一、食品分析步驟
一個適用于各類型食品及配料的樣品制備方法,必須建立在能夠保存最不穩定成分這一重要前提下。顯然,必須首先將樣品進行冷凍,然后粉碎成小塊,用液態氮進一步冷卻后,將樣品研磨成細粉。這是一個完全正規的處理方法和要求。當然,在確定了具體的分析對象后,可以根據研究對象的化學性質選擇更適宜或更簡單的樣品處理方法。
現介紹一種典型操作的步驟:
①除去骨頭或其他不能食用的部分;
②迅速地使樣品在-20℃凍結,并在勻質前一直使食品保持這個溫度;
③將處于凍結狀態的樣品小心地破碎為小塊。在這一操作過程中,要求食品始終保持凍結;
④稱取500g以上有代表性的樣品;
⑤用液態氮充滿杜瓦真空瓶;
⑥將樣品通過已事先預冷至一20℃的絞碎粉碎器,并立即將粉碎的樣品轉移到杜瓦真空瓶中;
⑦用液態氮將攪拌器的杯子冷卻;
⑧將樣品勻質成粉狀;
⑨將廣口瓶冷卻到一20℃;
⑩將粉狀樣品轉移到預先冷卻好的樣品瓶(廣口瓶)中;
⑾將樣品瓶放入塑料容器內,貯存于一20℃的冷凍箱內,以供進一步的分析用。
二、食品中水分的干燥
食品的水或水分含量值,大多采用加熱干燥產生的重量差來得出。具體的干燥方法有兩種,即空氣烘干法和真空烘干法。
空氣烘干法為適用于一切食品的水的分析方法。但是,含有水以外的揮發性化合物或在 100℃時容易發生分解的食品除外。這個方法的原理就是將樣品在空氣烘箱內干燥到恒量。 5g左右的樣品,干燥時間大約為6h。
真空烘干法適用于含有在100℃時容易發生分解化合物的食品的水的分析方法。在低壓、低溫下,可以保證容易分解的化合物的穩定性。在真空烘箱干燥時,3300Pa的情況下控制溫度為70℃,需經過6h。如果樣品中含有大量的水,則應在開始干燥的l~2h內,緩慢地向烘箱內通入干燥空氣,這樣做對于食品的干燥過程將更為有利。
三、蛋白質和氨基酸
蛋白質含量的分析,大多依據蛋白質為有機氮化合物這一特征。食物中蛋白質的含氮量,可在150~180g·kg-1(15%~18%)的范圍內變動。測定食品中的含氮量后,通過氮與蛋白質換算系數100/(15~18),或100/16或6.25,即可得出粗蛋白質含量值。一般情況下,人們都是取6.25作為與氮蛋白質換算系數。但是,當食品為乳制品時,氮蛋白質系數修正為 6.38;對于谷類制品,此值則為5.70。
測定食品總氮值,一般采用常量的Kjeldahl法和自動比色法。
常量的Kjeldahl法適用于所有的食品。其原理是,將樣品用濃硫酸消化(硫酸銅作催化劑),使有機氮轉變為銨離子,然后加入氫氧化鈉堿溶液使其釋放出氨,并將其蒸餾到過量的硼酸溶液中。最后用鹽酸滴定蒸餾液,測定出吸收在硼酸中的氨量。
操作時,一般稱取2g樣品(含脂肪高的約1.5g),并加入15g硫酸鉀和0.5g硫酸銅,濃硫酸的用量為25ml,總消化時間不應小于2h。
自動比色法則是將樣品用濃硫酸消化,以過氧化氫和汞作為催化劑,使有機氮轉變為銨離子。然后,根據酚和次氯酸鈉與氨作用產生藍色,采用自動系統,在波長為510nm和 630nm處進行測定。
蛋白質的氨基酸組成分析,大多采用自動色譜分析法。其測定過程分為兩步:
1、水解蛋白質釋放出氨基酸
常用的方法,就是在隔絕空氣的條件下用鹽酸水解,從而使蛋白質的肽鍵發出斷裂,產生氨基酸混合液。這種水解法對于那些對酸比較穩定的氨基酸來說,一般都可以獲得比較好的結果。但是,有胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸和色氨酸時,必須用另外的辦法進行水解。
含有胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸和色氨酸的蛋白質,一般在水解前需要先對這些不穩定的氨基酸進行處理。或優先反應,或進行保護。大多數情況下,是先控制反應條件,用過甲酸進行氧化,使上述氨基酸都轉變為其氧化物磺基丙氨酸和蛋氨酸砜。所生成的這些對酸穩定的氧化物,可以再通過鹽酸水解法從蛋白質中分離出來。
2、氨基酸的色層分離及測定
氨基酸的色譜分析可以用氨基酸自動分析儀進行。比色波長選擇在570nm或440nm處,然后用數據處理或三角測量法計算記錄峰的面積,通過標準樣品的氨基酸含量與面積的關系,就可以得出所測樣品的氨基酸含量值。
四、脂質或脂肪的處理
脂質或脂肪的分析,基本上都是采用萃取的方法,只是在樣品處理和試劑選用上存在差別。通常采用的方法有Soxhlet法、Weibul法和氯仿-甲醇萃取法。
Soxhlet法比較簡單實用,是最為人們愿意選用的。但是,其精確度要比其他方法差些。它是用石油醚將測定水含量后留下的殘渣中的脂肪萃取出來,然后蒸發除去石油醚溶劑,稱量殘留的脂肪質量。
Weibul法適用于除某些乳制品以外的大多數食品。它是在稀鹽酸中煮沸樣品,使吸著的和結合的脂質部分游離出來,然后再用正已烷或石油醚進行萃取。
氯仿-甲醇萃取法是一種適用各種類型的、需要進一步測定其脂肪特性的食品的方法。其原理為:
將氯-甲醇混合液加入樣品后,激烈攪拌溶液,以萃取脂肪。然后,添加計算量的水,使溶液分為兩相。分出氯仿層,并用稀氯化鈉溶液洗滌以除去蛋白質類物質,再用無水硫酸鈉進行干燥。最后,蒸干氯仿,即可稱得脂肪殘留物的質量。
測定乳制品,包括乳、乳制品和冰淇淋中脂肪時,一般采用Roose-Gottlieb法。它是用二乙醚和石油醚從樣品的乙醇銨溶液中萃取脂肪的。
五、食品中不能消化的纖維素
纖維素是不能消化的物質。在用化學方法進行分解時,用稀酸不能將其溶解。纖維素含量的分析,一般采用下述的兩種方法:
1、剝離剩余法
該方法適用于所有的食物。在具體的操作過程中,需要先用沸硫酸,然后再用沸氫氧化鈉破壞除纖維素外的食品成分。除去灰分以后,剩下的殘渣就是純纖維素成分。
2、洗滌劑洗余法
該方法也適用于所有的食物。它是先將食品樣品磨碎并烘干,然后將樣品與溴化十六烷三甲銨在0.5mol·L-1H2SO4,中煮沸回流,時間2h。回流完畢后,過濾、烘干。所得殘留物,即為酸性洗滌劑洗余的纖維素。
六、灰分或無機質的分析
灰分或無機質的分析,包括灰分測定、元素分析及特定無機質分析三部分內容。
1、灰分
除高脂肪(>50%)食品外,一般采用燃燒稱重的方法測定。
其原理為:在盡可能低的溫度下把有機物質燃燒掉,冷卻殘留的無機質,稱重即得。最后的加熱燃燒—般都需要在550℃的馬福爐中進行。具體操作時,應避免加熱太快,以及溫度過高。
2、元素分析
食品的元素分析,包括兩個步驟。第一步,樣品制作;第二步,食品元素分析。
元素分析用的食品樣品,大多采用濕消化方法處理。所謂的濕消化,就是用沸硫酸和硝酸這樣的強氧化劑來氧化破壞有機物質。
當樣品準備好后,將樣品溶液噴入原子吸收儀器的火焰中,在特征波長下測量被分析元素的吸收或發射。可以分析的金屬元素有鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉、鋅等。
3、特定無機質分析
食品中的特定無機質分析,主要是指氯化鈉、銨鹽和總磷分析。
氯化鈉分析,一般采用硝酸銀滴定法。具體方法有快速Volhard法和電位滴定法。
銨鹽分析,一般采用比色法。它是先將銨鹽加以萃取,然后在與次氯酸鹽和苯酚反應之后,比色測定。灰分中的總磷分析,也采用比色法。一般是先將正磷酸鹽生成磷鉬酸銨,然后用抗壞血酸加以還原而產生深藍色,從而可以比色測定。
七、碳水化合物
碳水化合物,是除纖維素的其他碳水化介物的和,包括淀粉、單糖、雙糖、粘質物等。一般,這些物質的含量只是通過計算得出,即:100-含量(水+蛋白質和氨基酸+脂質或脂肪+纖維素+灰分或無機質)=含量(碳水化合物)。
當然,也可以對碳水化介物加以測定分析。如,可以用手工或自動Clegg蒽醌法測定總有效碳水化合物,用Luff-Schoorl法測定淀粉和總低分子量糖類以及酶法分析淀粉和乳糖。
碳水化合物的組分測定,大多采用高效液體色譜法。
八、維生素
維生素的分析,實際上是每個維生素化合物的分析,沒有共同一致的方法。
維生素A和β-胡蘿卜素可以用自動高效液體色譜法進行分析。這個方法對于所有的食品都是適合的。傳統的手工分析方法,也常有采用。一般認為,手工法適用于脂肪和大多數的食品。手工法的具體操作過程是,首先需要皂化樣品,然后用乙醚萃取未皂化部分中含有的維生素A和胡蘿卜素,再用氧化鋁柱層析法從萃取處理后的石油醚中分離出維生素A,用氧化鎂柱層析法分離出β-胡蘿卜素,最后用分光光度法分別測定。全部操作過程,都需要注意避光。維生素D的分析,采用氣相色譜法。操作時,需要將維生素D轉化為其他容易分離和檢測的化合物形式。