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。
2.2 F55 果葡糖浆
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。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
R2 为0.993,非常接近1,两者之间有很好的线性相关性。
2.3 F42 果葡糖浆
试验测定的结果见图3。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,
2.4 验证试验
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F42 果萄糖浆(%)蔗糖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。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/T4093-2010 中对测定糖液总糖分的影响。
3 结论及讨论
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。