甘蔗一压汁与二压汁的成分差异分析与研究

李清，刘慧霞，周少基，周文红，田光超，3，李鲜能，4

（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004；2.广西南华商贸有限公司，广西南宁530022；3.云南省轻纺工业设计院，云南昆明650041；4.华泰长城期货有限公司，广西南宁530022）

甘蔗一压汁与二压汁的成分差异分析与研究

李清1，2，刘慧霞1，*，周少基1，周文红1，田光超1，3，李鲜能1，4

（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004；2.广西南华商贸有限公司，广西南宁530022；3.云南省轻纺工业设计院，云南昆明650041；4.华泰长城期货有限公司，广西南宁530022）

为了探索糖汁清浊分流澄清新工艺，研究甘蔗压榨中一压汁、二压汁和混合汁的常规成分、无机成分及氨基酸含量的差异。采用甘蔗制糖统一分析方法、电感耦合等离子体发光光谱仪（ICP-AES）、氨基酸分析仪等检测分析方法。结果发现，一压汁的品质优于混合汁，显著优于二压汁。与一压汁相比：混合汁的纯度低1.53 Gp，色值高35.21%（3 358 IU560），无机成分高16.59%，氨基酸含量高19.00%；二压汁纯度低5.22 Gp，色值高60.24%（5 745 IU560），无机成分高58.07%，氨基酸含量高41.11%。蔗汁中的非糖分主要集中在二压汁中。

甘蔗；一压汁；二压汁；混合汁；糖汁分析

甘蔗经第一座压榨机压榨得到一压汁，经复式渗浸从第二座压榨机压榨所得蔗汁为二压汁。传统蔗汁澄清工艺是将一压汁与二压汁混合成为混合汁后再作澄清处理。由于二压汁是经反复渗浸压榨所得，使得其中的胶体、有机酸、铁、色素等非糖分含量高，导致其品质低劣。按清浊分流的原则，探索将一压汁与二压汁分路处理，这是蔗汁澄清的一个创新研究方向。搜资显示，目前一压汁与二压汁的成分检测只有较零散的数据［1-3］，且鲜有对一压汁与二压汁特性进行针对性研究的报导。

系统分析一压汁、二压汁及混合汁中蔗糖分、纯度、色值、蛋白质、酚类色素、灰分、总氮量、胶体含量、还原糖、葡聚糖等主要成分，应用电感耦合等离子体发光光谱仪（ICP-AES）分析检测蔗汁中的无机成分，用氨基酸分析仪测定蔗汁中氨基酸含量。研究蔗汁成分变化的规律，为实施蔗汁清浊分流澄清新工艺，确定一压汁、二压汁澄清最佳工艺参数提供依据。

1　材料与方法

1.1实验原料与试剂

原料：南宁糖业股份有限公司伶俐糖厂的一压汁、二压汁及混合汁。

主要试剂：氢氧化钠、对氨基苯磺酸、碱式醋酸铅、氯化钠、乙醇、硝酸、高氯酸、硫酸铜、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、草酸钾、苯甲酸、没食子酸、亚硝酸钠、α-萘酚、双氧水、硼酸等试剂，均为分析纯。

1.2主要仪器

METTLER TOLEDO DELTA320 pH计：梅特勒-托利多仪器有限公司；WYA－2S数字阿贝折射仪：上海物理光学仪器有限公司；WZZ-2S/2SS数字式自动旋光仪：上海精密仪器科学有限公司；UV-2802S型紫外可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；Carbolite箱式马弗炉：上海欢奥科技公司；5300DV型电感藕合等离子体发光光谱仪：美国PE公司；L8800氨基酸自动分析仪：日本日立公司。

1.3分析方法

pH：电位pH计测定；锤度：折光锤度测定［4］；蔗糖分、纯度：二次旋光法［4］；色值：ICUMSA方法2［4］；灰分：硫酸盐重量法［4］；胶体含量：酒精沉淀法［4］；还原糖含量的测定：兰-艾农恒容法［4］；总氮量的测定：凯式定氮法［4］。

酚类色素的测定方法：对氨基苯磺酸-亚硝酸钠吸光光度法［5］，葡聚糖的测定方法：GB15108-2006《原糖》［6］，无机成分的测定方法：电感耦合等离子体发射光谱仪检测法［7］；氨基酸测定方法：GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》［8］。

2　结果与分析

2.1三种蔗汁常规成分含量差异较大

按照甘蔗制糖统一分析方法测定一压汁、二压汁及混合汁这三种蔗汁的常规成分，结果列于表1。

从表1可以看出，一压汁、二压汁及混合汁的成分差异显著，一压汁的品质最好，二压汁的品质最差，混合汁的品质介于二者之间。一压汁中蔗糖分和纯度最高，与之相比，混合汁蔗糖分低了17.09%，纯度低1.53 Gp，色值高35.21%（3 358 IU560），酚类色素含量高30.58%［341 mg/（kg·°Bx）］。二压汁蔗糖分低46.84%，纯度低5.22 Gp，色值高60.24%（5 745 IU560），酚类色素含量高68.70%［766 mg/（kg·°Bx）］。

表1　蔗汁常规成分含量对比表Table 1Contrast table of the conventional components content in sugar cane juice

一压汁中总氮量最高，混合汁次之，二压汁最低。与一压汁相比，混合汁中总氮量低4.97%，二压汁低20.84%。蔗汁中的总氮量中蛋白质占大部分，这些蛋白质经加热后凝固，可吸附憎水性微粒和大量酚类色素而沉淀除去。一压汁中总氮量最高有利于减少澄清剂用量。

一压汁中葡聚糖、胶体和灰分含量最低。与一压汁相比，葡聚糖含量混合汁高了38.89%，二压汁高了83.33%。胶体含量混合汁高了3.22%，二压汁高了31.69%。总灰分混合汁高了12.43%，二压汁高了48.52%。二压汁中的葡聚糖和胶体含量高易导致蔗汁粘度增加，影响过滤速度、结晶速度，降低收回率；二压汁中的灰分高易增加造蜜系数，导致糖蜜纯度偏高，提糖率降低。

综合蔗汁中常规成分分析可知，一压汁与二压汁成份的差异较大，必然导致澄清处理难易的差异。纯度高、杂质含量低的一压汁在澄清过程所需澄清剂量必会比非糖分集中的二压汁要少得多，清净效率也要高得多。同时也可知，单独处理非糖分集中的二压汁，必有利于清净效率。

2.2三种蔗汁中无机成分含量差异

采用电感耦合等离子发射光谱仪测定蔗汁中的无机成分，此检测设备的灵敏度高、检测速度快、精密度高［7，9］，根据无机元素特有的谱线强度与其含量成正比，采用标准溶液法测定，蔗汁中无机成分测定结果如表2所示。

表2　单位锤度下蔗汁中无机成分含量对比表Table 2Contrast table of the mineral composition content in sugar cane juice in single Bx

各元素的检测相关系数R2为Al：0.999 996、Ca：0.999 808、Cu：0.999 981、Fe：0.999 980、K：0.999 718、Mg：0.999 792、Na：0.999 914、Zn：0.999 966、P：0.999 985、Si：0.998 679。

2.2.1蔗汁中钾、镁、磷、钠、铝、铜、锌、硅含量

从表2可知，蔗汁中含有多种无机成分，其中钾元素含量最高，与一压汁相比，同一锤度下钾含量混合汁高了18.84%，二压汁高了64.11%；元素镁、磷与钾元素呈现相同的规律。此外，蔗汁中的钠、铝、铜、锌、硅微量元素主要集中在二压汁中，一压汁中含量极少。如二压汁中的钠元素较一压汁高6 440%，铝元素高1 884%，铜元素高550.0%。蔗汁中的这些无机成分难在制糖澄清过程中除去而残留在糖汁中进入糖蜜，成为造蜜因子，降低糖分收回率。

2.2.2蔗汁中钙、铁含量

从表2可知，在相同锤度下，与一压汁相比，钙含量混合汁中低了0.62%，二压汁低了6.44%。在制糖澄清中，钙是必须添加的澄清剂，一压汁中钙含量高可减少石灰的加入量，利于节省澄清剂量。

压榨车间榨辊及耙齿等设备由铸铁制造，在压榨机挤压过程设备中的铁在有氧及酸性条件下易溶解到蔗汁中，甘蔗经榨辊压榨次数增多使得蔗汁中的铁含量增加。一压汁只经一次压榨，其中的铁含量最少，混合汁中铁含量较一压汁高130.6%，二压汁是经过第2到5或6座压榨机经反复渗浸压榨后的蔗汁，比一压汁中铁含量高630.6%。从上述2.1的数据可知，由于二压汁中的酚类色素含量显著高于一压汁，铁与酚类物在有氧状态下极易反应生成深色的铁络合物，导致二压汁的色值最高。

2.3蔗汁中氨基酸含量

采用GB/T5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》测定蔗汁中氨基酸含量，测定结果如图1所示。

图1　蔗汁中氨基酸含量差异图Fig.1Difference figure of amino acid content in sugarcane juice

从图1可知，一压汁、二压汁及混合汁中均含有17种氨基酸，其中门冬氨酸含量最高，占总量的48%～52%；其次为谷氨酸，占总量的8%～10%；丝氨酸、缬氨酸等氨基酸分别占总量的2%～4%。一压汁、二压汁及混合汁中氨基酸总量分别为：23.439、33.074、27.893 mg/（100 mL·°Bx）。氨基酸易溶于水，一般的澄清处理很难将其除去，在澄清过程中氨基类化合物无论在酸性、中性还是碱性条件下均会与羰基化合物经过复杂的过程发生美拉徳反应生产棕色甚至黑色的类黑精大分子物质，使糖汁色值增加；另外，氨基酸含有亲核基团，是生产中的“有害氮”，它极易与酚类色素氧化物生成深棕色醌类物质，影响澄清效果，降低白砂糖的质量和产量。图1显示，氨基酸总量一压汁中最少，而二压汁中含量最高，将二压汁单独澄清处理可减少类黑精等色素物质的生成，有利于提高澄清效率，增加收回率。

3　结论

1）一压汁的蔗糖分含量最高，杂质含量最少，一压汁的纯度比混合汁高1.53 Gp，比二压汁高5.22 Gp；色素物质、胶体、灰分、还原糖、葡聚糖等杂质主要集中在二压汁中；氨基酸是制糖过程的致色因子，相同锤度下，氨基酸总量与各种氨基酸含量呈现出一压汁最低，混合汁次之，二压汁最高的规律。高低相差9.635 mg/（100 mL·°Bx）。这可为一压汁与二压汁清浊分流澄清提供确切的依据。

2）应用ICP-AES分析检测甘蔗汁的无机成分快速准确。三种蔗汁中钾元素含量最高，其次为钙、磷、镁；除钙含量一压汁最高而二压汁最低外，二压汁中钾、钠、铝、铁等元素含量显著高于一压汁，其中钠含量高64倍、铝含量高近19倍，铁含量高6倍多。若将一压汁和二压汁单独澄清处理，既有利于大大减少处理一压汁时澄清剂的用量，降低造密系数。更有利于集中处理纯度低的二压汁而提高澄清效率。

3）一压汁与二压汁分流澄清，有利于实施清洁生产，提高效率。其工艺研究数据将另文论述。

［1］霍汉镇.现代制糖化学与工艺学［M］.《Handbook of Cane Sugar Engineering》翻译组译.北京：化学工业出版社，2008：17-20

［2］陈其斌.甘蔗糖手册（上册）［M］.北京：轻工业出版社，1977：98-99

［3］何思莲，刘慧霞，李小玲，等.提汁过程蔗汁铁和酚类色素含量对色值影响的研究［J］.甘蔗糖业，2009（1）：29-33

［4］广东甘蔗糖业食品科学研究所.甘蔗制糖化学管理统一分析方法［M］.北京：轻工业出版社，1974：26-73

［5］张笃思.甘蔗制糖工业分析［M］.北京：轻工业出版社，1991：15-17

［6］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 15108-2006原糖［S］.北京：中国标准出版社，2006：6-8

［7］梁文君，陈洁，朱红玉，等.测定甘蔗中铅、铜、镉方法的研究［J］.光谱实验室，2009，26（6）：1535-1540

［8］中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.124-2003食品中氨基酸的测定［S］.北京：中国标准出版社，2004：115-119

［9］王辉.浅析电感耦合等离子体发射光谱仪［J］.煤质技术，2009（1）：26-29

Analysis and Investigation of the Component Differences of the First and Second Expressed Juice of Sugar Cane Mills

LI Qing1，2，LIU Hui-xia1，*，ZHOU Shao-ji1，ZHOU Wen-hong1，TIAN Guang-chao1，3，LI Xian-neng1，4
（1.Light Industry and Food Engineering College，Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China；2.Guangxi Nanhua Trading Co.，Ltd.，Nanning 530022，Guangxi，China；3.Yunnan Light and Textile

In order to investigate the novel cane juice clarification process through the clear and turbid juice distributary，the conventional parameters and contents of mineral components and amino acids of the first expressed juice，second expressed juice and mixed juice were determined and their differences investigated. The standard analytical method for cane suagr process incorporating the ICP-AES，the amino acid analyzer etc. was adopted.The result showed that compared with the first expressed juice，the purity of the mixed juice was lower by 1.53Gp，the value of color higher by 35.21%（3358 IU560），the inorganic component higher by 16.59%，the content of amino acid higher by 19.00%，and the purity of the second expressed juice was lower by 5.22 Gp，the value of color higher by 60.24%（5 745 IU560），the inorganic component higher by 58.07%，the content of amino acid higher by 41.11%.The quality of the first expressed juice was better than that of the mixed juice and was significantly superior to that of the second expressed juice.The non-sugars were mainly remained in the second expressed juice.

sugarcane；first expressed juice；second expressed juice；mixed juice；juice analysis

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.002Industries Design Institute，Kunming 650041，Yunnan，China；4.Huatai Great Wall Futures Co.，Ltd.，Nanning 530022，Guangxi，China）

2014-02-11

广西科学基金项目（2011GXNSFC018006；桂科转1298009-13）

李清（1986—），女（汉），硕士研究生，研究方向：制糖过程强化理论与技术。

刘慧霞，女（汉），教授。