《食品分析》教案 (第13次课2学时) 一、授课题目 第八章蛋白质和氨基酸的测定 第一节概述 第二节蛋白质的定量测定1 二、教学目的和要求 学习本章内容，要求学生了解蛋白质、蛋白质系数的概念，凯氏定氮 法原理和方法；掌握凯氏定氮装置的组件和安装、使用知识。熟练地掌握常量、 微量凯氏定氮法的操作技能。 三、教学重点和难点 重点： 凯氏定氮法原理、分步、测定方法。 难点： 微量凯氏定氮仪的使用 四、主要参考资料 1、穆华荣、于淑萍主编，食品分析.北京：化学工业出版社，2004 2、周光理主编，食品分析与检验技术，北京：化学工业出版社，2006 3、杨月欣主编，实用食物营养成分分心手册（第二版），北京：中国轻工业出版社，2007 4、曲祖乙、刘靖主编，食品分析与检验.北京：中国环境科学出版社，2006 5.http://www.biox.cn/content/20050611/16631.htm 6http://www.shunz.net/tag/%E7%BA%BF%E6%80%A7%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%B3 %BB%E6%95%B0/ 7http://www.shunz.net/tag/%E7%BA%BF%E6%80%A7%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%B3
《食品分析》教案 （第 13 次课 2 学时） 一、授课题目 第八章 蛋白质和氨基酸的测定 第一节 概述 第二节 蛋白质的定量测定 1 二、教学目的和要求 学习本章内容，要求学生了解蛋白质、蛋白质系数的概念，凯氏定氮 法原理和方法；掌握凯氏定氮装置的组件和安装、使用知识。熟练地掌握常量、 微量凯氏定氮法的操作技能。 三、教学重点和难点 重点： 凯氏定氮法原理、分步、测定方法。 难点： 微量凯氏定氮仪的使用 四、主要参考资料 1、穆华荣、于淑萍主编，食品分析.北京：化学工业出版社，2004 2、周光理主编，食品分析与检验技术，北京：化学工业出版社，2006 3、杨月欣主编，实用食物营养成分分心手册（第二版），北京：中国轻工业出版社，2007 4、曲祖乙、刘靖主编，食品分析与检验.北京：中国环境科学出版社，2006 5、http://www.biox.cn/content/20050611/16631.htm 6http://www.shunz.net/tag/%E7%BA%BF%E6%80%A7%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%B3 %BB%E6%95%B0/ 7http://www.shunz.net/tag/%E7%BA%BF%E6%80%A7%E7%9B%B8%E5%85%B3%E7%B3
%BB%E6%95%B0/ 五、教学过程 1、学时分配：2学时 2、辅导手段：自习答疑 3、教学办法：讲授 4、板书设计：（见上页） 5、教学内容： 第八章 蛋白质和氨基酸的测定 第一节概述 一、蛋白质的生理功用及在食品中的作用 1、蛋白质是生命的物质基础，是构成生物体细胞组织的重要成分，是生物体发育及修补 组织的原料，一切有生命的活体都含有不同类型的蛋白质。人体的酸碱平衡、水平衡的维 持：遗传信息的传递：物质的代谢及运转都与蛋白质有关。 2、蛋白质是人体重要的营养物质。人及动物只能从食品得到蛋白质及其分解产物，来构 成自身的蛋白质，人体11%13%总热量来自蛋白质。 3、蛋白质是食品的最重要质量指标，其含量与分解产物直接影响食品的色、香、味。 测定食品中蛋白质的含量，对于评价食品的营养价值、合理开发利用食品资源、提高 产品质量、优化食品配方、指导经济核算及生产过程控制均具有极重要的意义。 二、蛋白质系数 蛋白质是复杂的含氮有机化合物，分子量很大，大部分高达数万-数百万，分子的长 轴则长数nm-100m,它们由20种氨基酸通过酰胺键以一定的方式结合起来，并具有一定 的空间结构，所含的主要化学元素为C、H、O、N,在某些蛋白质中还含有微量的P、Cu、 Fe、I等元素，但含氮则是蛋白质区别其他有机化合物的主要标志。 在各种不同的食品中蛋白质的含量各不相同，一般说来动物性食品的蛋白质含量高于 植物性食品，例如牛肉中蛋白质含量为20.0%左右，猪肉中为9.5%，兔肉为21%，鸡肉为 20%,牛乳为3.5%黄鱼为17.0%，带鱼为18.0%，大豆为40%，稻米为8.5%，面粉为9.9%， 菠菜为2.4%，黄瓜为1.0%，桃为0.8%，柑橘为0.9%，苹果为0.4%和油菜为1.5%左右。 不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同，故各种不同的蛋白质其含氮量也不同， 一般蛋白质含氮量为16%，即一份氮相当于6.25份蛋白质，此数值(6.25)称为蛋白质
%BB%E6%95%B0/ 五、教学过程 1、学时分配：2 学时 2、辅导手段：自习答疑 3、教学办法：讲授 4、板书设计: (见上页) 5、教学内容： 第八章 蛋白质和氨基酸的测定 第一节 概述 一、蛋白质的生理功用及在食品中的作用 1、蛋白质是生命的物质基础，是构成生物体细胞组织的重要成分，是生物体发育及修补 组织的原料，一切有生命的活体都含有不同类型的蛋白质。人体的酸碱平衡、水平衡的维 持；遗传信息的传递；物质的代谢及运转都与蛋白质有关。 2、蛋白质是人体重要的营养物质。人及动物只能从食品得到蛋白质及其分解产物，来构 成自身的蛋白质，人体 11%~13%总热量来自蛋白质。 3、蛋白质是食品的最重要质量指标，其含量与分解产物直接影响食品的色、香、味。 测定食品中蛋白质的含量，对于评价食品的营养价值、合理开发利用食品资源、提高 产品质量、优化食品配方、指导经济核算及生产过程控制均具有极重要的意义。 二、蛋白质系数 蛋白质是复杂的含氮有机化合物，分子量很大，大部分高达数万-数百万，分子的长 轴则长数 nm-100nm,它们由 20 种氨基酸通过酰胺键以一定的方式结合起来，并具有一定 的空间结构，所含的主要化学元素为 C、H、O、N，在某些蛋白质中还含有微量的 P、Cu、 Fe、I 等元素，但含氮则是蛋白质区别其他有机化合物的主要标志。 在各种不同的食品中蛋白质的含量各不相同，一般说来动物性食品的蛋白质含量高于 植物性食品，例如牛肉中蛋白质含量为 20.0%左右，猪肉中为 9.5%，兔肉为 21%，鸡肉为 20%，牛乳为 3.5%黄鱼为 17.0%，带鱼为 18.0%，大豆为 40%，稻米 为 8.5%，面粉为 9.9%， 菠菜为 2.4%，黄瓜为 1.0%，桃为 0.8%，柑橘为 0.9%，苹果为 0.4%和油菜为 1.5%左右。 不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同，故各种不同的蛋白质其含氮量也不同， 一般蛋白质含氮量为 16%，即一 份氮相当于 6.25 份蛋白质，此数值（6.25）称为蛋白质
系数。不同种类食品的蛋白质系数有所不同，如玉米，荞麦，青豆，鸡蛋等为6.25，花 生为5.46，大米为5.95，大豆及其制品为5.71，小麦粉为5.70，牛乳及其制品为6.38。 三、氨基酸 氨基酸是构成蛋白质的最基本物质，目前分离得到的氨基酸己达175种以上，但是构 成蛋白质的氨基酸主要是其中的20种。 在构成蛋白质的氨基酸中，亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、 色氨酸和缬氨酸等8种氨基酸在人体内不能合成，必须依靠食品提供，故被称为必需氨基 酸，他们对人体有极其重要的生理作用。 以研究食物蛋白质中必需氨基酸含量的高低及氨基酸的组成为基础，从而提高蛋白质 的生理效价的食品开发研究成为一个热门话题。 四、蛋白质的测定方法 蛋白质的测定方法分两大类：一类是利用蛋白质的共性即含氮量、肽键和折射率等测 定蛋白质含量：另一类是利用蛋白质中的氨基酸残基、酸性和碱性基因以及芳香基团等测 定蛋白质含量。 具体测定方法： 凯氏定氮法一一最常用的，国内外应用普遍。 双缩脲反应、染料结合反应、酚试剂法 国外： 红外分析仪 氨基酸总量一一酸碱滴定法测定。 各种氨基酸的分离与定量一一色谱技术。 有多种氨基酸分析仪。 第二节蛋白质的定量测定 一般说来，动物性食品的蛋白质含量高于植物性食品。例如牛肉中蛋白质含量为 20.0%左右，猪肉9.5%，兔肉21%，肉20%，乳3.5%，鱼18.0%，豆40%，面粉9.9%， 菠菜2.4%，瓜1.0%，苹果1.4% 测定食品中的蛋白质的含量，对于评价食品的营养价值，合理开发利用食品资源、提 高产品质量、优化食品配方、指导经济核算及生产过程控制均具有极其重要的意义。 ·一些蛋白质的含氮量一般为15%17.6%，有的上下浮动 N N×6.25=蛋白质含量 16% 一、凯氏定氮法 过程：是通过测出样品中的总含氮量再乘以相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量， 由于样品中含有少量非蛋白质含氮化合物（如核酸、含氮碳水化合物、生物碱等：含氮类 脂、卟啉和含氮的色素)，故此法的结果称为粗蛋白质含量
系数。不同种类食品的蛋白质系数有所不同，如玉米，荞麦，青豆，鸡蛋等为 6.25，花 生为 5.46，大米为 5.95，大豆及其制品为 5.71，小麦粉为 5.70，牛乳及其制品为 6.38。 三、氨基酸 氨基酸是构成蛋白质的最基本物质，目前分离得到的氨基酸已达 175 种以上，但是构 成蛋白质的氨基酸主要是其中的 20 种。 在构成蛋白质的氨基酸中，亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、 色氨酸和缬氨酸等 8 种氨基酸在人体内不能合成，必须依靠食品提供，故被称为必需氨基 酸，他们对人体有极其重要的生理作用。 以研究食物蛋白质中必需氨基酸含量的高低及氨基酸的组成为基础，从而提高蛋白质 的生理效价的食品开发研究成为一个热门话题。 四、蛋白质的测定方法 蛋白质的测定方法分两大类：一类是利用蛋白质的共性即含氮量、肽键和折射率等测 定蛋白质含量；另一类是利用蛋白质中的氨基酸残基、酸性和碱性基因以及芳香基团等测 定蛋白质含量。 具体测定方法： 凯氏定氮法——最常用的，国内外应用普遍。 双缩脲反应、染料结合反应、酚试剂法 国外： 红外分析仪 氨基酸总量——酸碱滴定法测定。 各种氨基酸的分离与定量——色谱技术。 有多种氨基酸分析仪。 第二节 蛋白质的定量测定 一般说来，动物性食品的蛋白质含量高于植物性食品。例如牛肉中蛋白质含量为 20.0%左右，猪肉 9.5%，兔肉 21%，肉 20%，乳 3.5%，鱼 18.0%，豆 40%，面粉 9.9%， 菠菜 2.4%，瓜 1.0%，苹果 1.4% 测定食品中的蛋白质的含量，对于评价食品的营养价值，合理开发利用食品资源、提 高产品质量、优化食品配方、指导经济核算及生产过程控制均具有极其重要的意义。 •一些蛋白质的含氮量一般为 15%~ 17.6%，有的上下浮动 = N×6.25 = 蛋白质含量 一、凯氏定氮法 过程：是通过测出样品中的总含氮量再乘以相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量， 由于样品中含有少量非蛋白质含氮化合物（如核酸、含氮碳水化合物、生物碱等；含氮类 脂、卟啉和含氮的色素），故此法的结果称为粗蛋白质含量。 16% N
适用范围：凯氏定氮法是测定总有机氮量较为准确、操作较为简单的方法之一，可用 于所有动、植物食品的分析及各种加工食品的分析，可同时测定多个样品，故国内外应用 较为普遍，是个经典分析方法，至今仍被作为标准检验方法。 方法：由Kieldh1于1833年提出，现发展为常量、微量、自动定氮仪法，半微量法 及改良凯氏法。 微量凯氏定氮法样品质量及试剂用量较少，且有一套微量凯氏定氮器。 目前通用以硫酸铜作催化剂的常量、半微量、微量凯氏定氮法。 在凯氏法改良中主要的问题是，氮化合物中氮的完全氨化问题及缩短时间、简化操作 的问题，即分解试样所用的催化剂。常量改良凯氏定氮法在催化剂中增加了二氧化钛。 主要学习 常量凯氏定氮法、微量凯氏定氮法的原理、测定方法及操作技能，要求同学们能组装 仪器，能独立进行实验。 (一)常量凯氏定氮法 1、原理 样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化为二氧化碳 和水逸出，而样品中的有机氮转化为氨与疏酸结合成硫酸铵。然后加碱蒸馏，使氨蒸出。 ①用HBO吸收后再以标准HC1溶液滴定。根据标准酸消耗量可以计算出蛋白质的含量。 ②也可以用过量的标准H2SO,或标准HCI溶液吸收后再以标准NaOH滴定过量的酸。 整个过程分三步：消化、蒸馏、吸收与滴定 (1)消化 总反应式： 2NH2(CH)2C00H+13H2S04=NH4)2S04+6C02+12S02+16H20 ①98%浓疏硫酸 浓硫酸具有脱水性，使有机物脱水后被炭化为碳、氢、氮。 浓硫酸具有氧化性，将有机物炭化后的碳氧化为二氧化碳，硫酸则被还原成二氧化硫。 H2S04+C=2S02+2H0+C02 二氧化硫使氮还原为氨，本身则被氧化为三氧化硫，氨随之与硫酸作用生成硫酸铵留 在酸性溶液中。 H,SO+2NH3 (NH)2SO4 ②加硫酸钾增温剂，提高溶液沸点，纯硫酸沸点340℃，加入硫酸钾之后可以提高至 400℃以上。也可加入硫酸钠，氯化钾等提高沸点，但效果不如硫酸钾（沸点：1689℃）。 ③加硫酸铜催化剂。还可以作消化终点指示剂（做蒸馏时碱性指示剂）。还可以加氧化 汞、汞（均有毒，价格贵）、硒粉、二氧化钛。 ④加氧化剂 如双氧水、次氯酸钾等加速有机物氧化速度。 (2)蒸馏 消化液+40%氢氧化钠加热蒸馏，放出氨气
适用范围：凯氏定氮法是测定总有机氮量较为准确、操作较为简单的方法之一，可用 于所有动、植物食品的分析及各种加工食品的分析，可同时测定多个样品，故国内外应用 较为普遍，是个经典分析方法，至今仍被作为标准检验方法。 方法：由 Kieldhl 于 1833 年提出，现发展为常量、微量、自动定氮仪法，半微量法 及改良凯氏法。 微量凯氏定氮法样品质量及试剂用量较少，且有一套微量凯氏定氮器。 目前通用以硫酸铜作催化剂的常量、半微量、微量凯氏定氮法。 在凯氏法改良中主要的问题是，氮化合物中氮的完全氨化问题及缩短时间、简化操作 的问题，即分解试样所用的催化剂。常量改良凯氏定氮法在催化剂中增加了二氧化钛。 主要学习 常量凯氏定氮法、微量凯氏定氮法的原理、测定方法及操作技能，要求同学们能组装 仪器，能独立进行实验。 （一）常量凯氏定氮法 1、原理 样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化为二氧化碳 和水逸出，而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。然后加碱蒸馏，使氨蒸出。 ① 用H3BO3吸收后再以标准HCl溶液滴定。根据标准酸消耗量可以计算出蛋白质的含量。 ② 也可以用过量的标准H2SO4或标准HCl溶液吸收后再以标准NaOH滴定过量的酸。 整个过程分三步：消化、蒸馏、吸收与滴定 （1）消化 总反应式： 2NH2 (CH)2 COOH ＋ 13H2 SO4 ＝ (NH4 )2 SO4 ＋ 6CO2 ＋ 12SO2 ＋ 16H2O ①98%浓硫酸 浓硫酸具有脱水性，使有机物脱水后被炭化为碳、氢、氮。 浓硫酸具有氧化性，将有机物炭化后的碳氧化为二氧化碳，硫酸则被还原成二氧化硫。 H2 SO4 ＋C ＝2SO2 ＋ 2H2 O ＋CO2 二氧化硫使氮还原为氨，本身则被氧化为三氧化硫，氨随之与硫酸作用生成硫酸铵留 在酸性溶液中。 H2 SO4 ＋2NH3 ＝ (NH4 ) 2 SO4 ②加硫酸钾 增温剂，提高溶液沸点，纯硫酸沸点 340℃，加入硫酸钾之后可以提高至 400℃以上。也可加入硫酸钠，氯化钾等提高沸点，但效果不如硫酸钾（沸点：1689℃）。 ③加硫酸铜 催化剂。还可以作消化终点指示剂（做蒸馏时碱性指示剂）。还可以加氧化 汞、汞（均有毒，价格贵）、硒粉、二氧化钛。 ④加氧化剂 如双氧水、次氯酸钾等加速有机 物氧化速度。 （2）蒸馏 消化液 + 40%氢氧化钠加热蒸馏，放出氨气
2N2OH+(NH42S04=2NH3+Na2S04+2H20 (3)吸收与滴定 ①用4%硼酸吸收，用盐酸标准溶液滴定，指示剂用混合指示剂（甲基红一溴甲基酚绿 混合指示剂)国标用亚甲基兰+甲基红。 指示剂红色 绿色 红色 (酸) 吸收 (碱) 滴定 (酸) ②用过量的H2SO,或HC1标准溶液吸收，再用NaOH标准溶液滴定过剩的酸液，用甲 基红指示剂。 2、适用范围 此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定 3、操作方法：158页 (1)样品消化 准确称取均匀的固体样品0.5~3g,或半固体样品2~5g,或吸取溶液样品15~25ml。 小心移入干燥的凯氏烧瓶中（勿粘附在瓶壁上）。加入0.5~1g硫酸铜、10g硫酸钾及25ml 浓硫酸，小心摇匀后，于瓶口置一小漏斗，瓶颈45°角倾斜置电炉上，在通风橱内加热 消化（若无通风橱可于瓶口倒插入一口径适宜的干燥管，用胶管与水力真空管相连接，利 用水力抽除消化过程所产生的烟气)。先以小火缓慢加热，待内容物完全炭化、泡沫消失 后，加大火力消化至溶液呈蓝绿色。取下漏斗，继续加热0.5h,冷却至室温。 (2)蒸馏、吸收 蒸留装置 消化装 常量凯氏定消化、德留装置 1一水力h气管2一水龙头3到置的干燥管4一儿氏烧瓶 万、7一电炉 8一蒸留烧瓶 6、9一铁支架10一进样和斗 11一冷凝管 12一接收驱 按图装好蒸馏装置 冷凝管下端浸入接受瓶液面之下（瓶内预先装有50ml40g/L硼酸溶液及混合指示剂 2-3滴)。 在凯氏烧瓶内加入100ml蒸馏水、玻璃珠数粒，从安全漏斗中慢慢加入70ml400g/L
2N a OH＋ (NH4 ) 2 SO4＝ 2NH3↓＋ Na2 SO4 ＋ 2H2 O （3）吸收与滴定 ①用4%硼酸吸收，用盐酸标准溶液滴定，指示剂用混合指示剂（甲基红—溴甲基酚绿 混合指示剂）国标用亚甲基兰+甲基红。 指示剂红色 绿色 红色 （酸） （碱） （酸） ②用过量的 H2SO4 或 HCl 标准溶液吸收，再用 NaOH 标准溶液滴定过剩的酸液，用甲 基红指示剂。 2、适用范围 此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定 3、 操作方法：158页 （1） 样品消化 准确称取均匀的固体样品 0.5～3g,或半固体样品 2～5g,或吸取溶液样品 15～25ml。 小心移入干燥的凯氏烧瓶中(勿粘附在瓶壁上)。加入 0.5～1g 硫酸铜、10g 硫酸钾及 25ml 浓硫酸，小心摇匀后，于瓶口置一小漏斗，瓶颈 45°角倾斜置电炉上，在通风橱内加热 消化（若无通风橱可于瓶口倒插入一口径适宜的干燥管，用胶管与水力真空管相连接，利 用水力抽除消化过程所产生的烟气）。先以小火缓慢加热，待内容物完全炭化、泡沫消失 后，加大火力消化至溶液呈蓝绿色。取下漏斗，继续加热 0.5h，冷却至室温。 （2）蒸馏、吸收 按图装好蒸馏装置 冷凝管下端浸入接受瓶液面之下（瓶内预先装有 50ml 40g∕L 硼酸溶液及混合指示剂 2-3 滴）。 在凯氏烧瓶内加入 100ml 蒸馏水、玻璃珠数粒，从安全漏斗中慢慢加入 70ml 400g/L 吸收 滴定