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氨基酸工艺学实验
氨基酸工艺学实验
实验名称:
1.淀粉颗粒形态学观察及淀粉液化
2.甲醛滴定法测定氨基酸含量
学院生物与食品工程学院
年级2010级专业生物工程
班级生工101学号060510106
学生姓名葛俊伦
指导教师王立梅
实验一淀粉颗粒形态学观察
及淀粉液化
一实验目的
观察不同种类淀粉颗粒的形态
掌握用酶水解法水解淀粉制备水解糖的原理及方法。
二原理概述
淀粉的糊化:
若将淀粉乳浆加热到一定温度,淀粉粒内结晶区的氢键被破坏,淀粉不可逆地迅速变成粘性很强的淀粉糊,透明度也增高,此时虽停止搅拌,淀粉再也不会沉淀。
这种粘稠的糊状物称为淀粉糊,这种现象称为糊化作用,发生此糊化现象所需温度为糊化温度。
淀粉的液化:
指利用酸或者淀粉液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等的过程,此过程中,淀粉粘度大为降低,流动性增高,故而工业上称之为液化。
淀粉的糖化:
液化结束后,迅速将料液用酸调节pH至4.2-4.5,同时迅速降低温度至60摄氏度,加入糖化酶,保温数小时后,用无水乙醇检验有无无糊精存在。
三实验材料
试剂:
玉米淀粉,小麦淀粉,蒸馏水,碘液,淀粉酶
仪器:
烧杯,玻璃棒,电炉,载玻片,盖玻片,显微镜
四实验步骤
(一)淀粉形态学观察
1.将淀粉制成2%浓度的淀粉乳
2.滴于载玻片,盖上盖玻片,于40倍显微镜下观察,拍照
(二)淀粉乳化液化
1.将淀粉制成30%浓度的淀粉乳,pH6.5,加入浓度为0.01M(1.1g/L)的氯化钙溶液
2.将淀粉乳放电炉上边加热边搅拌,观察糊化状态,同时碘液检查
3.糊化后(约63℃,加入淀粉酶(15U/g淀粉)维持30min结束,碘液检查
五注意事项
淀粉乳糊化时,要受热均匀,不宜直接用电炉加热,而应该使用水浴法加热,同时糊化过程中要防止淀粉的老化
六实验结果与现象分析
(1)40倍显微镜下形态学观察结果
图1小麦淀粉图2玉米淀粉
现象分析:
从谷物的电镜扫描图观察可知,不同谷物的淀粉颗粒大小明显有差异。
从上图可知,小麦淀粉颗粒较大,而玉米淀粉颗粒较小;两者颗粒的形态也明显不同,小麦淀粉的颗粒多为圆形,而玉米淀粉的颗粒为多面体。
(2)淀粉乳化观察
淀粉乳
糊化液
液化液
颜色
蓝黑色
蓝黑色
深棕色
a淀粉乳蓝黑色
初始时,淀粉颗粒不溶于水,在冷水中形成悬浮液,碘液反应为蓝黑色
b糊化液蓝黑色
加热糊化中,随着糊化过程的进行,粘度逐渐上升,搅拌较为费力,逐渐形成一种糊状的粘稠液体,碘液反应为蓝色,说明此时淀粉链尚未断裂。
c液化液深棕色
加入酶后的糊化液经过搅拌形成液化液,粘度下降,碘液反应为紫红色,说明此时的淀粉链已经断裂成较小的分子。
现象分析:
依据淀粉吸附碘分子的呈色反应来判断淀粉液化程度,淀粉分子链的长短与呈色反应有如下关系:
淀粉分子链(以葡萄糖计)
>45
40
36
31
12
9以下
呈色
蓝色
蓝紫
深棕色
红色
淡红
碘液本色
由实验现象观察可知,最初的淀粉乳分子链应>45,故而呈蓝色,随着糊化的进行,糊化液中淀粉的结晶结构受到破坏,外膜破裂,但是淀粉分子链未真正打开,故此时的碘液仍呈蓝色。
加入淀粉酶后,糊化后的淀粉分子直接暴露在酶分子作用下,分子迅速断开,最终形成含有少量葡萄糖的低分子糊精溶液,粘度大幅下降。
实验二甲醛滴定法测定氨基酸含量
一实验目的
初步掌握甲醛滴定法测定氨基酸含量的原理和操作要点
二原理概述
水溶液中的氨基酸为兼性离子,因而不能直接用碱滴定氨基酸的羧基。
甲醛可与氨基酸上的—N+H3结合,形成—NH—CH2OH、—N(CH2—OH)2等羟甲基衍生物,使N+H3上的H+游离出来,这样就可以用碱滴定N+H3放出H+,测出氨基氮,从而计算氨基酸的含量。
若样品中只含有单一的已知氨基酸,则可由此法滴定的结果算出氨基酸的含量。
若样品中含有多种氨基酸(如蛋白质水解液),测不能由此法算出氨基酸的含量。
脯氨酸与甲醛作用后,生成的化合物不稳定,导致滴定后结果偏低;酪氨酸含酚基结构,导致滴定结果偏高。
三实验材料
试剂:
1、0.5%酚酞酒精溶液
称0.5g酚酞溶于100ml60%酒精中。
2、0.05%溴麝香草酚蓝溶液
取0.05溴麝行草酚蓝溶于100ml20%乙醇溶液中。
3、1%甘氨酸溶液
取1g甘氨酸溶于100ml蒸馏水。
4、标准0.100mol/L氢氧化钠溶液
5、中性甲本醛溶液
取甲醛溶液50ml,加0.5%酚酞指示剂约3ml,滴加0.1mol/LNaOH溶液,使溶液呈微粉红色,临用前中和。
实验器具:
锥形瓶、碱式滴定管、移液管洗耳球、天平、容量瓶、试剂瓶、量筒、玻棒、烧杯
四实验步骤
1.将斜面菌种扩培至小试管,并观察斜面菌种形态.
2.将小试管菌种扩培至三角瓶发酵(盖上纱布),并观察液体菌种形态.
3.将发酵液离心、浓缩,再用等电点提取,获得粗谷氨酸,并在结束时用显微镜观察结晶.
4.用甲醛滴定法测定总氨基酸量:
(1)取3只100ml锥形瓶,按下表加入试剂。
锥形瓶编号
试剂
样品1
样品2
空白
0.1%甘氨酸
1%甘氨酸溶液或样品(ml)
2.0
2.0
—
2.0
蒸馏水(ml)
5.0
5.0
7.0
5.0
中性甲醛溶液(ml)
5.0
5.0
5.0
5.0
0.05%溴麝香草酚蓝溶液(滴)
2
2
2
2
0.5%酚酞乙醇溶液(滴)
4
4
4
4
(2)混匀后用标准0.100mol/L氢氧化钠溶液滴定至紫色(pH8.7~9.0)
(3)结果计算
V(NaOH)*0.0200mol/L
标准甘氨酸氨基氮的回收率=———————————*14.008
理论计算值
理论计算值:
取用氨基酸的体积乘以浓度,再乘以14.008
V(NaOH)两次测定所用氨基酸的体积的平均值
每毫升氨基酸溶液中含氨基氮的毫克数为
(V1-V2)*M(NaOH)
mg=———————————*14.008
V样
式中:
V1为滴定样品消耗氢氧化钠的体积(ml);
V2为滴空白消耗氢氧化钠的体积(ml);
1.4008为1ml0.1mol/L氢氧化溶液相当的氮量(mg)
五注意事项
利用甲醛滴淀法可以用来测定蛋白质的水解程度。
随着蛋白质水解度的增加,滴定值也增加,当蛋白质水解完成后,滴定值不再增加。
六思考题
1、甲醛法测定氨基酸含量的原理是什么
水溶液中的氨基酸为兼性离子,因而不能直接用碱滴定氨基酸的羧基。
甲醛可与氨基酸上的—N+H3结合,形成—NH—CH2OH、—N(CH2—OH)2等羟甲基衍生物,使N+H3上的H+游离出来,这样就可以用碱滴定N+H3放出H+,测出氨基氮,从而计算氨基酸的含量。
2、为什么氢氧化钠溶液滴定氨基酸的—N+H3基上的H+,不能用一般的酸碱指示剂?
因为甲醛滴定的突跃范围不大,而且在碱区,超出了多数指示剂的变色范围,所以用一般的指示剂是无法看到终点现象的。
七实验结果与现象分析
实验现象:
1)液体菌种
2)结晶观察
由图可明显观察到瓶底的结晶现象,但是由于育晶时间较短,也未加入晶种,故而本次结晶形成的晶型多为β型,呈粉针状,轻微晃动三角瓶,结晶就悬浮起来,质量较轻。
3)滴定结果
滴定前:
微黄色滴定后:
微紫色
4)氨基酸总量计算
序号
空白
样品1
样品2
1%甘氨酸
0.1mol/LNaOH(ml)
0.025
0.91
0.98
2.45
V(NaOH)*0.0200mol/L
标准甘氨酸氨基氮的回收率=———————————*14.008
理论计算值
理论计算值=V(甘氨酸)*M(甘氨酸)*14.008
代入数据,回收率=2.4%
故标准甘氨酸氨基氮的回收率为2.4%
(V1-V2)*M(NaOH)
mg=—————————*14.008
V样
代入数据,mg=0.612
故甲醛滴定的每毫升氨基酸溶液中含氨基氮的毫克数为0.612。
现象分析:
根据滴定结果,总结分析此法在实际应用中的优缺点。
优点:
使用该方法检测氨基酸较为简便,尤其是当样品中只有一种氨基酸的时候,可以直接通过滴定所使用的NaOH的量来计算氨基酸的含量,非常简便快捷。
缺点:
当样品中含有多种氨基酸时,就不能用该法测定多种氨基酸混合液中每种氨基酸的含量,只能测出氨基酸的总量。
并且脯氨酸与甲醛作用后,生成的化合物不稳定,导致滴定后结果偏低;酪氨酸含酚基结构,导致滴定结果偏高。
三实验小结
这次实验是我们大学生涯的最后一次实验,周期很长,内容也比较丰富。
本次实验主要是对课题堂上学习的知识进行进一步的了解和熟知。
这次实验分成两部分,一部分是淀粉颗粒形态的观察,另一部分是甲醛滴定法测定氨基酸含量。
实验总的来说没有什么难度,主要是锻炼下大家的操作和对课本上内容的稳固:
淀粉粒的形状,淀粉糊化、液化的变化情况。
我们这门科目主要是对氨基酸的学习,当然要熟悉氨基酸的测量方法。
虽说实验的难度不大,但是我们进行的也不是很顺利,期间各种状况频出。
如:
配制培养基时,实验室的电子秤的量程没有达到实验的要求,我们只能凭感觉进行加入;加水时由于操之过急导致烧杯上层出现好多泡沫,最后只能默默等待它的消失;在摇床培养时,有的同学最后由于瓶子歪倒导致培养失败,这应该是其他同学操作时导致的;淀粉颗粒形态学观察中,由于实验室显微镜数量少,坏的还多,我们组观察室很难找出清晰的画面,最后换了个显微镜,才找到清晰的画面;在淀粉糊化过程中,由于我组选择的是30%的淀粉乳,浓度较高,故而在糊化过程中,随着糊化的进行,液体变得异常粘稠,同时加热的烧杯又十分烫手,搅拌十分艰难。
于是全组同学便轮流进行搅拌,最终才将淀粉糊化好;还有甲醛法滴定实验中,我们将滴定出的结果带入公式中计算发现,数据非常小。
同学们都猜测可能是操作有误或者酶失活了,但最终经老师的探究下,我们才发现是由于试剂配制失误。
虽然实验中出现了许多问题,但是所幸的是小组成员的同心协力及老师的耐心讲解。
实验中不仅只有困难我们也有惊奇,比如糊化时,浓度很高搅拌的很艰难,加入淀粉酶后很快就变得很顺畅;还有配制培养基时,大家通力合作,一起称量,一起搅拌,其乐融融,好不欢乐。
大学的最后一个实验我们很珍惜,也很用心。
因为这次实验不仅可以使我们所学的知识得到巩固,更能锻炼我们的操作和动手能力。
实验虽说不难,但是时间很长,所以有的时候会忘记一些实验要点,因此希望老师下次还是不要把实验周期拉得这么长,集中一段时间既能让我们专心致志,也不会耽误老师和同学们的时间。
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- 关 键 词:
- 氨基酸 工艺学 实验