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1、直接滴定法測(cè)定還原糖的原理與主要影響因素 日常食品檢測(cè)中,還原糖是一個(gè)常規(guī)理化檢驗(yàn)項(xiàng)目,涉及的樣品種類很廣,如乳制品、肉制品、發(fā)酵酒及果蔬制品葉等。目前還原糖的檢測(cè)分二大類,一類是具體檢測(cè)某一還原糖含量,如葡萄糖、果糖等;一類是測(cè)定還原糖總量,還原糖總量目前應(yīng)用較多的是化學(xué)滴定法,食品檢測(cè)中最常用的是國(guó)標(biāo)GB/T5009.7-2008中的第一法:直接滴定法。本文討論的是后者?! z測(cè)原理 ?。?)堿性酒石酸銅甲液與乙液混合后,生成藍(lán)色氫氧化銅沉淀,此沉淀立即與酒石酸鉀鈉反應(yīng)生成深藍(lán)色的酒石酸鉀鈉銅絡(luò)合物?! 。?)當(dāng)堿性酒石酸銅甲、乙液與還原糖共熱時(shí),酒石酸鉀鈉銅被還原
2、生成紅色的氧化亞銅沉淀物,而還原糖的醛基或酮基則被氧化為羧基,生成還原糖酸?! 。?)當(dāng)還原糖將溶液中酒石酸鉀鈉銅耗盡時(shí),稍微過(guò)量的還原糖可將亞甲基藍(lán)還原而呈無(wú)色,指示滴定終點(diǎn)的到來(lái)?! 。?)為消除氧化亞銅沉淀對(duì)滴定終點(diǎn)觀察的干擾,在堿性酒石酸銅乙液中加入少量亞鐵氰化鉀,與紅色的氧化亞銅發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),生成可溶性無(wú)色絡(luò)合物,利于終點(diǎn)的判定?! z測(cè)原理的補(bǔ)充性解釋 酒石酸鉀鈉作用。既然實(shí)驗(yàn)須在堿性條件下進(jìn)行,那么硫酸銅遇堿生成氫氧化銅沉淀后,不利于實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行,必須使其(銅離子)在可溶狀態(tài)下才行,酒石酸鉀鈉與銅離子絡(luò)合物酒石酸鉀鈉銅是可溶的,從而達(dá)到了目的。 亞鐵氰化
3、鉀作用。當(dāng)樣品中存在大量的如鐵、錳、鈷等金屬離子,或樣品處理時(shí),沉淀劑乙酸鋅過(guò)量了,都會(huì)消耗堿性酒石酸銅乙液中的亞鐵氰化鉀,當(dāng)亞鐵氰化鉀被過(guò)量消耗時(shí),不能有效絡(luò)合氧化亞銅,致使滴定終點(diǎn)不顯無(wú)色而顯暗紅色??闪砼渲苼嗚F氰化鉀溶液,滴定時(shí)往錐形瓶中適量添加,標(biāo)準(zhǔn)與樣液添加量一樣?! 《繕?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。堿性酒石酸銅甲液中的硫酸銅的銅離子(Cu2+)為此滴定反應(yīng)的定量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),堿性酒石酸銅乙液中氫氧化鈉提供了強(qiáng)堿性環(huán)境,故國(guó)標(biāo)GB/T5009.7-2008中5.2:“吸取5.0mL堿性酒石酸銅甲液”的體積量取精度應(yīng)改為“5.00mL”,否?t檢測(cè)結(jié)果的有效位數(shù)達(dá)不到該標(biāo)準(zhǔn)的要求:“還
4、原糖含量≥10g/100g時(shí)計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字”?! ∵€原糖被氧化反應(yīng)式。還原糖與酒石酸鉀鈉銅的反應(yīng),以葡萄糖為例,常見的有下面3式,(6)式中,電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2,葡萄糖被氧化為葡萄糖酸;(7)式中,電子轉(zhuǎn)移數(shù)為6,葡萄糖被氧化為葡萄糖二酸;(8)式中,電子轉(zhuǎn)移數(shù)為6,葡萄糖被氧化為葡萄糖酸,伴隨脫羧基反應(yīng),有碳酸根產(chǎn)生?! 」P者嚴(yán)格按國(guó)標(biāo)操作,標(biāo)定5.00mL堿性酒石酸銅溶液,耗去葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的量為10.20mL左右,葡萄糖為0.00555mol/L[1.00g/(180.16g/mol)/1L],Cu2+為0.0602mol/L[15.00g/(249.69g/
5、mol)/1L),計(jì)算二者的摩爾比:Cu2+:葡萄糖=(0.0602×5.00):(0.00555×10.20)=5.32:1。故(6)式明顯不成立?! u2+/Cu+=0.158V,表明Cu2+是個(gè)中等偏弱氧化劑,在本實(shí)驗(yàn)條件下,不易將葡萄糖氧化為葡萄糖二酸,故(7)式也不成立。 文獻(xiàn)中提到滴定反應(yīng)液的實(shí)測(cè)結(jié)果中,證實(shí)有CO32-產(chǎn)生,故認(rèn)為(8)式最為合理?! ≈饕绊懸蛩亍 》磻?yīng)液堿度。堿度不同,反應(yīng)速度不同,堿度越高,反應(yīng)速度越快,還原糖絕對(duì)量消耗也越多,故不同批次的堿性酒石酸銅甲乙液消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液量因堿度的不同也會(huì)有些許差別。下面其他各影響因素也都與反
6、應(yīng)液的堿度變化有關(guān)?! 〖訜峁β?。為了加快反應(yīng)速度,標(biāo)準(zhǔn)選擇了電爐加熱。加熱功率不同,樣液沸騰時(shí)間不同,時(shí)間短樣液消耗多,同時(shí)反應(yīng)液蒸發(fā)速度不同,即時(shí)堿度的變化也就不同,故實(shí)驗(yàn)的平行性也就受影響。實(shí)驗(yàn)中,可以使用普通的1000W電熱絲電爐,在總共6檔功率的選擇中,我們發(fā)現(xiàn)選擇第四或第五檔,都能得到較滿意的滴定結(jié)果。加熱前,電爐先預(yù)熱10min左右,待穩(wěn)定后再開始滴定實(shí)驗(yàn)?! 》磻?yīng)液沸騰。亞銅離子與還原型的次甲基蘭都可被空氣中的氧氣氧化,故滴定過(guò)程必須保持沸騰狀態(tài),產(chǎn)生足夠的水蒸汽以防止空氣進(jìn)入錐形瓶?jī)?nèi),避免結(jié)果偏高。由于還原糖與銅離子的氧化反應(yīng)速度相對(duì)較慢,國(guó)標(biāo)中,采取預(yù)
7、加入較預(yù)滴定少1mL的樣液,加熱至沸后才開始滴定剩余樣液至終點(diǎn)。這里的“加熱至沸”,應(yīng)有個(gè)“一致性”,可一律等待錐形瓶?jī)?nèi)的液體完全沸騰后,否則,會(huì)影響滴定結(jié)果的精密度。 錐形瓶規(guī)格。不同規(guī)格的錐形瓶受熱的面積不同,其不同的瓶壁厚度,傳熱速率也不同。我們采用同一批次同一規(guī)格的150mL錐形瓶,使用前,用0.01g精度的天平剔除個(gè)別質(zhì)量偏差較大的瓶子,以消除因錐形瓶的差異引起的誤差。如我們測(cè)定還原糖的150mL三角瓶,重量在87g~90g之間,超過(guò)范圍的則另作他用?! £P(guān)鍵試劑的配制 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。市售葡萄糖試劑有一水葡萄糖