啤酒中还原糖含量的测定

啤酒中还原糖含量的测定 摘要:本文参考中华人名共和国国家(GB/T_5009.7-2008)中食品还原糖含量的测定，即高锰酸钾滴定法，对啤酒中的还原糖含量进行测定，属间接滴定。该法适用于各类食品中还原糖含量的测定，有色样液也不受限制。 该实验分两个小组，用不同方法分别进行。第二组采用直接滴定法对啤酒中还原糖的含量进行测定。文中通过将本组实验所得数据分别与真值、第二小组实验测定值进行对比，对实验结果及误差进行了分析。 关键词:高锰酸钾滴定法;啤酒;还原糖含量;测定 1. 前言 1.1实验原理 1.1.1 高锰酸钾滴定法实验原理 还原糖的测定是利用羰基的还原性，将斐林试剂定量地还原为氧化亚铜沉淀，反应式如下: CuSO+ 2NaOH == Cu(OH)+ NaSO4 2 24 HO-CH-COK O-CH-COK 22 Cu(OH)+ | == Cu | + 2HO 2 2 HO-CH-CONa O-CH-CONa 22 O O-CH-COK HO-CH-COK 22 ‖ 2Cu | + R CH == RCOOH + CuO?+ 2 | 2 O-CH-CONa HO-CH-CONa 22 然后，氧化亚又将硫酸铁定量地还原成硫酸亚铁，反应式如下: CuO + Fe(SO4)+ HSO== 2CuSO+ 2FeSO+ HO 223 24 4 4 2 最后，用高锰酸钾标准溶液滴定硫酸亚铁，反应式如下: 2KMnO + 10FeSO+ 8HSO == 2MnSO + 5Fe(SO4) + KSO+ 8HO 44 2442324 2 滴定将要达到终点时，以邻二氮菲-铁(?)溶液为指示剂，溶液有棕黄色变为蓝绿色即终点。根据所消耗的高锰酸钾的量计算出氧化亚铜的量，再糖分析表中查出与氧化亚铜的量相当的还原糖的量，之后即可再通过计算，得出样品中还原糖的含量。 1.1.2 样品处理原理 啤酒中碳水化合物与蛋白质的比值为5:1，每升啤酒中大约含有5g的CO气体，同时还2含有Ca2+、Na+等无机盐离子及水溶性纤维素等多种成分。 本实验测定中需要先除去样品中的蛋白质，并且将样品溶液用0.1mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.0后方可进行测定。 样品前期处理时,先将溶液煮沸，以赶去溶液中的CO气体。过滤产生的泡沫。利用蛋白2 质与重金属离子能生成不溶性沉淀的性质，用Pb(Ac)溶液除净样品中的蛋白质。静置，2 2+-过滤。之后，用KCO溶液除去过量的Pb(Ac)，反应如下:CO + Pb == PbCO? 22422424 1.2资料检索 本次试验的参考文献来源与互联网资源以及纸质版实验参考。通过查阅，根据文献中 的测定方法和计算方法，实验小组进行了对比和选择，最终确定了组内实验并对啤酒成品样品进行了测定。 2. 仪器与药品 仪器:酸式滴定管，250ml锥形瓶，移液管(20.00ml)，100ml容量瓶，布氏漏斗，抽滤 瓶，烧杯，电子天平，台秤，表面皿等 药品:Pb(Ac)溶液(20%)，KCO溶液(20%)，HSO溶液(3mol/L)，Fe(SO)溶液(5%)，2 22424243 KMnO标准溶液(0.02mol/L)，邻二氮菲-铁(?)指示剂，NaCO(S)基准试剂，NaOH4224 溶液(0.1mol/L)，斐林甲液，斐林乙液 实验用水均为去离子水 3. 实验步骤 3.1 药品的配制 Pb(Ac)溶液(20%)的配制:称取12.5g Pb(Ac)固体溶于50ml水。 2 2 KCO溶液(20%)的配制:取KCO固体5.0g溶于20ml水。 224224 HSO溶液(3mol/L)的配制:将16.7ml的18mol/LHSO慢慢加到83.5ml水中，冷却至室温。 2424 Fe(SO)溶液(5%)的配制:称取10.5g Fe(SO)固体溶于200ml水，若室温下难溶解，可243243 适当加热。 NaCO溶液的配制:准确称取0.5~0.6g基准物质NaCO于100ml烧杯中加20ml水溶解，定224224 容至100ml容量瓶。 KMnO标准溶液(0.02mol/L):称取1.6g KMnO溶于500ml水中，盖上表面皿，加热至沸并44 保持微沸状态1小时，冷却至室温后放置2~3天后，用微孔玻璃漏斗或玻璃棉过滤，滤液贮存于清洁带塞的棕色瓶中。 NaOH溶液(0.1mol/L)的配制:称取0.2gNaOH固体溶于50ml水中。 斐林甲液:称取6.9g CuSO固体加入30ml水溶解，定容至100ml容量瓶中，摇匀。 4 斐林乙液:称取35.0g酒石酸钾钠固体和5.0gNaOH固体于烧杯中，加入30ml水溶解，定容至100ml容量瓶中，摇匀。 3.2 KMnO标准溶液的标定 4 用移液管准确移取20.00ml NaCO溶液于250ml锥形瓶，加入10ml HSO(3mol/L)，加22424o热至70~80C(即开始冒蒸气时的温度)，趁热用KMnO溶液进行滴定。直至滴定的溶液呈微4o红色且半分钟不褪色即为终点。注意滴定终点时溶液的温度应保持在60C以上。平行标定3份，计算KMnO标准溶液的浓度和相对平均偏差。 4 3.3 啤酒样品中还原糖含量的测定 用移液管准确移取处理后的啤酒样品20.00ml于400ml烧杯中，将斐林甲乙液混合均匀后倒入该烧杯中，加入50ml水，搅拌均匀，盖上表面皿，将烧杯置于电炉上加热，使溶液在4分钟内沸腾并保持微沸2分钟(此操作时间必须准确)。产生的砖红色CuO沉淀迅速抽滤，2o用60~80C的热水充分洗涤。 o将滤饼取出放入原来用于生成沉淀烧杯中，并用少量60~80C水洗涤布氏漏斗和抽滤瓶，【注1】将洗涤液一并转入烧杯中，加入10ml HSO(3mol/L)和30mlFe(SO)溶液(5%)，使CuO242432沉淀完全溶解，再以0.02mol/L KMnO标准溶液滴定。 4 当溶液出现黄色但立即消失时，表明已接近终点。这时，加入2滴邻二氮菲-铁(?)指示剂，溶液呈现棕黄色，继续滴定到溶液变为蓝绿色即为终点。记录所消耗的KMnO标准4溶液的体积。计算出CuO沉淀的质量，再由附录1查表得出相应的还原糖的量。平行测定32 份。 【注1】此步骤是我组在进行第二次试验时改进的，第一次实验时并没有如此操作，而是直 接取出滤饼，放入烧杯中，对沉淀进行溶解。 4. 数据记录与处理 表1- KMnO标准溶液的标定 4 编 项 号 1 2 3 目 0.5220 m NaCO /g 224 0.00 0.00 0.00 V初读数/mL 4 KMnO 13.40 13.40 13.41 V终读数/mL 4 KMnO 13.40 13.40 13.41 V/mL 4 KMnO -1C/ mol?L= 4 KMnO 0.02326 0.02326 0.02324 (1/5×2/5×m NaCO×224 310)/M NaCO×V 2244 KMnO --10.02325 C/mol?L 4 KMnO 0.00001 0.00001 0.00001 ,d , i 0.043 d(%) r 表2-本组啤酒中还原糖含量的测定(1) 编 号 项 1 2 3 目 --10.02325 C/mol?L 4 KMnO V初读数/mL 0.00 0.00 0.00 4 KMnO V终读数/mL 16.71 16.70 16.74 4 KMnO V/mL 16.71 16.70 16.74 4 KMnO -139.0 138.9 139.2 m CuO/mg=(CV)× 42 KMnO 2.5×M CuO 2 — 139.0 CuO/mg 2m 0.0 0.1 0.2 ,d , i 0.072 d(%) r — 结论:以葡萄糖表示，则由表2的 CuO/mg =139.0，查附录1中表1，可知每20ml样品2m 试液中含有60.7mg还原糖，即原啤酒样品中还原糖的含量为303.5mg/100ml。 5. 数据分析与总结 5.1 本组实验测定值与真值对比 通过对资料的查阅，得知每100ml啤酒中还原糖的含量为0.3~0.9%，即300~900mg/100ml。o本次实验虽然实验结果落在范围之内但考虑到实验所选用的啤酒样品的原麦汁浓度为8P，还原糖含量应在500mg/100ml以上，此次试验的结果明显偏低。 5.2 两实验小组实验测定值对比 表3-第二实验组啤酒中还原糖含量的测定 1 2 3 -11.010 C/mg?mL 葡萄糖标准液 0.51 2.60 0.17 V初读数/mL 葡萄糖标准液 14.79 16.91 14.41 V终读数/mL 葡萄糖标准液 14.28 14.31 14.24 V/mL 葡萄糖标准液 F=CV/mg 14.42 14.45 14.38 14.42 F/mg 平均数 ?di? 0.00 0.03 0.06 dr(%) 0.21 样品溶液预测消耗体积V/mL 5.28 0.00 7.20 12.32 V初读数/mL 样品 5.49 12.32 17.64 V终读数/mL 样品 5.49 5.12 5.32 V/mL 样品 C=F/(V×标准液平均数样品平均数 0.53 0.56 0.54 -1V/100)/g?100mL — -1 0.54 /g?100mL C ?di? 0.01 0.02 0.00 dr(%) 1.9 表4-本组啤酒中还原糖含量的测定(2) 编 号 项 1 目 --10.02325 C/mol?L 4 KMnO 0.20 18.00 17.21 V初读数/mL 4 KMnO 21.38 24.30 17.60 V终读数/mL 4 KMnO 21.18 6.30 0.39 V/mL 4 KMnO 27.87 V/mL 总4 KMnO - m CuO/mg=(CV)42 KMnO 231.8 ×2.5×M CuO 2 通过表2与表3，对比两小组的实验结果可明显看出，本组的实验测定值偏低。第二组测得的数据更接近真值。但因为第二组进行实验时并没有注意所用啤酒样品的原麦汁浓度，因此不能排除啤酒的品牌和原麦汁浓度不相同而存在差异，导致两组的实验结果不同的可能性。 为了验证本组实验结果存在的较大误差的原因，本组又进行了一次实验。第二次试验仍o选用与第一次试验同品牌，原麦汁浓度8P的样品进行测定。 但第二次实验由于没有充分考虑到所需样品的量，且第二次试验的预实验失败，造成处理的样品不够测定使用，而重新处理一组样品耗时较多，由于时间限制，第二次实验本组仅得到一组实验数据。然而，第二次试验也不符合滴定的滴定剂的用量要求(15~25ml)，这也证实了第一次实验的测定值偏低的结论。 如表4所示，m CuO/mg=231.8。查附录1可得，每20ml样品试液中含有104.3mg还2 原糖，即原啤酒样品中还原糖的含量为521.5mg/100ml。 虽然第二次实验仅得一组数据，但从这组数据也能反映出我组在进行第一次实验时因抽滤氧化亚铜沉淀及溶解沉淀的该步骤在操作上存在不当，导致测定结果明显偏低。第二次实验所得的测定结果更接近于第二实验组的测定值，也更接近于真值。 分析原因有如下几点: 一、实验前没有考虑过，煮沸溶液过程中生成的氧化亚铜沉淀会如此细小，抽滤过程中有部分沉淀卡在烧杯底部的划痕中无法转移下来，由于第一次试验时实验室并未提供砂芯漏斗，而参考文献中的此步骤使用了砂芯漏斗，因此实验步骤没有说明沉淀需要再转入原来的烧杯中进行溶解，本组成员也疏忽了。 二、第一次实验时，我组成员也并未对抽滤用的布氏漏斗再进行洗涤，并将洗涤液一并转入原烧杯，以将沉淀损失减到最低。 氧化亚铜沉淀的损失是造成后来测定结果偏低的主要原因。 通过以上分析，在第二次试验时，我组成员考虑使用砂芯漏斗进行沉淀过滤，但由于沉淀过于细小漏过了砂芯层而导致第二次实验的预实验失败。所以第二次实验，我组仍采用布氏漏斗对氧化亚铜沉淀进行抽滤。 我组第二次实验时，将滤饼放入了原先用于生成沉淀的烧杯中，并对布氏漏斗和抽滤瓶都进行了洗涤，将滤液一并转入原烧杯中，发现氧化亚铜沉淀明显多于第一次实验时的量。 5.3总结 本组的第一次试验并没得到较为满意的实验结果，而第二次实验时也没有得到具有代表性的实验结果，只平行测定了1份样品试液。但从两次的结果，以及本组实验结果与真值、与第二实验组的对比来看也不能认为我组的实验彻底失败，只是由于实验条件限制以及操作上的疏忽使实验测定的结果精密度符合要求，但准确度偏低。 6. 分析方案过程中的心得体会 虽然在方案设计初期，小组成员也曾一筹莫展，甚至不知所措，但是通过一步步亲身实践之后才发现，其实，对实际样品的测定并没有我们想象中那么复杂和难以实行。所以，任何看似困难的事，经过实践后再对其下定论也不迟。 在本次实验方案设计中，本组成员充分认识到团队合作精神的重要性。在方案的确定过程中，小组成员能集思广益，是能完善本小组实验方案的关键。实验过程中还需要有明确的分工，才能保证实验有序、有效进行。 通过此次对实际样品测定的方案设计及实验，巩固了我们的实验基本操作技能，强化了我们的实践能力。同时，通过此次机会也考查了我们的团队合作能力、理论知识的应用能力、文献的查阅能力、分析和整合资料的能力、数据收集及处理等多方面的能力。 从此次分析方案的设计及实验中，我们看到了自己的不足。认识到这些不足，对提高实验的综合能力有很大帮助。在今后的实验中，我们应尽力克服自身的缺点，更好完成实验题目。 附录1 (GB/T_5009.7-2008) [参考文献] [1]王升富，周立群主编.无机及化学分析实验.北京:科学出版社，2009 [2]管有根，李宇扬.酸性食品中还原糖含量的测定.中国食品工业.2008(03) [3]刘慧民，杨进，王芳，陈燕，赵明月等.烟草及烟草制品水溶性糖的测定——芒森?沃克法.YC/T32-1996 [4]华中师范大学等编.化学分析实验(第三版).北京:高等教育出版，2001 [5]杨大进，常迪，赵馨，吴国华，薛颖等.食品中还原糖的测定.中华人民共和国: -21GB/T_5009.7-2008，2008-11