牛奶成分的鉴定和质量优劣的比较试验报告.docx
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牛奶成分的鉴定和质量优劣的比较试验报告
牛奶成分的鉴定和质量优劣的比较
实验报告
生命科学学院实验技能大赛
2021年3月2日
1.研究意义
2.实验目的及初步设想
3.实验设计思路
4.实验所需器材及试剂
5.实验详细操作
6.实验结果
7.分析与结论
8.考虑与感悟
研究意义
牛奶，是最古老的天然饮料之一。
营养成份很高，牛奶中的矿物质种类也非常丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、铁、锌、铜、锰、钼的含量都很多。
最难得的是，牛奶是人体钙的最正确来源，而且钙磷比例非常适当，利于钙的吸收。
种类复杂，至少有100多种，主要成份有水、脂肪、磷脂、蛋白质、乳糖、无机盐等。
英国前首相丘吉尔在谈到二战后欧洲重建问题时，曾说过这样一句名言：
“没有什么投资比得上向儿童提供牛奶更重要！
〞
确实，专家研究指出，牛奶是大自然赋予人类的最有益于安康的食品。
假设每天饮用400毫升牛奶，就能满足人体一天所需的蛋白质、热能和钙。
鉴于牛奶营养的完善性，许多国家都采取措施扩大乳制品的消费和消费，世界卫生组织也把人均乳制品列为衡量一个国家人民生活程度的主要指标。
但是由于受传统饮食习惯的影响和经济开展程度的限制，我国如今的牛奶消费量和消费程度还很低。
有统计资料显示，目前中国大陆地区年人均牛奶消费量为6.39公斤，仅为世界人均牛奶占有量的6.39%，为兴隆国家的2.1%。
中国人每天早餐一杯奶，就算可以了，假设再吃点酸奶、晚上再喝一杯，那就算很多的了。
随着我国经济程度的进步，国民对于安康饮食的意识逐步进步，对于牛奶的消费也日益进步。
但每个人对牛奶营养的摄取要求不同，该如何去选择市面上的各种类型的牛奶〔如高钙奶、牛初乳、酸奶等〕，如何对其标签注明的成分进展鉴别，如何科学地饮用牛奶。
这些都要求理解牛奶的蛋白质、脂肪含量等各种指标，进而进展科学的选用。
目前市面上的牛奶成分表中所标注出的各种营养成分不尽一样，本次研究在实验前对超过20种不同地区和品牌的牛奶成分表进展了汇总，得出了如下的大体成分表。
牛奶均值
〔每100克中含〕
成分名称
含量
成分名称
含量
成分名称
含量
可食部
100
水分（克）
能量（千卡）
54
能量（千焦）
226
蛋白质（克）
3
脂肪（克）
碳水化合物（克）
膳食纤维（克）
0
胆固醇（毫克）
15
灰份（克）
维生素 A（毫克）
24
胡萝卜素（毫克）
0
视黄醇（毫克）
24
硫胺素（微克）
核黄素（毫克）
尼克酸（毫克）
维生素C（毫克）
1
维生素E（T）（毫克）
a-E
（β-γ）-E
δ-E
钙（毫克）
104
磷（毫克）
73
钾（毫克）
109
钠（毫克）
镁（毫克）
11
铁（毫克）
锌（毫克）
硒（微克）
铜（毫克）
锰（毫克）
碘（毫克）
根据市场调查发现，不同种类牛奶的某些指标有显著差异，主要表现为蛋白质、脂质及碳水化合物含量，而牛奶中钙含量的上下也往往会成为衡量牛奶优劣的一大指标。
因此，定量的检测不同品牌不同种类牛奶中主要营养物的含量，进而分析市面上出售的牛奶的质量优劣同时分析对于不同需求人群的不同选择可以为消费者在今后选购牛奶时提供参考。
实验目的和初步设想
通过实验测定不同种类牛奶中主要成分指标的差异，通过统计分析，一方面与厂家自身声称的指标进展比照，同时，在不同厂家间进展横向比较，参考过国家标准，确定牛奶的优劣。
实验设计思路
物理性质的检测
包括质量、体积、PH等指标。
直观反映不同品牌牛奶的差异。
淀粉的定性检验
在牛奶中淀粉并非必要成分，甚至应当不出如今成品中，商家可能会利用淀粉掺入牛奶来改善进步牛奶口感，在本次试验中仅作定性检验。
蛋白质的测定——考马斯亮蓝法
考马斯亮蓝G-250〔CoomassieG-250〕是一种甲基取代的三苯基甲烷，分子中磺酸基的蓝色染料，在465nm处有最大吸收值。
考马斯亮蓝G-250能与蛋白质通过范得华互相作用形成蛋白质—考马斯亮蓝复合物蓝色溶液，引起该染料的最大吸收λmax的位置发生红移，在595nm处有最大吸收值。
由于蛋白质—考马斯亮蓝复合物在595nm处的光吸收远高于考马斯亮蓝在465nm处的光吸收，因此，可大大地进步蛋白质的测定灵敏度。
蛋白质—考马斯亮蓝复合物溶液颜色的深浅与蛋白质的浓度成正比。
利用溶液颜色的差异进展比色测定，适宜于蛋白质类的定量分析，尤其适宜于稀有蛋白质的微量分析。
考马斯亮蓝G-250试剂呈色反响颜色稳定、灵敏度高，最低测试蛋白质量在1ug左右。
脂质的测定——哥特里—罗紫法
利用氨溶液使乳中酪蛋白的钙盐成为可溶性钙盐，使结合的脂肪游离，用乙醚从乳中提取脂肪，枯燥至恒量，称其质量得乳中脂肪含量〔〕。
利用氨—乙醇溶液，破坏乳的胶体性状及脂肪球膜，使非脂成分溶解于氨—乙醇溶液中而脂肪游离出来，再用乙醚—石油醚提出脂肪，蒸馏去除溶液后，残留物即为乳脂。
复原糖〔乳糖〕的测定
乳糖是一种光活性物质，利用旋光仪在波长589.3~589.4nm处测量其旋光度即可求出乳糖的含量。
计算公式：
牛奶中乳糖浓度（g/100ml）=
*
*100
Ca的测定——EDTA滴定法
用二乙胺四乙酸二钠盐〔EDTA〕溶液滴定牛奶中的钙。
用EDTA测定钙，一般在pH=12~13的碱性溶液中，以钙试剂〔络蓝黑R〕为指示剂，与Ca2+形成粉红色的络合物，终点由粉红色变为纯蓝色，变色敏锐，且此pH值下Mg2+沉淀不会干扰滴定结果。
滴定时Fe、Al干扰用三乙醇胺掩蔽。
实验所需器材及试剂
物理指标
分析天平、量筒、密度计、PH计。
化学成分
蛋白质的测定
试剂
1、考马斯亮蓝试剂：
考马斯亮蓝G—250100mg溶于50ml95%乙醇，参加100ml85%H3PO4，用蒸馏水稀释至1000ml,滤纸过滤。
最终试剂中含0.01%〔W/V〕考马斯亮蓝G—250,4.7%〔W/V〕乙醇，8.5%〔W/V〕H3PO4。
〔另可参考生化实验教材〕
2、标准蛋白质溶液：
纯的牛血清LNaCl配制成100ug/ml蛋白溶液。
〔还需请教生化实验老师详细操作〕
3、蒙牛、伊利、燕塘、三种纯牛奶各3盒。
器材
1、722S型分光光度计使用及原理。
2、1ml、5ml移液枪各三支，相应枪头各30个。
脂质的测定
试剂
①250g/L氨水〔〕20mL
②96%〔体积分数〕乙醇100mL
③乙醚：
不含过氧化物200mL
④石油醚：
沸程30℃~60℃。
200mL
器材
125mL分液漏斗*6
电磁加热搅拌器*2
水浴锅
100mL烧杯*6
1-5mL移液枪〔配枪头50支〕
100-1000uL移液枪〔配枪头30支〕
10mL移液管*4
25mL移液管*4
电热恒温烘箱〔80-120℃〕
电子天平〔〕
复原糖的测定
试剂
纯牛奶〔市售〕，
21.9%乙酸锌溶液
10.6%亚铁氰化钾
0.2%蒽酮溶液
器材
一支5ml移液枪，三支25ml移液管，九支250ml容量瓶，一支50ml移液管，九支10ml试管，水浴锅，试管架，电磁加热搅拌器，分光光度计，比色皿，dancer,擦镜纸
Ca的测定
仪器：
1-5ml移液枪*1、锥形瓶〔250mL〕*9、碱性滴定管*1，1000ml烧杯*1，分析天平〔准确〕，1000ml容量瓶*1，250ml容量瓶*1，外表皿*1，25ml移液管*2
药品：
EDTA标准溶液〔0.02mol•L〕、NaOH溶液〔20%〕、铬蓝黑R〔0.5%〕，30%三乙醇胺，1:
1盐酸，蒸馏水，碳酸钙
实验详细操作
蛋白质的测定
1、标准曲线制作：
1〕
试管编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
100ug/ml标准蛋白〔ml〕
NaCl〔ml〕
1
考马斯亮蓝试剂〔ml〕
5
5
5
5
5
5
5
5
5
摇匀，1h内以0号管为空白对照,在595nm处比色
蛋白质浓度（μg/ml）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
A595nm
2〕以A595nm为纵坐标，标准蛋白含量为横坐标〔九个点为0ug、10ug、20ug、30ug、40ug、50ug、60ug、70ug、80ug〕，用origin作图，测出回归线性方程。
一般相关系数应过0.999以上，至少2个9以上。
2、蛋白质含量的测定：
1〕
试管编号
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
NaCl稀释300倍的待测样品〔ml〕
〔详细稀释倍数依实际而定〕
1
考马斯亮蓝试剂〔ml〕
5
摇匀，1h内以0号管为空白对照,在595nm处比色
A595nm
A595nm平均值
对应样品蛋白质浓度〔μg/ml〕
其中，A、B、C分别为伊利、蒙牛、燕塘的三组平行样本。
2〕利用回归方程求出样品蛋白质含量。
一般被测样品的A595nm值在0.1—0.05之间，所以上述样品假设A595nm值太大，可以稀释后再测A595nm值，然后再计算。
以下为计算公式：
每种牛奶蛋白质含量〔每百毫升〕=稀释倍数*对应样品蛋白浓度*100/
脂质的测定
用电子天平称量枯燥的锥形瓶质量m0
汲取〔质量为m2〕于100mL烧杯中，参加1.25ml0.25g/mL氨水，充分混匀。
置60℃水浴中加热5min，将液体充分转移至分液漏斗，再振摇2min，参加10ml乙醇，充分摇匀，参加25ml乙醚振摇0.5min，再参加25ml石油醚，震荡0.5min。
静止30min，待上层液澄清时，下层液体又下口放出，上层液体倒入枯燥的锥形瓶中。
将该锥形瓶置于沸水浴中加热直至使醚和乙醇彻底挥发〔〕，再置75℃电热恒温烘箱枯燥0.5h后称量，得锥形瓶质量加乳脂质量m1。
计算
M=（m1-m0）*
式中：
M—100mL中含脂质的质量，g；
m1—锥形瓶加脂肪质量，g；
m0—锥形瓶质量，g；
复原糖的测定
样品处理：
准确汲取10ml新颖牛奶于100ml容量瓶中，加20ml水，缓慢参加2ml21.9%乙酸锌溶液及2ml10.6%亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，混匀，静置30min过滤，将滤液稀释5倍备用。
直线回归方程的建立：
取试管5支，分别参加0.1mg/ml的标准乳糖溶液0.20、0.40、0.60、0.80、1.00ml,再于各管补加蒸馏水至1.00ml，另取1支试管加蒸馏水至1.00ml作为空白管，向以上6支试管中分别参加0.2%蒽酮溶液4.00ml，混匀，沸水浴10min,取出，冷至室温，测各管的O、D620nm，将数据作回归处理，得出直线回归方程。
样品测定：
取试管2支，分别参加稀释样品液0.05ml，再于各管补加蒸馏水至1.00ml，另取1支试管加蒸馏水1.00ml作为空白管，向以上3支试管中分别参加0.2%蒽酮溶液4.00ml，混匀，沸水浴10min，取出，冷至室温，测各管的O、D620nm，将数据代入直线回归方程，即可求得测试管中乳糖质量，再经换算，可得样品中乳糖的含量。
Ca的测定
〔一〕.EDTA标准溶液的配置与标定
称取8.0g乙二胺四乙酸二钠与1000ml烧杯中，加400ml水，温热使其完全溶解，转入至1000ml容量瓶中，用水稀释至1000ml，摇均。
准确称取0.5～0.55g碳酸钙于250mL烧杯中，用少量水稀释，盖上外表皿，渐渐滴加1:
1的HCl5ml，加少量水稀释，定量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。
（2）.EDTA溶液的标定
用移液枪移取25.00mL标准钙溶液于250mL锥形瓶中，参加约25mL水，10mL10%NaOH溶液调pH至12~13，参加10~15滴铬蓝黑R，摇匀后，用EDTA溶液滴定至溶液从红色变为蓝色，即为终点。
平行测定三分。
〔二〕.钙含量的测定
准确移取每种牛奶试样20.00mL三份分别参加250mL锥形瓶中，参加蒸馏水20mL，参加2mL20%NaOH溶液调节pH至12，参加1ml三乙醇胺，摇匀、再参加10~15滴铬蓝黑R，用标准EDTA滴定至溶液由粉红色至明显纯蓝色，即为终点，平行测定三次，计算牛奶中的含钙量，以每100mL牛奶含钙的毫克数表示。
重复做三次。
实验数据处理方法
因为每个样品平行进展三组实验，因此首先进展计算分析，确定三组实验数据误差在可承受范围内。
通过平均数及方差的比较，确定各项指标的上下差异。
绘制统计图表，直观量化。
实验现象及结果
蛋白质的测定
标准曲线制作：
试管编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
100ug/ml标准蛋白〔ml〕
NaCl〔ml〕
1
考马斯亮蓝试剂〔ml〕
5
5
5
5
5
5
5
5
5
摇匀，1h内以0号管为空白对照,在595nm处比色
蛋白质浓度（μg/ml）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
A595nm
0
2〕以A595nm为纵坐标，标准蛋白含量为横坐标〔六个点为10ug、20ug、30ug、40ug、50ug、60ug〕，用origin作图，测出回归线性方程。
一般相关系数应过0.999以上，至少2个9以上。
得到回归线及方程如下：
回归方程：
y:
A595nm
x:
标准蛋白浓度/（μg/ml）
2、蛋白质含量的测定：
试管编号
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
NaCl稀释300倍的待测样品〔ml〕
〔详细稀释倍数依实际而定〕
1
考马斯亮蓝试剂〔ml〕
5
摇匀，1h内以0号管为空白对照,在595nm处比色
A595nm
A595nm平均值
对应样品蛋白质浓度〔μg/ml〕
其中，A、B、C分别为伊利、蒙牛、燕塘的三组平行样本。
稀释倍数：
A〔伊利〕：
680
B〔蒙牛〕：
620
C〔燕塘〕：
600
每种牛奶蛋白质含量计算公式：
每种牛奶蛋白质含量〔g/每百毫升〕=稀释倍数*对应样品蛋白浓度*100/
那么每种牛奶蛋白质含量（g/每百毫升）为：
A〔伊利〕=680*47.963*100/
B〔蒙牛〕=620*40.689*100/
C〔燕塘〕=600*43.411*100/
品牌
牛奶蛋白质含量（g/每百毫升）
伊利
蒙牛
燕塘
脂质的测定
实验步骤
实验现象
用电子天平称量枯燥的锥形瓶质量m0
——
汲取〔质量为m1〕于100mL烧杯中，参加1.25ml0.25g/mL氨水，充分混匀。
——
置60℃水浴中加热5min，将液体充分转移至分液漏斗，再振摇2min，参加10ml乙醇，充分摇匀，参加25mlmin，再参加25ml石油醚，震荡0.5min。
参加乙醇后，溶液没有发生分层，溶液仍然为乳白色，参加乙醚和石油醚后，溶液有一点变黄，溶液分层
静止30min，待上层液澄清时，下层液体又下口放出，上层液体倒入枯燥的锥形瓶中。
溶液分层，上层为无色透明，下层为黄白色溶液。
将该锥形瓶置于沸水浴中加热直至使醚和乙醇彻底挥发〔〕，再置75℃电热恒温烘箱枯燥0.5h后称量，得锥形瓶质量加乳脂质量m1。
随着加热进展，有大量气泡产生，最后剩余深黄棕色固体。
牛奶品牌
组别
锥形瓶质量m0
锥形瓶加乳脂质量m1。
脂质含量M
平均含量
蒙牛
第一组
第二组
第三组
伊利
第一组
第二组
第三组
燕塘
第一组
第二组
537986
第三组
燕塘的脂质平均含量测得结果为3.343g/100mL,包装盒上为3,6g/100mL（但每组之间有较大差异）
复原糖的测定
实验步骤
实验现象
1.样品处理：
准确汲取10ml新颖牛奶于100ml容量瓶中，加20ml水，缓慢参加2ml21.9%乙酸锌溶液及2ml10.6%亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，混匀，静置30min过滤，将滤液稀释5倍备用。
1.样品产生白色沉淀。
滤液呈现淡黄色。
2.直线回归方程的建立：
取试管5支，分别参加0.1mg/ml的标准乳糖溶液0.20、0.40、0.60、0.80、1.00ml,再于各管补加蒸馏水至1.00ml，另取1支试管加蒸馏水至1.00ml作为空白管，向以上6支试管中分别参加0.2%蒽酮溶液4.00ml，混匀，沸水浴10min,取出，冷至室温，测各管的O、D620nm，将数据作回归处理，得出直线回归方程。
2.沸水浴后试管中液体由黄色变绿色。
3.样品测定：
取试管2支，分别参加稀释样品液0.05ml，再于各管补加蒸馏水至1.00ml，另取1支试管加蒸馏水1.00ml作为空白管，向以上3支试管中分别参加0.2%蒽酮溶液4.00ml，混匀，沸水浴10min，取出，冷至室温，测各管的O、D620nm，将数据代入直线回归方程，即可求得测试管中乳糖质量，再经换算，可得样品中乳糖的含量。
3.沸水浴后试管中液体由黄色变绿色。
表乳糖标准曲线的建立
管号
1
2
3
4
5
6
标准乳糖液/mL
O、D620nm
图乳糖标准曲线
表样品中乳糖含量的测定
管号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
O、D620nm
稀释样品中乳糖含量/mg*mL-1
样品中乳糖含量/mg*mL-1
140
该品牌牛奶样品中乳糖的平均含量/mg*mL-1
注：
管1-3为燕塘牛奶，管4-6为蒙牛牛奶，管7-9为伊利牛奶
结论
本次乳糖测定实验仅得出一组有效数据，即第三组，其他两组精细度太差，无法作为实验结果。
第三组为伊利牌牛奶，包装盒上标碳水化合物含量为为5.1克每100毫升，实测数据为3.38克每100毫升。
Ca的测定
实验步骤
实验现象
称取8.0g乙二胺四乙酸二钠与1000ml烧杯中，加400ml水，温热使其完全溶解，转入至1000ml容量瓶中，用水稀释至1000ml，摇匀。
实际称取乙二胺四乙酸二钠：
准确称取0.5～0.55g碳酸钙于250mL烧杯中，用少量水稀释，盖上外表皿，渐渐滴加1:
1的HCl5ml，加少量水稀释，定量转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。
实际称取碳酸钙：
用移液枪移取25.00mL标准钙溶液于250mL锥形瓶中，参加约25mL水，10mL10%NaOH溶液，10~15滴铬蓝黑R，摇匀后，用EDTA溶液滴定至溶液从红色变为蓝色，即为终点。
平行测定三次。
随着EDTA溶液的参加，溶液先由红色逐渐变为紫色，再突变为蓝色，为滴定终点
准确移取每种牛奶试样20.00mL三份分别参加250mL锥形瓶中，参加蒸馏水20mL，参加2mL20%NaOH溶液调节pH至12，参加1ml三乙醇胺，摇匀、再参加10~15滴铬蓝黑R，用标准EDTA滴定至溶液由粉红色至明显纯蓝色，即为终点，平行测定三次，
混合液由粉红色变为淡紫色，再变为淡蓝色，为滴定终点。
由于牛奶的白色导致终点较难判断。
计算牛奶中的含钙量，以每100mL牛奶含钙的毫克数表示。
计算结果见实验结果
〔一〕.EDTA溶液的标定
标定次数
1
2
3
VEDTA/ml
cEDTA/（mol/L）
0.02186
EDTA/（mol/L）
单次测定偏向d/（mol/L）
0
相对平均偏向/%
〔二〕.钙含量的测定
伊利
次数
样品1
样品2
样品3
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
1
2
3
Ca（g/100ml）
Ca（g/100ml）
蒙牛
次数
样品1
样品2
样品3
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
1
0.0923
2
6
3
0.1049
Ca（g/100ml）
Ca（g/100ml）
燕塘
次数
样品1
样品2
样品3
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
VEDTA/ml
cCa/（g/100ml）
1
0.0825
18.89
2
18.81
31
3
Ca（g/100ml）
0.0829
Ca（g/100ml）
综合比较
伊利XXX
蒙牛XXX
燕塘XXX
Ca（g/100ml）
包装盒标识钙含量（g/100ml）
未标明
相对偏向/%
物理性质
直观性征差异
颜色：
比照三种牛奶，伊利金典牛奶较其他两种颜色更白，蒙牛和燕塘纯牛奶颜色均有一定泛黄。
气味：
蒙牛和伊利牛奶开包装后有浓郁的香气，我们猜测这与牛奶中的脂质有关，而燕塘相较之气味就要小很多。
口感：
比照三种牛奶，蒙牛的口感更加细腻，而伊利的那么更为醇厚。
密度：
我们分别测量了三种牛奶的每百毫升质量，并计算密度，作为其直观的定性分析质量的指标，得到了以下数据结果：
蒙牛
伊利
燕塘
每百毫升质量
每百毫升质量
每百毫升质量
密度
分析与结论
对实验方法进展分析讨论，成认实验中方法本身存在有一定的误差可能，主要由于样品的选取以及配置文件题，详细表达为为以下几点：
1.在实验中样品取用牛奶，本身为浊液，虽然在指标测定前进展了稀释，但溶液仍然为白色，影响滴定终点的颜色判断以及分光光度计的使用。
2.实验中样品统一取牛奶全液，再根据不同测定工程进展稀释，但所采取的方法为单独某一成分的测定方法，因此并未排出各种成分之间在测定时的互相影响。
尤其是
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