植物品质分析
本章要点:
1、掌握植物粗脂肪测定的几种方法的原理。
2、了解植物粗蛋白测定的方法。
3、熟悉植物粗纤维测定的方法原理。
4、掌握 CaCl2-HOAc浸提 -旋光法测定 谷物中
淀粉的 方法原理及 测定 条件。
5、掌握 2%草酸浸提 ---2,6-二氯靛酚滴定法测
定植物体内还原型 Vc的方法原理。
§ 植物粗脂肪的测定
一、原理:
脂肪是甘油的三个羟基和脂肪酸化合而形成的甘
油脂。其结构:
CH2OOCR
CH2OOCR’ R代表相同或不同的脂肪酸根
CH2OOCR”
在植物体内脂肪的形态有游离态和结合态(与蛋白
质结合)两种。
脂肪是非极性的,不溶于水,但能溶于某些有机溶
剂,如乙醚(沸点 35?C)、石油醚( 30-60?C)、
二硫化碳( 45.3?C)等,因此可用这些有机溶剂将
植物样品中油脂浸提出来,然后加热赶去溶剂,即
可求得油脂含量。
常用的提取脂肪的溶剂为无水乙醚或石油醚。其优
点:沸点低,便于提取(乙醚提取游离态的)。
缺点:易着火、爆炸。
用这些溶剂除溶解出脂肪外,还能把一些类脂肪物
质如磷脂、高级醇、色素、脂肪酸等提取出来,因
此测定结果称为,粗脂肪,。
二、测定方法
1、直接浸提法(油重法)(索氏法)
每次只能测一个样品,有机溶剂把脂肪溶解出来,
赶去有机溶剂,称油重,即可得油脂 %。需用索
氏脂肪提取器,提取时间为 12-16小时。
是国家标准方法。
样品 + 溶剂 油 + 溶剂
除去溶剂
称油重
浸提要点:
( 1)样品要干燥、磨细;
( 2)回流速度 8-10次 /小时;
( 3)水温 60° C。
2、残余法(差减法)
样品脂肪被提取后,重量减少的量即脂肪含量。由称
样和残渣质量之差计算脂肪含量(间接法)。
样品 + 溶剂 油 + 溶剂
除去溶剂
称样品残渣重(与样品 + 滤纸重之差进行计算)
用 YG-2型提取器,提取 6-8小时。一次可测定多个样
品( 40个)。
注意事项:
( 1)乙醚要提纯(乙醚与水、醇互
溶,若不提纯,会将样品中的水溶
性和醇溶性物质也提取出来);
( 2)样品必须干燥;
( 3)浸提器要严密,不能有明火;
( 4)回收的乙醚用 Na脱水。
3、折光法
折光法测定种子中油分是基于油与溶剂折光率的
差别,要选用折光率很高而又不挥发的溶剂,?-溴
代萘( C10H7Br) n=1.6587,且易溶解油。种子样品
与溶剂一起研磨,取出混合液于折光仪上测定折光
率,即可求出样品中油分的含量。
油的折光率较低,当溶剂溶解样品中的油后,溶液
的折光率即低于溶剂,降低的值与溶解的油量成正
比。因此,可由折光率的下降程度来测量样品的含
油量。此法不如索氏提取法准确,但分析速度快,
适宜于育种工作中大量样品的筛选。
一般要求样品与溶剂的比例为 0.75:1(m/L)。
代入公式:
VaD0 ( na-nc)
样重 ( nc-n0)
Va,?-溴代萘体积 Do:油的比重
na:纯 ?-溴代萘的折光率 nc:混合物的折光率
此法快速简便,但需有精密的折光仪。
油( %) = ? ? 100
§ 植物 粗蛋白,粗纤维的测定
一、粗蛋白的测定:
通常用开氏法测定样品中的有机 N后,乘以换算因数,
即为粗蛋白含量。
由于测得的有机 N中包括了各类非蛋白质 -N(氨基酸、
氨基糖、酰胺等),所以结果只能成为“粗蛋白”。
换算因数决定于样品中蛋白质的含 N量( %)。
植物种类 蛋白质含 N% 换算因数
小麦、大麦、大豆 17.6 100/17.6=5.7
大米 16.7 6
油料种子 18.9 5.3
其它各种样品 16.0 6.25
二、粗纤维的测定:
纤维素的分子式和淀粉一样,不同的是分子间靠
氢键连接。纤维素主要存在于细胞壁中,与之伴
生的还有木质素、半纤维素、脂类、色素等,因
此粗纤维素指的是纤维素及部分伴生物。
1、酸碱洗涤法
长期以来,测定粗纤维常用方法是分别用 1.25%酸
和碱洗涤,然后测定灼烧后失重。
植物样品经 1.25%H2SO4及 1.25%NaOH溶液在指定
条件下相继处理后,剩余干残渣的灼失质量即称为
“粗纤维。
( 1)方法原理:
将样品用酸、碱水解,酸可将样品中的淀粉、果胶
质和部分半纤维素水解后除去。碱可以除去蛋白质、
脂肪及部分半纤维素和半质素。最后将得到的残渣
烘干、称重,再灰化后减去灰分的量,即为粗纤维
含量。
即,去掉杂质(木质素、半纤维素、果胶、色素、
单宁、淀粉、蛋白质、糖类)后,用稀酸碱处理。
是 GB方法。
( 2)操作步骤:
样品
乙醚
脂肪、色素等 沉淀
1.25%H2SO4,沸腾 30min
淀粉、果胶、半纤维素等 沉淀
1.25%NaOH,沸腾 30min
蛋白质、木质素、半纤维素、脂肪等 沉淀
130° C烘干 2小时
粗纤维素
灼烧( 550?25° C),30min
失重 盐渣(矿物质)
计算含量
( 3)方法评价:
I、步骤繁长,操作条件不易控制。
II、经过 NaOH溶液处理时,已有少量纤维素
分解,结果偏低。
2、酸 -洗涤剂法
( 1)方法要点
季铵盐,例如十六烷基三甲基溴化铵(简称 CTAB),
是一种表面活性剂,在 0.5mol/L H2SO4溶液中能有效
地使植物样品中的蛋白质、多糖、核酸等组份水解、
湿润、乳化、分散,而纤维素及木质素则很少变化。
酸 -洗涤剂法就是利用这个原理,将样品用 2%CTAB
的 0.5mol/L H2SO4溶液(酸 -洗涤剂)煮沸 1小时,过
滤,洗净酸液后烘干,由残渣重计算粗纤维(酸 -洗
涤剂纤维) %。
本法适用于谷物及其加工品,饲料、牧草、果蔬等
植物茎秆、叶、果实以及测定粗脂肪后的任何样品
中粗纤维的测定。
( 2)操作步骤
( 3)方法评价
I,操作简便快速;
II、对纤维素的回收率高,现已被广泛采用。
§ 谷物中淀粉的测定
( CaCl2-HOAc浸提 -旋光法)
淀粉是由葡萄糖聚合而成的高分子化合物,大部分
以贮存物质存在。在种子发芽时,淀粉水解,供幼
苗生长需要。淀粉含量也是测定品质时的一个项目。
nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O
葡萄糖 淀粉
聚合
水解
淀粉的组成:
淀粉(直链淀粉):溶于热水
淀胶(支链淀粉):不溶于热水
但都可以在淀粉酶的作用下水解为糊精和麦芽糖。
因此,测定方法可用如下几种:
( 1)淀粉水解后,用测糖的方法来测定;
( 2)浸提剂浸提,然后测旋光性或利用其与 I2的反
应来测定。
测定淀粉的方法很多,有化学方法和物理方法。
水解法、比色法、容量法 ---化学方法
旋光法、比重法 ---物理方法
谷物中含淀粉比较高,干扰物质少;水解产物具有
一定的旋光性,因此,谷物种子淀粉的测定通常选
用旋光法测定,而且此法是谷物种子中淀粉测定的
国家标准方法。
一,CaCl2-HOAc浸提 -旋光法
1、方法原理:
淀粉为多糖聚合物,可用 CaCl2-HOAc为分散和液化
剂,在一定的酸度和加热条件下,使淀粉溶解并部分
酸解,生成一定的水解产物,具有一定的旋光性,可
用旋光计测定。
CaCl2的作用,Ca2+与淀粉分子的 -OH生成络合物,
使之对水有较高亲合力。
实验证明,溶液的旋光度( ?)等于溶液的浓度( c)、
液层厚度( L)和该物质的比旋 [?]t?三者的乘积。
即, ?=c ? L ? [?]t?
或 [?]t?=
式中,?--样品的旋光度。
L--样品(液层)厚度。即样品管长度:单位为
分米( dm)。
c--样品溶液的浓度。
?
c ? L
淀粉 %= ?100%
式中,?--旋光角度的读数;
l— 旋光管长( dm);
m— 样品质量( g);
203— 淀粉的比旋。
? ? 100
m ? l ? 203
[?]t?:在 t?C时的比旋光度
通常是这样表示 [?]20D。
D为钠光源 D线波长 589.3nm。
比旋 [?]20D是指 1ml溶液中会有 1g旋光物质,通过液
层厚度(即管长) 1dm,在温度 20?C时,钠光源
( D=589.3nm),偏振面所旋转的角度 [?]20D。
?=c ? L ? [?]20D
2、操作步骤:
称过 0.25mm筛的样品 2.50g于 250ml三角瓶中,加
60mlCaCl2-HOAc 水解产物
加入澄清剂 K4Fe(CN)6+ZnSO4,使蛋白质沉淀
定容 滤液测定旋光值。
119? 1?C
30min
过滤
100ml容量瓶
旋光仪的构造及工作原理
1、钠光灯; 2、聚光透镜; 3、起偏镜; 4、小尼科
尔棱镜; 5、旋光计筒; 6、试样管; 7、小孔; 8、
检偏镜; 9、刻度盘; 10、目镜。
工作原理,当钠光源射出的光线经聚光镜、滤色镜、
起偏镜后,变成平面偏振光。通过待测样品后,由
于样品的旋光性,致使平面偏振光产生一定角度的
旋转,通过检偏镜可以测出偏转的角度,从而求出
旋光物质的量。
3、测定条件及注事项:
( 1) 分散和液化剂 CaCl2-HOAc液的酸度必须调节至
pH 2.3。如果 pH>2.3,易使分散液粘稠难以过滤。
pH<2.3,易引起进一步水解而降低比旋,造成负误
差。
( 2) 加热水解温度 119?1?C,用甘油浴加热 30min。
测定温度:室温 20?C?2?C,[?]20D=203,否则 t升高
1?C时,旋光度约减少 0.3%。
( 3) 水解时间,30min,样品和容器一起放入恒温浴
中,前 5min内要达到恒温,再继续恒温 25min。
( 4) 如果样品中含水溶性糖较多,须先用 80%酒精
脱糖,但一般谷物种子含水溶性糖很少,可不计。
( 5) CaCl2-HOAc不能过早加入样品中,以防样品
粘附在瓶底,影响分散效果。一般要在加热前 5min
加入 CaCl2-HOAc,混合加热初期不能搅拌,否则
淀粉易结块。
( 6) 条件标准化,与国标条件相同。
( 7) ZnSO4是沉淀剂,过多 Zn2+干扰测定,加入
K4Fe(CN)6 除去过多 Zn2+ 。
4、优点,快速、简便,重现性好,干扰小。
缺点,由于糊精影响,结果可能偏低,因此
是“粗淀粉”。
二、酸式酶水解 ---还原糖测定法 (经典方法)
三、酸水解 ---蒽酮法 (用于样品中少量淀粉的
测定):准确度低
四、比重法,用于薯类中淀粉测定,其与比重
呈正相关。
都具有生物活性,同属于有效 Vc。
§ 植物维生素 C的测定
一、概述:
维生素 C又称抗坏血酸。天然的抗坏血酸有还原型和
脱氢型两种,还原型抗坏血酸具有生理作用。
天然 Vc,还原型 Vc
脱氢型 Vc
脱氢型 Vc易发生内脂环水解而生成无生物活性的二
酮基古罗糖酸。
O=C
HO-C
HO-C
HC
HO-C-H
CH2OH
还原型
O
O=C
O=C
O=C
HC
HO-C-H
CH2OH
脱氢型
O
COOH
O=C
O=C
H-C-OH
HO-C-H
CH2OH
二酮基古罗糖酸
(无生物活性)
-2H
+2H
H2O
还原型 Vc
脱氢型 Vc 总 Vc
二酮基古罗糖酸
二,Vc的测定:
常用 2,6-二氯靛酚滴定法 -------测还原型 Vc
2,4-二硝基苯肼比色法 ------测总 Vc
荧光比色法 -----测有效 Vc
2%草酸浸提 ---2,6-二氯靛酚滴定法
1、还原型 Vc的提取:
果品和蔬菜等样品中的还原型 Vc易受氧化酶作用而
被空气氧化,很不稳定,因此在测定时样品需用 偏
磷酸、草酸或醋酸 等酸性稳定剂进行浸提处理。
偏磷酸是抗坏血酸最好的稳定剂,且具有沉淀蛋白
质的作用,但是它的价格较贵,而且在室温下放置
易转化为正磷酸,降低对抗坏血酸的稳定性。
草酸价廉易得,有与偏磷酸相近的稳定性。草酸不
应置于日光下,以免产生过氧化物,当有催化剂存
在时,过氧化物能破坏 Vc。
醋酸用于含 Fe2+的样品,能抑制 Fe2+被氧化。
2、还原型 Vc的测定:
方法要点,HO OH
还原型抗坏血酸分子结构中有烯二醇结构 (-C=C-)
存在,因此具有还原性,能将深蓝色染料 2,6-二氯靛
酚还原为无色的化合物,还原型抗坏血酸则被氧化
为脱氢型抗坏血酸。
2,6-二氯靛酚表现有两种特性,一是具有 酸 -碱指示
剂的特性,在碱性介质中呈深蓝色,在酸性介质中
呈浅红色,变色范围为 pH4-5;另一具有 氧化 -还原
指示剂的特性,氧化态时呈深蓝色(碱介质中)或
浅红色(酸介质中),还原态时为无色。
酸性 碱性
氧化态 浅红色 蓝色 等当点 pH 4-5
还原态 无色 无色
还原型 Vc能将 2,6-二氯靛酚(氧化态)还原成无色
化合物。
还原型 Vc + 氧化态 2,6-二氯靛酚 ( 蓝色 )
脱氢型 Vc + 还原态 2,6-二氯靛酚 ( 无色 )
根据上述性质,可用 2,6-二氯靛酚(氧化态)的碱
性溶液(蓝色)滴定酸性浸出液中的还原性 Vc,至
溶液刚变浅红色,即为终点。终点的红色是刚过量
的未用被还原(氧化态)的染料在酸性介质中的颜
色。
同时进行空白测定,检查试剂中是否混有还原性
杂质。由染料的用量即可计算样品中 Vc的含量。
3、结果计算:
滴定度 T:每 ml染料相当于 Vc的 mg数。
一般 0.1mg/ml。
Vc,mg/100g = ? 100( V-V0) ? Tm
4、注意事项:
( 1) 必须使用新鲜样品,烘干会损失 Vc。
( 2) 样品处理要在 10min内完成,以防止 Vc氧化,
尽量减少 Vc暴露于空气中,同时还要尽量避免和
Fe,Cu等金属接触(会破坏 Vc)。
( 3) 样品中如有 Fe2+存在,也能还原染料使结果
偏高,应改用醋酸浸提,Fe2+不会很快与染料起
作用,因而不致影响测定结果。
( 4) 浸提和滴定都是在 2%草酸溶液中进行的,目的
是保持反应时一定的酸度,避免 Vc在 pH高时易被空
气氧化。
( 5) 样品中可能有其它还原性物质,也能使 2,6-二氯
靛酚还原,但一般杂质还原速度较慢,故滴定 Vc的
终点以浅红色在 15秒内不退色为准。
( 6) 样品有色时则用白陶土脱色。
5、方法评述:
本法手续简便、快速,是国家标准方法,适用于果
品、蔬菜、谷类及其加工制品中还原型 Vc的测定,
不包括脱氢型 Vc。本法不适用于深色样品(胡萝卜、
葡萄等),以及样品中含有还原性物质 Fe2+,Sn2+、
Cu+,S2O32-,SO32-等对测定有干扰,此染料不致
氧化待测液中非 Vc的其他还原性物质,所以对 Vc的
测定有较好的选择性。