2006
甘蔗制糖生产中蔗汁纯度的变化对生产影响 较大，因为蔗汁的成份较复杂，蔗糖生产过程有 物理过程，也有化学过程；蔗汁色值会不断变化， 蔗汁中各种酚类物质影响是主要原因之一。
糖厂蔗汁的颜色是很深的，呈棕黑色，主要 是甘蔗汁中的多酚类物质被氧化，以及与铁反应 形成很深的颜色，大多数酚类物质在生产过程中 形成更多的色素，小分子色素又会受到氧化酶作 用缩合成深色的大分子化合物。酚类物在苯环上 含有-OH 基团，容易被氧化成醌类物质和发生缩 合反应生成大分子物质，生成高分子的褐色物， 酚类物质在氧化酶的作用下和铁反应生成暗绿色 和褐黑色的络合物。这种络合物相当稳定，不易 分解，这些化学反应加深了糖品的色值。
糖厂蔗汁色值、白砂糖的色值与酚类物质有 密切关系，现在糖厂脱色处理主要是要想办法除 去酚类物质。白砂糖的色值与制糖生产过程采用 什么工艺方法有关，碳酸法采用高pH 值，对酚类 物质除去率较多，所以其白砂糖产品质量较好， 亚硫酸法只是采用中性方法除酚类物质，大部分 分子量低于5000 的较难除去，说明亚硫酸法澄清 除色效率不够高。由此可见，若能在澄清过程中 除去大部分的酚类物质，就能够提高蔗汁质量， 提高白砂糖产品质量。
通过研究表明，酚类物质也有它的特殊性质， 多数酚类物质的酚基的离解度常数PKa 在9～10 之间，能在碱性溶液中形成阴离子，带负电的胶 体。大部分酚类物质含有-COOH，溶液具有弱酸性。 石灰、甲壳素、聚铝等是碱性阳离子物质，在弱 酸性的甘蔗汁中，加入适当的量，可以吸附已经 离解的酚类物质，通过化学反应絮凝作用，可以 除去蔗汁中的酚类物质，从而提高糖厂生产的澄 清效率。
白砂糖、原糖、赤砂糖以及各种蔗汁和糖浆 等均含有有色物质，这些物质在可见光范围内都 是一条连续下降的曲线，没有吸收峰。它们主要 吸收短波长的紫外线，吸收峰通常在300 nm 以下， 在波长300 nm 以上的吸收只是这些峰延长向高波 长方向的下降段。此外，不少有机物（如小分子 的醛、酮、酸）对紫外线有较强的吸收，而人肉 眼对紫外光不敏感，故不显色。根据上述分析， 采用紫外光图谱（λ＝200～400nm）对甲壳素等 提纯处理蔗汁前后物料进行研究，对于影响糖品 色值而在可见光范围内无法测定的因素，如酚类、 有机酸、醛、酮类具有较好的分析意义。
苯环上有-OH 基团时，苯环同时受到诱导和 共轭效应的影响，氧原子的孤电子和苯环的π电 子重叠，可组成一个新的共轭系统，苯环接受氧 电子，在分子内发生电子转移，光图谱中产生电 子或电荷转移区，酚类的光图谱除产生飘移外， 还对苯环基团吸收的环区也有干扰，所以光图谱 中的波长也有变化，但都在可测量范围。苯酚的 最大吸收峰是λ=211nm，蔗汁中的多酚类物质都 是多元酚和苯环上连接各种基团的取代酚。图谱 图上的最大吸收峰发生红移或蓝移，λ也会发生 飘移，通过图图谱分析可以分析出酚类物质的存 在。
蔗汁中小分子酚酮类物质主要是还原糖的分 解物，即α-烯醛和α-烯酮。不饱和羰基化合物 中羰基双键和C-C 双键的π电子轨道重叠，产生 新的能量级，在共轭烯醛酮中，羰基有拉电子的 性质，分子中有部分电荷转移至羰基，使π电子 跃迁有部分电荷转移的情况，即出现CT 带区。π 电能降低，η能没有改变，所以η能跃迁带比不 共轭的羰基化合物的波长增加。在以水为溶剂的 体系中，极性增加，吸收带向蓝色移动。α-烯醛 和α-烯酮的最大吸收峰在260～280 nm 之间。
蔗汁是多种有机化合物的混合物，必须根据 实际测定的图图谱进行分析，由于在紫外光的范 围（200～240 nm）内，许多物质没有明显的吸收 特征，对图形干扰不大，因此使用紫外光图谱对 不饱和物质及酚类物质的分析是有利的。
我们用糖厂在线生产的蔗汁进行分析，以混 合汁及清汁进行对比分析，将混合汁、清汁进行 处理后，用UV-1000 紫外光分光光度计λ＝200～ 400 nm，对样品进行测定。
 表1 混合汁和清汁测定结果对比
| 表1 混合汁和清汁测定结果对比 |
通过紫外光分析仪分析混合汁、清汁的光谱 图如下图。
从图1 中可以看出，混合汁处理前后的紫外 光谱图；由于混合汁是采用絮凝分离的方式进行 分离提纯的，蔗汁中的色素分子链没有被破坏， 所以处理液体紫外光图谱图只是吸收光密度有所 下降，其形状不会发生改变。图2 表示未处理前 混合汁在210 nm 处的吸收峰，吸光度为2.5，处 理后该处的吸光度下降到2.0，同样在位于260 nm 处的吸光度，处理前混合汁的吸光度为1.0，处 理后混合汁的吸光度为0.4，处理前后两个紫外 光谱图都呈下降趋势，在处理后的曲线每一处吸 光度均比处理前降低了许多。混合汁的210 nm 和 260 nm 处有吸收峰，说明蔗汁中有酚类物质和碱 性分解产物存在。可采取相应的技术进行除去， 达到较理想的效果。
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图1 混合汁处理前光谱图 |
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图2 混合汁处理后光谱图 |
图3、图4 是经过过滤的蔗汁，与糖厂生产 上的清汁一样，是处理前后的曲线。从曲线中可 以看出，也是在210 nm 和260 nm 处有吸收峰， 也说明清汁中也有酚类物质和碱性物质的存在， 曲线相差不大，说明澄清对蔗汁中的酚类物质除 去率不高，这也可以看出亚硫酸法工艺的澄清效 果不十分理想的事实。对照蔗汁的分析，清汁色 值虽然下降较大，由于蔗汁内部有化学变化，组 成蔗汁色素的大部分物质为酚类物质和还原糖分 解物，紫外光图谱的吸收峰高度反映还是位于紫 外光范围的变化。
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图3 清汁处理前光谱图 |
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图4 清汁处理后光谱图 |
混合汁的曲线和滤清汁曲线对照，可以看出， 混合汁经处理后紫外光图谱的吸光率比糖厂生产 的清汁吸光率低，说明处理后混合汁含酚类物质 及还原糖碱性分解物少于滤清汁，由于低温，混 合汁处理液质量优于滤清汁。
值得注意的是混合汁和滤清汁原液的紫外光 谱图在210 nm 处的吸收峰有一些波动，表明在这 段波峰处有多种物质出现，吸收峰基本相同的结 果。但绝大多数不饱和酸及酚类物质吸收峰位于 207～210nm，与酚类物质吸收峰相重叠。
通过糖厂混合汁、滤清汁在实验室进行处理 前后用紫外光图谱分析，可以得到，对于蔗汁中 色值的直接影响因素有几个方面，主要有酚类物 质、有机酸、还原糖分解物、蔗糖焦化物等，这 些物质在制糖生产过程当中受到物理和化学的反 应，会产生一些对糖产品质量影响较大的色素， 为了找出产生色素的原因，利用紫外线分光光度 计能够分析出色素的成因，然后找到处理的方法。
甲壳胺、石灰、磷酸等对蔗汁中的非糖分、 酚类物质有一定的除去作用，蔗汁中非糖物质在 前面除去比在后面除去效果要好，在糖厂的澄清 过程中，由于经过复杂的化学反应变化，色素较 难除去，我们采用紫外线光图谱分析，只是分析 它们的存在和特点，然后想办法除去，通过我们 的分析，我们认为酚类物质和还原糖分解物是最 难除去的，所以在制糖过程中，要重点研究酚类 物质和还原糖分解物的除去方法，才能提高白砂 糖的产品质量。
| [1] | 陈允魁.红外吸收光谱法及应用.上海:上海交通大学出版社,1993 |
| [2] | 胶体与界面化学实验.北京:北京大学出版社,1993 |
| [3] | 中国轻工总会甘蔗糖业质量监督检验中心.甘蔗制糖化学管理分析方法,1995 |
| [4] | 沈参秋等.糖品色素的除去及其在生产过程中的变化. 广东省制糖学会年会论文集,1980 |
| [5] | 紫外光谱在有机化学中的应用.北京:科学出版社,1983 |
| [6] | 陈树功.现代制糖工艺理论.北京:轻工业出版社,1988 |