第九章 碳水化合物的测定 Carbohydrates Determination 碳水化合物是生物界三大物质之一（Pro, Fat）,是自然界最丰富的有机物质。 碳水化合物主要存在于植物界，如谷类食物和水果蔬菜的主要成分是 CH2O。碳 水化合物统称为糖类，它包含了单糖、低聚糖及多糖，是大多数食品中重要组成 成分，也是人和动物体的重要能源。单糖、双糖、淀粉能为人体所消化吸收，提 供热能，果胶、纤维素维持人体健康具有重要作用。 9-1 概述 一、碳水化合物的化学组成、分类和性质 1、化学组成(chemical composition) 碳水化合物是 C、H、O 三元素组成一类多羟基醛或多羟基酮化合物，而且 绝大多数氢原子是氧原子的两倍。即氢与氧为 2：1。它们的比例与水分的组成 相同（水分子 H2O）。因此被人们称为“碳水化合物”即写成 CH2O。它们可用 通式 Cn（H2O）m 表示，好像碳的水化物。但是笼统地说糖类称为 CH2O 是不太 确切的。比如，我们熟悉的甲醛，它的分子式为 CH2O，醋酸 C2H4O2，乳酸 C3H6O3， 从它们的结构上讲都类似于 H 与 O＝2：1 的关系。按照这个比例它们都应属于 碳水化合物，但是以上几个物质都没有糖类的特性，所以它们不是碳水化合物。 又比如，Ｃ5Ｈ10Ｏ4 去氧核糖，还有鼠李糖Ｃ6Ｈ12Ｏ5。这些属于糖类，但不 符合上面的比例。因此称碳水化合物是 C、H、O 组成，通式为 Cn（H2O）m 是 不确切的，但是历史上一直沿用下来，而且人们也习惯了，所以至今仍然采用。 2、分类 chemical classification 按照有机化学可分成三类，它是根据在稀酸溶液中水解情况分类。 1、单糖 化学分类： 2、低聚糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖） -效碳水化合物 3、多糖 营养性多糖（淀粉、糖原） 4、构造性多糖（纤维素、半纤维素、木质素、果胶）-无效碳 水化合物 现代营养工作者分为两大类 营养角度分 ：有效碳水化合物、无效碳水化合物（膳食纤维） 有效碳水化合物：对人体有营养（提供能量）性的称做有效碳水化合物 无效碳水化合物： 膳食纤维：指人们的消化系统或者消化系统中的酶不能消化、分解、吸收的 物质，但是消化系统中的微生物能分解利用其中一部分。 对于膳食纤维近几年来人们研究得多。因为它直接关系到人体健康。比如， 西方国家得人普遍比东方国家吃得细、精，也就是他们吃的纤维少，谷类食物较 少，而动物性食品多，蛋白质、油脂等高，所以在他们国家得直肠癌的人较多。 目前引起了他们的重视。最近他们有好多食品厂在面包中加一些膳食纤维（米糠、 麸皮等），还专门有些食品直接破碎，比如用小麦、玉米破碎后加工即可食。这 样各种维生素没有破坏，对身体有好处。 另外还要考虑到粮谷碾磨加工精度时，即要达到一定精白度，还要注意尽量 减少维生素的损失。并注意保持膳食中纤维素有一定数量。 在食物成分表中，食品中碳水化合物含量通常以总碳水化合物或无氮抽出物
第九章 碳水化合物的测定 Carbohydrates Determination 碳水化合物是生物界三大物质之一（Pro, Fat）,是自然界最丰富的有机物质。 碳水化合物主要存在于植物界，如谷类食物和水果蔬菜的主要成分是 CH2O。碳 水化合物统称为糖类，它包含了单糖、低聚糖及多糖，是大多数食品中重要组成 成分，也是人和动物体的重要能源。单糖、双糖、淀粉能为人体所消化吸收，提 供热能，果胶、纤维素维持人体健康具有重要作用。 9-1 概述 一、碳水化合物的化学组成、分类和性质 1、化学组成(chemical composition) 碳水化合物是 C、H、O 三元素组成一类多羟基醛或多羟基酮化合物，而且 绝大多数氢原子是氧原子的两倍。即氢与氧为 2：1。它们的比例与水分的组成 相同（水分子 H2O）。因此被人们称为“碳水化合物”即写成 CH2O。它们可用 通式 Cn（H2O）m 表示，好像碳的水化物。但是笼统地说糖类称为 CH2O 是不太 确切的。比如，我们熟悉的甲醛，它的分子式为 CH2O，醋酸 C2H4O2，乳酸 C3H6O3， 从它们的结构上讲都类似于 H 与 O＝2：1 的关系。按照这个比例它们都应属于 碳水化合物，但是以上几个物质都没有糖类的特性，所以它们不是碳水化合物。 又比如，Ｃ5Ｈ10Ｏ4 去氧核糖，还有鼠李糖Ｃ6Ｈ12Ｏ5。这些属于糖类，但不 符合上面的比例。因此称碳水化合物是 C、H、O 组成，通式为 Cn（H2O）m 是 不确切的，但是历史上一直沿用下来，而且人们也习惯了，所以至今仍然采用。 2、分类 chemical classification 按照有机化学可分成三类，它是根据在稀酸溶液中水解情况分类。 1、单糖 化学分类： 2、低聚糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖） -效碳水化合物 3、多糖 营养性多糖（淀粉、糖原） 4、构造性多糖（纤维素、半纤维素、木质素、果胶）-无效碳 水化合物 现代营养工作者分为两大类 营养角度分 ：有效碳水化合物、无效碳水化合物（膳食纤维） 有效碳水化合物：对人体有营养（提供能量）性的称做有效碳水化合物 无效碳水化合物： 膳食纤维：指人们的消化系统或者消化系统中的酶不能消化、分解、吸收的 物质，但是消化系统中的微生物能分解利用其中一部分。 对于膳食纤维近几年来人们研究得多。因为它直接关系到人体健康。比如， 西方国家得人普遍比东方国家吃得细、精，也就是他们吃的纤维少，谷类食物较 少，而动物性食品多，蛋白质、油脂等高，所以在他们国家得直肠癌的人较多。 目前引起了他们的重视。最近他们有好多食品厂在面包中加一些膳食纤维（米糠、 麸皮等），还专门有些食品直接破碎，比如用小麦、玉米破碎后加工即可食。这 样各种维生素没有破坏，对身体有好处。 另外还要考虑到粮谷碾磨加工精度时，即要达到一定精白度，还要注意尽量 减少维生素的损失。并注意保持膳食中纤维素有一定数量。 在食物成分表中，食品中碳水化合物含量通常以总碳水化合物或无氮抽出物
来表示，二者都以减差法计算。何谓总碳水化合物，何谓无氮抽出物。 总碳水化合物（%）=100-（水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪）% 无氮抽出物（%）=100-（水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪+粗纤维素）% 3、性质 chemical property 对于糖的性质我简单提一下，这里不分单、双糖 （1）糖的显色反应 单糖与浓盐酸或浓硫酸作用，脱去三分子水生成糖醛。 （2）还原性 一些低分子糖具有还原性（蔗糖没有还原性，因为蔗糖没有半缩醛羟基）。 （3）旋光性 在一定的条件下，可以测出各种糖类的旋光性。 [α] 20D=α/L·c α- 旋光度 c - 浓度 L- 液层厚度或旋光管长度 [α] t D - 比旋光度 二、测定意义 1、糖对于新生婴儿来说是最理想的。 Eg：乳糖，因为婴儿消化道内含有较多的乳糖酶，这种乳糖酶能把乳糖分 解成葡萄糖和半乳糖。而半乳糖是构成婴儿脑神经的重要物质。如果用蔗糖代替 乳糖，婴儿大脑发育受到影响。 乳糖对于成年人来说，由于体内乳糖酶减少。乳糖不易被吸收。 2、糖是焙烤食品的主要成分之一。 在焙烤食品中，糖与蛋白质发生美拉德反应。使焙烤制品产生金黄色的颜色。 这种颜色可增加人们的食欲感。同时也增加了食品的色、香、味。 3.生理方面： 1）提供能量（糖与蛋白质结合成糖蛋白，糖蛋白都是构成软骨、骨骼等结缔组 织的基质成分） 2）构成细胞成分 3）促进消化（果蔬中的纤维素、果胶虽不能被消化机体利用、但可促进胃肠蠕 动和消化.但它分泌有助于正常消化和排便功能.） 9-2 糖类的提取与澄清 一.提取 常用溶剂有：水和乙醇，在提取糖类时，先将样品磨碎浸泡成溶液，若有脂 肪的样品用石油醚提取，撤去其中的脂肪和叶绿素。 1. 水作提取剂 用水作提取剂，温度控制在 45-50℃，利用水作提取剂时，还有 pro、氨基 酸、多糖、色素干扰，影响过滤时间，所以用水作提取剂应注意三个的 注意：1）温度过高：是可溶性淀粉及糊精提取出来 。 2）酸性样品：酸性使糖水解（转化），所以酸性样品用碳酸钙中和，提取 但应控制在中性。 3）萃取的液体：有酶活性时，同样是使糖水解，加二氯化汞可防止（二 氯化汞可抑制酶活性） 2. 乙醇（水溶液）作提取液
来表示，二者都以减差法计算。何谓总碳水化合物，何谓无氮抽出物。 总碳水化合物（%）=100-（水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪）% 无氮抽出物（%）=100-（水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪+粗纤维素）% 3、性质 chemical property 对于糖的性质我简单提一下，这里不分单、双糖 （1）糖的显色反应 单糖与浓盐酸或浓硫酸作用，脱去三分子水生成糖醛。 （2）还原性 一些低分子糖具有还原性（蔗糖没有还原性，因为蔗糖没有半缩醛羟基）。 （3）旋光性 在一定的条件下，可以测出各种糖类的旋光性。 [α] 20D=α/L·c α- 旋光度 c - 浓度 L- 液层厚度或旋光管长度 [α] t D - 比旋光度 二、测定意义 1、糖对于新生婴儿来说是最理想的。 Eg：乳糖，因为婴儿消化道内含有较多的乳糖酶，这种乳糖酶能把乳糖分 解成葡萄糖和半乳糖。而半乳糖是构成婴儿脑神经的重要物质。如果用蔗糖代替 乳糖，婴儿大脑发育受到影响。 乳糖对于成年人来说，由于体内乳糖酶减少。乳糖不易被吸收。 2、糖是焙烤食品的主要成分之一。 在焙烤食品中，糖与蛋白质发生美拉德反应。使焙烤制品产生金黄色的颜色。 这种颜色可增加人们的食欲感。同时也增加了食品的色、香、味。 3.生理方面： 1）提供能量（糖与蛋白质结合成糖蛋白，糖蛋白都是构成软骨、骨骼等结缔组 织的基质成分） 2）构成细胞成分 3）促进消化（果蔬中的纤维素、果胶虽不能被消化机体利用、但可促进胃肠蠕 动和消化.但它分泌有助于正常消化和排便功能.） 9-2 糖类的提取与澄清 一.提取 常用溶剂有：水和乙醇，在提取糖类时，先将样品磨碎浸泡成溶液，若有脂 肪的样品用石油醚提取，撤去其中的脂肪和叶绿素。 1. 水作提取剂 用水作提取剂，温度控制在 45-50℃，利用水作提取剂时，还有 pro、氨基 酸、多糖、色素干扰，影响过滤时间，所以用水作提取剂应注意三个的 注意：1）温度过高：是可溶性淀粉及糊精提取出来 。 2）酸性样品：酸性使糖水解（转化），所以酸性样品用碳酸钙中和，提取 但应控制在中性。 3）萃取的液体：有酶活性时，同样是使糖水解，加二氯化汞可防止（二 氯化汞可抑制酶活性） 2. 乙醇（水溶液）作提取液
乙醇作提取液适用于含酶多的样品 ，这样避免唐被水解。乙醇的浓度 70-80％。浓度过高，糖溶在乙醇中，用乙醇的目的，降低酶的作用，避免糖被 酶水解。 二.澄清剂 1. 作用： 使沉淀一些干扰物质，是提取液清亮透明，达到准确的测量糖类。 （常用澄清剂来澄清） 2. 对澄清剂的要求： 1）除干扰物质完全，不吸附被侧物质糖 2）过量澄清剂不影响糖的测量 3）沉淀颗粒要小，操作简便 4）不改变糖类的比旋光度及理化性质 3. 实验室常用的澄清剂 1）中性醋酸铅：适用于植物性的萃取液，它可除去蛋白质、丹宁、有机酸、 果胶。 缺点：脱色力差，不能用于深色糖液的澄清，否则加活性炭处理。 2）碱性醋酸铅 适用深色的蔗糖溶液，可除色素，有机酸，蛋白质 缺点：沉淀颗粒大，可带走果糖。 （3）醋酸锌和亚铁氰化钾 用于富含蛋白质的提取液，常用于沉淀蛋白质，对乳制品最理想。主要是 生成的亚铁氰酸锌（白色沉淀）与蛋白质共同沉淀。所以使动物性样品的沉淀剂。 （4）AL(OH)3 乳剂是辅助澄清剂。 （5）CuSO4-NaOH 这种澄清剂用于牛乳等样品。 4．澄清剂的用量。 以上的澄清剂用于较少的中性硅酸铝和硅酸锌和亚铁氰化钾。在一般操作时， 加澄清剂量多少一定要恰当， 用量太少，达不到澄清的目的，用量太多使分析结果产生误差，不同的物质， 因干扰物质种类和含量的不同
乙醇作提取液适用于含酶多的样品 ，这样避免唐被水解。乙醇的浓度 70-80％。浓度过高，糖溶在乙醇中，用乙醇的目的，降低酶的作用，避免糖被 酶水解。 二.澄清剂 1. 作用： 使沉淀一些干扰物质，是提取液清亮透明，达到准确的测量糖类。 （常用澄清剂来澄清） 2. 对澄清剂的要求： 1）除干扰物质完全，不吸附被侧物质糖 2）过量澄清剂不影响糖的测量 3）沉淀颗粒要小，操作简便 4）不改变糖类的比旋光度及理化性质 3. 实验室常用的澄清剂 1）中性醋酸铅：适用于植物性的萃取液，它可除去蛋白质、丹宁、有机酸、 果胶。 缺点：脱色力差，不能用于深色糖液的澄清，否则加活性炭处理。 2）碱性醋酸铅 适用深色的蔗糖溶液，可除色素，有机酸，蛋白质 缺点：沉淀颗粒大，可带走果糖。 （3）醋酸锌和亚铁氰化钾 用于富含蛋白质的提取液，常用于沉淀蛋白质，对乳制品最理想。主要是 生成的亚铁氰酸锌（白色沉淀）与蛋白质共同沉淀。所以使动物性样品的沉淀剂。 （4）AL(OH)3 乳剂是辅助澄清剂。 （5）CuSO4-NaOH 这种澄清剂用于牛乳等样品。 4．澄清剂的用量。 以上的澄清剂用于较少的中性硅酸铝和硅酸锌和亚铁氰化钾。在一般操作时， 加澄清剂量多少一定要恰当， 用量太少，达不到澄清的目的，用量太多使分析结果产生误差，不同的物质， 因干扰物质种类和含量的不同