食品的测定 实验九 麦芽质量评定.doc

综合训练实验六、麦芽质量评定

实验二 麦芽质量指标的测定

一、目的与要求
1. 通过对麦芽主要质量指标的测定，以达到综合应用各种分析方法的目的,综合训练食品分析的基本技能，掌握食品分析的基本原理和方法。
2. 根据实验任务学会选择正确的分析方法以及学会合理安排实验的顺序和实验时间。
3. 正确应用“直接干燥法”、“碘量法”、凯氏定氮法、“茚三酮比色法”及“折光法”、“密度法”等基本技术，学会正确分析实验影响因素。

二、实验原理及相关知识
（一）实验任务
麦芽是麦芽厂和啤酒厂麦芽车间的产品，同时又是酿造啤酒的主要原料，麦芽的质量直接影响啤酒的质量。而麦芽质量的好坏主要由水分、糖化力，蛋白质含量、蛋白溶解度、及α-氨基氮等指标决定，本实验根据麦芽的主要质量指标，要求分析下列项目：
1. 麦芽水分含量；
2. 麦芽渗出率；
3. 麦芽糖化力；
4. 麦芽蛋白质含量；
5. 麦芽蛋白溶解度；
6. 麦芽α-氨基氮含量；

（二）实验原理及相关知识
1. 麦芽水分含量
麦芽水分是麦芽质量控制指标之一，水分大，会影响麦芽的浸出率，质量要求麦芽使用时水分＜5%。常用直接干燥法，其原理是：在一定的温度（95～105℃）和压力（常压）下，将样品放在烘箱中加热干燥，除去蒸发的水分，干燥前后的质量之差即为样品的水分含量。
2. 麦芽渗出率
麦芽渗出率与大麦品种，气候和生长条件、制麦方法有关，质量要求优良麦芽无水浸出率为76%以上，常用方法有密度瓶法、折光法，可根据麦芽汁相对密度查得的麦芽汁中浸出物的质量百分数，计算渗出率，或根据麦芽汁折光锤度（质量百分数）直接初算渗出率。
3. 麦芽糖化力
麦芽糖化力是指麦芽中淀粉酶水解淀粉成为含有醛基的单糖或双糖的能力。它是麦芽质量的主要指标之一，质量要求良好的淡色麦芽糖化力为250WK以上，次品为150WK以下。麦芽糖化力的测定常用碘量法，其原理是麦芽中淀粉酶解成含有自由醛基的单糖或双糖后，醛糖在碱性碘液中定量氧化为相反的羧酸，剩余的碘酸化后，以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定，同时做空白试验，从而计算麦芽糖化力。
4. 麦芽蛋白质（总氮）含量
麦芽蛋白质一般为8%～11%（干物质），常用微量凯氏定氮法，其原理见第三章实验八。
5. 麦芽蛋白溶解度（氮溶指数）
麦芽蛋白溶解度是用协定法麦芽汁的可溶性氮与总氮之比的百分率，比值愈大，说明蛋白质分解愈完全。麦芽质量要求蛋白溶解度＞41%为优；38～41%为良好；35～38%为满意；＜35%为一般。常用凯氏定氮法，分别用麦芽粉样和协定法麦芽汁样与浓硫酸和催化剂共同加热消化，使蛋白质分解，产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵，留在消化液中，然后加碱蒸馏使氮游离，用硼酸吸收后，再用盐酸标准溶液滴定，根据标准酸的消耗量可计算出麦芽总氮和可溶性氮。
6. 麦芽α—氨基氮含量
麦芽α—氨基氮含量是极为重要的质量指标。部颁标准规定良好的麦芽每100克无水麦芽含α—氨基酸毫克数为135～150。大于150为优，小于120为不佳。在啤氿行业中常有茚三酮比色法和EBC2，4，6一三硝基苯磺酸测定法（简称TNBS法），推荐茚三酮比色法：茚三酮为一氧化剂，它能使α—氨基酸脱羧氧化，生成CO2、氨和比原来氨基酸少一个碳原子的醛，还原茚三酮再与氨和未还原茚三酮反应，生成蓝紫色缩合物，产生的颜色深浅与游离α—氨基氮含量成正比，在波长570nm处有最大的吸收值，可用比色法测定。

（三）实验方案设计提示
1. 根据样品测定项目设计实验方案。
2. 选择样品提取和预处理方法，及根据误差的要求和实际需要选择恰当的天平仪器和玻璃量具。
3. 方案设计时可以参考相关知识，或其他资料。
4. 本实验为2个单元，请根据实验任务以及实验室提供的仪器和试剂合理安排实验实施方案。

三、仪器与试剂
（一）实验室提供下列仪器和试剂
1. 仪器：
（1）鼓风恒温干燥箱；
（2）各种分析天平；
（3）干燥器；
（4）称量皿；
（5）凯氏消化装置；（见图8-1）
（6）改良式凯氏定氮蒸馏器；（见图8-2）
（7）恒温水浴锅及电动搅拌器；
（8）搪瓷杯或硬质烧杯；
图8-1 凯氏消化装置
1、垫
2、支架
3、凯氏烧瓶
4、电炉
（9）分光光度计；
（10）阿贝折光仪、密度计。
2. 试剂
（1）测蛋白质各种试剂，同第三章实验八。
（2）测糖化力试剂：
① 硫代硫酸钠标准溶液：（0.1mol/L）
称12.5g Na2S2O3·5H2O于250mL烧杯中，用新煮沸且已放冷的蒸馏水溶解后，移入500mL棕色瓶中，加入0.1g Na2CO3，用上述蒸馏水稀释至500mL，摇匀，放暗处7～14天后，按GB601配制与标定。
② PH4.3乙酸一乙酸钠缓冲溶液；
称取30g分析纯乙酸用蒸馏水稀释至1000mL，另称取34g分析纯乙酸钠（CH3COONa·3H20）溶于蒸馏水中并稀释至500mL。将两溶液混合，其PH为4.3±0.1。
③ 氢氧化钠溶液（1mol/L）：称取40g氢氧化钠，用水溶解至1000mL。
④ 硫酸溶液（1mol/L）：量取28ml浓硫酸，缓缓倒入适量水中并衡释至1000mL，冷却，摇匀。
⑤ 碘溶液（0.1mol/L）：称取13g碘及35g碘化钾，溶于100mL水中并稀至1000mL，摇匀，保存于棕色具塞瓶中。
⑥ 可溶性淀粉（分析纯）
（3）测α—氨基酸试剂：
① 茚三酮显色剂： 称取100g磷酸氢二钠（Na2HPO4·12H2O）、60g磷酸二氢钾（KH2PO4）、50g水合茚三酮和3g果糖，用水溶解后稀释至1000mL，（此溶液在低温下用棕色瓶子可保存2周，PH应为6.6～6.8）。
② 碘酸钾稀释液：称取2g碘酸钾溶于600mL水中，再加入95%乙醇400mL，混匀。
③ 甘氨酸标准溶液：准确称取干燥的甘氨酸0.2000g于烧杯中，先用少量水溶解后，定量转入100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释毛标线，摇匀，0℃贮藏。临用时按要求稀释、此液为200mg/Lα—氨基酸标准溶液。
（二）学生自行准备的仪器和试剂
1. 安装改良式凯氏定氮蒸馏装置。（见图-2）
2. 配制2%可溶性淀粉溶液： 称取2g可溶性淀粉，加少量蒸馏水调成糊状，倾入100mL沸水中，继续煮沸至透明，冷却。
3. 标定盐酸标准溶液（0.01mol/L）；按GB601配制与标定。

四、实验步骤提示
（一）样品处理
1. 麦芽粉的制备
按取样法先取少量样品倒入粉碎机中，用以洗涤粉碎机，然后倒入样品进行粉碎，使用60目筛过筛，使细粉含量达90%以上。如表皮不能一次磨成细粉，需反复粉碎，直至达到要求。供分析水分、总氮含量用。
2. 麦芽渗出液的制备
（1）称取粉碎麦芽样20.00g，（深色麦芽为40.00g）置于已知质量的搪瓷杯或硬质烧杯中，加蒸馏水480mL。
（2）于40℃水浴中，在40℃恒温下搅拌1h（搅拌机转速为1000转/分）。
（3）取出渗出杯，冷却至室温，补充水使其内容物质量为520.0g（深色麦芽为540.0g）。
（4）搅拌均匀后，以双层干燥滤纸过滤，弃去最初滤出的100mL滤液，返回重滤，重滤后，滤液为麦芽渗出液,供分析糖化力用样。
3. 协定法麦芽汁的制备：
（1）称取粉碎麦芽样50.0g放入已知质量的糖化杯中，加入200mL蒸馏水（一般为46～47℃），使混合后恰好达到45℃保温30min。
（2）以每分钟升温1℃的速度升温，在25min内升至70℃，此时于杯内加入100mL70℃水。
（3）在70℃保温1h后冲洗搅拌器，取出糖化杯，在10～15min内急速冷却到室温。
（4）擦干杯处壁水分，补加水准确使其内容物质量为450g。
（5）搅拌均匀后，以双层干燥纸过滤，最初滤出的100mL滤液反回重滤，重滤后的溶液为协定法麦汁,供分析相对密度，可溶性固形物，可溶性氮，α—氨基氮等用。

（二）测定方法
1. 直接干燥法测定麦芽水分含量
（1）步骤
① 称取粉碎麦芽约5g，称量准确至0.001g，放入已称至恒重的称重皿中，弄平立即盖好，操作愈迅速愈好。
② 称重皿置干燥箱中，将盖取下，在105～107℃下干燥3h。
③ 趁热将称重皿盖好，取出，置干燥器中冷却半小时后称重。再重复烘半小时，冷却称重到恒重（如两次称重相差在2mg以内，即作为恒重）。
④ 记录下列数据。
称重皿质量
/m0（g）
样品和称重皿质量
/m1（g）
烘干后样品和称重皿质量/m2（g）
#1
#2
#3
恒重值

（2）结果计算

式中：X——样品中水分的质量分数，%；
m0——称量皿的质量，g；
m1——称量皿和样品的质量，g；
m2——称量皿和样品干燥恒重后的质量，g。

2. 麦芽渗出率测定
（1）麦汁可溶性固形物的测定
① 密度瓶法
a.将协定法麦芽汁混匀，立即灌入密度瓶中。将绝干的附温密度瓶用约10mL麦芽汁洗两次，然后灌满麦芽汁，装上温度计，并放置于水浴中（20±0.5℃），（如麦芽汁温度比较高，可先将麦芽汁放入冰箱中冷却后再做）保持水浴液面超过密度瓶颈刻度以上，在冰箱中恒温25min。
b. 取出密度瓶，调整麦芽汁使达到刻度，再待5min后准确的调整至恰好在刻度。将密度瓶取出外面擦干，用滤纸除去溢出侧管的麦汁，立即盖上罩，放置5min，称量。计算相对密度，取5位小数。
C. 从密度瓶计算浸出物。麦芽汁正确的浸出物量可由相对密度d从正式的糖度表附录查得B。
② 折光锤度法，见第一章实验二。
（2）结果计算
麦芽浸出率的计算
以风干麦芽样品计：麦芽浸出物
以绝干麦芽样品计：麦芽浸出物
式中：M——麦芽水分%
B——麦芽汁中可溶性固形物%

3. 碘量法测定麦芽糖化力
（1）操作步骤
① 麦芽糖化液的制备
量取2%可溶性淀粉溶液100mL，置于200 mL容量瓶中，加10 mL乙酸一乙酸钠缓冲溶液，摇匀，在20℃水浴中保温20min。准确加入5.00 mL麦芽浸出液，摇匀，在20℃水浴中准确保温30min，立即加入1mol/L氢氧化钠溶液4 mL，振荡，以终止酶的活动，用水定容至刻度。
② 空白试验的制备
量取2%可溶性淀粉溶液100mL，置于200mL容量瓶中，在20℃水浴中保温20min后，加入1mol/L氢氧化钠溶液2.35mL，摇匀，加5.00mL麦芽浸出液，用水定容至刻度。
③ 碘量法定糖
吸取麦芽糖化液和空白试验液各50.00mL，分别置入250mL碘量瓶中，各加入0.1mol/L碘溶液25.00 mL，1mol/L氢氧化钠溶液3mL摇匀，盖好，静置15min。加1mol/L硫酸溶液4.5mL，立即用0.1mol/L硫代硫酸钠溶滴定至蓝色失为终点。
④ 实验记录表
项目
糖化液
空白液
次数
1
2
3
1
2
3
取样毫升数/mL

滴定耗Na2S2O3毫升数/mL

平均值/mL
V=
V0=
（2）结果计算：
麦芽糖化力是以100g无水麦芽在20℃、pH4.3条件下分解可溶性淀粉30min产生1g麦芽糖为1个维柯（WK）糖化力单位

式中 V0——空白液消耗Na2S2O3标准溶液的毫升数，mL;
V——麦芽糖化液消耗Na2S2O3标准溶液的毫升数，mL；
C——Na2S2O3标准溶液的摩尔浓度，mol/L；
M——麦芽水分百分含量，%；
34.2——换算系数；（20g麦芽样的转换系数，浓色麦芽应将34.2改为17.1）

4． 麦芽蛋白质（总氮）测定，（凯氏定氮法）
（1）测定步骤
① 消化
称取麦芽粉碎样约1.5g（精确到0.001g），移入干燥的500mL凯氏烧瓶中，其余步骤按第三章实验八，操作。消化装置见图。-1
② 蒸馏
本实验建议采用改良式微量定氮蒸馏装置，可按8-2图安装进行蒸馏和吸收。蒸馏操作步骤如下：
a. 量取20mL 2%硼酸溶液于收集瓶（三角锥瓶）中，加混合指示剂2～3滴，接于游离氨馏出管A处，并使管口插入液面下（不宜太深）。
b. 打开开关1使冷水进入冷凝器部分。
图8-2 改良式微量定氮蒸馏装置
c. 打开开关2使冷水进入蒸汽发生瓶内，当液面升至3～4厘米时将开关2关闭。
d. 打开开关3，取消化稀释液5.00mL从漏斗处放入蒸馏瓶内，加入40%氢氧化钠8mL左右。再用少量蒸馏水洗净漏斗（少量多次），并使流入蒸馏瓶内。随即关闭开关3。
e. 加热蒸馏，待蒸馏约10分钟后（以蒸馏液沸腾时算起），将馏出管提出液面再蒸馏1～2分钟，直至氮全部馏出（可用红色石蕊试纸检查至馏出液不使石蕊试纸变蓝色为止）少量水洗涤馏出管处部，洗水一并当于上集瓶。
③ 滴定 用已标定的0.01mol/L盐酸标准溶液滴定收集之馏出液至灰色为终点。
④ 数据记录表
样品名称
样品质量（体积）/g（mL）
滴定耗盐酸标准溶液/mL
第一次
第二次
第三次
平均值

⑤ 残液排出与洗涤
a. 用洗耳球插入馏出管内将空气压入蒸馏瓶内，经开关4排出反复多次即可将残液排净。（或在蒸馏结束时立即打开开关2使冷水进入蒸汽发生瓶内产生真空将残液抽出）。
b. 打开开关3从漏斗注入冷水洗涤蒸馏瓶，关闭开关3，按上述手续反复多次即可洗净。
c. 打开开关2让冷却水进入蒸汽发生蒸内并同时打开开关4将水排出，待瓶洗净后关闭开关1、2并将洗水全部倒出后关闭开关4。
（2）计算公式

式中：X1——100克无水麦芽总氮的质量分数，%；
X2——麦芽蛋白质的质量分数，%；
V1——碎麦芽样消耗盐酸标准溶液的体积，mL；
V0——空白试剂肖耗盐酸标准溶液的体积，mL;
C——盐酸标准溶液的浓度，mol/L
0.014——1mL盐酸标准溶液〔C(Hcl)=lmol/L〕相当于氮的质量，g；
6.25——氮换算为蛋白质的系数；
m——样品质量（或体积），g（或mL）;
M——麦芽样品中水分的含量，%。

5. 麦芽蛋白溶解度测定
（1）步骤：
分别测麦芽总氮和麦汁可溶性氮，麦芽总氮按“4.”进行操作，麦汁可溶性氮的测定，吸取协定法麦芽汁25.00mL，置于500mL凯氏烧瓶中，其余步骤按“4.”进行操作。
（2）结果计算
① 可溶性氮含量计算

② 蛋白溶解度计算

式中：X3——麦芽可溶性氮的质量分数，%；
X1——麦芽总氮的质量分数，%；
NSI——蛋白溶解度（氮溶指数），%。
V2——协定法麦芽汁样消耗盐酸标准溶液的体积，mL；
B——麦芽汁中可溶性固形物，%；
d——麦芽汁在20℃ 200相对密度；
E2——无水麦芽浸出率，%。
式中其余符号的意义同前。
6. 茚三酮比色法测定α—氨基氮含量。
（1）测定步骤
① 绘制标准曲线
准确吸取200ug/mL的甘氨酸标准溶液0.0、0.5、1.0、1.5、2.5、3.0mL（相当于0、100、300、400、500、600ug甘氨酸），分别置于25mL容量瓶或比色管中，各加水补充至容积为4.0mL，然后加入茚三酮显色剂1.00mL，混合均匀，于沸水浴中加热16min，取出迅速冷室温，加5.00mL碘酸钾稀释溶液，并加水至标线，摇匀。静置15mim后，于570nm波长下，用1cm比色皿，以试剂空白为参比液，测定其余各溶液的吸光度，以标准氨基酸含量（ug）为横坐标，与其对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
② 样品测定
吸取适量的协定法麦芽汁（使浓度为100～300ug/mL α—氨基酸），按标准曲线制作步骤，在相同条件下测定吸光度，用吸光度在标准曲线上查得对应的氨基酸质量（ug）。
（2）结果计算

式中：X——每100g麦芽中α—氨氮的含量，mg/100g；
m——测定用麦汁中α—氨基酸的含量，ug；
m1——测定的样品溶液相当于样品的质量，g；

五、实验结果分析

分析项目
分析方法
分析结果
结 论

六、注意事项
1. 麦芽渗出液保存不应超过6h；
2. 麦芽糖化液的制备中，加氢氧化钠溶液后溶液应呈碱性，pH为9.4～10.6，可用pH试纸检验；
3. 本实验中用Na2S2O3标准溶液的制备、标定及注意问题参考分析化学有关部份。
4. 茚三酮与氨基酸反应非常灵敏，痕迹量的氨基酸也能给结果带来很大误差，故操作中要十分注意，如容器必须仔细洗净，洗净后只能接触其外部表面。移液管不能用嘴吸等。
5. 茚三酮与氨基酸显色反应要求在pH6.7的条件下加热进行，果糖作为还原性发色剂，碘酸钾在稀溶液中使茚三酮保持氧化态，以阻止副反应。
6. 麦芽粉和麦芽汁消化液蒸馏时加碱量要充足，蒸馏装置不能漏气。

思考题
1. 试比较茚三酮比色法与甲醛滴定法定量氨基酸，各有什么优缺点？
2. 怎样测定麦芽汁密度？请自行设计方案。
3. 测定糖化力时，空白试验液的制备为什么要先加氢氧化钠后加麦芽浸出液？
4. 你对本实验有什么体会（包括成功的经验及失败的教训），简述影响实验结果的因素有哪些？