旋光儀在食品分析中的應用

何 萍，張京京

旋光儀在食品分析中的應用

何 萍，張京京

（營口理工學院，遼寧 營口 115000）

旋光儀是測定物質(zhì)旋光度的儀器，通過對樣品旋光度的測定，可以分析確定物質(zhì)的濃度、含量及純度等。本文主要介紹了旋光儀用于測定食品中的糖類物質(zhì)和谷氨酸鈉的方法，拓展了常規(guī)實驗儀器的使用范圍，提高了物理化學專用儀器的利用率。

旋光儀； 旋光度； 糖類； 谷氨酸鈉

物理化學實驗是一門使用儀器設(shè)備較多的實驗課，課程順利開展的前提是需要配備很多種類的常規(guī)實驗儀器。近年來，各高校對大型儀器設(shè)備的開放和共享機制進行了很多研究和創(chuàng)新，儀器使用效益日益提高；然而花費地方高校大量資金所購買的物理化學實驗儀器往往專項專用，只用于本科學生的日常教學，設(shè)備利用率低，浪費嚴重。如何提高物化儀器在科學研究中的作用，拓展常規(guī)儀器的實驗功能勢在必行。[1]

線偏振光通過物質(zhì)后振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做旋光現(xiàn)象，振動面旋轉(zhuǎn)的角度稱為該物質(zhì)的旋光度。能夠使線偏振光的振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)叫做旋光性物質(zhì)。如松節(jié)油、糖溶液、石英等都是旋光性物質(zhì)。旋光儀是測定物質(zhì)旋光度的儀器，廣泛應用于制藥、藥檢、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工業(yè)生產(chǎn)[2]。在物理化學實驗中，旋光儀只單獨用于蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定一個實驗，測定蔗糖水解過程中的旋光度的變化，儀器數(shù)量多但使用率低。本文主要介紹旋光儀在食品分析方面的一些應用。

1 旋光法測定食品中糖類的含量

糖類是自然界分布廣泛、數(shù)量最多的有機化合物，是綠色植物光合作用的直接產(chǎn)物，也是食品的主要組成成分之一。人類攝取食物的總能量中大約80%由糖類提供，是人類及動物的生命源泉[3]。多數(shù)糖分子中都含有不對稱碳原子，其溶液都具有旋光性，而旋光度又與溶液中糖的濃度成比例關(guān)系，因此，在一定條件下測定一定濃度糖溶液的旋光性，可以計算溶液中糖的含量。

糖廠的原料及中間制品主要成分都是蔗糖，均需測定蔗糖含量（蔗糖分），旋光法是測定蔗糖分最簡單快速的一種方法。但是由于糖廠中間制品及副產(chǎn)品一般都帶有顏色，旋光法則要求樣品顏色淺而透明，所以通常需要脫色處理。150年來廣泛使用堿式醋酸鉛作糖品分析的澄清劑，鉛的化合物有毒且會對環(huán)境造成嚴重污染，替代方法的研究成為了當務之急。替代方法之一是使用無鉛澄清劑，如冷俊峰[4]采用堿式氯化鋁作澄清劑，溶液PH值為5.5~7.0，每100 mL溶液含糖量為26.000 g，堿式氯化鋁（BAC，10×10-2Al2O3，B=75%）用量為1.0~4.0 mL，1∶1氨水為0.2~0.8 mL為測定赤砂糖和紅糖中蔗糖含量的最佳條件，效率比使用堿式醋酸鉛高，測定的蔗糖分結(jié)果一致。林偉福[5]等人則使用硫酸鋁與碳酸鈣的混合物，確定了硫酸鋁與碳酸鈣的最佳比例為3∶5，使用該比例澄清劑處理后得到的溶液最清，帶一點棕色，但是不影響旋光度的測定。郭劍雄[6]研制出的卡塞1號（一種鈉、鋁、鋅的復合鹽），克服了粉狀試劑容易吸潮變質(zhì)的難題，在長達3個月的實驗中，試劑仍然有效。方法之二是使用近紅外旋光法，其工作波長遠大于糖溶液中色素的吸光范圍，不需要脫色，可以直接檢測蔗糖分。同時用近紅外旋光法，普通旋光法和離子色譜法三種方法，檢測混合汁、清汁、糖漿的蔗糖分，結(jié)果表明近紅外旋光法準確性高，更加環(huán)保，盡管儀器設(shè)備一次性投資大于普通旋光法，但運行成本相對比較便宜，有很大發(fā)展空間[7]。

乳糖是哺乳動物特有的一種化合物，是一種雙糖。乳糖是人體非常有益的營養(yǎng)成分，能促進人體腸道內(nèi)有益乳酸菌的生長，抑制腸道內(nèi)異常發(fā)酵造成的中毒現(xiàn)象，乳糖還可以促進機體對鈣的吸收。旋光法測定乳糖已經(jīng)于1948年收載于AOAC分析方法中并沿用至今，操作簡單，能同時處理較多樣品。韓紹玫等[8]此基礎(chǔ)上引入溫度校正因子，消除了溫度對比旋光度的影響，將丹麥法經(jīng)驗公式中的體積校正因子從0.94調(diào)整到0.945，精密度符合IDF國際標準的要求。童殿榮[9]利用工作曲線測定乳糖濃度，將GB5409-85的沉淀劑改為GB6194-86中的沉淀劑，可以減少乙酸鋁對容量瓶的污染，更容易過濾。并且樣品濃度是在工作曲線中查出，溫度不影響測定結(jié)果，不需要溫度系數(shù)校正。伍桃英[10]，鄭向華[11]等人則研究了不同蛋白沉淀劑對乳糖溶液旋光度的影響。

淀粉是一種多糖，是人類食物的重要組成部分，也是供給人體熱能的主要來源，廣泛存在于植物的根、莖、葉、種子等組織中。用旋光法測定淀粉含量分為直接法和間接法。直接法的原理是淀粉本身具有旋光性，用氯化鈣溶液提取淀粉，測定旋光度，可計算出淀粉含量。盧林[12]考察了冷卻方式和旋光液溫度對淀粉含量測定結(jié)果產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)旋光液溫度在20~25 ℃范圍內(nèi)，旋光度無明顯差異，如果溫度超過25 ℃或低于20 ℃，需要進行溫度校正，計算出了不同溫度的溫度校正系數(shù)。文中還指出采用合適統(tǒng)一的冷卻方式（冰水浴），也可以保證結(jié)果的準確性。間接法是指用稀酸水解樣品，將其中的淀粉轉(zhuǎn)化成具有旋光性的糖類物質(zhì)，測定旋光度后再計算出淀粉含量。童丹在測定馬鈴薯淀粉含量[13]的研究中確定了樣品的最佳水解時間為15 min，時間太長或太短都會使測定結(jié)果偏低。

2 旋光法測定食品中谷氨酸鈉的含量

谷氨酸鈉是一種谷氨酸的鈉鹽，能夠增強食物的鮮味，屬于自然形成的最豐富的非必須氨基酸之一，由于分子結(jié)構(gòu)中含有一個不對稱碳原子，具有光學活性，因此用旋光儀測定其溶液旋光度，再換算出谷氨酸鈉的含量。

對于一些復合調(diào)味品，通常摻有淀粉、蔗糖及各種不溶于水的香料，在用鹽酸提取谷氨酸鈉過程中，淀粉和蔗糖都會水解成帶有左旋光性的糖，而谷氨酸鈉在鹽酸溶液中顯右旋光性，兩者發(fā)生消旋現(xiàn)象，從而對測定結(jié)果造成干擾。胡玉赭[14]通過對凱氏定氮法、高氯酸滴定法、旋光法和酸度計法四種測定谷氨酸鈉的方法進行比較，得出了對于谷氨酸鈉含量為99 %和80 %（含20 %NaCl）的產(chǎn)品，可以選用旋光法，對于含有蔗糖、淀粉和其它不易溶解的物質(zhì)的產(chǎn)品，可以選用其它三種方法的結(jié)論。童鶴泉等[15]繪制了不同濃度蔗糖酸化后的（左）旋光曲線，將其加入樣品的旋光度從而抵消消旋作用，準確度和精密度均達到要求。

3 結(jié) 論

旋光儀在食品分析中的應用十分廣泛，在藥物分析和食品添加劑的檢測中也有十分重要的地位。旋光儀除了可以測量旋光物質(zhì)的含量以外，與其他儀器聯(lián)用還可以用于化學分析、過程實時檢測或手性物質(zhì)的測定。根據(jù)旋光儀的工作原理，還可以用來檢測兩種液體混合后的體積濃度。在地方高校，科研經(jīng)費較少，科研力量相對較弱，大部分教師缺乏獨立購買儀器的能力，常規(guī)儀器的開放和共享就顯得尤為重要，不應只局限于某些特定的基礎(chǔ)實驗項目中。

［1］王耿. 通過網(wǎng)絡(luò)提高物理化學實驗儀器利用率[J]. 實驗室科學. 2014，17(4)：197-199.

［2］何建玲. 有機化學基礎(chǔ)教程[M]. 北京：北京大學出版社，2011.

［3］謝明勇，胡曉波，王遠興. 食品化學[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2011.

［4］ 冷俊峰. 無鉛澄清法測定赤砂糖和紅糖中蔗糖的含量[J]. 甘蔗糖業(yè). 1995，(4)：46-49.

［5］ 林偉福，薛信義，謝旺達. 無毒鋁試劑代替堿式醋酸鉛的適用性研究[J]. 廣西蔗糖，2000，(4)：57-59.

［6］ 郭劍雄. 糖品分析用的無毒澄清劑之研制[J]. 廣西輕工業(yè), 2006，(5)：17-18.

［7］ 馬步，黃凱，盧家炯. 近紅外旋光法與普通旋光法測定蔗糖分的對比研究[J]. 廣西輕工業(yè), 2006，22(1)：8-10.

［8］ 韓紹玫，冷友斌. 改良旋光法測定牛乳中的乳糖[J]. 中國乳品工業(yè), 1991，19(5)：207-208.

［9］ 童殿榮. 旋光儀測定新鮮牛乳中乳糖[J]. 儀器儀表與分析監(jiān)測. 1998(3)：54-55.

［10］ 伍桃英，李夢怡，李亦蔚，等. 3種測定乳制品中乳糖含量方法的比較[J]. 食品與機械,2010，26(5)：71-74.

［11］ 鄭向華，楊自潔，龔吉軍，等. 基于旋光法的原料乳中乳糖摻偽鑒別技術(shù)研究[J]. 2015，36(6)：75-77.

［12］ 盧林. 旋光法測定大米和玉米淀粉含量的條件控制研究[J]. 食品科技,2010，35(12)：272-274.

［13］ 童丹. 旋光法測定馬鈴薯淀粉含量最佳水解時間的確定[J]. 喀什師范學院學報, 2014，35(3)：17-19.

［14］ 胡玉赭. 關(guān)于味精中谷氨酸鈉含量測定方法的探討[J]. 科技信息, 2011(21)：620.

［15］ 童鶴泉，俞彩城. 復合特鮮味素中谷氨酸鈉含量的旋光測定[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志, 1991，1(3)：172.

Application of Polarimeter in Food Analysis

（Yingkou Institute of Technology, Liaoning Yingkou 115000, China）

A polarimeter is a scientific instrument to measure the angle of rotation caused by passing polarized light through an optically active substance. Through determination of optical rotation, it can determine the substance’s concentration, content, purity and so on. Inthis paper, application of polarimetry in determination of saccharides and sodium glutamate in the food was introduced. The application can effectively improve the utilization rate and expand the application scope of conventional experiment instruments.

polarimeter; optical rotation; saccharides; sodium glutamate

2017-03-28

何萍（1985-），女，實驗師，碩士研究生，遼寧省營口市人，2010年畢業(yè)于廈門大學物理化學專業(yè)，研究方向：從事物理化學實驗教學工作。

O657；TS107.3

A

1004-0935（2017）05-0487-03