利用旋光法測量奶粉中的糖性分析

姜興秋 段浩巖 王澤超 蘇中乾

【摘 要】根據奶粉溶液的旋光度來分析所含糖的性質，本文采用旋光法，同時根據其不同濃度的旋光度來確定含糖量。測試方法簡單，成本低廉，準確度較高，能滿足一定范圍的質量檢測要求。并利用比旋光度的情況，用旋光儀直接測定這些成分的含量。

【關鍵詞】奶粉；蔗糖；乳糖；旋光度

旋光法是利用物質的旋光性質測定溶液濃度的方法。一般來說旋光法測量溶液濃度時，旋轉終點是通過人眼判斷三分視場的光強強弱來確定的，旋轉角度是通過人眼從檢偏器上的刻度盤讀取的，誤差稍大，但旋光法具有成本低、體積小、響應速度快、操作簡單的優點，因此采用旋光法來測量溶液的濃度是非常重要的。本文將基于旋光法的檢測原理，結合光電檢測系統的組成，來分析和鑒別奶粉溶液的含糖情況（乳糖和蔗糖）。

1.測量原理

偏振光通過手性化合物溶液后，介質溶液能使偏振光的偏振面發生旋轉，偏振面的方向就會旋轉一個角度，這種能使偏振面旋轉的性能稱為旋光性。偏振面被旋光性物質所旋轉的角度叫旋光度，用 表示。乳糖和蔗糖均為具有旋光性的物質。因此測量溶液中糖濃度的問題可以轉換為測量偏振光偏振面旋轉角度的問題。當溫度、光的波長及溶液層厚度一定時，糖溶液的濃度與偏振光偏振面旋轉的角度成正比，因此可以通過旋光法測量溶液中糖的濃度。同時考慮到乳糖和蔗糖旋光角不同，可以利用旋光情況來鑒別奶粉中所包含的碳水化合物是乳糖還是蔗糖，考慮到溫度在20°C左右時乳糖和蔗糖的水解速度較慢，對實驗結果影響非常小，基本可以忽略，因此可以在這一溫度范圍內對其進行測量。考慮到我們測量的介質為溶液，測量的結果會與選取的盛放樣品的管子（旋光管）的長度密切相關，因此，我們將利用比旋光度[ ]對溶液的糖含量進行分析。比旋光度僅決定于物質的結構，比旋光度是物質特有的物理常數，采用比旋光度將比旋光度更有說明意義。

在實際工作中，常常可以用不同長度的旋光管和不同的樣品濃度測定某物質溶液的旋光度 ，并按下式進行換算得出該物質的比旋光度[ ]。

式中：C--溶液的濃度（g/100mL）； --旋光管長度（dm）。

若被測物質是純液體，則按下式進行換算。

式中： --液體的密度。

2.數據與分析

考慮到蔗糖存在水解效應，溫度會對溶液的旋光度造成一定的影響。通過實驗我們發現溫度20°C情況下，溶液的旋光度隨時間變化較小，因此，我們重點測量了此溫度下的溶液的旋光度，并作出其旋光度與溶液濃度的關系曲線。通過對不同奶粉、不同濃度的溶液進行旋光度分析，我們可以描繪出奶粉中所含糖分的基本情況。

圖2為我們測量的奶粉中主要糖分為蔗糖的溶液其旋光度與濃度的關系圖，從圖2可以看出蔗糖在未出現水解之前，在溫度相差不大的情況下，它的旋光度與溶液的濃度成線性關系，通過最小二乘法我們可以擬合出相關線性回歸曲線為：

其中 為溶液的濃度，相關度 。

圖3為測量得到的蔗糖旋光度與溶液溫度之間的關系，我們可以發現，二者沒有明顯的線性關系。且不同溫度下其旋光度變化較大，這與溶液本身的溫度有關，同時蔗糖本身存在水解現象，溫度不同的溶液水解的速度不同造成了這種情況。因此，對于旋光度的測量必須在溶液的濃度溫度差值不是很大的情況進行。

3.結果與討論

通過以上實驗，用旋光法測定出奶粉樣本中糖成分（蔗糖或乳糖）的分析，及蔗糖不同濃度下旋光度的數據分析結果，我們可以看出利用旋光度測量的方法可以較為準確的分辨出糖的成分及含糖量。在對測試精度要求不太高的場合，用旋光法可以實現對奶粉含糖成分及含糖量的測定。

本文工作得到遼寧科技學院大創項目（201911430117）、（遼寧科技學院青年基金支持（Qn201601）、遼寧教育廳青年基金支持（L2017lkyqn-07）。

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（作者單位：1.遼寧科技學院雙百學院；

2.遼寧科技學院基礎部）