旋光法测定高乳糖乳制品中乳糖含量

智能文字提取功能测试中

乳糖含量的旋光测定是基于乳糖的光学活性。牛奶和奶粉中的脂肪和蛋白质，基本上是那些导致白色 或浑浊颜色的成分，必须在开始测量之前去除。因此，沉淀的蛋白质和脂肪的体积在某些方法中被视为校正因子。因此可以使用安东帕 旋光仪测量乳糖含量。Anton Paar 旋光法测定高乳糖乳制品中乳糖含量 相关：食品 牛 奶 和奶粉 的 质量除了 需 要 评 估 的 其 他指标 之外，还取决 于 其中的乳糖含量。在使用 旋 光 仪进行 乳糖浓度测定之前 ，需要 从 乳糖含量高 的乳 制品 (例 如牛奶 和奶粉)中提 取乳糖。请 注 意，旋光 法 不 适用 于不 含乳糖的产品。 Product Anhydrouslactose [%] Lactosemonohydrate[%] Raw milk 4.5 4.7 Lactose-reduced milk 0.27-0.84 0.32-0.95 Skimmed fresh milk 4.6 4.8 Condensed milk 7.6-11.9 8.0-12.5 Low-fat milk powder 49 51.5 Whole milk powder 36.1 38 Whey powder 4.4 %H2O 69 72.8 Farmer's cheese 0.3-3.8 0.3-4.0 表1：牛奶和加工产品中的乳糖含量。 1牛奶中的糖 2乳糖的特性 牛奶的特征碳水化合物是乳糖，俗称“奶糖”。乳糖以不 同的量存在于哺乳动物的乳汁中，例如：山羊奶含有 4.0-4.9%，牛奶含有4.7-5%， 马奶含有高达6.3%的 乳糖。平均乳糖含量约为4.8%无水乳糖，而人乳中的 乳糖含量从4.5%到9.5%不等。 在牛奶或奶制品中，乳糖以两种异构形式存在，分别称 为α-乳糖和β-乳糖。a-和β-乳糖的分子结构在葡萄糖 部分的1号碳原子上氢和羟基的取向不同。处于平衡 状态的乳糖溶液的旋光度为55.7°。无水 α和β-乳糖的 分布为约37.3%的无水α-乳糖和62.7%的β-乳糖。 在乳制品中，乳糖的含量因加工而异。在浓缩和干燥的 产品中，它与干物质成比例增加，而发酵产品的乳糖 浓度较低。 2.1料 粉末乳糖 表1概述了牛奶和一些加工产品中一水乳糖和无水乳 糖的含量示例。 获得固态乳糖的最常见方法是从溶液中结晶。当结晶在 低于93.5℃的温度下进行时，仅获得a-乳糖一水合 物。α-乳糖具有特殊的特性，即在结晶状态下，每个乳 糖分子都与1个水分子相关联。换句话说，α-乳糖结 晶为一水合物。 在液体中存在α-乳糖和β-乳糖，两者不断地相互转 化。这种现象称为变旋。变旋的速度由溶液的温度、浓度和pH (酸度)等因素决定。乳糖溶液会尽快达到 a和β形式之间的平衡状态。在室温下，平衡得到的乳 糖溶液中为约40%a-乳糖和 60%β-乳糖的比例。 因此，测得的旋光度和由此产生的比旋光度 (SR)随时 间变化，直到达到稳定的平衡状态。 3仪器 根据所需的精度和功能，可以为该应用选择安东帕的 MCP 5X00 和 MCP 4100 (无 FillingCheckcamera)旋光仪。 图1：安东帕 MCP 系列 旋 光仪 4方法 乳糖含量的旋光测定是基于乳糖的光学活性。 牛奶和奶粉中的脂肪和蛋白质，基本上是那些导致白色 或浑浊颜色的成分，必须在开始测量之前去除。因 此，沉淀的蛋白质和脂肪的体积在某些方法中被视为 校正因子。 推荐两种不同的澄清方法， Carrez 澄清和 AOAC 896.01方法。这些方法包括三个基本步骤： 1. 将牛奶或奶粉与沉淀试剂混合。 2. 过滤以便从乳糖中分离脂肪和蛋白质。 3. 使用旋光仪测定旋光度。 4.1 牛奶中的乳糖 (AOAC 896.01) “AOAC 896.01 官方方法对牛奶中的乳 糖"(http：//www.aoac.org)提供了通过偏振法确定牛奶 中乳糖百分比的可能性。 由于建议样品池长度为200 mm， 因此可以使用安东帕 的 MCP 4100/5X00旋光仪。 试剂制备 请记住，汞(Hg)化合物是有毒的。 酸性硝酸汞溶液(酸-Hg(NO3)2)：将汞(Hg) 溶解在其重 量两倍的硝酸 (HNO3)中，并用5倍体积的水稀释。 或者：将 33.2g碘化钾(KI)和13.5g氯化汞(HgCl 2)溶 解在 200 ml 乙酸 (CH3COOH) 和640 ml 水(H2O)中。 5%磷钨酸(PTA)溶液： 溶解 5ml PTA到 95ml水中。 将65.8g牛奶称量到2个容量分别为 100 ml 和200ml 的容量瓶中。向每个烧瓶中加入20 ml 酸-Hg(NO3)2溶液或 30 ml 二碘化汞(Hgl2)溶液。 用5% PTA溶液填充 100 ml 烧瓶至刻度线。 在 15分钟内频繁摇动两个烧瓶。然后通过干燥过滤器 分别过滤烧瓶中的溶液。滤液的旋光度在 MCP 中使用 200 mm 旋光管独立测量。计算乳糖含量百分比如下： α是200毫升烧瓶的旋光仪读数 β是100毫升烧瓶的旋光仪读数 另请参阅： AOAC 官方方法945.48：淡奶(不加糖)中的乳糖。 4.2奶粉中的乳糖 特别是对于乳糖含量高的产品，该方法可用于确定结晶 α-乳糖一水合物的比例，从而确定粉末中无定形乳糖的 百分比。尤其可以分析生乳糖奶粉、乳清粉、奶粉以 及浓缩渗透液。 备注： 在溶解的粉末中，α-和β-乳糖的变旋应该处于 平衡状态(稳定的旋光度，图2)。 一 a-乳糖水合物和β-乳糖的比旋度为52.5， 无水 α-乳糖和β-乳糖的比旋度为55.4。 计算乳糖含量时，必须考虑蛋白质沉淀体积的 校正因子 Carrez 纯化-步骤 10克奶粉加少量水调成浆状。为了确定a-和β-乳糖 的比例，必须测量α-和β-乳糖之间建立平衡所需的时 间(图2)。 图2：乳糖一水合物粉末的变旋。一旦α-乳糖(比旋度+89.4ml./(dm'g)) 与水接触，α-和β-乳 糖的变旋度(+35m l ·/(dm.g))就会开始，导致测定的比旋光度降低。最后，α 和β乳糖达到平衡，比旋度为52.7+89.4 ml.°/(dm·g)。 粉末与水接触的时间应计为零(t=0)。浓缩物用水稀释 至50ml 并转移至250ml容量瓶中。现在加入20 ml 105.6 g/l 六氰基铁酸钾(I I)三水合物 (K4[Fe(CN)6]·3H2O)，2滴1-辛醇，15 ml 237.4 g/l 乙酸锌二水合物 (Zn(CH3COO)2·2 H2O)和30ml浓 乙酸 (CH3COOH)并小心混合。 用水将 250 ml 容量瓶加满至刻度并摇匀。现在过滤样 品，并在开始时间测量 10分钟后用 MCP 测量滤液的 旋光度。样品的旋光度每隔一分钟记录一次，持续20分钟。在测量最终旋光值α伪之前，将溶液在20°℃下 储存24小时。 粉末中a-乳糖 (a)和β-乳糖(b)的含量可按下式进 行计算： α-乳糖水合物的量可根据以下公式从该数据计算： R代表无定形乳糖中β-乳糖和α乳糖之间的平衡，通 常设置为1.25。 限制 偏振测量的量化仅限于不含其他光学活性化合物的样 品，这些化合物不能用 Carrez 溶液沉淀。 4.3 如何计算总乳糖含量 独立于该方法，在a-和β-乳糖达到平衡后，最终测量 的旋光度用于计算乳糖含量。 乳糖的浓度 Clactose [g/100 ml] 取决于旋光度测量、光程 长度 [dm] 和浓度： α-乳糖一水合物粉剂的比旋度[a]20D为 52.3(mL·°)/ (dmg)。 该方程显示了乳糖粉末随时间变化的比旋光度。平衡时 比旋度为 52.6 (mL°)/(dm.g)。加入几滴氨溶液(10%)可以加速变旋。 4.4 安全措施 这些方法不包含任何安全说明。该方法的使用者有责任 建立适当的健康和安全实践，并在使用前确定法规限 制的适用性。 5参考文献 Chemie und Physik der Milch： Naturstoff-RohstoffLebensmittel， Behrs Verlag， ISBN 3-89947-131-8. Fundamentals of Dairy Chemistry， Springer Verlag， Berlin， ISBN-10： 0-8342-1360-5， ISBN-13：978-0834213609. Lactose in milk， AOAC Officia l Method 896.01 Method for routine determination of lactose in milk， D.A. Biggs， L. Szijarto， Journal of Dairy Science Vol. 46No.11，1196-1200 (1963). The determination of lactose in milk， F. H. Grimbleby，Journal of Dairy Research， 23：229 (1956). Contact Anton Paar GmbH Tel： +49 511 40095-0www.anton-paar.com application-optotec@anton-paar.com