直接滴定法測定還原糖的原理與主要影響因素

日常食品檢測中，還原糖是一個(gè)常規(guī)理化檢驗(yàn)項(xiàng)目，涉及的樣品種類很廣，如乳制品、肉制品、發(fā)酵酒及果蔬制品葉等。目前還原糖的檢測分二大類，一類是具體檢測某一還原糖含量，如葡萄糖、果糖等；一類是測定還原糖總量，還原糖總量目前應(yīng)用較多的是化學(xué)滴定法，食品檢測中最常用的是國標(biāo)GB/T 5009.7-2008中的第一法：直接滴定法。本文討論的是后者。

檢測原理

（1）堿性酒石酸銅甲液與乙液混合后，生成藍(lán)色氫氧化銅沉淀，此沉淀立即與酒石酸鉀鈉反應(yīng)生成深藍(lán)色的酒石酸鉀鈉銅絡(luò)合物。

（2）當(dāng)堿性酒石酸銅甲、乙液與還原糖共熱時(shí)，酒石酸鉀鈉銅被還原生成紅色的氧化亞銅沉淀物，而還原糖的醛基或酮基則被氧化為羧基，生成還原糖酸。

（3）當(dāng)還原糖將溶液中酒石酸鉀鈉銅耗盡時(shí)，稍微過量的還原糖可將亞甲基藍(lán)還原而呈無色，指示滴定終點(diǎn)的到來。

（4）為消除氧化亞銅沉淀對滴定終點(diǎn)觀察的干擾，在堿性酒石酸銅乙液中加入少量亞鐵氰化鉀，與紅色的氧化亞銅發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成可溶性無色絡(luò)合物，利于終點(diǎn)的判定。

檢測原理的補(bǔ)充性解釋

酒石酸鉀鈉作用。既然實(shí)驗(yàn)須在堿性條件下進(jìn)行，那么硫酸銅遇堿生成氫氧化銅沉淀后，不利于實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，必須使其（銅離子）在可溶狀態(tài)下才行，酒石酸鉀鈉與銅離子絡(luò)合物酒石酸鉀鈉銅是可溶的，從而達(dá)到了目的。

亞鐵氰化鉀作用。當(dāng)樣品中存在大量的如鐵、錳、鈷等金屬離子，或樣品處理時(shí)，沉淀劑乙酸鋅過量了，都會消耗堿性酒石酸銅乙液中的亞鐵氰化鉀，當(dāng)亞鐵氰化鉀被過量消耗時(shí)，不能有效絡(luò)合氧化亞銅，致使滴定終點(diǎn)不顯無色而顯暗紅色。可另配制亞鐵氰化鉀溶液，滴定時(shí)往錐形瓶中適量添加，標(biāo)準(zhǔn)與樣液添加量一樣。

定量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。堿性酒石酸銅甲液中的硫酸銅的銅離子（Cu2+）為此滴定反應(yīng)的定量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，堿性酒石酸銅乙液中氫氧化鈉提供了強(qiáng)堿性環(huán)境，故國標(biāo)GB/T 5009.7-2008中5.2：“吸取5.0mL堿性酒石酸銅甲液”的體積量取精度應(yīng)改為“5.00mL”，否則檢測結(jié)果的有效位數(shù)達(dá)不到該標(biāo)準(zhǔn)的要求：“還原糖含量≥10g/100g時(shí)計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字”。

還原糖被氧化反應(yīng)式。還原糖與酒石酸鉀鈉銅的反應(yīng)，以葡萄糖為例，常見的有下面3式，（6）式中，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2，葡萄糖被氧化為葡萄糖酸；（7）式中，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為6，葡萄糖被氧化為葡萄糖二酸；（8）式中，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為6，葡萄糖被氧化為葡萄糖酸，伴隨脫羧基反應(yīng)，有碳酸根產(chǎn)生。

筆者嚴(yán)格按國標(biāo)操作，標(biāo)定5.00mL堿性酒石酸銅溶液，耗去葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的量為10.20mL左右，葡萄糖為0.00555mol/L[1.00g/（180.16g/mol）/1L]，Cu2+為0.0602 mol/L[15.00g/（249.69g/mol）/1L），計(jì)算二者的摩爾比：Cu2+：葡萄糖=（0.0602×5.00）：（0.00555×10.20）=5.32：1。故（6）式明顯不成立。

Cu2+/Cu+=0.158V，表明Cu2+是個(gè)中等偏弱氧化劑，在本實(shí)驗(yàn)條件下，不易將葡萄糖氧化為葡萄糖二酸，故（7）式也不成立。

文獻(xiàn)中提到滴定反應(yīng)液的實(shí)測結(jié)果中，證實(shí)有CO32-產(chǎn)生，故認(rèn)為（8）式最為合理。

主要影響因素

反應(yīng)液堿度。堿度不同，反應(yīng)速度不同，堿度越高，反應(yīng)速度越快，還原糖絕對量消耗也越多，故不同批次的堿性酒石酸銅甲乙液消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液量因堿度的不同也會有些許差別。下面其他各影響因素也都與反應(yīng)液的堿度變化有關(guān)。

加熱功率。為了加快反應(yīng)速度，標(biāo)準(zhǔn)選擇了電爐加熱。加熱功率不同，樣液沸騰時(shí)間不同，時(shí)間短樣液消耗多，同時(shí)反應(yīng)液蒸發(fā)速度不同，即時(shí)堿度的變化也就不同，故實(shí)驗(yàn)的平行性也就受影響。實(shí)驗(yàn)中，可以使用普通的1000W電熱絲電爐，在總共6檔功率的選擇中，我們發(fā)現(xiàn)選擇第四或第五檔，都能得到較滿意的滴定結(jié)果。加熱前，電爐先預(yù)熱10min左右，待穩(wěn)定后再開始滴定實(shí)驗(yàn)。

反應(yīng)液沸騰 。亞銅離子與還原型的次甲基蘭都可被空氣中的氧氣氧化，故滴定過程必須保持沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生足夠的水蒸汽以防止空氣進(jìn)入錐形瓶內(nèi)，避免結(jié)果偏高。由于還原糖與銅離子的氧化反應(yīng)速度相對較慢，國標(biāo)中，采取預(yù)加入較預(yù)滴定少1mL的樣液，加熱至沸后才開始滴定剩余樣液至終點(diǎn)。這里的“加熱至沸”，應(yīng)有個(gè)“一致性”，可一律等待錐形瓶內(nèi)的液體完全沸騰后，否則，會影響滴定結(jié)果的精密度。

錐形瓶規(guī)格 。 不同規(guī)格的錐形瓶受熱的面積不同，其不同的瓶壁厚度，傳熱速率也不同。我們采用同一批次同一規(guī)格的150mL錐形瓶，使用前，用0.01g精度的天平剔除個(gè)別質(zhì)量偏差較大的瓶子，以消除因錐形瓶的差異引起的誤差。如我們測定還原糖的150mL三角瓶，重量在87g～90g之間，超過范圍的則另作他用。

關(guān)鍵試劑的配制

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。 市售葡萄糖試劑有一水葡萄糖與無水葡萄糖，二者在儲存期間都易吸收水分，故在配制前需按標(biāo)準(zhǔn)98℃～100℃加熱2h，去除結(jié)晶水與游離水分。定容前，加5mL鹽酸是為了防止細(xì)菌繁殖，延長使用期限。

堿性酒石酸銅甲液。市售硫酸銅試劑有五水硫酸銅與無水硫酸銅，二者也皆易吸水，最好在250℃（脫去最后一結(jié)晶水溫度）～560℃（熔點(diǎn)）的條件下烘2h以上，以徹底去除結(jié)晶水與游離水分，然后換算為五水硫酸銅，如此配制的堿性酒石酸銅甲液，批次間的濃度波動較小，利于新舊試劑溶液的比較觀察，提升檢測質(zhì)量。

作者簡介：

黃莉來（1976-），女，工程師，從事食品檢驗(yàn)研究。