1、12.湿面筋 蛋白质含量及组分的测定(凯氏定氮法)一、 目的 多数研究表明,小麦籽粒蛋白质含量与小麦的营养品质和加工品质关系密切。所以,小麦籽粒蛋白质含量可作为衡量小麦营养品质和加工品质好坏的重要指标。迄今为止,蛋白质含量测定仍以凯氏定氮法,并已进入自动化测定的新阶段。其他方法如染料结合法、近红外反射光谱法,均需用凯氏法为标准进行校正。由于近红外反射光谱法简便快速,近年来在育种上应用日益广泛。二、 测定原理含氮的有机化合物与浓硫酸共热时,其中的碳、氢二元素被氧化成二氧化碳水;氮则转化成氨,并进一步与硫酸作用生成硫酸铵(消化)。这个反应进行的比较缓慢,通常需加入硫酸钾或硫酸钠以提高反应液的沸点,
2、同时还要加入硫酸铜作为催化剂,以促进反应的进行。浓碱可使消化液中的硫酸铵分解,游离出氨,借水蒸气将产生的氨蒸馏到一定量、一定浓度的硼酸溶液中,硼酸吸收氨后,使溶液中的氢离子浓度降低,然后用标准无机酸滴定,直至恢复溶液中原来氢离子浓度为止。最后根据所用标准酸的当量数(相当于待测物中氨的当量数)来计算所测样品的含氮量。三、 仪器、试剂和材料1. 仪器电子分析天平(感量0.1mg)、消化管、支架、试管夹2. 试剂(1) 盐酸标准溶液:0.1000mil/l按AOAC,936.15配备,准确标定8.3ml,盐酸(12mol/l)定容于1l蒸馏水配成0.1mol/l盐酸。为获取准确的氮/蛋白质分析结果,
3、必须要保证盐酸溶液符合操作者的要求,应用下述方法,用碳酸钠做校正液滴定盐酸。称取约10g无水碳酸钠,在265(1小时)或200(2小时0条件下烘干,在干燥器中冷却后移入烧瓶,盖紧,在干燥器中存放。指示剂0.1g甲基红和0.1g溴甲酚绿溶于100ml无水乙醇中。过程 用分析天平称取约0.4g碳酸钠,计重量为W1,移入锥形瓶,加40ml蒸馏水,再加10滴指示剂,用盐酸标准溶液滴定至粉红色,记下用盐酸毫升数(A1),将锥形瓶中溶液煮沸几分钟,再用自来水冲至室温,此时粉红色褪去,继续用盐酸滴定至粉红色,记下盐酸滴定毫升数(A2)。计算摩尔浓度(mol/l)=(18.868*W1)/(A1+A2)(2)
4、.浓硫酸95-8-98%硫酸试剂纯(3).混合指示剂硫酸钾:硫酸铜=9:1(研磨,过40目筛)(4).浓氢氧化钠 40%W/W4000g无氮氢氧化钾溶于10L蒸馏水,配成40%浓氢氧化钾(5).硼酸溶液1%100g硼酸溶解在5-6L热的去离子水中,再加入去离子水到大约9L并混合,冷却至室温并加入100ml溴甲酚绿指示剂溶液和70ml甲基红指示剂溶液,然后定容至10L(6).混合指示剂0.7%(V/V)甲基红溶液甲基红溶液浓度:100mg/100ml无水乙醇1%(V/V)溴甲酚绿溶液溴甲酚绿溶液浓度:3、材料小麦粉四、 操作步骤1.准确称取(精确到0.1mg)1.0000g(组分含量),0.20
5、00g(总蛋白含量)样品放入消化管中;2.向每个消化管中加入约3g混合催化剂(硫酸钾:1);3.向各消化管中仔细加入5ml浓硫酸,轻轻摇动,将样品浸湿;4.将消化管连同支架放入预热好的消化器(420),时间设定为60min,消化管口盖上曲颈漏斗(防止酸挥发,加速回流)5.消化管的支架“大口”朝外放置,以便通风。同时打开通风橱,关上通风橱玻璃门;6.消化至全部样品变为透明的蓝绿色澄清液(大约60min),将消化管连同支架一起取出,冷却15-20min;7.消化管冷却后用少量蒸馏水(约10ml)冲洗曲颈漏斗内外壁,以减少氮损失;五、 蒸馏 计算公式:氮%=(T-B)*N*14.01*100/样品毫
6、克数T表示样品滴定耗用盐酸量B表示空白试验耗用盐酸量N表示盐酸摩尔数,精确到小数点后四位 蛋白质组分提取清蛋白:称取面粉1g,加入蒸馏水10ml,震荡30min后离心(4000g,5min),收集上清液1,然后在沉淀中加入10ml蒸馏水使之悬浮,震荡20min后离心(4000g,5min),将上清液和1合并,并重复2次。合并后的上清液即为清蛋白;球蛋白(1+3):然后在沉淀中加入氯化钠溶液10ml(2%,w/v)醇溶蛋白测定(1+2):然后在沉淀中加入70%(v/v)乙醇溶液10ml麦谷蛋白(1+3):然后在沉淀中加入0.5%(w/v)氢氧化钾溶液10ml消化前先浓缩20min(230)或者在
7、烘箱烘一天;然后加催化剂约3g和浓硫酸5ml,420消化60min。 粗淀粉含量的测定(旋光法)淀粉是面粉的主要成分,占小麦籽粒于重的6570,与小麦产量显著相美。淀粉结构和理化特性与小麦加工品质,尤其是与面条加工品质方面关系密切。淀粉主要有2种存在形式,直链淀粉和支链淀粉,其中直链淀粉占籽粒淀粉含量的2030,支链淀粉占7080,糯性小麦直链淀粉含量较低,甚至接近没有。二、 原理淀粉是多糖聚合物,在酸性条件下,以氯化钙溶液为分散介质,淀粉可以均匀分散在溶液中,并能形成稳定的具有旋光性的物质。而旋光度的大小与淀粉含量成正比,所以可用旋光法测定。三、 仪器和试剂仪器:粉碎机、60目筛、100ml
8、三角瓶、25ml吸管、小烧杯、50ml吸管、漏斗、滤纸、玻璃棒试剂:0.32mol/L盐酸、30%硫酸锌、15%亚铁氰化钾四、操作方法:样品过60目筛,准确称取2.5g,置于100ml三角瓶中,加入25ml 0.32mol/L盐酸溶液,沸水浴加热,沸腾10min;迅速冷却至室温,移入50ml容量瓶,加3ml 30%硫酸锌,摇匀后加3ml15%亚铁氰化钾,用蒸馏水定容,静置,过滤(弃初滤液)。测定旋光度 淀粉%=(a50/L203m(1-M)100式中:a 表示旋光度 L表示观测管长度(dm)203表示比旋光度m表示样品质量(g)M表示样品水分含量。单波长法:分光光度计法(一)测定原理:淀粉与碘
9、形成碘-淀粉复合物,并具有特殊的颜色反应。支链淀粉与碘生成棕红色复合物,直链淀粉与碘生成深蓝色复合物。在淀粉总量不变的条件下,将这两种淀粉分散液按不同比例混合,在一定波长和酸度条件下与碘作用,生成由紫红到深蓝一系列颜色,代表其不同直链淀粉含量比例,根据吸光度与直链淀粉浓度呈线性关系,可用分光光度计测定。(二)试剂1 1mol/L 0.09mol/L氢氧化钠水溶液,准确标定。2 1mol/L乙酸水溶液,准确标定。3 碘储备液及碘试剂 称取2g碘和20g碘化钾用蒸馏水溶解并稀释至100ml,即为碘储备液。取10ml碘储备液稀释至100ml,即为碘试剂。4 马铃薯直链淀粉标准溶液1mg/mL,取烘干
10、(55-56真空干燥)的马铃薯直链淀粉纯品,称取质量相当于含0.1000g淀粉,放于100ml容量瓶中,加入1ml无水乙醇湿润样品,再加入1mol/L氢氧化钠9ml,于沸水浴分散10min,迅速冷却后,用水定容。5 支链淀粉标准溶液1mg/mL,选择与待测谷物样品相对应的蜡质谷物标准品,称取质量相当于含0.1000g粗淀粉,加入100ml容量瓶中。加1ml无水乙醇,再加9ml 1mol/L氢氧化钠溶液,于沸水浴分散10min,迅速冷却后,用水定容。6 无水乙醇7 石油醚(三)仪器和设备1 粉碎机2 分光光度计3 分析天平,感量0.0001g4 50ml容量瓶5 100 ml容量瓶6 1ml,5
11、ml,10ml,20ml移液管7 10ml,50ml量筒8 滴管9 大试管(四)操作方法混合曲线绘制:取6个100ml容量瓶,分别加入1.0mg/mL马铃薯直链淀粉标准溶液1 ml、0.25 ml、0.50 ml、1.00 ml、1.50 ml、2.00ml,再依次加入1.0mg/mL支链淀粉标准溶液5 ml、4.75 ml、4.50 ml、1.00 ml、3.50 ml、3.00ml,总量为5ml。另取1个100ml容量瓶,加入0.09 mol/l氢氧化钠水溶液做空白。然后与各瓶中依次加入约50ml水、1mol/L乙酸1ml及1ml碘试剂,用水定容后显色10min,在620nm处读取吸光度。
12、以吸光度mg数为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线或建立回归方程。样品测定按GB 5514-85粮食、油料检验淀粉测定方法和GB 5497-85粮食、油料检验水分测定方法测定样品的粗淀粉含量和水分。样品分散 称取相当于0.1000g粗淀粉的样品(如按样品干重计算直链淀粉百分含量时,称取样品100mg)于大试管中,加1ml无水乙醇,充分湿润样品,再加1mol/l氢氧化钠溶液9ml,于沸水浴中分散10min,迅速冷却,用水定容于100ml容量瓶中。脱脂 取20ml分散液于50ml具塞刻度管中,加入7-10ml石油醚,间歇摇动10min,静置15min,分层后用连接在水泵上的吸管抽吸,吸取上部石油
13、醚层,重复以上操作2-3次。测定吸取脱脂后的碱分散液5.00ml于100ml容量瓶中,加水50ml再加入1mol/L乙酸1ml及1ml碘试剂,用水定容,显色10min,在620nm处读取吸光度。结果计算直链淀粉含量按以下公式计算W1=(m3*100)/(m*5)*100 %W2=(m3*100)/(m*5*(1-M)*100 %W1表示直链淀粉占总淀粉总量质量分数,%W2表示直链淀粉占样品干重质量分数,%m3表示从相应的混合曲线或回归方程求出的直链淀粉质量,mgm2表示称取样品的质量,100mgm表示样品中所含粗淀粉的质量,100mgM表示水分百分率 两个平行测定值得相对误差不得超过2。两个平
14、行测定的结果用算术平均值表示,保留小数点后两位。直链淀粉和支链淀粉的测定(双波长法)淀粉一般都是直链淀粉和支链淀粉的混合物。直链淀粉和支链淀粉含量和比例因植物种类而不同,决定着谷物种子的出粉率和食物品质,并影响着谷物的贮藏加工。通过本实验学习掌握双波长测定谷物中直链淀粉和支链淀粉的含量。根据双波长比色原理,如果溶液中某溶质在两个波长下均有吸收,则两个波长的吸收差值与溶质浓度成正比。直链淀粉与碘作用产生纯蓝色,支链淀粉与碘作用产生紫红色。如果用两种淀粉的标准溶液与碘反应,然后在同一个坐标系里进行扫描或做吸收曲线,即可达到实验目的。1、仪器(1)电子分析天平(2)分光光度计1台(3)ph计(4)容
15、量瓶100mlx2,50mlx16(5)吸管0.5mlx1,2mlx1,5mlx12、试剂(1)乙醚(2)无水乙醇(3)0.5mol/LKOH溶液(4)0.1mol/LHCL溶液(5)碘试剂:称取碘化钾2.0g,溶于少量蒸馏水,在加碘0.2g,待溶解后用蒸馏水稀释定容至100ml。(6)直链淀粉标准溶液:称取直链淀粉纯品0.1000g,放在100ml容量瓶中,加入0.5mol/LKOH10ml,在热水中待溶解后,取出加蒸馏水定容至100ml,即为1mg/ml直链淀粉标准溶液。(7)支链淀粉标准溶液:用0.1000 g 支链淀粉按(6)法制备成1mg支链淀粉标准溶液。1、选择支链、直链淀粉测定的
16、波长参比波长。直链淀粉:取1mg/ml直链淀粉标准溶液1ml,放入50ml容量瓶中,加蒸馏水30ml,以0.1mol/LHCL溶液调至PH3.5左右,加入碘试剂0.5ml,并以蒸馏水定容。静置20min,以蒸馏水为空白,用光束分光光度计进行可见光全波段扫描或用普通比色法绘出直链淀粉吸收曲线。支链淀粉:取 1mg/ml支链淀粉标准溶液1ml,放入50ml容量瓶中,加蒸馏水30ml,以0.1mol/LHCL溶液调至PH3.5左右,加入碘试剂0.5ml,并以蒸馏水定容。静置20min,以蒸馏水为空白,用光束分光光度计进行可见光全波段扫描或用普通比色法绘出支链淀粉吸收曲线。2、制作双波长直链淀粉标准曲
17、线:吸取1mg/ml直链淀粉标准溶液0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3ml分别放入6只不同的50ml容量瓶中,加蒸馏水30ml,以0.1mol/LHCL溶液调至PH3.5左右,加入碘试剂0.5ml,并以蒸馏水定容。静置20min,以蒸馏水为空白,比色,吸光差值为纵坐标,直链淀粉含量(mg)为横坐标制备双波长直链淀粉标准曲线。3、制作双波长支链淀粉标准曲线:吸取1mg/ml支链淀粉标准溶液2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5ml分别放入6只不同的50ml容量瓶中,加蒸馏水30ml,以0.1mol/LHCL溶液调至PH3.5左右,加入碘试剂0.5ml,并以蒸馏水定容。静置20
18、min,以蒸馏水为空白,比色,吸光差值为纵坐标,支链淀粉含量(mg)为横坐标制备双波长支链淀粉标准曲线。4、样品中直链淀粉、支链淀粉及总淀粉的测定:样品粉碎过60目筛,用乙醚脱脂,称取脱脂样品0.1g左右(精确到1ml),置于50ml容量瓶中。加0.5mol/LKOH溶液10ml,在沸水浴中加热10min,取出,以蒸馏水定容至50ml,静置。吸取样品液2.5ml两份(即样品液和空白液),均加蒸馏水30ml,以0.1mol/LHCL溶液调至PH3.5左右,样品中加入碘试剂0.5ml,空白液不加碘试剂,然后定容至50ml。静置20min,以样品空白液为对照比色。五、结果处理 直链淀粉(%)=(X1
19、*50*100)/(2.5*m*1000)支链淀粉(%)=(X2*50*100)/(2.5*m*1000)式中,X1-查双波长直链淀粉标准曲线得样品中直链淀粉含量(mg)X2-查双波长支链淀粉标准曲线得样品中支链淀粉含量(mg)m-样品质量(g)总淀粉(%)=直链淀粉(%)+支链淀粉(%)面团流变学特性测定(布拉班德粉质拉伸仪)目的面团流变学特性反映的是小麦粉加水之后,在混合的过程中面团的物理性质。测试面团流变学特性能够近似地评价小麦粉的食品加工品质。目前测试面团流变学特性的主要仪器有粉质仪、拉伸仪、揉混仪、吹泡仪和黏废仪等。(一)粉质仪一、粉质仪原理小麦粉在粉质仪中加水揉合,随着面团的加水形
20、成及衰减,其稠度不断变化,用测力度和记录器量测并自动记录面团揉合时间及相对应的阻力变化,绘制出一条特性曲线即粉质曲线。在曲线中可显示加水量、面团形成时间、稳定时间、弱化度等特性参数,来评价面团的强度、进而评价测试小麦粉的品质。二、所需用品面粉、蒸馏水三、测定步骤 机械式粉质仪在每次测试开始之前都要进行仪器调节,包括凋零煮、艇尼等,电子式粉质仪要先输入相关测试参数,零点是在测试开始之后自动调节的。向和面钵中加入规定重量的相当于含水量为14的小麦粉试样;揉和l min之后加水,面团形成,观察峰值是否在480520 FU,若不在,则停止揉和,取出面团并清洗仪器,调整加水量重新测定。一般小麦粉的曲线峰
21、值在稳定一段时间后逐渐下降,在开始明显下降后,继续揉和12 min,试验结束。机械式粉质仪的曲线由记录笔自动绘制在记录纸上,电子式粉质仪则在图形窗自动显示,每2秒记录一个测试点,在设置的测试时间到达时自动停止数据传送。由粉质曲线中可以得到以下评价参数:吸水率、面团最大稠度、面团形成时间、面团稳定时间、面团弱化度、评价值等。图5-3是典型的粉质仪的测试结果曲线,电子式粉质仪可以提供3种评价方法,分别为BRABENDERICC(ICC N01151);SWISS(SLMB)和AACC(AACCN054-21),3种方法大同小异,第一种与机械式的评价参数相差不大,只是以粉质质量指数(FQN)代替了评
22、价值;第二种只有稳定性、耐揉性和弱化度三个参数;第3种与第一种非常相似,只是以公差指数和断裂时间代替了弱化度。我国一般采用第一种。各参数意义如下:吸水率(water absorption),指以14水分为基准,每100 9小麦粉在粉质仪中揉和成最大稠度为500 FU的面团时所需的水量。面团最大稠度,指曲线顶峰中心到底线的距离,代表和面刀在面团形成过程中所遇到的最大阻力,面团的最大稠度一般应调到(500土20)FU。面团形成时间(dough devoping time),指开始加水搅拌直至粉质曲线达到和保持最大稠度所需要的时间,用分(min)表示。对于在几分钟内处于平直状态的粉质曲线,其峰高时间
23、可用曲线底部弧的最低点和曲线上部平直部位的中点来确定;对于出现双峰的粉质曲线,取较高的峰来确定稠度和面团形成时间。面团稳定时间(dough stability time),指粉质曲线的上边缘与稠度线的第一个和第二个交叉点之间的时间差(即转矩曲线在最大稠度线之上的时间),单位为rain。弱化度(softness),指粉质曲线达到最太稠度后开始衰变至12 min时,曲线的下降程度,用此时曲线中心与稠度线之间的距离来表示,单位为FU。评价值(valorimeter value),是由面团形成时间和耐搅拌性来评价小麦粉样品品质的单一数值。评分范围为0100,其中,0说明小麦粉筋力最弱,100说明小麦粉
24、筋力最强,烘焙强度最大。粉质质量指数(farinograph quality number,简称FQN),是指从测试开始到曲线中心达到最大稠度后再下降30FU处(以图形中线为基准)的距离,这一距离是用到达该点所用的时间(min)乘以10来表示,单位为mm(图54)。该值是评价面粉质量的种指标。弱为糟软化迅速,质量值低,强力粉软化缓慢,质量值高。国外按照粉质质量指数将小麦分为三类:FQN80为强力麦;FQN在5080为中力麦;FQN在15-一49为弱力麦。我国在电子式粉质仪得到应用之后才逐渐开始以粉质质量指数代替评价值对面粉筋力强度和烘焙强度进行综合湃价。(二)拉伸仪一、 测定原理小麦粉在粉质仪
25、揉面钵中力燃制成面团以后,在拉伸仪中揉球、搓条、恒温醒面,然后置于测量系统托架上,牵拉杆带动拉面钩以固定速度向下移动,用拉面钩拉伸面团,面团受拉力作用产生形变直至拉断。记录器自动将面团因受拉力产生的抗拉伸力和拉伸变化情况记录下来,从所得拉伸曲线可以评价面团的黏弹性-抗拉伸阻力和延伸度等性能。 拉伸仪可广泛用于小麦品质和面团改良剂的研究,并通过不同醒发时间的拉伸曲线所表示的面团拉伸性能,指导面包生产,选择适宜的醒发时间。与粉质仪一样,拉伸仪也有机械式和电子式2种。二、 所需用品面粉、氯化钠三、 测定步骤根据测得的小麦粉水分,称取质量相当于300套含水量为14的样品,倒人粉质仪和面钵,揉和16mi
26、n后加入一定量,的含有6啦氯化钠的水,使面团最大稠度值在480520FU;将揉好的面团平均分成两块,分别在均质揉球器上揉成球形,放入搓条器,搓成均匀的圆筒形;夹进夹具,醒发45 min;然后放在拉伸仪测量系统托架上进行拉伸试验,面卷的两端被夹持在夹持架上,拉伸杆抓住面卷的中间以恒定的速度向下移动,拉伸系统的反作用力由平衡系统测量和记录;面团被拉断以后,收集拉断面团,在揉球、搓条、醒面45 min之后,再进行第二次拉伸试验;然后进行第三次拉伸试验。这样同一块面团经过醒面45 min、90 min、135 min三个阶段的拉伸试验,得到三条拉伸曲线,这些曲线表示出机械拉力结合静置时间对同一块面团拉
27、伸特性的影响。以两次试验的平均值作为测试结果。从拉伸曲线可测得粉力、面团的延展性、面团抗延伸性阻力以及拉力比值等。粉力又称为能量E,用曲线所包围的面积表示,单位为cm2,是拉伸每个面团时所需要的力的参数。面团拉伸阻力,包括最大拉伸阻力和50 mm处拉伸阻力,分别表示拉伸曲线最大高度R,和从开始拉伸至记录纸行进50 mm处拉伸曲线高度R。单位都是EU。面团延伸度是指从拉面钩接触面团开始至面团被拉断时拉伸曲线横坐标的距离,单位为mm。拉力比值即面团最大拉伸阻力与面团延伸度的比值。降落值测定测定一定细度麦粉的稀悬浮液在热水器中快速糊化后,因淀粉酶作用而使淀粉糊液化的程度,以粘度计搅拌棒在被液化的热面
28、粉糊中下降一定的距离所经历的时间(s)表示。面粉中淀粉酶活力大小,也是检测小麦在收打和贮运过程中是否发过芽的一项间接指标。一般150为发芽的小麦面,酶活性高,面包心黏湿。测定-淀粉酶对淀粉糊的降解作用。小麦粉在沸水中能迅速糊化,并因其中-淀粉酶活性不同而使糊化物中的淀粉不同程度的被液化,搅拌器在糊化物中下降速度不同。因此,随-淀粉酶的增加,更多的淀粉被降解,淀粉糊黏度降低,搅拌器下降的速度就越快。数值就越小。降落数值(FN)的高低也就表明了相应的淀粉酶活性的差异,降落数值(FN)高表明淀粉酶的活性低,反之则表明淀粉酶的活性高。三、 仪器电子天平、量筒、降落值测定专用塞、粘度管四。、操作步骤1.
29、先在水浴锅内加足量的蒸馏水,插上电源,打开开关,打开冷凝管,等水沸腾。称取7.0g小麦面粉(称取两份);2.用量筒量取25ml 蒸馏水,先倒入粘度管少许蒸馏水,然后将称好的面粉倒入粘度管中,最后将剩余的蒸馏水也倒入粘度管中;3.双手用力均匀摇动1min(约80次)左右,然后交换粘度管再摇动相同的次数,使面粉充分溶解;两次粒度尽量基本一致4.将摇匀好的粘度管放入水平臂下的水浴桶内。开始测定。两次测定结果之差不得超过平均值的10%,否则重新测定。若合理取其算术平均值作为最终结果。微量SDS沉淀值法沉降值是指单位重量面粉在弱酸条件下,在一定时间内蛋白质的吸收膨胀所形成的悬浮沉淀数量的多少,沉降值可以正确反映小麦蛋白质的质和量及面团变学特性,预测面粉的烘烤品质 。沉降值是指小麦在规定的粉碎和筛分条件下制成十二烷基硫酸钠(SDS)悬浮液,经固定时间的震荡和静止后,悬浮液中的面粉面筋与表面活性剂SDS结合,在酸的作用下发生膨胀,形成絮状沉淀物,然后测定沉降物的体积,即为沉降值。二、原理沉降数值测定仪的原理如下:沉降试验室根据乳酸处理小麦粉面筋蛋白的效应,即以一定浓度乳酸溶液处理小麦粉时,由于面筋蛋白的水合能力蛋白质颗粒会极度的膨胀而沉降到悬浮液底部,沉淀的多少因小麦粉中的面筋蛋白质的水合率和水合能力的大小而不同。强力
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