食品中糖的檢測方法研究進展

◎ 蘇駿敏，沈昌瑩，張樹權

（東莞市食品藥品檢驗所，廣東 東莞 523808）

糖類（即碳水化合物）是食品工業的主要原料，也是大多數食品的重要組成成分。它包括單糖、雙糖和多糖，對食品的形態、組織結構、理化性質及其色、香、味等都有很大的影響[1]。糖類含量不僅是營養價值高低的重要標志，也是一些食品的重要質量指標。例如，葡萄酒中的總糖量是影響葡萄酒質量和區分葡萄酒種類的重要指標之一[2]。同時，隨著食品行業的快速發展，食品摻假技術越來越復雜，隱蔽性越來越高，糖的檢測在果汁、蜂蜜等摻假鑒別中具有重要研究價值。糖的分析關系到食品、發酵、醫學和藥學等多個領域，因此糖含量的測定一直是國內外的研究熱點[3]。本文對近年來食品中糖含量測定的主要常用國家標準方法進行了綜述，為食品中糖含量的檢測方法提供一定參考依據。

1 食品中糖含量的測定方法

食品中含有許多糖類，包括具有還原性的糖和非還原性的糖。食品中糖含量的測定一般指的是糖的總量的測定，即“總糖”。食品中的總糖通常是指具有還原性的糖和在一定條件下能水解為還原性單糖的蔗糖的總量[4]。近年來，食品中糖含量的主要測定分析方法有滴定法（直接滴定法、高錳酸鉀滴定法、鐵氰化鉀法和奧氏試劑滴定法）、分光光度法（苯酚硫酸法、3,5-二硝基水楊酸比色法）、旋光法以及高效液相色譜法（電噴霧檢測器、示差折光檢測器、蒸發光散射檢測器等）。

1.1 滴定法

滴定法被廣泛應用于食品中糖含量的測定，主要應用于還原糖、蔗糖以及總糖的測定，其中總糖含量的測定是建立在還原糖的測定方法的基礎之上的。還原糖是指分子中含有游離醛基或酮基的單糖和含有游離醛基的二糖，具有還原性，包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖和麥芽糖等，多糖則大多因為半縮醛羥基的存在，經過還原后變成糖酸，如葡萄糖變成葡萄糖酸。滴定法通過使用堿性酒石酸銅溶液、奧氏試劑、斐林試劑等，與食品中還原性糖發生氧化還原反應，通過滴定量計算對應糖的含量。

1.1.1 直接滴定法

直接滴定法利用還原糖的還原性，以及多糖能通過水解轉化為具有還原性的單糖，經過前處理去除樣品中的蛋白質等雜質后，通過氧化還原反應，直接滴定后換算成樣品中相應糖的含量。直接滴定法可廣泛運用于食品中總糖、蔗糖、還原糖的測定，包括菲林法和蘭-艾農法，菲林法是最常用的直接滴定法之一。菲林試劑能與醛糖發生反應生成特征性的磚紅色Cu2O沉淀[5]。該方法具有很好的準確度和精密度，且不需要大型的分析儀器設備，結果重現性好。但其反應速率較慢，結果判定現象較模糊。另外，在試驗中還應避免蛋白質沉淀裹挾總糖，造成測定結果偏低[6]。斐林試劑在使用時注意要現配現用，且滴定時需要在靠近滴定終點處加入指示劑。蘭-艾農法又稱為萊因-埃農氏法，使用的是堿性酒石酸銅溶液，堿性酒石酸銅溶液是在斐林試劑的基礎上進行了一定的改良，優點在于預先在試劑中加入了亞甲基藍，因此不需要在靠近滴定終點時加入指示劑。且試劑中加入了亞鐵氰化鉀，可以與氧化亞銅反應生成可溶性絡合物，阻止了紅色沉淀析出，從而讓滴定終點判定更加清晰[7]。近年來，堿性酒石酸銅試劑還被開發制成堿性酒石酸銅試紙，可用于葡萄糖的鑒別，具有操作簡便、快速、準確等優點，且能節約試劑、性質穩定[8]。葉維佳等[9]使用本尼迪特試劑制成的試劑盒進行還原糖的快速檢測。本尼迪特試劑是斐林試劑的改良試劑，其中含有的檸檬酸鈉作為親水性掩蔽絡合物形成劑，能防止氫氧化銅沉淀的形成，因此可以存放備用，避免了斐林試劑必須現配現用的缺點。該方法不僅結果準確，而且操作方便，檢測效率高。目前，該快速檢測方法可以應用于真假果汁的辨別，通過檢測果糖快速鑒別果汁是否摻假，在果汁中果糖的快速檢測中具有較好的發展前景。

1.1.2 高錳酸鉀滴定法

高錳酸鉀滴定法是標準《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》（GB 5009.7—2016）中規定的第二法，該方法又被稱為門森-瓦爾格（Munson-walker）高錳酸鉀法，可廣泛運用于食品中還原糖的測定，也是美國公職分析化學家協會測定果蔬可溶性糖的標準法[10-11]。通過樣品中的還原糖把銅鹽還原為氧化亞銅，然后在硫酸鐵作用下，氧化亞銅被氧化為銅鹽，利用高錳酸鉀溶液滴定氧化作用后生成亞鐵鹽，根據高錳酸鉀的消耗量，計算出相對應的糖含量。該方法準確度和重現性優于直接滴定法，且直接滴定法不適用于檢測深色樣品，高錳酸鉀法卻不受有色樣液的限制，但本方法操作復雜、費時，需使用糖類檢索表[12-14]。

1.1.3 鐵氰化鉀法

高錳酸鉀滴定法是標準《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》（GB 5009.7—2016）中規定的第三法，可用于糧食、油料中還原糖含量的測定，也是國內測定果蔬可溶性糖的常規方法。還原糖在堿性條件下將鐵氰化鉀還原為亞鐵氰化鉀，還原糖自身被氧化為相應的糖酸。多余的鐵氰化鉀在乙酸的存在下，與剩余的碘化鉀作用析出碘，析出的碘通過硫代硫酸鈉標準溶液進行滴定，通過計算鐵氰化鉀氧化還原糖時的消耗量，查表得到試樣中還原糖的含量。《美國藥典》（United States Pharmacopoeia）收載有麥芽糊精的標準[15]。陳皓等[16]在《美國藥典》和鐵氰化鉀法的基礎上，提出利用鐵氰化鉀等試劑與還原糖反應后，用分光光度計進行麥芽糊精還原糖含量檢測的新思路，其線性范圍為 0.50 ～ 4.00 μg·mL-1，定量限為 0.13 μg·mL-1，回收率為95.35%，RSD為5.19%（n=9）。該方法操作簡便，靈敏度好，結果穩定，避免了滴定法中易造成試驗結果偏差的多種影響因素。

1.1.4 奧氏試劑滴定法

奧氏試劑滴定法又被稱為碘量法和奧夫納爾法，是標準《白砂糖試驗方法》（GB/T 35887—2018）[17]、《白砂糖》（GB/T 317—2018）[18]、《冰糖試驗方法》（QB/T 5010—2016）[19]等方法中規定的還原糖分測試方法，適用于白砂糖、綿白糖、精制糖蜜以及甜菜塊根中還原糖含量測定。基于堿性銅鹽溶液中的金屬鹽類的還原性，用碘量法測定奧氏試劑與糖溶液作用生成的Cu2O，從而計算出樣品中還原糖分。該法具有操作簡便，試樣消耗量少，測定結果準確度高等優點[20]。

1.2 分光光度法

分光光度法廣泛適用于食品中總糖以及多糖的測定。利用糖經水解轉化后，與特定化合物反應可以生成有色物質，根據其對一定范圍波長光的吸收程度與糖的濃度呈正比，外標法測得糖的含量。李燕萍等[21]采用納米金為顯色信號元件，基于點擊反應，建立了一種簡單快捷、靈敏度高的比色檢測方法。該方法的檢出限為 0.001 5 μmol·L-1。陳慧等[22]基于 3,5- 二硝基水楊酸比色法和苯酚硫酸法的分光光度法，開發出利用python/RGB色彩數據分析平臺快速測定還原糖濃度的方法，該方法不僅方便快速，而且可多通道處理。目前，分光光度法中使用最為廣泛的是苯酚硫酸法和3,5-二硝基水楊酸（DNS）比色法。

1.2.1 苯酚硫酸法

苯酚硫酸法是利用試樣中的糖經酸水解后轉化成還原糖，經硫酸脫水作用，迅速生成糖醛或糖醛衍生物，并與芳香族酚類化合物縮合反應生成橙黃色物質，采用外標法定量。該方法具有較高的靈敏度，準確性較好，適用面廣[23]。但同時會因樣品本身所帶的顏色對結果造成一定的干擾。苗曉燕等[24]建立苯酚硫酸法測定蘆薈粗多糖中多糖的含量，測定結果準確、穩定可行，可應用于多糖產品的質量檢測和監控。于曉輝等[25]采用薄層色譜法與苯酚硫酸法聯用控制黃芪多糖粗粉質量，在20～200 μg線性范圍，r=0.999 8，重復性良好，相對偏差低于2.0%。張居作等[26]對苯酚硫酸法進行優化用于測定苦瓜多糖的含量，用紫外可見分光光度計在400～600 nm進行波譜掃描，確定了苦瓜多糖的最大吸收波長為493 nm，該方法的回收率達到98.69%，RSD為2.04%（n=5），操作簡單，重現性較好，適用性廣泛。

1.2.2 3,5-二硝基水楊酸比色法

3,5-二硝基水楊酸比色法又被稱為DNS法[27]。水溶性糖和水不溶性多糖經鹽酸溶液水解后轉化成還原糖，與3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）共熱后被還原成橙黃至棕紅色的氨基化合物，且在一定范圍內，還原糖含量與反應液的顏色強度呈正相關[28-29]。該方法的檢測濃度范圍相對較寬，操作簡便，可用于大批量的試樣的糖含量測定。李淑貞等[30]將DNS法應用于蔗汁中還原糖含量的測定，檢出限為0.005 mg·mL-1，回收率為99%～103%。邵錦挺等[31]對DNS法進行改良，采用酶聯免疫測試儀微盤比色，建立了微型化DNS法，線性范圍在0.2～1.0 mg·mL-1，r2=0.999 4，回收率為99.0%～103.0%。與傳統DNS法相比，微型化DNS法可用于微量樣品的大批量快速檢測。劉蕭等[32]建立了試紙法用于還原糖的快速檢測，以DNS比色法為顯色機理，把化學反應從試管移到試紙上進行，檢測范圍為0.01～3.00 mol·L-1，具有操作簡單、價格便宜等優點，且不需要儀器設備，結果顯示直觀，可實現對還原糖的半定量快速檢測。

1.3 旋光法（檢糖計法）

旋光法是《白砂糖試驗方法》（GB/T 35887—2018）、《赤砂糖試驗方法》（QB/T 2343.2—2013）[33]等標準中規定的蔗糖分含量的測試方法，可用于白砂糖、冰糖、赤砂糖以及液體糖的蔗糖分含量測定。蔗糖、葡萄糖、果糖等分子中都具有不對稱碳原子，因此都具有旋光性，能通過使偏振光的振動面發生一定角度的旋轉，用旋光儀測定其旋光度，可以計算出試樣的蔗糖分含量。一次旋光法適用于測定白砂糖和冰糖中的蔗糖分含量；二次旋光法可用于測定赤砂糖的蔗糖分含量，通過測得糖溶液轉化前后的旋光讀數，計算求得蔗糖分含量。該方法前處理操作簡單，分析時間短且監測效率高，但適用范圍不夠廣泛。使用時必須對旋光儀進行調零校正，試驗溫度會對結果測定產生較大影響。史琦云等[34]利用旋光法運用于蜂蜜品質的檢驗，根據摻入糖類濃度的不同，根據已建立的回歸方程，通過旋光度值判斷蜂蜜真偽以及是否有摻入糖類物質。

1.4 高效液相色譜法

適用于食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和乳糖的測定。利用高效液相色譜柱分離，用電噴霧檢測器、示差折光檢測器或蒸發光散射檢測器檢測，外標法定量。馮鑫等[35]在用電噴霧檢測器、示差折光檢測器和蒸發光散射檢測器測定糖分比較中發現，電噴霧檢測器不受限于信噪比，不僅具有較高的靈敏度，且重現性和線性良好，在未來高效液相色譜法檢測食品中糖分時可作為備選檢測器。徐慧等[36]建立了高效液相色譜法同時測定蘋果中的D-果糖、D-葡萄糖和蔗糖含量的方法，測定結果的相對標準偏差為0.69%～1.17%（n=6），該方法簡便準確，可為蘋果品質鑒定提供參考依據。孟伊娜等[37]用HPLC建立了同時測定甜高粱莖稈中果糖、葡萄糖和蔗糖含量的方法，在0.05～5.00 mg·mL-1范圍內，其線性相關系數均為0.999 9，相對標準偏差小于1%，RSD小于1%，回收率高于96%。該方法不僅精密度好，而且準確性較高，前處理和操作簡單，重復性好。

2 結語

糖的檢測涉及到的方法較多，應用最為廣泛的主要包括了滴定法、分光光度法、旋光法和色譜法等，不同方法適用的食品種類、檢測濃度不同，且存在各自優缺點。滴定法的適用范圍最為廣泛，檢測結果較為精確，且不需要大型的分析儀器設備，但是操作相對復雜，耗時較長。分光光度法的準確性較好，靈敏度高，且操作相對簡便、快速，可用于大批量、微量樣品的檢測。但對于本身帶有顏色的樣品，可能會伴有較高的假陽性。以大型儀器為基礎的高效液相色譜法雖然準確度和靈敏度都較高，重復性好，但也存在成本高、結果分析復雜等問題。食品中糖含量的檢測不僅是食品研發、品質鑒定的重要檢測指標，在蜂蜜摻假、果汁摻假等的鑒別中也具有重要研究意義。目前，對糖含量的檢測手段主要依據國家標準方法進行，但由于標準方法前處理操作煩瑣，且缺少快速現場檢測方法，不能完全滿足于檢測需要，因此需要一種靈敏度、精密度、準確度較高，重復性較好，操作簡便快速的糖檢測方法。