牛奶中氨基酸总量的分析测定与比较Word格式文档下载.docx
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）从食物消费的种类来看，谷类，薯类消费量下降，畜，禽，蛋，奶，水产品以及水果，蔬菜等食品消费量显著增加。
然而人们不仅在消费数量上有明显的增加，在消费质量上也有了大幅度的上升，膳食结构方面也更加合理，营养状况有了显著的改善。
最明显的改善就是人们对牛奶的需求量大大增加了，在以前人们根本没有消费牛奶的意识，但随着生活水平的提高，消费观念的更新，让人们更加客观的认识到牛奶对于人体健康，生长发育的重要性，对牛奶的需求量也有了明显的提高。
1.2牛奶与母乳
牛奶中含有丰富的蛋白质，而蛋白质是食品的重要组成之一，也是重要的营养物质，现代牛奶中的蛋白质除了保证食品的营养价值外，在决定食品的色、香、味及结构等特征上也起着重要的作用。
这一点与传统牛奶所存在显著差别，传统的牛奶不但种类稀少并且口味单一，而现代的牛奶品种繁多，包括：
纯牛奶，鲜牛奶，乳酸饮料，酸奶，等等；
口味也多种多样，有：
巧克力，玉米香，麦香以及多种水果口味等等，这样一来，人们可以根据自己的喜好来选择不同类型和口味的牛奶，让人们在享受美味的同时，为自己的健康加油！
牛奶被认为是仅次于母乳的乳品，足可以看见其营养价值之高，牛奶在古代就作为一种营养品被人们食用，特别是用来代替母乳喂养婴儿。
但是，尽管牛奶营养丰富，并不能完全满足人体的营养需要。
例如：
牛奶中的蛋白质比人乳中的蛋白质的含量高，人乳的乳糖含量为7%，牛奶中乳糖含量为5%，牛奶中必需脂肪酸含量低于人乳中必需脂肪酸含量，牛奶中无机盐的搭配不合理，以及牛奶中的维生素，维生素，烟酸和铁等均感不足。
因此，许多国家在生产奶粉时常常添加一些维生素和矿物质等以满足人体的营养需要。
其中针对婴幼儿的强化奶粉成为典型中的典型，在100克奶粉中强化维生素就足够婴幼儿营养需要。
国内外目前开发较多的是母乳化乳粉，以牛奶为基础，对牛奶所含的成分进行调整和强化，使其营养成分的质和量都接近于人乳，用这种奶粉直接喂养婴幼儿，基本上能满足婴幼儿对各种营养素的需要量，不需再补充其他营养素，然而，牛乳蛋白质和人乳蛋白质有较大的差异，需要加以调整牛乳中不易被婴幼儿消化吸收的酪蛋白含量高，需增加乳清蛋白的量，改变乳清蛋白和酪蛋白的比例，常添加脱盐乳清蛋白，使之与母乳更相似。
（这里只介绍母乳化乳粉在蛋白质方面的调整）
1.3蛋白质
1.3.1蛋白质的组成特点
蛋白质是由天然氨基酸通过肽链连接而成的生物大分子,普遍存在于一切生物体中。
蛋白质是复杂的含氮有机化合物，它的溶液是典型的胶体分散体系，由两性氨基酸通过肽键结合在一起的大分子化合物，它主要含的元素是C、H、O、N、S、P另外还有一些微量元素Fe、Zn、I、Cu、Mn。
对于不同的蛋白质它的组成和结构不同，但从文献上可以了解到近似的蛋白质的元素组成百分比。
元素组成百分比：
元素
C
H
O
N
S
P
百分比50
7
23
16
0-3
0-3
蛋白质不仅在功能上与糖，脂肪不同，在元素组成上也有差别，除含碳，氢和氧外，一切蛋白质都含有氮，有的还含有少量的硫，磷，锰，碘和锌等元素。
大多数蛋白质的含氮量比较接近，一般为15%~~17%，这是蛋白质元素组成的一个重要特点。
1.3.2在牛奶的生产过程中，蛋白质的变性作用对氨基酸的影响
蛋白质受热或其它处理时，它的物理和化学性质会发生变化，这个过程称为变性作用，蛋白质发生变性作用后，蛋白质的许多性质发生了变化，同时氨基酸也遭到了破坏，牛乳在巴氏消毒（110℃/2min或159℃/2.4s）时不影响氨基酸的利用率，但是传统的杀菌方法可使其生物价下降约6%。
与此同时，赖氨酸和胱氨酸的含量分别下降10%和13%。
至于用传统加热杀菌的方法生产淡炼乳时对乳蛋白的影响更大，其可利用赖氨酸的损失可达15%~25%。
奶粉在喷雾干燥时几乎没有什么不良影响，但用滚桶干燥时则依滚桶和操作条件可有不同，对滚桶干燥烧焦了的奶粉，其赖氨酸的有效性可降低到大约原来的30%水平。
1.3.3蛋白质与人体健康
每天摄取充分的蛋白质，不仅是人体健康的日常“消费”，还是对未来的一种健康“存款”与“投资”。
科学研究分析证实：
蛋白质长期摄入不足可导致：
婴幼儿的低体重、低身高、大脑发育障碍；
儿童：
生长发育迟缓、智力低下；
青少年：
生长发育迟缓、体质不佳智力低下；
成人：
易疲倦、工作效率差、抗病能力差；
生育期妇女：
贫血、早产、先天性畸形；
哺乳期妇女：
乳汁分泌减少等等。
如果膳食中蛋白质长期不足，将出现负氮平衡，也就是说每天体内的排出氮大于抗体摄入氮，这样造成消化吸收不良导致腹泻等。
所以我们说蛋白质对人体健康影响很大。
1.4氨基酸
1.4.1氨基酸及其特点
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
蛋白质是由氨基酸组成的高分子化合物，相对分子质量一般在10000以上，最小的也有好几千，他们的结构都很复杂，被酸，碱以及各种水解蛋白质的酶等催化水解成大小不等的肽段和氨基酸后，蛋白质分子裂断，分子质量逐渐变小，而氨基酸是水解后的最小单位，各种氨基酸有以下共同特点：
（1）组成蛋白质的氨基酸大多为α—氨基酸（脯氨酸除外）；
（2）除侧链R为氢原子的甘氨酸外，其他的氨基酸的α—碳原子都是不对称碳原子。
α—碳原子上的四个不同基团在空间排列位置的差异，形成不同构型的氨基酸。
目前已知的天然蛋白质中的氨基酸为L—型。
由于氨基酸分子结构的不对称性而使其具有旋光性质。
（3）不同的α—氨基酸，其侧链R不同，蛋白质的许多结构，性质和功能等在很大程度上与氨基酸的侧链R基团密切相关。
1.4.2必需氨基酸
组成蛋白质的氨基酸有20余种，根据体内能否合成又分为“必需氨基酸”和“非必需氨基酸”。
在体内合成蛋白质的许多氨基酸中，有8种必需氨基酸必须由食物供给，即赖氨酸，色氨酸，苯丙氨酸，甲硫氨酸，苏氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，及颉氨酸。
1.4.3氨基酸的理化性质
氨基酸呈无色结晶，熔点高（＞200℃），融熔时即分解。
在水中溶解度各不相同，易溶于酸或碱，一般不溶于有机溶剂。
氨基酸在α碳原子上既连有羧基，又连有氨基，是个复合功能基有机物。
因而，氨基酸既具有羧基功能基的化学反应，如解离呈酸性、参与成盐、成酯和脱羧反应又具有氨基功能基的化学反应，如解离呈碱性，参与成盐、放氮（与亚硝酸反应）、合成酰胺等反应。
由于氨基酸分子内含有游离的羧基和游离的氨基，在溶液中，必然会相互影响。
在酸性溶液中，游离的羧基被抑制，有利于氨基的电离，氨基酸带正电荷；
在碱性溶液中，则游离的氨基被抑制，有利于羧基的电离，氨基酸带负电荷。
各种氨基酸的pI之所以不同，是由于各种氨基酸分子中所含氨基、羧基等基团数目以及R基团的解离程度不同所致。
如R基团为酸性，则等电点小；
R基团为碱性，则等电点大。
【两性电离的平衡式】
α-氨基酸可被茚三酮水合物氧化成醛、二氧化碳、氨和还原性茚三酮，后者可进一步与另一分子茚三酮和氨结合，生成蓝紫色化合物。
因其呈色与氨基酸含量成正比关系，故此反应可用于氨基酸定量测定。
但茚三酮与脯氨酸及羟脯氨酸反应不释放NH3，而直接生成黄色产物。
参与蛋白质组成的20种氨基酸，在可见光区都无光吸收；
在紫外光区只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸具有光吸收能力，其中以色氨酸吸收紫外光的能力最强，蛋白质在280nm处有特征性的最大吸收峰是由它所含有的色氨酸和酪氨酸所引起的。
利用这一性质可测定蛋白质的含量。
14.4氨基酸的生理功能
氨基酸是构成人体的基本物质之一。
氨基酸也是生命代谢的物质基础。
组成蛋白质的20多种氨基酸对机体都是必需的，成人必需氨基酸的需求量为蛋白质需要量的20%~37%。
如果人体缺乏任何一种必需或非必需氨基酸，都可导致生理功能异常，影响机体代谢的正常进行，甚至导致疾病。
所以，氨基酸不仅提供了合成蛋白质的重要原料，而且也为正常生长代谢及生命维持提供了物质基础。
氨基酸在食物营养中的地位和作用主要表现为：
蛋白质在机体内的消化和吸收是通过氨基酸来完成的；
起氮平衡作用；
转变为糖或脂肪；
参与构成酶，激素和部分维生素。
在医疗上，氨基酸多被制成复方氨基酸以供输液用，也被用于辅助治疗或合成多肽药物。
1.4.5氨基酸总量测定
1.4.5.1氨基酸总量测定方法简介
一．单指示剂甲醛滴定法：
单指示剂甲醛滴定法的原理为：
由于氨基酸具有酸，碱两重性质，因为氨基酸含有-COOH基，而-COOH基显示酸性，又含有-NH2，-NH2则显示碱性，由于-COOH基和-NH2的相互作用，使氨基酸成为中性的内盐，当加入甲醛溶液时，-NH2与甲醛结合，其碱性消失，破坏内盐的存在，就可用碱来滴定-COOH基，以间接方法测定氨基酸的量，反应式以三种形式存在。
用碱完全中和-COOH基时的PH值为8.4~9.2。
具体操作方式为：
称取一定质量的氨基酸于烧杯中（如为固体样加水50ml）并向其中加两滴指示剂，用0.1NNaOH标准溶液滴定到淡兰色，再加入一定量的中性甲醛溶液，将其摇匀，静置，待兰色消失，再用0.1NNaOH标准溶液滴定淡兰色，记录两次滴定所消耗的碱液毫升数。
用下列公式进行计算：
氨基酸态氮=（N×
V×
0.014×
100） /W×
100
二．双指示剂甲醛滴定法
双指示剂甲醛滴定法原理与单色法相同，只是在此法中使用了两种指示剂，具体操作方式为：
取相同两份样品，将它们分别于放于三角瓶中，向其中一份加入一定量的中性红溶液并用0.1N
NaOH标准溶液滴定终点（由红变琥珀色），记录用量；
向另一份加入一定量的百里酚酞乙醇液并入加入一定量的中性甲醛，将其摇匀，再用0.1N
NaOH滴至淡兰色。
值得注意的是，测定样品的颜色较深，应加活性炭脱色之后再滴定。
（V2-V1）×
100）/W×
100
（其中，V1为用中性红为指示剂时，碱液所消耗的体积，V2为用百里酚酞乙醇液为指示剂时标液消耗量，0.014——氮的毫克当量浓度）
三．茚三酮比色法：
茚三酮比色法的原理为氨基酸在一定pH范围内，能与茚三酮生成兰紫色化合物。
可以用比色法定量测定。
其操作方法较前两个复杂，首先是配制氨基酸标液并绘制出标准曲线，然后才进行样品的测定。
值得注意的是：
茚三酮受阳光、温度、湿度、空气等影响易被氧化呈淡红或深红。
1.4.5.2本论文对氨基酸总量测定所采用的实验方法
本论文所采用实验方法的基本原理为：
氨基酸具有酸，碱两重性质，因为氨基酸含有-COOH基，而-COOH基显示酸性，又含有-NH2，-NH2则显示碱性，由于-COOH基和-NH2的相互作用，使氨基酸成为中性的内盐，当加入甲醛溶液时，-NH2与甲醛结合，其碱性消失，破坏内盐的存在，就可用碱来滴定-COOH基，以间接方法测定氨基酸的量。
根据此原理，有单指示剂甲醛滴定法和双指示剂甲醛滴定法两类常用的方法，但是从分析结果看，双指示剂甲醛滴定法与亚硝酸氮气容量法（此法操作复杂，但准确，不作介绍）相近；
从理论计算看，双色滴定法比单色滴定法准确。
单色滴定法稍偏低，主要因为单指示剂甲醛滴定法是以氨基酸溶液的PH值作为中性红的终点，PH值为7.0，因此，我们就采用双指示剂甲醛滴定法来对牛奶中氨基酸总量进行分析测定与比较。
1.4.5.3对几种品牌牛奶中氨基酸总量的分析测定与比较
随着人们生活质量的改善，对奶制品的需求量也有了很大的提高，并且市场上也出现了更多品牌的牛奶，虽然说牛奶的成分和加工工艺大致类同，但是其中势必会存在着些许的差别，即使是同一个品牌的牛奶，如果它的口味不同，或者是加工成了不同类型的乳制品，其中的营养价值也会不同，因此，基于部分实验条件的限制，在本文中就只针对牛奶中氨基酸总量进行分析测定，从而对不同品牌的牛奶中氨基酸总量和同一品牌不同类型乳制品中氨基酸的含量进行比较。
2实验
2.1实验内容
本实验采用双指示剂甲醛滴定法来测定牛奶中氨基酸的总量
2.2实验目的
（1）通过实验了解氨基酸态氮的测定方法，领会双指示剂甲醛滴定法的原理，操作要点等。
（2）掌握双指示剂甲醛滴定法的基本操作技术
（3）通过实验测定出牛奶中氨基酸的总量，并对其进行比较，从而可以为人们如何选择牛奶提供适当的依据。
2.3实验原理
2.4实验试剂及仪器
2.4.1实验试剂
●40%中性甲醛溶液
●0.1%百里酚酞乙醇溶液（95%乙醇溶液）
●0.100mol/lNaOH标准溶液
●0.1%中性红（50%乙醇溶液）
●牛奶样品数种
●蒸馏水
●邻苯二甲酸氢钾
2.4.2实验仪器
碱式滴定管，天平，小烧杯，容量瓶，称量瓶，
250ml的锥形瓶，滴管，玻璃棒，移液管，吸耳球
2.5实验步骤
2.5.1实验预备阶段：
（1）40%中性甲醛溶液：
以百里酚酞作指示剂，将甲醛用1mol/LNaOH溶液中和（淡兰色）（甲醛溶液的规格详见附录）
（2）0.1%百里酚酞乙醇溶液:
取0.1ml酚酞溶液,加入100ml乙醇稀释（其中乙醇的浓度为95％）（乙醇的规格详见附录）
（3）0.100mol/LNaOH标准溶液的配制和标定
配制
用小烧杯在天平上称取固体纯氢氧化钠4.1g，加水约100ml使氢氧化钠全部溶解，将溶液移入到容量瓶中，用蒸馏水稀释至1000ml以橡皮塞塞住瓶口，充分摇匀。
（装氢氧化钠溶液的瓶不易用玻璃塞，因为玻璃塞易被氢氧化钠溶液腐蚀而粘住。
）
标定
用邻苯二甲酸氢钾作为基准物进行标定。
邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）分子中仅含有一个H+离子，因此摩尔质量的数值就等于相对分子质量（204.23）
从称量瓶中用减量法称取邻苯二甲酸氢钾3份，每份重约0.4-0.45g（精确到0.0002g）,分别置于250ml的锥形瓶中，各加25ml的蒸馏水后，温热使其溶解。
冷却后各假如酚酞指示剂2-3滴，用待标定的氢氧化钠溶液滴定，直到溶液在摇动后仍保持淡红色时即为终点，记录下氢氧化钠耗用的体积V（ml）。
则
c=（m×
1000）/（M×
V）
式中c---NaOH的浓度（mol/L）；
m---所称得的邻苯二甲酸氢钾的质量（g）；
M---KHC8H4O4的摩尔质量（g/mol）
实验数据记录和计算：
NaOH标准溶液的标定
称邻苯二甲酸氢钾的总质量为：
1.6624g
邻苯二甲酸氢钾的质量（g）
1.6624-1.2423
=0.4201g
1.2423-0.8301
=0.4122g
0.8301-0.4107
=0.4194g
氢氧化钠耗用的体积V（ml）
19.26ml
19.18ml
19.50ml
氢氧化钠的浓度（mol/L）
0.1048
0.1052
0.1053
氢氧化钠的浓度（mol/L）:
c=（0.1048+0.1052+0.1053）/3=0.1051（mol/L）
（4）0.1%中性红（50%乙醇溶液）
先将95％的乙醇稀释为50％的乙醇溶液，再将0.1g的中性红溶于100g50％的乙醇溶液中。
（中性红的规格详见附录）
2.5.2实验阶段：
实验步骤如下：
移取等量的含氨基酸样品溶液2份，分别置于250ml锥形瓶中，加50ml水，其中一份加3滴中性红指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠滴定至琥珀色为终点，另一份加入3滴百里酚酞指示剂及中性甲醛10ml，摇匀，静置1min,用0.1mol/L氢氧化钠滴定至淡蓝色为终点。
记录两次滴定所消耗的碱液的毫升数。
实验记录：
样品名称
V1--用中性红作指示剂滴定耗NaOH标准溶液的量，ml
V2--用百里酚酞乙醇溶液为指示剂耗NaOH标准溶液的量,ml
m-测定用样品溶液相当于样品的质量,g
蒙牛
纯牛奶
1.80
8.51
15.4083
酸酸乳饮料（含有益菌因子）原味
10.42
13.28
14.3006
伊利
2.02
9.26
16.8143
双果奇缘
11.18
14.16
13.9663
菊乐
2.14
8.66
15.4133
花生核桃奶饮料
1.48
7.12
16.6215
AD钙乳饮料
10.81
14.41
17.5268
酸奶饮料
11.43
13.60
14.3851
华西
2.36
9.15
15.6374
草莓乳酸饮料
10.74
14.18
16.6678
双歧乳酸饮料
10.52
13.83
17.1058
核桃花生奶植物蛋白饮料
1.52
7.36
16.3916
3实验结果与分析
3.1计算公式
ω=（c×
100）/m×
式中，ω——氨基酸态氮的质量分数，％
c——NaOH标准溶液的浓度,mol/L
V1——用中性红作指示剂滴定耗NaOH标准溶液的量，ml
V2——用百里酚酞乙醇溶液为指示剂耗NaOH标准溶液的量,ml
0.014——氮的毫克当量浓度，g/mmol
m——测定用样品溶液相当于样品的质量,g
3.2计算结果
3.2.1计算
以蒙牛纯牛奶为例，计算如下：
c=0.1051mol/L;
V1=1.80ml;
V2=8.51ml;
m=15.4083g
由ω={[c×
100]/m}×
100计算得：
ω={[（0.1051×
（8.51-1.80）×
100）]/15.4083}×
=[（0.1051×
6.71×
100）/15.4083]×
=（0.9873/15.4083）×
=6.4076％
同理可得，其他样品牛奶的氨基酸态氮的质量分数。
实验结果统计如下表所示：
氨基酸态氮的质量分数，ω％
蒙牛纯牛奶
6.4076
蒙牛酸酸乳饮料（含有益菌因子）原味
2.9427
伊利纯牛奶
6.3356
伊利双果奇缘
3.1396
菊乐纯牛奶
6.2242
菊乐花生核桃奶饮料
4.9928
菊乐AD钙乳饮料
3.0223
菊乐酸奶饮料
2.2196
华西纯牛奶
6.3890
华西草莓乳酸饮料
3.0368
华西双歧乳酸饮料
2.8472
华西核桃花生奶植物蛋白饮料
5.2423
3.2.2不同品牌同类型牛奶中氨基酸总量的分析测定与比较
（1）纯牛奶系列
牛奶的品牌
伊利
菊乐
华华西
氨基酸总量
图示如下：
（2）乳酸饮料系列
菊乐（酸奶）
华华西（双歧）
3.2.3同一品牌不同类型乳制品中氨基酸含量的比较
针对“菊乐”品牌的乳制品对其氨基酸含量的进行比较
牛奶的类型
AAD钙乳饮料
华酸奶饮料
4结论
通过对牛奶中氨基酸总量的分析测定与比较，我学到了很多知识，例如用双指示剂甲醛滴定法测定氨基酸态氮的方
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