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，還原糖是一個常規理化檢驗項目，涉及的樣品種類很廣，如乳制品、肉制品、發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，還原糖總量目前應用較多的是化學滴定法，食品檢測中最常用的是國標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，生成藍色氫氧化銅沉淀，此沉淀立即與酒石酸鉀鈉反應生成深藍色的酒石酸鉀鈉銅絡合物。

（2）當堿性酒石酸銅甲、乙液與還原糖共熱時，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）當還原糖將溶液中酒石酸鉀鈉銅耗盡時，稍微過量的還原糖可將亞甲基藍還原而呈無色，指示滴定終點的到來。

（4）為消除氧化亞銅沉淀對滴定終點觀察的干擾，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生絡合反應，生成可溶性無色絡合物，利于終點的判定。

檢測原理的補充性解釋

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

亞鐵氰化鉀作用。當樣品中存在大量的如鐵、錳、鈷等金屬離子，或樣品處理時，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，當亞鐵氰化鉀被過量消耗時，不能有效絡合氧化亞銅，致使滴定終點不顯無色而顯暗紅色。可另配制亞鐵氰化鉀溶液，滴定時往錐形瓶中適量添加，標準與樣液添加量一樣。

定量標準物質。堿性酒石酸銅甲液中的硫酸銅的銅離子（Cu2+）為此滴定反應的定量標準物質，堿性酒石酸銅乙液中氫氧化鈉提供了強堿性環境，故國標GB/T 5009.7-2008中5.2：“吸取5.0mL堿性酒石酸銅甲液”的體積量取精度應改為“5.00mL”，否則檢測結果的有效位數達不到該標準的要求：“還原糖含量≥10g/100g時計算結果保留三位有效數字”。

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

筆者嚴格按國標操作，標定5.00mL堿性酒石酸銅溶液，耗去葡萄糖標準溶液的量為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+是個中等偏弱氧化劑，在本實驗條件下，不易將葡萄糖氧化為葡萄糖二酸，故（7）式也不成立。

文獻中提到滴定反應液的實測結果中，證實有CO32-產生，故認為（8）式最為合理。

主要影響因素

反應液堿度。堿度不同，反應速度不同，堿度越高，反應速度越快，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準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液的堿度變化有關。

加熱功率。為了加快反應速度，標準選擇了電爐加熱。加熱功率不同，樣液沸騰時間不同，時間短樣液消耗多，同時反應液蒸發速度不同，即時堿度的變化也就不同，故實驗的平行性也就受影響。實驗中，可以使用普通的1000W電熱絲電爐，在總共6檔功率的選擇中，我們發現選擇第四或第五檔，都能得到較滿意的滴定結果。加熱前，電爐先預熱10min左右，待穩定后再開始滴定實驗。

反應液沸騰 。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，產生足夠的水蒸汽以防止空氣進入錐形瓶內，避免結果偏高。由于還原糖與銅離子的氧化反應速度相對較慢，國標中，采取預加入較預滴定少1mL的樣液，加熱至沸后才開始滴定剩余樣液至終點。這里的“加熱至沸”，應有個“一致性”，可一律等待錐形瓶內的液體完全沸騰后，否則，會影響滴定結果的精密度。

錐形瓶規格 。 不同規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格的150mL錐形瓶，使用前，用0.01g精度的天平剔除個別質量偏差較大的瓶子，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。

關鍵試劑的配制

葡萄糖標準溶液。 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，故在配制前需按標準98℃～100℃加熱2h，去除結晶水與游離水分。定容前，加5mL鹽酸是為了防止細菌繁殖，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℃（脫去最后一結晶水溫度）～560℃（熔點）的條件下烘2h以上，以徹底去除結晶水與游離水分，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，提升檢測質量。

作者簡介：

黃莉來（1976-），女，工程師，從事食品檢驗研究。