影响总糖测定因素分析

影响总糖测定因素分析

贾爱云

(北京市顺义区产品质量监督检验所, 北京101300)

摘 要:总糖是评价食品质量的重要指标之一。对用直接滴定法测定总糖的影响因素进行了分析, 从浓度、酸碱度、碱性酒石酸铜用量、滴定速度以及还原溶液中和前后放置的时间五个方面, 讨论对结果准确度的影响, 力图使测定结果更加准确。

关键词:总糖; 测定; 影响因素; 直接滴定法

中图分类号:X836 文献标识码:A 文章编号:167223198(2009) 2220282203 总糖是评价食品质量、营养、风味的重要指标之一。近年来由于生活水平的不断提高, 人们对糖的摄入量也越来越关注, 许多研究表明糖分的摄入与龋齿、肥胖、糖尿病、及某些心血管疾病有关, 因此, 食品中总糖的检测被上升到了一个新的高度。

总糖通常采用直接滴定法测定。直接滴定法又称快速法, 它是一种氧化还原滴定法, 此法简易、直接, 快捷、试剂用量少、操做和计算简便, 是一项经典的检测手段。由于测定方法从取样, 制样到滴定均为手工操作, 因此影响结果的准确度的因素是多方面的, 尤其是滴定过程, 不仅要在沸腾条件下进行, 而且对其滴定条件要求十分严格, 本文主要从浓度、酸碱度、碱性酒石酸铜用量、滴定速度以及还原溶液中和前后放置的时间等五个方面讨论对结果准确度的影响。

刻度吸管(1mL 、2mL 、5mL 、10mL) 干燥器可调电炉(带石棉网) 玻璃珠量筒(100mL 、1000mL) 烧杯(250mL 、1000mL) 三角瓶(100mL) 酸式滴定管:25mL

葡萄糖标准溶液¹:准确称取1. 0000g 经过94e -98e 干燥2h 的葡萄糖, 加水溶解后加入5mL 盐酸, 并稀释至1000mL 。此溶液每毫升相当于1. 0mg 葡萄糖。

碱性酒石酸铜甲液:称取15g 硫酸铜(CuSO4#5H 2O) 及0. 05g 次甲基蓝, 溶于水中并稀释至1000mL 。

碱性酒石酸铜乙液:称取50g 酒石酸钾钠、75g 氢氧化钠溶于水中, 再加入4g 亚铁氰化钾, 完全溶解后, 用水稀释

至1000mL, 贮存于橡胶塞玻璃瓶内。

乙酸锌溶液:称取21. 9g 乙酸锌, 加3mL 冰乙酸, 加水溶解并稀释至100mL 。

亚铁氰化钾溶液:称取10. 6g 亚铁氰化钾, 加水溶解并稀释至100mL 。

盐酸(1+1):量取50mL 盐酸用水稀释至100mL 。甲基红指示液:称取甲基红0. 10g, 用少量乙醇溶解后, 稀释至100mL 。

1 实际操作过程

1. 1 实验原理

直接滴定法采用的原理是:样品在除去蛋白后, 在加热的条件下, 以次甲基蓝作指示剂, 用样液滴定标定过的碱性酒石酸铜溶液(用还原糖标准溶液标定酒石酸铜溶液) 根据样液消耗的体积计算总糖含量。1. 2 实验试剂与仪器1. 2. 1 试剂

葡萄糖 北京精求生产化学厂 化学纯硫酸铜 北京化工厂 化学纯次甲基蓝 北京瀛海精细化工厂 化学纯氢氧化钠 北京益利精细化学品有限公司 化学纯亚铁氰化钾 北京益利精细化学品有限公司 化学纯乙酸锌 北京益利精细化学品有限公司 化学纯冰乙酸 北京益利精细化学品有限公司 化学纯盐酸 北京化工厂 化学纯甲基红 北京化学试剂公司 化学纯乙醇 北京益利精细化学品有限公司 化学纯1. 2. 2 仪器

电热恒温干燥箱 滴定架万分之一电子天平 吸耳球

2 实验步骤与分析

2. 1 样液浓度对总糖测定的影响

吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各5. 0mL, 置于150mL 锥形瓶中, 加水10. 0mL, 加入2粒玻璃珠, 从滴定管中滴加9mL(已预滴) 1. 2. 1中的葡萄糖标准溶液, 放在电炉上, 控制在2min 中内沸腾, 在沸腾情况下以每2s/d 的速度继续滴加葡萄糖标准溶液, 直至溶液蓝色刚好褪去, 既为滴定终点。记录下消耗的葡萄糖标准溶液体积为10. 2mL 。

蜂蜜溶液系列º:准确称取蜂蜜181g, 定容于500mL 容量瓶中, 加水溶解后定容至500mL 。取此溶液1mL 、50mL 、100mL 、160mL 分别用水定容至200mL, 制成蜂蜜溶液系列。

准确称取蜂蜜»2. 001g 加水50mL 溶解于100mL 容量瓶中, 加入5mL 亚铁氰化钾和5mL 乙酸锌, 混匀, 加水至

) 282)

刻度, 沉淀。静置30min, 用干燥滤纸过滤, 弃去初滤液, 滤液备用。

吸取两份各10mL 上述滤液分别于100mL 容量瓶中, 分别加5mL 盐酸(1+1) , 在68e -70e 水浴中加热15min, 取出冷却后加两滴甲基红指示剂, 用氢氧化钠溶液中和至中性, 加水至刻度, 混匀, 一份预滴。此溶液的含糖量为1mg/mL 。

吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各5. 0mL, 置于150mL 锥形瓶中, 加水10mL, 加入2粒玻璃珠, 从滴定管中加入812mL 蜂蜜»溶液(已预滴) , 放在电炉上, 控制在2min 中内沸腾, , 保持沸腾状态, 以每2s/d 的速度继续滴加, 直至溶液蓝色刚好褪去, 既为滴定终点。记录下消耗的样液体积为9. 2mL 。

根据公式X=A @100/(m @10/100@V 1/100@1000) 求得该蜂蜜的总糖含量为55. 4g/100g 。

依上述同等条件, 分别用蜂蜜溶液系列º滴定碱性酒石酸铜甲、乙液各5. 0mL, 所得结果见表1:

表1

样液浓度g/100g 0. 15101620滴定体积V1(mL) 9. 20. 210. 110. 070. 06真实值g/100g

55. 453. 7

52. 650. 347. 0误差%

) ))

3

5. 0

9. 1

15. 1

由上表可以看出, 溶液浓度越高, 所需样液体积越少, 对于滴定而言, 体积越小, 误差越大。另外样品溶液中存在许多物质, 除单糖分子外还有其它的杂质离子, 这些物质在溶液中不停地向各个方向运动, 彼此间存在离于或分子间的作用力。这些作用力束缚着单糖分子的活性。物质分子间的距离越小, 离子或分子间的作用力越大, 而样液浓度是分子间距离的宏观体现, 即样液浓度越高, 分于间距离越小, 因此, 样液浓度直接影响单糖分子的活性:浓度越高, 活性越低, 反应越不灵敏。

图1 样液浓度与误差关系曲线

如图1所示, 当样液浓度为0. 1-10g/100g 时测定结果与真实值的误差值小于5%, 当样液浓度为10-20g/100g 时, 误差值为5-15%。可见, 样液浓度越高, 测定结果与真

实值的误差值越大, 与以上的理论分析基本相符。因此, 理想的样液浓度为0. 1-10g/100g 。有资料表明, 样液的滴定量宜在15-40mL 的范围。

2. 2 碱性酒石酸铜甲、乙液的用量对总糖测定的影响分别吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各1. 0mL 、2. 0mL 、3. 0mL 、4. 0mL 、5. 0mL, 置于150mL 锥形瓶中, 加水10mL, 加入2粒玻璃珠, 从滴定管中分别滴加较预滴少1mL 的1. 2. 1中的葡萄糖标准溶液, 放在电炉上, 控制在2min 中内沸腾, 在沸腾情况下以每2s/d 的速度继续滴加葡萄糖标准溶液, 直至溶液蓝色刚好褪去, 既为滴定终点。记录下消耗的葡萄糖标准溶液体积。见下表2。

表2

试剂用量V (mL)12345滴定体积V (mL)2. 254. 46. 438. 410. 2真实值V(mL)

2. 044. 086. 128. 1610. 2误差%

10. 2

7. 3

5. 1

2. 9

图2 碱性酒石酸铜甲、乙液的用量与误差关系

分别吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各1. 0mL 、2. 0mL 、3. 0mL 、4. 0mL 、5. 0mL, 置于150mL 锥形瓶中, 加水10mL, 加入2粒玻璃珠, 从滴定管中滴加较预滴少1mL 的上述蜂蜜溶液, 放在电炉上, 控制在2min 中内沸腾, 在沸腾情况下以分别每2s/d 的速度继续滴加葡萄糖标准溶液, 直至溶液蓝色刚好褪去, 既为滴定终点。记录下消耗的蜂蜜溶液体积。见下表3。

表

3

试剂用量V(mL)12345滴定体积V(mL)2. 204. 105. 957. 659. 2真实值V(mL)

1. 843. 685. 528. 169. 2误差%

19. 5

11. 4

7. 8

2. 9

图3 碱性酒石酸铜甲、乙液的用量与误差关系

由图2和图3的结果可以看出, 碱性酒石酸铜甲、乙液的用量对标准葡萄糖溶液和样液的影响程度是明显不同的, 对样液的影响更大一些, 这可能是因为蜂蜜样品含糖量高而且成分复杂。

图3表明, 用样液滴定不同量经过标定的碱性酒石酸铜甲、乙液, 结果各不相同, 各用1mL 碱性酒石酸铜溶液的滴定结果明显偏低, 误差大于15%, 2mL 甲、乙液的滴定结

果比1mL 的结果显著提高, 误差小于15%大于10%, 而4mL 、5mL 斐林试剂的滴定结果逐步接近真实值, 4mL 与5mL 碱性酒石酸铜溶液的滴定结果相近, 甲乙液各用5mL 碱性酒石酸铜溶液的滴定结果最为理想。常规检测中, 不少操作者甚至一些企业标准因为样液浓度低而擅自减少甲乙液的用量以求简便快捷, 这是不可取的, 另一方面, 理论上讲, 超过10mL 甲乙液用量是可行的, 但由于样液浓度较低, 甲乙液用量提高, 相应地消耗更多的样液, 样液用量超过滴定管限定容量也会造成系统误差, 同时终点显现不明显。由此可见, 10mL 甲乙液用量是常规总糖检测中较为理想的选择。

2. 3 样液酸碱度对总糖测定的影响

将1mg/mL 的蜂蜜溶液分别调配成PH 值为2、4、6、8、10的溶液系列, 吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各5. 0mL, 置于150mL 锥形瓶中, 加水10mL, 加入2粒玻璃珠, 加入较预

) 283)

滴少1mL 的样液, 放在电炉上, 控制在2min 中内沸腾, 用蜂蜜»总糖含量为1mg/mL 溶液在沸腾情况下以每2s/d 的速度继续滴加, 直至溶液蓝色刚好褪去, 既为滴定终点。记录下消耗的样液体积。见下表4。

表4

样液

PH 值246810滴定体积V (mL)12. 111. 510. 410. 1510. 16真实值V(mL)

10. 210. 210. 210. 210. 2误差%

18. 6

9. 8

1. 9

0. 5

0. 4

图4 样液P H 值与误差关系

图4表明, 未经中和的样液, 误差高达20%左右, 当pH \6时, 才出现理想的测定结果:样液呈碱性时, pH 值对测定影响不大。样液中的糖类物质经酸水解后转化为具有还原性的单糖, 此时样液还保留酸根离子, 具有强酸性。而酒石酸铜甲、乙液是强碱性试剂, 有资料表明OH -

是烯醇式中间体活性的重要条件之一。当H +加入, 中和部分或全部的OH -, 降低烯醇式中间体的活性, 反应灵敏度下降。2. 4 滴定速度对总糖测定的影响

吸取碱性酒石酸铜甲、乙液各5. 0mL, 置于150mL 锥形瓶中, 加水10mL, 加入2粒玻璃珠, 用葡萄糖标准溶液¹分别以1s/d 、2s/d 、3s/d 的速度, 在沸腾情况下滴加甲乙液, 直至溶液蓝色刚好褪去, 既为滴定终点。记录下消耗的样液体积。见下表5。

表5

滴定速度s/d 123放入一定体积后2

滴定体积V (mL)

8. 28. 87. 210. 2

误差%

19. 6

1. 7

29. 4

) ))

由上表可以看出, 不放入较预滴体积少1mL 的量而直接滴定, 不论几秒一滴误差都很大, 而且滴定时间长, 结果不明显。

笔者有做了一系列的实验, 即放入较预滴体积少1mL 的量后, 分别以1s/d 、2s/d 、3s/d 的速度滴加甲乙液, 所用葡萄糖标液的体积分别为10. 1mL 、10. 2mL 、10. 25mL, 也有一

定的误差。

由此可以得出, 做总糖实验要严格按照国标的方法执行, 先按要求预滴, 然后放入较预滴体积少1mL 的样液, 并使样液在沸腾情况下以每2s/d 的速度继续滴加, 才使结果更加准确。

2. 5 转化后溶液中和前后放置的时间对结果的影响

(1)实测样品:称取蜂蜜样品6. 2945g, 定容于100mL 容量瓶中, 吸取25mL 于1000mL 容量瓶中, 备用。

) 284)

(2)实验:取蜂蜜样10份, 经水解后取6份立即中和, 另4份不中和, 取中和后的各2份当天滴定, 再取中和后的2份和未中和的2份,

放置一天滴定, 其余的2份中和后的和2份未中和的放置5天后滴定, 结果见表6。

表6

实验条件当天滴定1515天

滴定体积V(mL)

55. 456. 256. 856. 359. 3误差%

) ) )

1. 4

2. 5

1. 6

7. 0

图5 转化后溶液中和前后放置的时间与误差关系

(3)说明:转化后溶液在酸性(即未中和) 条件下放置时间越长, 测得样品的转化糖越低, 这是因为果糖在酸性介质中长时间放置, 会逐渐受到破坏, 而蜂蜜样品中果糖含量高而且成分复杂。转化后的溶液在碱性(既中和后) 条件下放置时间越长, 测得转化糖结果误差越大, 这是因为, 糖类在碱性介质中逐渐降解生成多种降解物, 如D-葡萄糖在碱性条件下互变, 平衡体系中有D-葡萄糖、D-甘露糖、D-果糖及烯式中间体等。实验证明, 转化后的溶液必须及时中和、及时滴定。

3 结论

在总糖测定中, 操作者必须严格按标准步骤操作, 理解并掌握操作要领。知道样液浓度是测定结果准确度的关键因素, 样液浓度高, 误差值上升, 准确度下降, 理想的样液浓度为0. 1-10g/100g 。其次, 碱性酒石酸铜甲、乙液的用量也是重要因素之一, 用量偏低, 滴定结果误差偏大, 理想的碱性酒石酸铜甲、乙液用量应为10mL 。除此之外, 样液的酸碱性也不可忽视, 当样液中含过多的H +

, 势必中和碱性酒石酸铜甲、乙液中的部分OH -, 影响有效成分的活性, 样液的pH 值应大于6。另外, 严格按照标准要求滴定, 且转化后溶液中和前、后放置时间不宜过长。

总之, 如果我们认真研究和熟悉国标的方法, 注意上述几个问题, 就一定会减小误差, 使测得结果更准确。参考文献

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