2012
2. 广州市华侨糖厂, 广东, 广州, 510760
2. Guangzhou Huaqiao Sugar Factory, Guangzhou 510760
糖厂的甘蔗、甜菜原料，以及中间制品糖液、 糖浆、糖膏和砂糖产品，其主要成分都是蔗糖，均需 测定其蔗糖分。测定蔗糖分的方法有多种，最常用为 旋光法，QB/T 4093-2010 也是采用旋光法测定液体 糖浆产品的蔗糖分、总糖分等理化指标。此外，还有 同位素稀释法、气相色谱法、酶法和化学法等[1]。 旋光法基于蔗糖的旋光性，以及糖液的旋光度 与其浓度成正比的性质， 是目前测定蔗糖分最简便、 快速的一种方法。旋光法可分为一次旋光法和二次 旋光法：所谓一次旋光法是指观测一次旋光度测定 样品中蔗糖分的方法，又称直接旋光法，应用最广； 二次旋光法又称转化旋光法，是在样液蔗糖转化前 后，共观测 2 次旋光度以测定蔗糖分的方法，比较 麻烦。
QB/T 4093-2010 规定，液体糖根据其还原糖含 量，划分为全蔗糖浆和转化糖浆，干物质中还原糖 含量≥60%的液体糖称为转化糖浆，这 2 种类型的 液体糖的干物质中的总糖分（蔗糖+还原糖）都要求 ≥99.5%才算合格。 如果液体糖样品中存在着其它的 象还原糖一样具有旋光性的物质，就会影响蔗糖分 的实际旋光值大小，广州市华侨糖厂生产的液体糖 就含有少量的还原糖，按照 QB/T4093 中全蔗糖糖 浆的方法（即一次旋光法）测定液体糖浆产品的蔗 糖分时，测定值为蔗糖分真值的近似值，而且还原 糖的含量越高，则糖液的旋光度测定值将越偏离其 中蔗糖分的实际旋光值，蔗糖分的测定值与蔗糖分 真值也就相差越大。因此，对于含还原糖的液体糖 样品， 按照QB/T 4093-2010该方法所得的总糖分 （蔗 糖+还原糖）测定值，由于其中的蔗糖分的测定值与 蔗糖分的真值有差异，所以，该总糖分（蔗糖+还原 糖）测定值与真值也有差异，既可能大于真值，也 可能小于真值。用 GB317-2006 国标白砂糖溶解或 转化制备的液体糖，其总糖分正常来说就处于 99.5%～100%之间，故用 QB/T 4093 该方法所得的 含还原糖的液体糖的总糖分的测定值，当小于总糖 分的真值时，则往往很容易变成小于 99.5%，总糖 分成为了不合格的理化指标，可导致产品的“不合 格” 。
本文通过采用添加不同含量的葡萄糖、F55 和 F42 果葡糖浆研究一次旋光法对测定蔗糖分的影 响，探讨有关“QB/T4093-2010 液体糖”总糖分测 定的问题。
F42 和 F55 果葡糖浆， 广州双桥股份有限公司， 糖组分采用 Waters 高效液相色谱仪测定。F42 果葡 糖浆果糖含量 43.40%，葡萄糖 50.22%，麦芽糖 4.68%，三糖 0.66%，四糖及以上糖 1.06%；F55 果 糖含量 55.49 %，葡萄糖 39.18 %，麦芽糖 3.90%， 三糖 0.55%，四糖及以上糖 0.88%；精制白砂糖，广 州市华侨糖厂；分析纯葡萄糖等。
101A-1 型干燥箱；BSA224S 型电子天平； WAY-2S 型阿贝折光仪；SGW-1 型自动旋光仪，上 海沪粤明科学仪器有限公司。
蔗糖、葡萄糖水分：烘箱干燥法[2]；果葡糖浆 固形物含量：折光法[3]。
还原糖对样品旋光法蔗糖分的测定影响：参照 QB/T 4093-2010，在精制糖中分别添加 0%、0.5%、 1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5、 5.0%、6.0%、7.0%、8.0%、9.0%、10.0%（w/w） 的葡萄糖、F42 和 F55 果葡糖浆后，测定其蔗糖分。
验证试验： 取 200 g 精制糖用 200 mL 蒸馏水溶 解后，加入 0.1 mol/L 的 HCl 将溶液的 pH 调到 2.5， 置于 45℃的恒温水浴中转化，分别取在 0、30、60、 90 min 的糖液，参照 QB/T 2343. 2-1997[4]测它们的 还原糖含量，参照 QB/T 4093-2010 用自动旋光仪直 接测定旋光蔗糖分。
试验结果见图 1，可见随着葡萄糖的含量增加， 按照 QB/T4093 一次旋光法得到的蔗糖分的测定值 （校正至 20℃） ，大于蔗糖分的实际值，且相差越 来越大。蔗糖的比旋光度为+66.2°，葡萄糖的比旋 光度为+52.5°，因此，干固物浓度 26%（w/w）的糖 溶液中如含有葡萄糖，就会使样品糖液的旋光度测 定值比同样浓度的纯蔗糖溶液高，使得用自动旋光 仪测定得到的“名义的蔗糖分”比实际值要大，而 且这多出来的部分又不等于纯粹的葡萄糖所占的质 量百分数的贡献。有一点可以肯定：样品糖液中所 含的葡萄糖越多，则该样品糖液的旋光度值比同样 浓度的纯蔗糖溶液高得越多。
利用数据分析软件 SPSS 对测得的结果进行线性回归分析，得到葡萄糖的含量 x 对蔗糖分校正值 y（因变量）的影响关系式为：
y= -1.223x + 0.082 （1）
R2为 0.999，非常接近 1，可见两者之间的线性 相关性很好。如果蔗糖糖浆样品只含有葡萄糖一种 旋光性物质，测定知道葡萄糖的含量后，利用关系 式（1）可以对用 QB/T4093-2010 一次旋光法测得的 蔗糖分进行校正，从而得到比较准确的蔗糖分。
|
图 1 葡萄糖对旋光蔗糖分测定的影响 |
试验结果见图 2，可见随着 F55 果葡糖浆的含 量比例增加，按照 QB/T4093 一次旋光法得到的蔗 糖分的测定值（校正至 20℃） ，小于蔗糖分的实际 值，且相差值越来越大。蔗糖的比旋光度为+66.2°， 葡萄糖+52.5°，果糖-92°，加入的 F55 果葡糖浆中葡 萄糖占 39.18 %，果糖占 55.49 %，该 F55 果葡糖浆 的比旋光度约-45°，呈左旋光性。因此，在干固物 浓度为 26%的（蔗）糖溶液样品溶液中含有（少量） 的部分呈左旋光性的果葡糖浆糖分，必然会抵消一 部分蔗糖样品溶液的右旋光度，而使糖液样品总的 旋光度值比同样浓度的纯蔗糖溶液小，导致用自动 旋光仪测定得到的“名义的蔗糖分”比实际值小。
|
图 2 F55 果葡糖浆对旋光蔗糖分测定的影响 |
利用数据分析软件 SPSS 对测得的结果进行线 性回归分析，得到 F55 果葡糖浆的含量 x 对蔗糖分 校正值 y（因变量）的影响关系式为：
y= 0.394x - 0.089 （2）
R2为 0.993，非常接近 1，两者之间有很好的线 性相关性。
试验测定的结果见图 3。
|
图 3 F42 果葡糖浆对旋光蔗糖分测定的影响 |
F42 果葡糖浆与 2.2 中的 F55 果葡糖浆的主要 不同是其中的葡萄糖和果糖的含量比例不同，两者 的比例各相差百分十几，可预测 2 个实验的结果具 有相同的趋势，表 3 的结果和 2.2 的结果类似，蔗 糖分的测定值随着加入 F42 果葡糖浆的量逐渐加 大，而变得比实际值小得更多，原因同 2.2。
同样利用 SPSS 对实验结果进行分析，得到校 正值 y 与加入的 F42 果葡糖浆的量 x 的关系如下式：
y= 0.392x - 0.143 （R2=0.998） （3）
F42 果葡糖浆中葡萄糖占 50.22%，果糖占 43.40%，比旋光度约-40°，比 F55 果葡糖浆的-45° 具有弱一些的左旋光性，所以含有同样含量 F42 果 葡糖浆，对降低蔗糖的右旋光度值的作用比含有同 样含量 F55 果葡糖浆小，故式（3）的斜率系数为 0.392，比式（2）的 0.394 小。
知道了还原糖种类及其含量，按照上述的关系 式 （1） ～ （3） ， 算出还原糖的校正值， 再与 QB/T4093 一次旋光法测定得到的蔗糖分（经温度校正）相加， 可以得到经过还原糖校正的比较准确的蔗糖分，该 蔗糖分再与还原糖分相加，即可得到经过还原糖校 正的比较准确的总糖分。
蔗糖水解生成转化糖还原糖为 1:1 摩尔比的葡 萄糖和果糖，即转化糖中果糖和葡萄糖的含量各为 50%。综合式（2） 、 （3）和 F55、F42 果葡糖浆的组 分比例等因素，可整合得到转化糖 x 对旋光法测蔗 糖分 y 影响的关系式：
y= 0.393x - 0.100 （4）
蔗糖转化水解的实验结果如表 4 所示。
从表 4 可见，在蔗糖液未转化时，其还原糖含 量极少，总糖分测定值为 100.06%，经过还原糖的 校正，总糖分为 99.97%，实际为≥99.5%没有问题。 随着转化的进行，转化还原糖含量逐渐增加，在转 化 30、60、90 min 时，其含量分别是 1.43%、2.39% 和 5.25%，这时按照 QB/T 4093 的标准用一次旋光 法 测 定 的 蔗 糖 分 分 别 为 97.807% 、 96.371% 和 92.426%（温度校正值） ，可见随着还原糖含量的增 加，蔗糖分的测定值也随之变小。将蔗糖分和转化 糖两者相加，实验得到的总糖分别为 99.24%、 98.76%和 97.68%，它们的总糖分都小于 99.5%，指 标不合格。当然，也可认为随着蔗糖酸转化的进行， 糖类物质被分解破坏产生了非糖物质，也会导致总 糖分不断减少。这种说法具有一定的合理性，为此 进行本试验，设计的蔗糖转化条件为 pH2.5 温度45℃的恒温水浴。在这种相对温和的反应条件下， 蔗糖被部分水解成果糖、葡萄糖等转化糖是没有问 题的，但糖类物质被大量地分解破坏为非糖物质是 不大可能的。就本试验，从 30min 至 90min 的这个 转化阶段，大概只有 1.5%～1.6%的糖变成了非糖 物。
|
表 4 蔗糖转化验证实验的结果 |
通过 2.1～2.3 的实验，以及了解转化还原糖对 一次旋光法测定糖液蔗糖分的影响机理， 利用式 （4） 进行还原糖的校正，得到在转化 30、60、90min 时 用一次旋光法测定，并经过还原糖校正的得到糖液 蔗糖分分别为 98.269%、97.210%和 94.389%（温度 校正值） ，则总糖分分别为 99.70%、99.60%和 99.64%，均大于 99.5%，符合总糖分的指标要求。 也可见，就本试验在 30min 至 90min 的这个转化阶 段，糖类物基本保持稳定，论文设计的验证试验及 其条件是合适的，能够验证说明转化糖对 QB/T 4093-2010 中对测定糖液总糖分的影响。
实验结果表明，按照 QB/T4093 中全蔗糖糖浆 的方法测定含少量还原糖的液体糖总糖分时，液体 糖中存在的果糖、葡萄糖等的还原糖、转化糖，会 对使用一次旋光法测定蔗糖分的产生影响。葡萄糖 的存在使得蔗糖分的测定值比实际值大，F42、F55 的果葡糖浆的存在使得蔗糖分的测定值比实际值 小，并且都随着它们含量的增加，这种影响都逐渐 增大。
对于葡萄糖和果糖含量比例为 1： 1 的蔗糖转化 糖，其对旋光法蔗糖分的测定值的影响校正的关系 式为 y= 0.393x-0.100。 通过蔗糖溶液在 pH2.5、 45℃ 下水解的验证试验，在蔗糖、果糖和葡萄糖等糖类 物质稳定的情况下，考虑了转化糖的影响，经此关 系式校正后，所得的总糖分值增大，并且可以达到 QB/T 4093-2010 中对液体糖产品总糖分≥99.5%的 要求。否则，转化时间达到 30 min 后，忽略转化糖 对旋光法蔗糖分的测定的影响，其总糖分指标都将 小于 99.5%而不合格，从而也解释揭示了我厂在生 产液体糖前期按照QB/T 4093-2010测定产品的总糖 分值经常不达标的原因。
此外，QB/T 4093-2010 中未规定还原糖含量小 于 60%的液体糖蔗糖分的测定方法，对于含少量还 原糖的液体糖，可以考虑本文的方法测定其蔗糖分 及总糖分。在以后对 QB/T 4093-2010 进行修订时是 否可以确定含少量还原糖的液体糖使用一次旋光法 加关系式校正测定产品的总糖分并规定含少量还原 糖的上限值。
| [1] | 华南理工大学.制糖工业分析[M]. 北京:中国轻工业出版社,1983:53-105. ( 1)
|
| [2] | 中国轻工联合会.GB317-2006白砂糖[S]. 北京:中国标准出版社,2006. (1)
|
| [3] | 中华人民共和国工业和信息化部.QB/T4093-2010液体糖[S]. 北京:中国标准出版社,2010. (1)
|
| [4] | 中国轻工总会质量标准部.QB/T2343.2-1997赤砂糖试验方法[S]. 北京:中国标准出版社,1997. (1)
|