液體糖中還原糖含量測定方法的研究*

陳志穎　徐正康　郭　峰　葉曉蕾　李海燕　周彥斌

（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州　510280）

液體糖以白砂糖、綿白糖、精制的糖蜜或中間制品為原料，經加工或轉化工藝制煉而成，可替代白砂糖應用于食品工業，在歐美國家，液體糖的生產和應用已有悠久的歷史。

液體糖按糖分組成可分為兩大類：全蔗糖糖漿和轉化糖漿，其中全蔗糖糖漿的固形物含量≥65.0%，干物質中總糖量≥99.5%；轉化糖漿固形物含量≥70.0%，干物質中總糖量≥99.5%，干物質中還原糖≥60.0%。

在QB/T 4093—2010《液體糖》標準中定義了轉化糖漿干物質中還原糖含量的2種測定方法，分別為QB/T2343.2—2013《赤砂糖試驗方法》中的蘭-艾農恒容法和GB/T 18932.22—2003的液相色譜示差折光檢測法，但是未見有關全蔗糖糖漿干物質中還原糖含量測定方法的相關描述。本文以此為背景，試驗探究轉化糖漿干物質中還原糖含量的2種測定方法應用于全蔗糖糖漿干物質中還原糖含量測定的合理性，并提出一種新的檢測方法——離子色譜法，分析比對這3種方法應用于全蔗糖糖漿中還原糖含量測定的操作差異性及其檢測結果的可靠性。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

材料：液體糖（全蔗糖糖漿），廣州雙橋股份有限公司生產。

試劑：蔗糖、草酸鉀、亞甲基藍、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、無水乙醇、碳酸鈉、鹽酸、酚酞、苯甲酸、甲基橙，均為分析純，廣州化學試劑廠；果糖、葡萄糖（標準物質），美國Sigma公司。

1.2　儀器與設備

DR-A1阿貝折光儀，日本ATAGO株式會社；S210型pH計，美國梅特勒公司；2414高效液相色譜儀，美國waters公司；Rezex系列鈣離子色譜柱（300 mm×7.8 mm），美國Phenomenex公司；AS系列超聲波清洗機，天津奧特賽恩儀器有限公司；Millipore超純水儀，美國密理博公司；930系列離子色譜儀，瑞士Metrohm公司；DionexTMCarboPacTMPA1分析和保護柱（4 nm×250 nm），美國Thermo Fisher Scientific公司；AREC.T加熱磁力攪拌器，意大利VELP公司；MCP500高精度數字式旋光儀，奧地利Anton Paar公司。

1.3　試驗方案

1.3.1　滴定法用試劑準備

1.3.1.1　10 g/L標準轉化糖液

稱取蔗糖23.75 g，用蒸餾水約120 mL溶解并移入250 mL的容量瓶中，加入濃鹽酸9 mL，搖勻，在室溫20℃～25℃下靜置8 d，然后用蒸餾水稀釋至刻度。吸取該溶液100 mL（含10 g轉化糖） 于1 000 mL容量瓶中，在不斷搖蕩下，加入1 mol/L氫氧化鈉溶液，調節pH至3.0（加堿量的確定：另取轉化糖液50 mL，以甲基橙作指示劑，以1 mol/L氫氧化鈉溶液滴定至紅色恰好變為橙色為止，所耗用的氫氧化鈉溶液的量乘2即為要加入的堿量），調節pH后加入已用熱水溶解的苯甲酸2 g，搖勻，冷卻后稀釋至刻度。此溶液每100 mL含1 g轉化糖，可作為穩定的貯備液。

1.3.1.2　2.5 g/L標準轉化糖液

準確吸取10 g/L標準轉化糖液50 mL，移入200 mL容量瓶中，加酚酞指示液5滴，在不斷搖蕩下滴入0.5 mol/L氫氧化鈉溶液，直至淺紅色出現不褪色為止，加水稀釋至刻度，搖勻。

1.3.1.3　費林氏試劑

費林氏甲液：稱取硫酸銅69.28 g，用蒸餾水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，加入至刻度，搖勻，過濾即成。

費林氏乙液：稱取酒石酸鉀鈉346 g溶于約500 mL蒸餾水中；另稱取氫氧化鈉100 g溶于約200 mL蒸餾水中，將二者混合，移入1 000 mL容量瓶中，加水至刻度，放置2 d。如液面降低，應補加至刻度，搖勻，過濾即成。

1.3.1.4　50 g/L草酸鉀溶液

稱取草酸鉀50g加蒸餾水溶解后稀釋至1000mL。

1.3.1.5　10 g/L亞甲基藍溶液

稱取亞甲基藍1.0 g，加蒸餾水溶解后定溶于100 mL容量瓶中。

1.3.2　滴定法測定步驟

1.3.2.1　費林試劑的標定

用移液管吸取費林氏乙液、甲液各10mL，移入300mL三角瓶中，加入蒸餾水15mL，從滴定管加入2.5g/L標準轉化糖溶液39 mL，輕輕搖勻。將三角瓶置于電爐上加熱使溶液沸騰，準確煮沸2 min，加亞甲基藍指示液3滴。在糖液保持沸騰的情況下，從滴定管繼續加轉化糖液，至亞甲基藍色剛剛消失為止，即為終點。整個滴定過程溶液應保持沸騰，且滴定終點應在加入亞甲基藍后1 min內達到。如果費林氏溶液濃度準確，則滴定耗用的2.5 g/L標準轉化糖液恰好為40 mL，否則，應按以下公式計算其濃度校正系數：

式中：K——斐林試劑校正系數；

V——滴定耗用標準轉化糖液體積，mL。

1.3.2.2　樣品干物質百分比測定

用玻璃棒加少量樣品于阿貝折光儀的棱鏡面上，立即閉合棱鏡。調節使明暗分界線對準在十字線上，從標尺上讀取干物質百分濃度，重復操作讀取3次讀數，取其算數平均值，記錄讀數Brix。

1.3.2.3　樣液制備

稱取液體糖樣品35.0 g于250 mL容量瓶中，精確至0.001 g，記錄實際稱取重量W。用移液管吸取50.0 mL樣液于500 mL容量瓶中，對樣品每1 g干固物加入2 mL的50 g/L草酸鉀溶液，搖勻后用蒸餾水稀釋至刻度，充分搖勻，過濾即可。

1.3.2.4　預檢

分別用兩支10 mL移液管，先吸取費林氏乙液10 mL于三角瓶內，然后再吸甲液10 mL于乙液中，混勻。用滴定管裝滿樣液，調至刻度，從滴定管預加入樣液約10mL于三角瓶內，再加入蒸餾水15 mL，搖勻，放在電爐上加熱，并準確煮沸2 min。加入亞甲基藍指示液3滴～4滴，繼續滴加糖液至藍色消失為止，即為終點，整個滴定至終點的過程不超過1 min。記錄滴定耗用配制糖液毫升數V，計算復檢中所需加水量等于75 mL減去配制糖液耗用量與費林試劑量20 mL。

1.3.2.5　復檢

按上述次序吸取費林氏乙液、甲液各10 mL于三角瓶內，加入預檢時測得的加水量，用滴定管裝滿樣液，調至刻度，從滴定管加入比預檢耗用量約少1 mL的配制樣液，搖勻。滴定操作和預檢相同。滴定時輕輕搖動三角瓶，但不可離開熱源，使溶液繼續保持沸騰，以免空氣進入瓶內使亞甲基藍被氧化而產生誤差。

1.3.2.6　旋光儀測定樣品蔗糖含量

取液體糖樣品，將其配制成質量濃度為26.0%的待測液100 mL，將待測液倒入旋光儀中，待儀器出數，重復操作讀取3次讀數，取其算數平均值，記錄樣品蔗糖含量S。

1.3.2.7　計算及結果表示

配制糖液中含蔗糖量G計算公式如下，單位為g：式中：W——稱取樣品質量，g；

V——滴定耗用配制糖液，mL；

S——樣品蔗糖含量，%；

Brix——液體糖試樣的百分比濃度，%。液體糖樣品中干物質還原糖含量計算公式如下，以%表示：

式中：R——液體糖試樣還原糖的干物質含量，%；

f——校正系數（由配制糖液中含蔗糖量G查表1得）；

K——費林氏溶液濃度校正系數。

表1　蘭-艾農恒容法測定還原糖校正系數表

1.3.3　高效液相色譜法測定步驟

1.3.3.1　流動相的配制

超純水：蒸餾水經過超純水儀純化，然后用孔徑0.2 μm濾膜過濾，再經過超聲波脫氣即可。

1.3.3.2　標準溶液的配制

標準儲備液：準確稱取果糖和葡萄糖標準物質各10 g，精確至0.000 1 g，用超純水溶解并定容至100 mL。

標準工作液：用超純水稀釋上述儲備液至2.5 g/L、5 g/L、10 g/L、25 g/L、50 g/L。

1.3.3.3　繪制標準曲線

設置液相色譜工作參數：泵流速為0.6 mL/min，柱溫為80℃，檢測器溫度為40℃，靈敏度為16。用0.22 μm的針頭式過濾器及注射器依次吸取不同梯度濃度的工作液，注入進樣器，分別制作果糖及葡萄糖的標準曲線，標準曲線的相關系數≥0.999。

1.3.3.4　待測液的制備與檢測

用玻璃棒蘸取少量液體糖樣品于阿貝折光儀的棱鏡面上，立即閉合棱鏡。調節使明暗分界線對準在十字線上，從標尺上讀取干物質百分比濃度，重復操作讀取3次讀數，取其算數平均值，記錄讀數Brix。

準確稱量2.5 g液體糖樣品，記實際稱取重量為m，用超純水定容至50 mL，制得待測液。用0.22 μm的針頭式過濾器及注射器吸取待測液，注入進樣器檢測。重復操作讀取3次讀數，取其算數平均值，分別記錄讀數為C1和C2，單位為g/L。

1.3.3.5　計算及結果表示

式中：R——液體糖中還原糖的干物質含量，%；

C1——液相色譜測得葡萄糖分結果，g/L；

C2——液相色譜測得果糖分結果，g/L；

0.05——定容體積，L；

m——稱取的樣品質量，g；

Brix——液體糖試樣百分比濃度，%。

1.3.4　離子色譜儀測定步驟

1.3.4.1　流動相的配制

準確稱取4.8 g的氫氧化鈉于燒杯中，精確至0.001 g，用一定量超純水溶解后轉移至1 000 mL的容量瓶中，加入超純水定容至刻度，搖勻，經0.45 μm的濾膜抽濾，待用。

1.3.4.2　標準溶液的配制

5 g/L標準溶液：準確稱取果糖和葡萄糖標準物質各0.5 g，精確至0.000 1 g，用純水溶解后轉移至100 mL的容量瓶中，加入超純水定容至刻度，搖勻，待用。

100 mg/L標準溶液：準確吸取5 g/L標準溶液2 mL，用超純水定容至100 mL，搖勻，待用。

標準工作液：分別移取100 mg/L標準溶液50 μL、100 μL、250 μL、500 μL、1 000 μL 于 50 mL容量瓶中，用超純水定容至刻度，搖勻，經孔徑0.22 μm的濾膜過濾，待用；該系列標準工作液質量濃度分別為0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L。

1.3.4.3　繪制標準曲線

設置離子色譜儀工作參數：泵流速1.0 mL/min，柱溫30℃，進樣量20 μL，分析時間為35 min。將上述梯度濃度的工作液轉移至樣品管中，放入自動進樣器進行樣品分析，根據所得數據繪制標準曲線，標準曲線相關系數≥0.999。

1.3.4.4　待測液的制備與檢測

用玻璃棒蘸取少量液體糖樣品于阿貝折光儀的棱鏡面上，立即閉合棱鏡。調節使明暗分界線對準在十字線上，從標尺上讀取干物質百分比濃度，重復操作讀取3次讀數，取其算數平均值，記錄讀數Brix。

準確稱取液體糖樣品（0.1±0.02） g，用超純水定容至50 mL，搖勻，經孔徑0.22 μm的濾膜過濾至樣品管中，放入自動進樣器進行樣品分析。重復操作讀取3次讀數，取其算數平均值，分別記錄讀數為C3和C4，單位為mg/L。

1.3.4.5　計算及結果表示

式中：R——液體糖試樣還原糖的干物質含量，%；

C3——離子色譜測得葡萄糖分結果，mg/L；

C4——離子色譜測得果糖分結果，mg/L；

Brix——液體糖試樣百分比濃度，%。

2　結果與分析

2.1　滴定法測定還原糖含量的結果

按照上述的滴定法檢測步驟，對液體糖試樣連續進行9組平行滴定，檢測及計算結果如表2所示。由表2數據分析可知，9次平行試驗滴定結果的相對平均偏差為9.02%，滴定試驗結果符合QB/T 2343.2—2013中規定的相對平均偏差≤15%的要求。然而，滴定法的操作步驟繁多，造成操作誤差的幾率更大，因此重復滴定3次以上取其結果的平均值會更接近試樣還原糖干物質含量的真實值。

表2　蘭-艾農恒容法測定結果

2.2　高效液相色譜法測定還原糖含量的結果

按照1.3.3的測定步驟，高效液相色譜法的測定圖譜如圖1所示。

圖1　高效液相色譜法檢測圖譜

從高效色譜法測定圖譜來看，可以清晰分辨出蔗糖峰，但是其他糖分的峰幾乎難以判斷。另外，糖分的結果需要判斷色譜峰起點及終點位置，最終由系統自動計算出，而還原糖含量只能通過蔗糖含量間接算出。但不同的操作人對色譜峰的起點、終點位置的判斷會存在一定差異，這個差異會造成＞0.5%的相對誤差，這個誤差嚴重影響測定結果。在限定同一操作人的前提下，重復注入待測液進行平行測定以驗證測定結果的重復性，平行測定結果如表3所示。

表3　高效液相色譜法測定結果

用高效液相色譜對液體糖試樣進行9次平行測定，測定所得轉化糖的平均值為0.37%，相對平均偏差為43.04%，遠高于滴定法測定結果的相對平均偏差。另外從測定結果的散點分布圖（圖2） 可看出，9次平行測定的結果與平均值出現較大的偏移。由此可見，除了峰起點、終點判斷引起的系統誤差外，儀器測量本身也會存在一定的相對誤差，檢測方法本身存在的誤差值已＞0.5%，對還原糖含量極低的全蔗糖糖漿來說顯然不合適。

圖2　高效液相色譜法測定還原糖含量的散點分布圖

2.3　離子色譜法測定還原糖含量的結果

按照1.3.4的測定步驟，離子色譜法的測定圖譜如下頁圖3所示。

從圖3可以看出，離子色譜儀能夠清晰分離出全蔗糖糖漿中的葡萄糖、果糖及蔗糖等糖組分。相比起高效液相色譜，離子色譜儀檢測結果的葡萄糖、果糖峰更為明顯，易于判斷，減少判斷峰帶來的系統誤差。向離子色譜儀重復注入待測液進行平行測定以驗證檢測結果的重復性，平行測定結果如表4所示。

表4　離子色譜儀平行測定結果

用離子色譜儀對液體糖試樣進行9次平行測定，測定所得轉化糖的平均值為0.42%，與滴定法結果0.43%接近。9次平行測定的相對平均偏差為2.30%，遠低于滴定法的9.02%及高效液相色譜的43.04%。從數據的準確性及重復性來看，離子色譜儀測定方法比滴定法、高效液相色譜法更適用于檢測全蔗糖糖漿中的還原糖含量。

圖3　離子色譜法檢測圖譜

3　結論

本文以液體糖（全蔗糖糖漿）為對象，研究比對了其還原糖含量的3種不同測定方法的操作差異性及其檢測結果的可靠性。得出如下的結論：

1） 滴定法測定全蔗糖糖漿的操作步驟繁瑣，容易引起操作誤差。其測定結果的相對平均偏差在行業標準規定的控制范圍內，為避免單次測量存在的偶然誤差，重復測定3次以上取其結果的平均值會更接近試樣還原糖干物質含量的真實值。

2） 高效液相色譜法檢測步序較滴定法簡單，但該方法的局限在于無法清晰識別出單糖峰，只能通過蔗糖峰間接計算出還原糖含量。而判斷峰起點及終點存在的誤差已經＞0.5%，因此該方法用于測量全蔗糖糖漿的還原糖含量存在較大誤差。

3）離子色譜儀是高效液相色譜儀的一種，其檢測步驟與高效液相色譜儀類似，離子色譜儀的優勢在于其檢測圖譜能夠清晰分離出全蔗糖糖漿中的葡萄糖、果糖及蔗糖等糖組分，因而能夠精確計算出全蔗糖糖漿中的還原糖含量，而且反復測定結果顯示數據的重復性好，所以此方法適用于測量全蔗糖糖漿中的還原糖含量。

［1］中華人民共和國工業和信息化部.QB/T 4093—2010液體糖［S］.北京：中國標準出版社，2010：1-5.

［2］吳小員，趙璧秋，黃立新.“QB/T4093—2010液體糖”旋光法測定蔗糖時還原糖的影響研究［J］.甘蔗糖業，2012（6）:43-47.

［3］黃彬紅.返滴定法測定赤砂糖還原糖［J］.福建輕紡，2014（5）:46-50.

［4］雷時奮.準確認識與使用蘭-艾農恒容法-對《對赤砂糖行業標準的修改意見》的一點補充［J］.輕工標準與質量，1999（1）:13-14.

［5］鄧廣華，李勁勁，農立忠，等.QB/T 4093—2010液體糖標準的問題及其修訂建議［J］.甘蔗糖業，2015（2）:54-59.