液體近紅外分析儀在葡萄糖漿檢測中應用的優(yōu)勢*

李海燕周海軍 郭 峰歐少沛何少清 付全意（

1廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280） （2FOSS(中國)有限公司，北京100081）

液體近紅外分析儀在葡萄糖漿檢測中應用的優(yōu)勢*

李海燕1**周海軍1郭 峰1歐少沛1何少清1付全意2（

1廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280） （2FOSS(中國)有限公司，北京100081）

根據(jù)透射光譜的特點，采用液體近紅外分析儀分析3類不同葡萄糖漿DE值（Dextrose Equivalent）。通過與化學法（費林試劑法）檢測結果對比，近紅外光譜儀檢測3類葡萄糖漿DE值重復性驗證標準差分別為0.04、0.09、0.11，變異系數(shù)分別為0.18%，0.22%，0.11%。研究結果證明，利用近紅外光譜儀檢測DE值操作更快速、簡便，重復性良好、準確度高，適合實際操作需要，能快速為淀粉糖生產(chǎn)過程控制提供指導。

葡萄糖漿；DE值；液體近紅外分析儀

葡萄糖漿是以淀粉或淀粉質為原料，經(jīng)全酶法、酸法、酶酸法或酸酶法水解、精制而得的含有葡萄糖的混合糖漿。葡萄糖漿具有溫和適中的甜度，良好的抗結晶性，抗氧化性，適中的粘度，良好的化學穩(wěn)定性等特點，主要應用于糖果、果醬、果凍、飲料、乳飲料、味精、卷煙的生產(chǎn)，也可以作為蠔油、老抽等調味品的輔料。

在葡萄糖漿生產(chǎn)過程中，淀粉通過酶的作用發(fā)生水解，其水解程度以還原糖占干物質的百分數(shù)表示，稱為DE值（Dextrose Equivalent）。通過控制淀粉的水解程度能夠獲得不同DE值的葡萄糖漿。國家標準中將產(chǎn)品按DE值分為3類：低DE值產(chǎn)品（20%＜DE值≤41%）、中DE值產(chǎn)品（41%＜DE值≤60%）、高DE值產(chǎn)品（DE值＞60%）。DE值測定的方法有很多種，如物理法（如旋光法）、物理化學法（如色譜法）和化學法（如費林試劑法、碘量法）等。目前，GB/T 20885-2007中規(guī)定使用費林試劑法測定DE值，該方法的優(yōu)點在于檢測結果準確、重復性良好，缺點是其反應時間較長且需要在保持試劑沸騰的高溫條件下進行滴定操作，對檢測人員的要求較高。

近紅外光譜信息和信號特點決定其可廣泛應用于定性和定量分析領域。由于吸收強度低，近紅外光譜分析儀不需要對樣品作任何化學或物理的預處理，即可取得樣品內部深處的物質信息；近紅外譜區(qū)光子的能量比可見光低，在近紅外譜區(qū)分析是一種安全分析；近紅外分析的過程不消耗試劑，不產(chǎn)生污染，屬于“綠色分析”技術，是較為理想的現(xiàn)代分析技術。近紅外光譜的分析測定技術分為2大類：透射光譜技術和反射光譜技術。透射光譜法是把待測樣品置于作用光與檢測器之間，檢測器所能檢測到的分析光是作用光通過樣品體與樣品分子相互作用后的光。當樣品是透明的溶液時，分析光在樣品中經(jīng)過的光程一定，透射光的強度與樣品中組分濃度的關系可以由比耳定律決定；若樣品是渾濁溶液，樣品中有對光產(chǎn)生散射的顆粒，由于光散射的原因，光在樣品中經(jīng)過的光程不確定，透射光的強度與樣品濃度間的關系不符合比耳定律。淀粉經(jīng)過水解后為澄清透明的溶液，因此可以利用近紅外光譜儀進行分析，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法建立對應的定標模型，用于葡萄糖漿生產(chǎn)過程中DE值的控制。

本文根據(jù)葡萄糖漿國家標準選取3類DE值樣品，采用化學法（費林試劑法）和近紅外光譜儀分別檢測其DE值，旨在為液體近紅外分析儀在淀粉糖生產(chǎn)中的快速檢測奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

液體近紅外分析儀，丹麥FOSS有限公司；操作軟件，ISIscan；超聲波清洗機，天津奧特賽恩斯科技有限公司；IKA加熱板，美國艾卡科技有限公司；ML204分析天平，瑞士梅特勒托利多儀器有限公司；50mL滴定管、250mL容量瓶、10mL單標移液管，北京玻璃制品有限公司。

1.2 材料與試劑

硫酸銅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞甲基藍指示劑（均為分析純），廣州化學試劑廠；無水葡萄糖，基準試劑，廣州化學試劑廠；用水符合GB/T 6682《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》中一級水的規(guī)定。

1.3 費林試劑法測定DE值

1.3.1 試劑和溶液

1.3.1.1 葡萄糖標準溶液（2 g/L）的配制

稱取于100℃烘干至恒重的基準無水葡萄糖0.5 g（精準至0.0001 g)，用水溶解并定容至250mL容量瓶中，搖勻，備用。

1.3.1.2 次甲基藍指示液（10 g/L）的配制

稱取1.0 g次甲基藍溶于水中并定容至100mL容量瓶中，搖勻備用。

1.3.1.3 費林試劑：按GB/T 603的配制

標定：預滴定時，先吸取費林溶液Ⅱ，再吸取費林溶液Ⅰ各5.0mL于150mL錐形瓶中。加水20mL，加入玻珠3粒，用50mL滴定管預先加入24mL的葡萄糖標準溶液，搖勻，置于鋪石棉網(wǎng)的電爐上加熱，控制瓶中液體在120 s±15 s內沸騰，并保持微沸。加2滴次甲基藍指示劑液，繼續(xù)以葡萄糖標準溶液滴定，直至藍色剛好消失為其終點。整個滴定操作應在3min內完成。正式滴定時，預先加入比預滴定少1mL的葡萄糖標準溶液。并作平行試驗，記錄消耗葡萄糖溶液的體積，代入如下公式得到費林試劑的RP，取其算術平均數(shù)。

式中：RP——費林溶液Ⅱ、Ⅰ各5mL相當于葡萄糖的質量的數(shù)值，g；

m1——稱取基準無水葡萄糖的質量，g；

V1——消耗葡萄糖標準溶液的總體積，mL；

250——配制葡萄糖標準溶液的總體積，mL。

1.3.2 分析步驟

1.3.2.1 樣液的制備

稱取一定量的樣品（準確至0.0001 g)置于50mL燒杯中，熱水溶解后全部轉移至250mL容量瓶中，冷卻至室溫，加水稀釋定容至刻度，搖勻備用。

1.3.2.2 預滴定

先吸取費林溶液Ⅱ，再吸取費林溶液Ⅰ各5mL于150mL錐形瓶中，加水20mL，加入玻璃珠3粒，用50mL滴定管預加入一定量的樣液，將錐形瓶置于加熱板上，控制在120 s±15 s內沸騰，并保持微沸。以樣液繼續(xù)滴定（滴加樣液速度為每2秒1滴）至溶液藍色將消失時，加入亞甲基藍指示液2滴。再繼續(xù)滴加樣液至藍色剛好消失為其終點，記錄消耗樣液的總體積。

1.3.2.3 正式滴定

費林試劑用量同預滴定，用滴定管加入比預滴定時耗用量少1mL的樣液于錐形瓶中，加熱，按1.3.2.2中操作步驟，繼續(xù)用樣液滴定至終點，記錄消耗樣液的總體積。

1.3.2.4 結果計算

樣品中DE值按如下公式計算。

式中：X——DE值，%

RP——費林溶液Ⅱ、Ⅰ各5mL相當于葡萄糖的質量的數(shù)值，g；

m2——稱取樣品的質量的數(shù)值，g；

V2——滴定時消耗樣液的體積的數(shù)值，mL；

250——配制樣液的總體積的數(shù)值，mL；

DMC——樣品中干物質（固形物）的質量分數(shù)，%。

1.4 近紅外光譜法測定DE值

1.4.1 儀器條件

近紅外光譜儀：XDS；檢測溫度：30℃；石英管：配套XDS進樣裝置的透明小管。

1.4.2 試驗方法

1.4.2.1 樣品前處理

將分析已知含量的樣品約10 g轉移至50mL燒杯中，置于超聲波清洗機中，中等強度超聲1min，消除樣品中氣泡。

1.4.2.2 光譜采集及數(shù)據(jù)錄入

將樣品倒于石英管中，置于液體近紅外分析儀進樣裝置中,輸入樣品編號，上機測量。處理下一個樣品，重復上述操作，得到全組樣品光譜庫。將費林試劑法分析得出的DE值數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中。采用偏最小二乘法回歸模型（PLS)進行回歸建模。PLS法是近紅外光譜分析中使用較多、效果較好的一種多變量校正法，它主要是進行成分提取，即對變量系統(tǒng)中信息重新進行綜合篩選，從中選取多個對系統(tǒng)具有最佳解釋能力的成分，進行回歸建模，提高系統(tǒng)建模的準確性。

1.4.2.3 樣品檢測

樣品處理同1.4.2.1，將待分析的樣品倒入石英管中，置于液體近紅外分析儀進樣裝置中，輸入樣品編號，上機測量。每個樣品掃描5次，結果根據(jù)定標模型自動計算。

2 實驗結果

2.1 兩種方法檢測葡萄糖漿DE值的對比

利用液體近紅外分析樣品影響因素有樣品種類、化學組成、物理結構、顆粒大小、顏色等因素，分析葡萄糖漿時影響因素之一為樣品的濃度，故分析樣品濃度控制在30%～33%。表1～表3為采用費林試劑法和近紅外分析法檢測3類葡萄糖漿DE值的對比結果，其中低DE值最大偏差0.49，中DE值最大偏差0.42，高DE值最大偏差0.49。結果表明3類樣品在濃度基本一致時檢測結果絕對偏差在合理的范圍內。

表1 兩種方法檢測低DE值（20%＜DE值≤41%）樣品對比結果

表2 兩種方法檢測中DE值（41%＜DE值≤60%）樣品對比結果

2.2 近紅外分析法的重復性驗證

分別選取低DE值、中DE值、高DE值的葡萄糖漿樣品，每個樣品各掃描10次，結果見表4。

表3 兩種方法檢測高DE值（DE值＞60%）樣品對比結果

表4 樣品重復性驗證

由表4可知，樣品的重復性驗證標準偏差分別為0.04、0.09、0.11；變異系數(shù)分別為0.18、022、0.11，其中變異系數(shù)最大值為0.22%優(yōu)于2%。結合重復性驗證光譜圖可知，近紅外分析法檢測葡萄糖漿DE值的重復性良好。

3 結果與討論

費林試劑法測定樣品DE值需要配制樣品并且在高溫條件下檢測，完成一個樣品檢測時間約30min，反應時間較長；使用近紅外液體分析儀因其樣品前處理比較簡單，完成一個樣品的檢測時間約1min，大大節(jié)約檢測時間。通過對比三種低、中、高DE值樣品的檢測結果可知，近紅外檢測與化學法檢測結果偏差在合理范圍內，并且由于其樣品處理簡單、快速、準確度高、無化學試劑所造成的污染等優(yōu)點，能夠為淀粉糖漿的生產(chǎn)提供更準確、更快速的檢測數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)為淀粉糖生產(chǎn)過程控制，從而保證產(chǎn)品的質量。

［1］張力田，高群玉.淀粉糖［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2011.

［2］GB/T20885-2007，葡萄糖漿［S］.北京：中國標準出版社，2012.

［3］楊維旭，張顯有，王雁飛，等.近紅外光譜在淀粉糖生產(chǎn)中的應用［J］.分析檢驗，2003，24（4）：128-132.

［4］嚴衍錄.近紅外光譜分析基礎與應用［M］.北京：商務印書館，1935.

［5］王惠文.偏最小二乘回歸方法及其應用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2000，91.

［6］李慶波.牛奶主要成分含量近紅外光譜快速測量法［J］.食品科學，2002，（6）：121-124.

科技論文英文摘要寫作注意事項

1．英文摘要時態(tài)。英文摘要時態(tài)常用一般現(xiàn)在時、一般過去時、少用現(xiàn)在完成時、過去完成時，進行時態(tài)和其他復合時態(tài)基本不用。一般現(xiàn)在時用于說明研究目的、敘述研究內容、描述結果、得出結論；一般過去時用于敘述過去某一時刻（時段）的發(fā)現(xiàn)、某一研究過程（實驗、觀察、調查、醫(yī)療等過程）、提出建議或討論等。

2．英文摘要的語態(tài)。現(xiàn)在主張摘要中謂語動詞盡量采用主動語態(tài)的越來越多，因其有助于文字清晰、簡介及表達有力。被動語態(tài)。以前強調多用被動語態(tài)，理由是科技論文主要是說明事實經(jīng)過，至于那件事是誰做的，無須一一證明。事實上，在指示性摘要中，為強調動作承受者，還是采用被動語態(tài)為好。即使在報道性摘要中，有些情況下被動者無關緊要，也必須用強調的事物做主語。

3．英文摘要的人稱。原來摘要的首句多用第三人稱thispaper…等開頭，現(xiàn)在傾向于采用更簡介的被動語態(tài)或原形動詞開頭Todescribe…，Tostudy…，行文時最好不用第一人稱，以方便文摘刊物的編輯刊用。

Application advantage of liquid near Infrared spectrometer analysis in glucose syrup*

LI Haiyan1**ZHOU Haijun1GUO Feng1OU Shaopei1HE Shaoqing1FU Quanyi2

1（Guangzhou shuangqiaocompanyLtd.,GuangdongGuangzhou 510280，China）

2（Foss(China)companyLtd.,Beijing 100081，China）

According to the characteristics of the transmission spectra,this work analysis three kinds of different glucose syrup DE value byliquid near infrared spectrometer.With chemical method(fehlingreagent method)testing,the results of near infrared spectrometer detection repeatability validation standard deviation are 0.04，0.09 and 0.11 respectively,the variation coefficient are 0.18%,0.22%and 0.11%respectively.The results showed that the near infrared spectrometer detection DE value was more quick,easy operation,good repeatability and high accuracy.The liquid near infrared spectrometer is suitable for practical needs and can quickly provide guidance for starch syrup production process.

glucose syrup；DE value；liquid near infrared spectrometer

TS207.3

A

1673-6044（2017）01-0061-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2017.01.018

“廣東特支計劃”科技創(chuàng)新領軍人才（2014TX01N068）

** 李海燕，女，1981年出生，2005年畢業(yè)于廣州輕工職業(yè)技術學食品工程專業(yè)，技術員。

2017-02-21