低乳糖牛奶水解率的快速测定方法研究

Food Science&Technology食品科技 低乳糖牛奶水禳率的帙速 测定方法研究 西安市奶业科学研究所(7邶 68)秦立虎 西安市东方乳品厂(710027)宗青山 摘要 本文以Willstarter和 Sehudel的醛糖测定方法(亦即碘量法)为依据，从乳糖水解反 应的本质出发，提出并建立了，一套快速测定低乳糖牛奶水解率的新方法。实验测定结果表明， 该方法具有使用方便和操作简单以及快捷准确等特点，完全可以代替文献资料中所介绍的测 定方法来进行低乳糖牛奶生产的常规捡测。 关键词 低乳糖牛奶 水解率 涣4定方法 研究 低乳糖牛奶的水解率是衡量其乳糖水解程度 的一项重要的生产指标，而目前文献资料报导中所 介绍的测定低乳糖牛奶水解率的方法主要可分为 高效液相色谱法 {HPLC)、凝固点下降法、TaIlher～ Klember比色法、费林氏——酶催化氧化法和折光 仪指数法以及葡萄糖电极法等几种。其中 HPLC法 是以色谱仪作为基础，其最大的优点就是乳糖水解 率的测定结果的准确度高 ，但不足之处是每次检测 的开机费用很高，除了极个别的大型乳品企业和专 业的研究机关外，该方法目前根本不能为一般的生 产单位所采纳，而其它的几种方法也由于所需要有 专门的检测仪器设备及其相关的配套试剂或是由 于其检测的周期过长 及所测定的结果的准确性 差等原因，使得这些方法目前也很难在实际生产的 检测中得到应用 有鉴于此，为了探寻一种适合于 低乳糖牛奶l生产检测需要的简便易行的新方法，笔 者在广泛的研究前人有关低乳糖牛奶水解率的各 种检测方法 的优缺点的基础上 ，以 Willstai'ter和 Schudel的醛糖测定方法 I亦即碘量法)为依据．从 乳糖水解的本质出发．提出并建立了一套快速测定 低乳糖牛奶水解率的新方法。这种新方法的最大的 特点就是采用极其常规的检测仪器设备及试剂，即 可获得令人满意的测定结果，该方法目前在文献资 料中尚未见有过报导。 1、测定原理 1．1从低乳糖中奶水解率的测定原理 由于在乳糖酶制剂的催化作用下，一摩尔的乳 糖可以水解成一摩尔的葡萄糖和一摩尔的半乳糖 ， 因此，在低乳糖牛奶的产品中应含有葡萄糖和半乳 糖以及束发生水解的乳糖等几种还原性醛糖。对于 水解后的这几种还原性的醛糖含量，亦即乳糖的表 现含量，我们则可以采用Wiustarter和Sehudel的醛 糖测定方珐 (亦即碘量法)来进行测定，然后再将所 测定的结果和未发生水解以前所测得的牛奶中的 乳糖含量进行比较，从而便可以快速的得到低乳糖 牛奶产品的水解率。 ． 1 2乳糖及乳糖表现含量的测定原理 在常温下，单质碘与氢氧化钠溶液反应可以生 成次碘酸钠，而次碘酸钠叉可将乳糖和半乳糖以及 葡萄糖等这几种还原性醛糖进行氧化。由于在反应 溶液中，单质碘以及氢氧化钠的量过剩 ，加之反应 溶液中又有残存的次碘酸钠，所以加入适量的盐酸 或者稀硫酸使反应液呈现出微弱的酸性，从而则可 以使反应溶液中的剩余的碘化钠和状碘酸钠相互 作用后释放出单质的碘，最后再用硫代硫酸钠的标 准溶液滴定反应溶液中剩余的碘，从而则可根据反 ● 江西食品工业 ·2002·’1 23 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品科技 Food Science&Technology 应中的物质的量的关系来计算出牛奶中的乳糖含 量或者低乳糖牛奶产品中的乳糖的表现含量。 测定原理中的相关反应如下： C：H 0¨ [Lac)+出Olgr,~ C6H12仉(Glu)+C6HI 6(Hla) h+2Na0H— —+Na10 4-Na1 4- O RCH0+NaIO—— RCO0H+NaI RC00H 4-NaOH．--．~RCOONacl 4-H O NaI 4-Na10 4-Hcl— —+b 4-2Nacl+It2O I2 4-2NaS。O —_+Na2 魄 4-2NaI 在上述的化学反应方程式中，Lac表示乳糖， G1u表示葡萄糖，Hla表示半乳糖 2．实验器材 2．1实验仪器 10ml量筒、25ml移液管 、50ml滴淀管、250ml 碘量瓶、250ml容量瓶、1000ml容量瓶、751分光光 衰计、Rs一1型恒温水浴锅、PHs一2c型数字式酸 度计 、FA1004型电子天平。 2．2实验试剂 5％氟化钠溶液、1％淀粉溶液、20％醛酸铅溶 液、0 1％甲基橙水容液、0 1md／L碘溶液、0．1md／ L硫代硫酸钠溶液、草酸钾一磷酸二氢钠缓冲溶 液、碘化铜、硫酸铜、葡萄糖测定试剂、乳糖酶制剂 【2000NLU／L进口) 3．测定方法 3．1低乳糖牛奶的制备 称取大约 1200克的鲜牛奶，(PH6．6—6 8)，经 煮沸消毒后冷却至 38。c，再准确称取 1000克(其余 部分留作待测样品)添加乳糖酶制剂至其浓渡为 2000NLU／L，然后立即将牛奶样品放人 38oc的恒 温水浴锅中，并不断搅拌，一定时间后取出牛奶样 品并迅速作灭酶处理。 3．2低乳糖牛奶水解率的测定 3．2 1酶解前牛奶中乳糖的吉量溯定 3．2 1 1牛奶样品的处理 用 50毫升的小烧杯准确的称取酶解前留用待 测的牛奶样品 1O克，加人 50毫升的蒸馏球稀释后 转移至 250毫升的容量瓶中，再用一定量的蒸馏水 洗涤小饶杯三次，每次的洗涤液都能转人到溶量瓶 中 在容量瓶中分别加入20％的醋酸铅溶液4毫升 及草酸钾一 醛酸 氩钠缓冲溶液 4毫升，调整溶量 24 江西食她工业 ·2002．1 瓶中的溶液温度至2occ，再加入蒸馏水至其刻度并 摇匀，静置后过滤备用。 3．2．1．2牛奶中乳糖含量的测定 用移液管准确的移取 25毫升的上述滤液置于 250毫升的碘量瓶中，加入一滴 1％的甲基橙水溶 液、5％的氟化钠溶液0 5毫升、0．1md／L的氢氧化 钠容液 37．5毫升 ，盖紧瓶塞并用水密封后置于黑 暗处 30分钟，然后再加入0．5md／L的盐酸溶液 8 毫升 、1％的淀粉指示剂 0．5毫升，摇匀后再用 O．1md／L的硫代硫酸钠的溶液淀滴至反应浩 液的颜色呈现出淡粉色 (这是由于在反应溶液中有 甲基橙指示剂存在的缘故)，这时所消耗的硫代硫 酸钠的标准溶液的毫升数为 v 。 3．2 2酶解后牛奶牛乳糖表现含量的测定 低乳糖牛奶样品的处理过程及其乳糖表现含 量的测定过程完全同 3．2 1 1及 3．2．1-2。此时所 测得的硫代硫酸钠的标准溶液的消耗量为 v：。 3．2 3低乳糖牛奶水解率的计算 水解率 x： 川 o％ 在该计算公式中： M 表示硫代硫酸钠的标准溶液的物质的量的 浓度； M 表示单质碘的标准溶液的物质的量的浓 度； vo表示在每次进行测定时所准确移取的单质 碘的标准溶液的毫升数； v．表示在每次进行酶解前牛奶滤液的滴定时 所消耗的硫代硫酸钠的标准溶液的毫升数； v 表示在每次进行低乳糖中奶滤液的滴定时 所消耗的硫代硫酸钠的标准溶液的毫升数。 4．结果与讨论 4．1蛋白质沉淀剂对测定结果的影响 据不完全的统计，目前文献资料报导中所提 及的牛奶蛋白质沉淀剂有数十种之多，笔者对其 中的主要的几种沉淀剂进行 了，逐一的试验后发 现，硫酸铜／氢氧化钢沉淀剂由于铜离子与碘离子 反应会生成碘化亚铜及单质碘，再加之碘化亚铜 对单质碘的物理吸附作用 、从而使得低乳糖牛奶 水解率的测定结果偏低， i氯醋酸沉淀剂由于其 本身 酸性，这除了会造成氧氧化钠溶液的消耗 维普资讯 http://www.cqvip.com I Food Science&Technology食品科技 量过大外，再加之其本身又要参与溶液中的相关化学 反应，所以也经常会造成测定结果偏低，醋酸锌及醋 酸钙等沉淀剂又使得测定结果的重复性很差，在试验 中唯有用醋酸铅／草酸钾／磷酸二氢钠作为蛋白质沉 淀剂时所测得的结果令人满意，而其它的几种诸如氯 化钙以及氧化镁等沉淀剂对测定的结果也有不同程 度的影响。因此，从重复性及稳定性等几个方面来看， 选择醋酸铅／草酸钾／磷酸二氢钠作为本测定中 的蛋白质沉淀剂是最为合适的，这种沉淀剂也恰好与 国标中乳糖测定方案中所推荐使用的蛋白质沉淀剂 相同，从而也就避免了由于在蛋白质沉淀剂的选取上 的不同所造成的两种测定方案之间的系统误差。 4．2精密度试验 取一份牛奶样品对其进行 38℃条件下的酶解试 验，并对其在二个小时的水解率分别平行测定七次， 其结果如表一 1所示。经过统计学计算得知，这七次 测定结果的变异系数为 0．305％，实验数据充分表明 本方案的测定结果的精密度非常令人满意。 表一 l 精密 度试验结果 4．3同文献资料方法的比较试验 用文献资料中所介绍的费林氏——酶催化氧化法 和本方法同时对五份不同的牛奶样品进行不同时间的 水解率的测定，其结果如表一2所示 对所溯得的实验 结果进行统计学数据处理，其结果显示两者无显著性 差异。 表 2同文献资料方法的比较试验{％) Z 镛 赫 铺 l 棚8。 田83 如j1 如 踟 i 帅观 d 51 2 1 51 3j ；I．59 ；I．62 5．结论 5．1上述测定结果表明，本测定方案的变异 系数为O．305％，与文献资料方法相比较无显著 性差异。 5．2牛奶在水解前如果含有蔗糖以及葡萄 糖等几种还原性韵醛糖，则会对测定结果产生 一 定的影响。 5．3本铡定方案只需要一些极其常规的检 测仪器设备及试剂等，即可获得令人满意的测 定结果，具有使用方便和操作简单以及快捷准 确等特点，完全可以代替文献资料中所介绍的 低乳糖牛奶水解率的测定方法来进行常规的生 产检测。 主要参考文献 1．金世琳、乳品工业 l M】、北京：中国 轻工业出版社 1987 2．陈耀祖、有机分析化学 fMl、北京：中国 化学工业出版社。1986 3 武汉大学等，分析化学 『Ml、北京：高等 教育出版社 1998 4．天津轻工业学院等、食品分析 『MI北京 中国轻工业出版社 1990 5．姜锡瑞 ．酶制剂应用手册 lMl、北京 ：中 国轻业出版社 2001 6．管健：牛奶中乳糖的测定 l Jl中国乳品 工业．1991(4)：66—67 7．张宗岩、乳糖的物理化学特性 l Jl中国 乳品工业 ，1994(5)：56—62 8．刘左仪等、奶粉中乳糖含量的碘量法测 定 IJ1中国乳品 工 业 ， 1995(6) 286— 288 9．高 亚滨 ， 如何解决乳糖不 耐症 【J1中国乳 品工业 ，1997(1)： 40— 42 1O．余 国平 等 酶法测定乳糖 lJl中国乳品工 1998(5 J：34— 35，等 江西食品工业 ·2002·1 25 维普资讯 http://www.cqvip.com