用少量丙酮冲洗研钵、研棒及残渣数次,最后连同残渣一起倒入漏斗中。 用滴管吸取丙酮,将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中,至滤纸和残渣中无绿色为止。最后用丙酮定容至100 mL,摇匀。取叶绿体色素提取液( 若有必要,可进行适当稀释)在波长663 nm、645 nm 和652 nm 下测定吸光度,以丙酮为空白对照。
3. 结果计算:
叶绿素a、b 和总叶绿素含量(mg/g鲜重)计算公式(提取液未经稀释)如下:
式中:A645,A652,A663—在三种特定波长下叶绿色提取液的吸光度;
V—叶绿素丙酮提取液的最终体积,mL;
m—实验材料鲜重,g。
4. 结果分析:对实验结果进行分析,总结影响实验结果的因素及其防止方法。
实验注意事项:
1. 研磨时最好在较低温度下,充分研碎样品组织,并以较快的速度完成测定。
2. 叶绿素在样品各组织中的分布是不均匀的,因此,取样时要相对一致。
3.石英砂可防止叶绿素被破坏;碳酸钙可中和植物中的有机酸,也可防止叶绿素被破坏。
实验十三 食品中淀粉含量的测定
实验目的:
1.了解食品中淀粉含量的分析原理及方法。
2.引导学生设计测定食品中淀粉的详细方案并实施,分析对比各实验方法及其结果。
实验原理:
食品中的脂肪、可溶性糖及蛋白质会对食品中淀粉的测定造成干扰,需除去。食品样品经除去脂肪、可溶性糖及蛋白质后,其中的淀粉可用酸水解成还原性单糖(葡萄糖),然后按还原糖测定(以葡萄糖计),最后折算成淀粉含量;也可用淀粉酶水解成双糖,再用盐酸将双糖水解成单糖,最后按还原糖测定(以葡萄糖计)并折算成淀粉含量。
还原糖的测定:糖类在较高温度下可被浓硫酸作用而脱水生成糠醛或羟甲基糖醛后,与蒽酮(C14H10O)脱水缩合,形成糠醛衍生物,呈蓝绿色。该物质在620 nm处有最大吸收,在150 ug/mL范围内,其颜色的深浅与可溶性糖含量成正比。这一方法有很高的灵敏度,糖含量在30 µg左右就能进行测定,可做为微量测糖之用。样品少时可采用这一方法。
主要仪器设备:
容量瓶,漏斗,慢速定量滤纸,移液管,具塞试管,分光光度计,水浴锅,回流冷凝管,酒精灯,电子天平,精密pH试纸。
实验设计参考:
1. 样品水解
(1)样品预处理:准确称取0.2 g面粉样品并过40目筛,置于放有慢速滤纸的漏斗中,用50 mL乙醚分5次洗去样品中脂肪,弃去乙醚。再用150 mL乙醇溶液(w/w=85%)分数次洗涤残渣,除去可溶性糖类。用50 mL水将残渣转入250 mL锥形瓶或250 mL烧杯中,并用50 mL水洗滤纸及漏斗,洗液并入锥形瓶或烧杯(酸水解转入锥形瓶,酶水解则转入烧杯)。
(2)酸水解:向装有样品的锥形瓶中加30 mL HCl溶液(1:1),连接冷凝管,置沸水中回流1 h。回流完毕,立即置流动水中冷却至室温,加2滴甲基红指示剂,将水解液调至近中性[先用40% NaOH溶液调至黄色,再用盐酸(1:1)校正至水解液刚变红色;若水解液颜色深,可用精密pH试剂测试,调pH值约为7]。加20 mL中性Pb(Ac)2溶液(200 g/L),摇匀,静置10 min,使蛋白质等干扰物完全沉淀,再加等量的Na2SO4溶液(100 g/L),以除去多余铅盐。摇匀后将全部溶液及残渣转入500 mL容量瓶中,用水洗涤锥形瓶,洗液合并于容量瓶中,用水定容,混匀、过滤,弃去初滤液。
(3)酶水解:将烧杯置沸水浴上加热10 min,使淀粉糊化,放冷至60 ℃以下,加20 mL淀粉酶溶液,在55-60 ℃保温30 min,并时时搅拌。然后取1滴此液于白色点滴板上,加1滴碘液应不呈蓝色(若呈蓝色,再加热糊化后冷却至60 ℃以下,再加20 mL淀粉酶溶液,继续保温,直至酶解液加碘液后不呈蓝色为止)。加热至沸使酶失活,冷却后移入250 mL容量瓶中,加水定容。混匀后过滤,弃去初滤液,收集滤液备用。
2. 还原糖的测定(蒽酮比色法)
(1)葡萄糖标准曲线的制作:
取7支具塞试管,按下表数据配制一系列不同浓度的葡萄糖溶液:
管号 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
标准葡萄糖溶液(mL) |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
蒸馏水(mL) |
1.0 |
0.9 |
0.8 |
0.7 |
0.6 |
0.4 |
0.2 |
葡萄糖含量(mg) |
0 |
0.01 |
0.02 |
0.03 |
0.04 |
0.06 |
0.08 |
向每支具塞试管中立即加入蒽酮试剂4.0 mL,迅速浸于冰水浴中冷却,各管加完后一起浸于沸水浴中,管口加盖,以防蒸发。自水浴重新煮沸起,准确煮沸l0 min取出,用冰浴冷却至室温,在620 nm波长下以第一管为空白,迅速测其余各管吸光值A620。以标准葡萄糖含量(mg)为横坐标,以吸光值A620为纵坐标,作标准曲线。
(2)样品测定:吸取1 mL已稀释的提取液于试管中,加入4.0 mL蒽酮试剂,平行2份;空白管以等量蒸馏水取代提取液。以下操作同标准曲线制作。根据A620平均值在标准曲线上查出葡萄糖的含量(mg)。
3.结果计算:
(1)酸解法:
其中:m1—所测样品还原糖的质量(以葡萄糖计),mg;
m2—空白样品还原糖的质量(以葡萄糖计),mg;
m样—样品质量,g;
0.9—还原糖(以葡萄糖计)换算成淀粉的换算系数,即162/180;
V—测定用样品处理液的体积,即1 mL;
500—样品稀释液总体积,mL。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后前两位。
(2)酶解法:
其中:m1—所测样品还原糖的质量(以葡萄糖计),mg;
m2—空白样品还原糖的质量(以葡萄糖计),mg;
m样—样品质量,g;
0.9—还原糖(以葡萄糖计)换算成淀粉的换算系数,即162/180;
V—测定用样品处理液的体积,即1 mL;
250—样品稀释液总体积,mL。
平行试验结果误差不超过5%,求平均数,即为测定结果,保留小数点后前两位。
4. 结果分析:分析并对比两种方法的优缺点,思考并归纳实验过程中可能对实验结果造成影响的操作细节。
实验十四 单宁含量的测定
实验目的:
1.了解单宁各种测定方法的特点并比较。
2.引导学生设计测定单宁的详细方案并实施,分析对比各实验方法及其结果。
实验原理:
比色法:样品中的单宁在碱性溶液中将磷钨钼酸还原,生成深蓝色化合物,其颜色深浅与单宁含量成正比,可与标准进行比较定量。
EDTA络合法:单宁可与重金属离子形成络合物而沉淀。在单宁样品提取液中加入过量的标准Zn(Ac)2溶液,待反应完全后,用EDTA标准溶液滴定剩余Zn(Ac)2,根据EDTA标准溶液的消耗量,可计算出样品中单宁的含量。
高锰酸钾滴定法:单宁可被活性炭吸附、被高锰酸钾氧化,根据吸附前后氧化值之差即可计算样品中单宁含量。指示剂靛红被高锰酸钾氧化,由蓝色变为黄色,可指示终点。
主要仪器设备:
电子天平,分光光度计,研钵,容量瓶,碱式滴定管。
实验设计参考:
1.样品处理:称取样品,研磨成浆状,用水提取单宁。
2.样品测定:
(1)比色法:
绘制标准曲线:按照下表编号,分别加入各种试剂于50 mL容量瓶,加完后,剧烈振摇,以蒸馏水稀释至刻度,充分混合,于30 ℃恒温箱中放置1-1.5 h后,测定A680,并制作标准曲线。
管号 试剂 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
标准单宁酸溶液/mL |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
75%乙醇/mL |
1.7 |
60 g/L偏磷酸溶液/mL |
0.1 |
蒸馏水/mL |
25 |
F-D试剂 |
2.5 |
1 M 碳酸钠溶液/mL |
10 |
样品测定:样品切碎后迅速称取50 g于研钵中,加入95%乙醇50 mL、偏磷酸溶液50 mL、水50 mL,磨成浆状。称取匀浆液20 g于100 mL容量瓶中,加入75%乙醇40 mL,沸水浴加热20 min,冷却后用75%乙醇定容。充分混合后以慢速滤纸过滤,弃去初滤液。
吸取滤液2 mL于50 mL容量瓶中,加入水25 mL、F-D试剂2.5 mL、碳酸钠溶液10 mL,剧烈振摇后,用水定容(溶液逐渐产生蓝色)。同时做空白实验。
于30℃恒温烘箱中放置1.5 h后,以空白试剂调零,测定A680。
(2)EDTA络合法:
准确称取切碎的样品5 g于研钵中,加少许石英砂研磨成浆状,转入150 mL锥形瓶中,用50 mL水以多次洗净研钵,洗液并入锥形瓶,振动、提取10-15 min。
在100 mL容量瓶中准确加入Zn(Ac)2标准溶液5 mL、浓氨水3.5 mL,摇匀(开始有白色沉淀,摇动使沉淀溶解)。慢慢将提取物转入容量瓶中,不断振摇,在35 ℃温水浴中保温20-30 min,使单宁充分络合。冷却,用水定容,混匀,静置,过滤(初滤液弃去)。
吸取滤液10 mL于150 mL锥形瓶中,加水40 mL、NH3-NH4Cl缓冲溶液12.5 mL、铬黑T指示剂10滴,混匀。用EDTA标准溶液滴定,溶液由酒红色变为蓝色即为终点。
(3)高锰酸钾滴定法:
样品捣碎,准确称取10 g于100 mL的烧杯中,用约150 mL水分多次移入250 mL容量瓶中,充分振摇后定容,摇匀。用干滤纸过滤得到澄清溶液(否则重新过滤)。吸取澄清样品溶液10 mL于瓷皿或烧杯中,加入靛红溶液2.5 mL、水75 mL,用高锰酸钾标准溶液滴定至明亮的金黄色即为终点。
另取样品溶液10 mL,加入活性炭粉2-3 g,水浴加热搅拌5 min以吸附单宁。过滤,用85 mL热水洗涤数次,滤液和洗涤液收集于锥形瓶中,加入靛红溶液2.5 mL,再以前面方法滴定。
3. 结果计算:
(1)比色法:
式中:c—比色用样品溶液中单宁的含量(由标准曲线查得),ug;
m—样品的质量,g;
K—稀释倍数,若取样50 g时,K=(20/200)×(2/100)=1/500。
(2)EDTA络合法:
式中:c1—Zn(Ac)2标准溶液的浓度,1.000 M;
V1—吸取Zn(Ac)2标准溶液的体积,mL;
c2—EDTA标准溶液的浓度,0.0500 M;
V2—滴定时消耗的EDTA标准溶液的体积,mL;
0.1556—比例常数,g/mmol;
m—样品质量,g;
10—分取倍数。
(3)高锰酸钾滴定法:
式中:c—高锰酸钾标准溶液的浓度,0.05 M;
V1—样品滴定消耗高锰酸钾标准溶液的体积,mL;
V2—样品吸收单宁后滴定时消耗高锰酸钾溶液的体积,mL;
0.04157—比例常数,g/mmol;
m—10 mL样品溶液相当于样品的质量,g。
4. 结果分析:分析并对比三种方法的优缺点,思考并归纳实验过程中可能对实验结果造成影响的操作细节。
大纲撰写人:葛含静
大纲审核人:李慧芸