2012
色值是衡量白砂糖质量的一个重要理化指标。 目前我国95%以上甘蔗糖厂均使用亚硫酸法生产白 砂糖。由于亚硫酸法的蔗汁澄清主要通过Ca3(PO4)2 和CaSO3在中性范围内完成，清净效率相对较不理 想，在清净蔗汁中还残留相当多的色素，在煮糖过 程中被蔗糖晶体吸附、包裹，容易造成白砂糖色值 偏高。因此，色值超标一直是亚硫酸法糖厂质量不 合格的主要因素之一，也是亚硫酸法制糖生产企业 多年来致力要解决的棘手难题之一。
本文针对广西甘蔗亚硫酸法糖厂白砂糖色值容 易超标（＞120 IU）问题，以色值超标的白砂糖为 主要研究对象，分析其中多元酚、氨基氮及铁含量 等主要色素成分含量，确定导致白砂糖色值超标的 主要原因，并在线跟踪白砂糖煮制原料糖浆、甲种 （乙糖糊）及煮制过程不同阶段糖膏氨基氮及铁含 量的变化情况，结合分析混合汁的主要色素含量， 研究白砂糖中主要色素的来源，探究白砂糖色值偏 高的主要原因，对亚硫酸法制糖生产降低成品白砂 糖色值提供指导。
原料：白砂糖（色值＞120IU），糖浆，糖膏， 乙糖，混合汁，以上均来自广西某亚硫酸法糖厂。
主要化学试剂：酸酸铁铵，抗坏血酸，1，10-菲啰啉，醋酸钠，没食子酸，EDTA，对氨基苯磺酸， 亚硝酸钠，硫酸，氢氧化钠，盐酸，以上均为分析 纯。
酸度计（Delta320，梅特勒-托利多仪器(上海) 公司）；恒温磁力搅拌器（JB-2，上海雷磁新泾仪器 有限公司）；数字阿贝折射仪（WYA-2S，上海物理 光学仪器厂）；旋光仪（AP IV 589/880，美国鲁道夫 公司）；分光光度计（723型，上海第三分析仪器厂）。
结合白砂糖主要致色成分的分析试验结果，在 线采样分析白砂糖煮制原料，即糖浆与甲种（乙糖） 的主要色素含量情况，并在煮糖过程中不同阶段采 集糖膏样品来分析主要色素变化情况，研究白砂糖 色素的主要来源。煮制过程分初、中及晚期进行采 样，分析糖膏色值、氨基氮及铁含量。采样原则是 每变化一种物料分析一次，表4、图6、图7甲糖膏 编号后的标示分别对应抽种完毕入糖浆前（1）、入 甲洗完毕（2）及最后收浓放糖前（3）。
采集该糖厂同期生产的混合汁，分析其酚、铁 及氨基氮含量，确定白砂糖中的铁来源。
表1为白砂糖样品主要色素含量分析，图1为 白砂糖含铁量与色值关系图，图2为白砂糖含酚量 与色值关系图，图3为白砂糖氨基氮含量与色值关 系图。
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表1 白砂糖样品主要色素含量 |
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图1 白砂糖含铁量与色值关系图 |
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图2 白砂糖含酚量与色值关系图 |
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图3 白砂糖氨基氮含量与色值关系图 |
铁是白砂糖致色的主要原因之一，白砂糖含铁 量不仅直接影响白砂糖色值，对白砂糖存放变色也 有重要影响。在制糖生产过程中，铁很容易被氧化 成三价铁而显色，同时还与物料中的酚类物质生成深色络合物，影响产品色值。据研究报道，微量的 铁可使糖品颜色变深，当白砂糖含铁量超过1.0 mg·kg-1 时，白砂糖色值一般超过120 IU [5,6]。从分 析结果可知，所分析的白砂糖样含铁量平均为15 mg·kg-1，最低为11 mg·kg-1，最高达到19 mg·kg-1， 远高于一般亚硫酸法糖厂白砂糖含铁量（1～2 mg·kg-1）[7]，是导致白砂糖色值明显高于120 IU的 主要原因之一，且白砂糖的色值随其含铁量的增加 而增加。
酚类物质是制糖生产过程主要色素，是由甘蔗 带来的水溶性色素。在制糖生产过程中，酚类物质 容易被氧化和产生缩聚或与铁发生络合反应，生成 深色物质。由分析结果可知，白砂糖样品含酚量在 正常范围内低于30 mg·kg-1，与白砂糖色值之间的关 系不明显[8]，不是该厂白砂糖色值超标的主要原因。
氨基氮来源于甘蔗，其在制糖过程中，与还原 糖生成深色类黑精色素的美拉德反应，贯穿澄清、 蒸发直至煮糖各个工段，所生成类黑精色素在煮糖 过程很容易被蔗糖晶体吸附或包裹进入白砂糖晶体 中（煮糖过程优先被晶体吸附或包裹的色素顺序： 还原糖与氨基酸的美拉德反应色素>酚铁络合物>焦 糖）[8]，导致白砂糖色值升高。因此，氨基氮含量 也是白砂糖致色的一主要原因。白砂糖所含的氨基 氮含量增加，白砂糖色值明显增加。由表1与图3 看，所分析白砂糖样品氨基氮含量均远远高于一般 亚硫酸法糖厂水平（30～40 mg·kg-1）[9]，是白砂糖 色值超标另一个主要原因。
表2为糖浆主要色素含量，图4为糖浆氨基氮 含量与色值的关系，图5为糖浆铁含量与色值的关 系。
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表2 糖浆主要色素含量 |
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图4 糖浆氨基氮含量与色值的关系 |
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图5 糖浆铁含量与色值的关系 |
由糖浆铁、氨基氮含量分析知，该糖厂糖浆铁 含量平均为17.35 mg·kg-1，根据文献[9]，铁的NSC 值一般为3～4，而该厂糖浆铁含量比较高，因此相 当一部分的铁会进入白砂糖中，影响白砂糖色值。 另外，糖浆的氨基氮含量平均为1436.78 mg/ kg·°Bx， 约为亚硫酸法糖厂糖浆氨基氮含量的2倍[10]，则在 煮制过程中氨基氮进入白砂糖的机会非常大，因此 对白砂糖色值有显著影响。
表3为乙糖主要色素含量。
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表3 乙糖主要色素含量 |
乙糖铁含量平均为1441 mg·kg-1，分别是白砂 糖和糖浆的96倍和83倍。该厂使用乙糖作为甲种， 是白砂糖晶体长大晶核，因此其铁含量高低对于白 砂糖铁含量有极大影响，从而影响白砂糖色值。而 乙糖铁含量主要取决于乙糖煮制原料、煮制操作、 助晶及分蜜有关。
表4为煮糖过程致色物质含量分析结果。
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表4 煮糖过程致色物质含量分析结果 |
图6为煮糖过程糖膏含铁量变化。
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图6 煮糖过程糖膏含铁量变化 |
由图6看，煮糖过程中随着煮制时间的延长， 糖膏铁含量偏高，且逐渐增加，尤其是煮制后段， 即入甲洗至放糖阶段，糖膏铁含量平均增加 55.15%，最大增加76.04%，表明在煮制后期由甲洗 带入或加热管溶解的铁较多。铁是白砂糖致色的主 要原因之一，容易被氧化三价铁而显色，另外铁与 以物料中的酚类物质生成深色络合物导致物料色值 明显增加。当糖膏含铁量高时，则其被蔗糖晶体吸 附或包裹的机会增大，因此白砂糖含铁量增加，影 响其色值。
图7为煮糖过程糖膏氨基氮含量变化。
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图7 煮糖过程糖膏氨基氮含量变化 |
由图7看，煮糖过程中随着煮制时间延长，糖 膏氨基氮含量逐渐增加，平均增加56.53％，最高为 79.04％，表明煮制过程所入物料氨基氮含量比较 高。
白砂糖铁与氨基氮含量过高是该亚硫酸法糖厂 白砂糖色值超标的主要原因：铁主要来源于制糖生 产过程，表明在生产过程中，生产工艺指标控制、 各种物料箱、罐以及管路的防腐除锈工作有待加强， 并加强乙糖煮制、助晶及分蜜管理，同时减少物料 停留时间，减少溶解在物料中铁的量，以减少白砂 糖中铁含量；氨基氮主要来源于甘蔗，主要是由于 甘蔗质量差导致，且与澄清效率偏低，杂质去除率 不高有关。因此，应加强甘蔗质量管理，特别是保 证甘蔗新鲜度与蔗梢长度不要过长，并科学、稳定 控制澄清工艺，提高澄清过程中含氮物质去除率， 减少在制品中氨基氮含量，减少其对白砂糖色值的 影响。
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