生物参数检测与控制教案b - 图文

西华大学教案

章节名称 教学时数 教学目的及要求 第一章 化学分析 四、含氮量的测定 五、酸的测定 六、白酒中总酯的测定 七、白酒中总醛的测定 八、原料中粗脂肪的测定九、原料中磷的测定 2 授课方式 多媒体 1．掌握含氮量的测定、酸的测定、白酒中总酯的测定、白酒中总醛的测定、原料中粗脂肪的测定、原料中磷的测定分析方法的原理 2．掌握含氮量的测定、酸的测定、白酒中总酯的测定、白酒中总醛的测定、原料中磷的测定方法的一般步骤几结果计算 3．了解原料中粗脂肪的测定的一般步骤 4．了解并自学本章介绍的其它分析方法 教学重点与难点 讨论练习作业 教学手段 参考资料 具体内容 1. 凯氏定氮法测定含氮量 2. 重量法测定磷 1． 凯氏定氮法的基本原理及分析步骤、结果计算 2． 重量法测定磷的基本原理 讲授 《分析化学》 四、含氮量的测定 氮是发酵微生物所必须的氮源。 原料中蛋白质含量的高低对发酵制品的质量关系很大。如啤酒酿造中，原料中蛋白质含量过高，往往能造成啤酒浑浊。但对酱油等发酵食品讲，则需选用蛋白质含量较高的原料。对酵母讲，含氮量则是酵母成品质量的一个重要指标。 （一）原料中粗蛋白质的测定 1、原理 蛋白质测定常采用凯氏定氮法（Kjeldahl）。其原理是将试样与浓硫酸共热消化，使蛋白质分解，其中氮与硫酸化合生成硫酸铵，然后碱化蒸馏使氨游离，用标准酸接收，过量酸用标准碱滴定。凯氏定氮法所测得的为试样中总氮量，它除蛋白质中氮外，还包括氨基酸，酸胺、核酸等中的氮，换算成蛋白质，称为粗蛋白质。 浓硫酸的作用： 1)脱水使有机物炭化。 2H2SO4?2SO2?2H2O?O2C?O2?CO2?2H2?O2?2H2O?2)氧化： 浓硫酸在338℃以上分解产生氧气，能使有 机物破坏，生成二氧化碳和水 浓硫酸蛋白质浓硫酸?H3RCH?NH?COOH2? N?、CO2?、SO2?、H2O?4) 2NH3+H2SO4(过量)→(NH4)2SO4 硫酸铜的作用（催化剂）： 2CuSO4→CuSO4+SO2+O2 C+O2 →CO2↑ 2H2+O2 →2H2O↑ Cu2SO4+2H2SO4→2CuSO4+SO2+2H2O 硫酸钾的作用（提高沸点）： K2SO4+H2SO4 →2KHSO4 使沸点提高到400℃。 过氧化氢的作用： H2O2+2H+→2H2O E0=1.77V O2+4H+ → 2H2O E0=1.229V 过氧化氢能力比氧强，能加速有机物分解。 30%氢氧化钠的作用： 加热NH4OH?NH3??H2O（NH4）2SO4+2NaOH →2NH4OH+Na2SO4蒸馏出的氨被硫酸吸收： 2NH3+H2SO4 →（NH4）2SO4 过量的硫酸用氢氧化钠滴定： 1001??0.01401???100%NVHSONVNaOH?50W24? H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O3．测定步骤 1)试样消化：准确称取2克试样，置入250全氮?%??????????毫升凯氏定氮瓶中，加 3克硫酸钾和 1克硫酸铜，加20毫升浓硫酸，瓶口安放一只小三角漏斗，于电炉上加热消化，消化装置见图1-2。若消化液色泽较难褪去，则冷却后，加3～5毫升过氧化氢，继续加热，直至消化液清澈透明为止。冷却，转入100毫升容量瓶中（瓶中预先加入约20毫升水），用水充分洗涤凯氏定氮瓶，冷却至室温，再用水定容至刻度，摇匀。 2)加碱蒸馏；吸取50毫升稀释消化液，置入500毫升平底烧瓶中，加约100毫升水和数粒沸石，加60毫升30％氢氧化钠溶液（或在烧瓶上安一分液漏斗加碱），立即盖严，蒸馏约45分钟（或蒸出原液体积约1/3）。接收瓶中预先准确加入25或50毫升0.1N硫酸溶液。蒸馏装置见图1-3。3）滴定：蒸馏完后，用水洗涤冷凝器，取出接收瓶，加4滴0.1％甲基红指示剂，用0.1N氢氧化钠溶液滴定至黄色。 4.计算 式中 （NV）H2SO4——接收瓶中硫酸溶液的当量 浓度与体积（毫升） （NV）NaOH——滴定时消耗氢氧化钠溶液的 当量浓度与体积（毫升） 0.01401——氮的毫克当量（克） 100/50——稀释倍数 W——试样重量（克） 式中 6.25——氮与蛋白质的换算系数（二）啤酒中蛋白质的区分大麦中的蛋白质粗蛋白质?%??6.25?全氮?%?通过酶的作用，逐渐降解为：蛋白市、蛋白胨、缩氨酸、氨基酸和氮。按其分子量大小，将这些降解产物划成若干部分，即所谓蛋白质的区分。蛋白质在麦芽汁和啤酒中的状况，主要取决于发芽过程，它直接影响到啤酒的保存性和泡沫性以及啤酒的感官特性。 下面介绍龙氏法（Lundin’s Method)：它是y以单宁和钼酸钠两种沉淀剂将蛋白质降解物分成三个区分。 A区：包括单宁沉淀的含氮化合物，即溶解在麦芽外或啤酒中高分子蛋白质，它包括全部热凝固性氮和较高分子量的降解产物——蛋白胨。B区：是用钼酸钠沉淀的含氯化合物与用单宁沉淀的含氮化合物之差，包括蛋白胨和高级多缩氨酸。 C区：是用单宁和钼酸钠均不能沉淀的含氮化合物，包括低级缩氨酸、氨基酸和其他含氮化合物。正常的啤酒中蛋白质含量在0。5％以下，实际浸出物中蛋白质占6．25～9．4％。适宜的蛋白质区分为A区占5％只下，B区占15～30％，C区占65～85％。 1．试剂 1)16％单宁溶液（试剂1－33） 2)50％钼酸钠溶液（试剂1－34） 3)53％硫酸溶液（试剂l－35） 4)浓硫酸 ?2.测定步骤 吸取25毫升除气啤酒（40℃下保温30分钟，不断摇荡，以除去二氧化碳），置入50毫升容量瓶中，加15毫升水和1毫升53％硫酸溶液，加塞，摇匀，置入20℃水浴中保温15分钟。取出，加2．5毫升16％单宁溶液，用水定容至刻度，摇匀，过滤，以半微量定氮法测定溶液含氮量（NBC）。 吸取25毫升除气啤酒，置入50毫升容量瓶中，加15毫升水，2．5毫升50％钼酸钠，加塞，摇匀，置入20℃水浴中保温15分钟。取出，加2.5毫升浓硫酸，用水定容至刻度，摇匀，过滤。以半微量定氮法测定滤液含氮(Nc)。 3．半微量定氮法（水蒸汽蒸馏法） 本法的原理和测定步骤基本上与常量的凯氏法相同，所不同的是样品需要量少（几毫克固体样或几毫升液体样），适于含氮量低的试样。另外，碱化后蒸馏采用水蒸汽蒸馏法。(装置) 测定步骤：吸取5毫升试液于50毫升干燥的凯氏定氮瓶中，以文火浓缩成粘稠状(约1～2毫升)。加1.8克混合催化剂(试剂１－36)(切勿粘于壁上)，加5毫升浓硫酸，摇匀，瓶口加一小漏斗。以文火加热，加热时尽量避免泡沫飞溅，待泡沫停止发生后，加强火使其沸腾,(硫酸在瓶中沸腾回流，其回流程度以高达瓶颈的1/3处为宜)，直至消化液清澈透明。将消化液移入100毫升容量瓶中，用水定容至刻度。吸取25毫升稀释消化液，置入蒸馏器内。用20毫升2％硼酸溶液接收，加氮?毫克/100毫升??NV?14.01?10025?1005甲基红－溴甲酚绿指示剂(试剂1－32)。向蒸馏器内缓慢加入15毫升30％氢氧化钠溶液，碱液流尽前，于漏斗上加少量水，当作水封。通入水蒸汽，蒸馏15分钟，让硼酸液面离开接收管再蒸2分钟，以水冲洗接收管。取下三角瓶，以0.01N的盐酸溶液滴定溶液由蓝绿色变为浅紫粉色即为终点。(另做一空白试验，所耗盐酸量从样品所耗盐酸中扣除。)计算：式中 N——盐酸溶液的当量浓度 V——消耗盐酸溶液的体积（毫升） 14.01——氮的毫克当量（毫克） 100/25——25为吸取稀释消化液的体积（毫升） 100为消化液稀释的体积（毫升） 100/5——5为吸取试液的体积（毫升） 100为换算成100毫升试样中含氮量4、计算 A区（氮毫克/100毫升）=N总-NBC B区（氮毫克/100毫升）=NBC-NC C区（氮毫克/100毫升）=NC 高、中、低含氮化合物的百分比：式中 A区百分比?NNNN总?N总BCNBC?100%B区百分比??NCNC总?100%总C区百分比??100% N总——啤酒总氮量 NBC——单宁沉淀后滤液 含氮量 NC——钼酸钠沉淀后滤 液含氮量 （三）酱油中氨态氮的测定氨基酸是酱油中重要成分之一，酱油中氨基酸是由蛋白质水解所产生。 1．原理 氨基酸是同时具有氨基与羧基的两性化合物，不能用氢氧化钠直接测定，而采用加入甲醛，使氨基的碱性被掩蔽，呈现羧基酸性，再以氢氧化钠滴定，反应式2．试剂 1)甲醛溶液（36～38％） 2)0.05N氢氧化钠溶液（试剂1－37） 3．测定步骤 吸取10毫升酱油，用水稀释定容至100毫升。吸取2毫升稀释液，置入100毫升烧杯中，加80毫升水，搅拌下，用0．05N氢氧化钠溶液滴定至pH8．20（用酸度计测量），此为游离酸度，不予计量。加 10毫升甲醛溶液，立即用 0．05N氢氧化钠溶液满定至pH9．20（用酸度计测定）。 氨态氮?%???V?V0??N?0.01401?1002?110?100%另取80毫升水，不加酱油稀释液，作为空白液，同上操作。 4、计算V——加甲醛后试液消耗氢氧化钠溶液体积 （毫升） V0——加甲醛后空白液消耗氢氧化钠溶液体积（毫升） N——氢氧化钠溶液的当量浓度 0.01401——氮的毫克当量（克） 100/2——2为吸取酱油稀释液的体积（毫升） 100为酱油稀释的体积（毫升） 10——吸取酱油的体积（毫升） 五、酸的测定 酸的测定不仅对微生物发酵过程中具有一定的指导意义，而且酸对产品的质量关系甚大。如酒和酒精的生产中，对麦芽计、发酵液、酒醅、固体曲、液体曲、酒母醪等中的酸都有一定的要求。发酵制品如白酒、啤酒、酱油、食醋等中的酸又是一个重要的质量指标。 发酵中产生的酸类甚多，有脂肪酸、羟基酸等，其中低碳短链的直链脂肪酸，如甲酸、乙酸等称为挥发酸，而乳酸、柠檬酸等称为非挥发酸。 酸的测定方法常采用中和法，也有采用电位滴定法、比色法，试液色泽很深可采用外指示剂法。酸的表示方法，常以样品中主要的酸来计算，如白酒中酸以乙酸计，食醋中非挥发酸以乳酸计。在特定的条件下，也可采用消耗氢氧化钠操作溶液的毫克当量数或体积数来表示。 （一）白酒中总酸、挥发酸、非挥发酸的测定 1．原理 白酒中总酸以中和法直接测定，挥发酸用水蒸汽蒸馏，馏出液以中和法测定，总酸与挥发酸之差即为非挥发酸。 2．试剂 1)0.1N氢氧化钠溶液（试剂1－30） 2)0.5％酚酞指示剂（试剂1－38） 3．测定步骤 总酸以乙酸计?克/100毫升???NV?NaOH?0.06006?150?100①总酸的测定：吸取50毫升白酒，置入500毫升三角瓶中，加100毫升水和 2滴 0．5％酸酞指示剂，用 0．1N氢氧化钠溶液滴定至微红色。 式中 N、V——氢氧化钠溶液的当量浓度与消耗体积（毫升） 0.06006——乙酸的毫克当量（克） 50——吸取酒样体积（毫升） 100——换算成100毫升酒样中酸量 若以乳酸计，只需将乙酸的毫克当置换成乳酸的毫克当量（0．09008）即可。 2)挥发酸的测定：吸取100毫升白酒，加100毫升水蒸馏，以100毫升容量瓶正确接收100毫升。

吸取25毫升馏出液，置入100～150毫升三角瓶中，加2滴0．5％酚酞指示剂，以0.1N氢氧化钠溶液滴定至微红色。 3)非挥发酸的测定：非挥发酸（以乳酸计克／100毫升）＝总酸(以乳酸计克/100毫升)-挥发酸（以乳酸计克/100毫升） 4．讨论 本方法也适用于葡萄酒、黄酒、酒精、食醋以及发酵醪中总酸、挥发酸、非挥发酸的测定。 挥发酸以乙酸计?克/100毫升???NV?NaOH?0.06006?125?100（二）啤酒总酸度的测定啤酒中含有多种有机酸和无机酸。所谓啤酒的总酸度是指啤酒中各种酸的总和，它是以标准碱（1N氢氧化钠）中和一定量（100毫升）啤酒中的全部酸所消耗的体积表示。 啤酒中的酸类有少部分来源于原料大麦，称为原始酸度。大部分酸来源于浸麦、发芽、糖化到发酵等各工艺过程中醇和酵母的作用，称为酵解酸度。 啤酒总酸度测定是采用目视比色法。1．原理 目视比色测定啤酒总酸度的方法，是用已知浓度的标准碱溶液，直接滴定试液，中和其中全部酸类。以乙酸为例其反应式： CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O 滴定终点的观察采用以pH9．0酚酞标准液的颜色与啤酒本身的颜色会在一起的综合颜色为标准颜色，将试液以标准碱滴到和这个标准颜色相同为止。 2．试剂 1)不含二氧化碳的蒸馏水（试剂1－39） 2)中性乙醇（试剂1－40） 3)50％中性乙醇水溶液 4)0．05％酚酞溶液（试剂1－41） 5)硼酸缓冲溶液（试剂1－42）。 6)0．1N氢氧化钠溶液（试剂1－43）4.计算 按部颁标准规定:总酸度是以100毫升啤酒所耗1N氢氧化钠溶液的毫升数表示,即100毫升啤酒消耗氢氧化钠溶液的毫克当量数. 总酸度?NV?10040式中 N、V——氢氧化钠溶液的当量浓度与 消耗体积（毫升） 100/40——将40毫升酒样换算成100毫 升酒样中的酸度 三）电位滴定法测定啤酒的总酸度电位滴定法测定啤酒的总酸度与目视比色法相比，有操作简便、结果准确等优点。所使用的仪器为自动电位滴定计，也可使用普通的酸度计。 1．试剂 0．1N氢氧化钠溶液（试剂1-30）2．测定步骤 准确吸取50毫升除气啤酒于小烧坏中，放入一搅拌棒，置于磁力搅拌器上，将玻璃电极和甘汞电极插入滴定液中，开动搅拌器，按下酸度计读数开关，以0.1N总酸度?NV?10050氢氧化钠溶液滴定酒样，随时观察溶液pH位变化，到接近pH 9.0时应每加半滴停一停，直至酸度计指针恰好到pH 9.0时即为终点。3.计算 式中 N、V——氢氧化钠溶液的当量浓度 与消耗体积（毫升） 100/50——将50毫升酒样换算成100 毫升酒样中的浓度 六、白酒中总酯的测定 酯为有机酸与醇类在酸性条件下经酯化作用而成。酒中香味在很大程度上与酯类的组成及含量有关，它是酒的一个很重要的质量指标。白酒中酯类成分极为复杂，其中有乙酸乙酸、已酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯等。用化学分析法测得的为总酯，常以乙酸乙醋计算。 （－）原理：白酒中总酯的测定是先用碱中和游离酸。再加入一定量的碱使酯皂化，过量的碱用酸滴定。 （二）试剂1)0．1N氢氧化钠溶液（试剂1-30） 2)0．1N盐酸溶液（试剂1－46） 总酯?克/100毫升???N?25?1NV??0.0881222?100503)0．5％酚酞指示剂（试剂1－38）（三）测定步骤吸取50毫升酒样，置入500毫升三角瓶中，加2滴0．5％酚酞指示剂，用0．1N氢氧化钠溶液滴定至微红色（不可过量）。再准确加入25毫升0．1N氢氧化钠溶液，按上回流冷凝器，于沸水浴中回流皂化半小时，取了冷却，立即用0．1N盐酸溶液滴定至红色刚刚消失。（四）计算 式中 N1——氢氧化钠溶液的当量浓度 N2、V2——盐酸溶液的当量浓度与消 耗体积（毫升） 0.08812——乙酸乙酯的毫克当量（克） 七、白酒中总醛的测定 白酒中醛类有甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、糖醛等，它是发酵过程中醇的氧化产物。醛类毒性较大，但适量的醛类对酒的香味却起着一定的作用。甲醛、乙醛沸点比乙醇低，故去除酒头能除去大部分醛类。 白酒中总醛以乙酸计算。 （－）原理 （二）试剂1)0．05N硫代硫酸钠溶液（参考试剂1－14） 2)0．05N亚硫酸氢钠溶液（试剂1－47） 3)0．05N碘溶液（参考试剂1－23） （三）测定步骤4)0．5％淀粉指示剂（试剂1－16） 吸取50毫升酒样，置入250毫升碘量瓶中，准确加入20毫升0．05N亚硫酸氢钠溶液，于暗处反应半小时，并经常摇动。准确加入25毫升0．05N碘溶液，摇匀，立即用0．05N硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，加约1毫升0．5％淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失。 同时作一空白试验，不加酒样，其余操作同上。（四）计算 总醛?克/100毫升???V?V0??N?0.02203?10050式中 V——酒样测定时消耗硫代硫酸钠溶液体积（毫升） V0——空白试验时消耗硫代硫酸钠溶液体积（毫升） N——硫代硫酸钠溶液的当量浓度 0.02203——乙醛的毫克当量（克） 九、原料中粗脂肪的测定脂肪也可作为微生物发酵中碳源之一，但在某些发酵生产中，脂肪含量过高却能影响发酵的进行或产生许多副产物。脂肪不溶于水，易溶于乙酸、石油醚、氯仿等有机溶剂中。脂肪的测定是用有机溶剂溶出，蒸发有机溶剂，残渣即为脂肪。然而残渣中除脂肪外，还包括其他挥发油、树脂、部分有机酸、色素等，故称为粗脂肪。 原料中粗脂肪的测定，采用索氏抽提法（Soxblet）。计算： 粗脂肪（%）?W2?W1W式中 W——试样重量（克） ?100%W1——抽提瓶重量（克） W2——抽提瓶与粗脂肪重量（克）十、原料中磷的测定磷是原生质和细胞核的组成分，许多辅酶和辅基中含有磷，磷在糖代谢中起着重要作用，同样对含氮物质的代谢也有影响。 磷的测定方法很多，有重量法、容量法和比色法。磷与钼酸铵、氯化镁作用，生成磷酸铵镁，经灼烧后生成焦磷酸镁，称重，即为重量法。若将磷酸铵镁沉淀过滤，用EDTA滴定过量的氯化镁，即为容量法。将磷与钼酸铵作用，生成磷钼酸铵，在酸性条件下，用维生素C还原，生成钼蓝，即为比色法。（－）原理重量法测磷原理是将试样经硫酸、硝酸消化后，在酸性条件下与钼酸盐反应，生成磷钼酸铵沉淀，沉淀溶于氨水中，经酸中和，与氯化镁反应，生成磷酸铵镁沉淀，然后将磷酸铵镁灼烧为焦磷酸镁，称重 （二）计算 ?2?30.97磷?%??W1WW0??100"2.56?NH??NH42MoO4HNO34PO3?4???NH4?PO?NH4?PO334?124MoO?MgCl灼烧43?NH44OH?PO?12MoO???NH?PO??NH?MoO44343342?42?NH27OH?MgNH4PO4?MgNH 式中 4PO?MgPO2 W——试样重量（克） W1——焦磷酸镁与磁坩埚重量（克） W0——磁坩埚重量（克） 30.97——磷的原子量 222.56——焦磷酸镁式量

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