旋光仪在食品分析中的应用

何 萍，张京京

旋光仪在食品分析中的应用

何 萍，张京京

（营口理工学院，辽宁 营口 115000）

旋光仪是测定物质旋光度的仪器，通过对样品旋光度的测定，可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等。本文主要介绍了旋光仪用于测定食品中的糖类物质和谷氨酸钠的方法，拓展了常规实验仪器的使用范围，提高了物理化学专用仪器的利用率。

旋光仪； 旋光度； 糖类； 谷氨酸钠

物理化学实验是一门使用仪器设备较多的实验课，课程顺利开展的前提是需要配备很多种类的常规实验仪器。近年来，各高校对大型仪器设备的开放和共享机制进行了很多研究和创新，仪器使用效益日益提高；然而花费地方高校大量资金所购买的物理化学实验仪器往往专项专用，只用于本科学生的日常教学，设备利用率低，浪费严重。如何提高物化仪器在科学研究中的作用，拓展常规仪器的实验功能势在必行。[1]

线偏振光通过物质后振动面发生旋转的现象叫做旋光现象，振动面旋转的角度称为该物质的旋光度。能够使线偏振光的振动面发生旋转的物质叫做旋光性物质。如松节油、糖溶液、石英等都是旋光性物质。旋光仪是测定物质旋光度的仪器，广泛应用于制药、药检、制糖、食品、香料、味精以及化工、石油等工业生产[2]。在物理化学实验中，旋光仪只单独用于蔗糖水解反应速率常数的测定一个实验，测定蔗糖水解过程中的旋光度的变化，仪器数量多但使用率低。本文主要介绍旋光仪在食品分析方面的一些应用。

1 旋光法测定食品中糖类的含量

糖类是自然界分布广泛、数量最多的有机化合物，是绿色植物光合作用的直接产物，也是食品的主要组成成分之一。人类摄取食物的总能量中大约80%由糖类提供，是人类及动物的生命源泉[3]。多数糖分子中都含有不对称碳原子，其溶液都具有旋光性，而旋光度又与溶液中糖的浓度成比例关系，因此，在一定条件下测定一定浓度糖溶液的旋光性，可以计算溶液中糖的含量。

糖厂的原料及中间制品主要成分都是蔗糖，均需测定蔗糖含量（蔗糖分），旋光法是测定蔗糖分最简单快速的一种方法。但是由于糖厂中间制品及副产品一般都带有颜色，旋光法则要求样品颜色浅而透明，所以通常需要脱色处理。150年来广泛使用碱式醋酸铅作糖品分析的澄清剂，铅的化合物有毒且会对环境造成严重污染，替代方法的研究成为了当务之急。替代方法之一是使用无铅澄清剂，如冷俊峰[4]采用碱式氯化铝作澄清剂，溶液PH值为5.5~7.0，每100 mL溶液含糖量为26.000 g，碱式氯化铝（BAC，10×10-2Al2O3，B=75%）用量为1.0~4.0 mL，1∶1氨水为0.2~0.8 mL为测定赤砂糖和红糖中蔗糖含量的最佳条件，效率比使用碱式醋酸铅高，测定的蔗糖分结果一致。林伟福[5]等人则使用硫酸铝与碳酸钙的混合物，确定了硫酸铝与碳酸钙的最佳比例为3∶5，使用该比例澄清剂处理后得到的溶液最清，带一点棕色，但是不影响旋光度的测定。郭剑雄[6]研制出的卡塞1号（一种钠、铝、锌的复合盐），克服了粉状试剂容易吸潮变质的难题，在长达3个月的实验中，试剂仍然有效。方法之二是使用近红外旋光法，其工作波长远大于糖溶液中色素的吸光范围，不需要脱色，可以直接检测蔗糖分。同时用近红外旋光法，普通旋光法和离子色谱法三种方法，检测混合汁、清汁、糖浆的蔗糖分，结果表明近红外旋光法准确性高，更加环保，尽管仪器设备一次性投资大于普通旋光法，但运行成本相对比较便宜，有很大发展空间[7]。

乳糖是哺乳动物特有的一种化合物，是一种双糖。乳糖是人体非常有益的营养成分，能促进人体肠道内有益乳酸菌的生长，抑制肠道内异常发酵造成的中毒现象，乳糖还可以促进机体对钙的吸收。旋光法测定乳糖已经于1948年收载于AOAC分析方法中并沿用至今，操作简单，能同时处理较多样品。韩绍玫等[8]此基础上引入温度校正因子，消除了温度对比旋光度的影响，将丹麦法经验公式中的体积校正因子从0.94调整到0.945，精密度符合IDF国际标准的要求。童殿荣[9]利用工作曲线测定乳糖浓度，将GB5409-85的沉淀剂改为GB6194-86中的沉淀剂，可以减少乙酸铝对容量瓶的污染，更容易过滤。并且样品浓度是在工作曲线中查出，温度不影响测定结果，不需要温度系数校正。伍桃英[10]，郑向华[11]等人则研究了不同蛋白沉淀剂对乳糖溶液旋光度的影响。

淀粉是一种多糖，是人类食物的重要组成部分，也是供给人体热能的主要来源，广泛存在于植物的根、茎、叶、种子等组织中。用旋光法测定淀粉含量分为直接法和间接法。直接法的原理是淀粉本身具有旋光性，用氯化钙溶液提取淀粉，测定旋光度，可计算出淀粉含量。卢林[12]考察了冷却方式和旋光液温度对淀粉含量测定结果产生的影响，发现旋光液温度在20~25 ℃范围内，旋光度无明显差异，如果温度超过25 ℃或低于20 ℃，需要进行温度校正，计算出了不同温度的温度校正系数。文中还指出采用合适统一的冷却方式（冰水浴），也可以保证结果的准确性。间接法是指用稀酸水解样品，将其中的淀粉转化成具有旋光性的糖类物质，测定旋光度后再计算出淀粉含量。童丹在测定马铃薯淀粉含量[13]的研究中确定了样品的最佳水解时间为15 min，时间太长或太短都会使测定结果偏低。

2 旋光法测定食品中谷氨酸钠的含量

谷氨酸钠是一种谷氨酸的钠盐，能够增强食物的鲜味，属于自然形成的最丰富的非必须氨基酸之一，由于分子结构中含有一个不对称碳原子，具有光学活性，因此用旋光仪测定其溶液旋光度，再换算出谷氨酸钠的含量。

对于一些复合调味品，通常掺有淀粉、蔗糖及各种不溶于水的香料，在用盐酸提取谷氨酸钠过程中，淀粉和蔗糖都会水解成带有左旋光性的糖，而谷氨酸钠在盐酸溶液中显右旋光性，两者发生消旋现象，从而对测定结果造成干扰。胡玉赭[14]通过对凯氏定氮法、高氯酸滴定法、旋光法和酸度计法四种测定谷氨酸钠的方法进行比较，得出了对于谷氨酸钠含量为99 %和80 %（含20 %NaCl）的产品，可以选用旋光法，对于含有蔗糖、淀粉和其它不易溶解的物质的产品，可以选用其它三种方法的结论。童鹤泉等[15]绘制了不同浓度蔗糖酸化后的（左）旋光曲线，将其加入样品的旋光度从而抵消消旋作用，准确度和精密度均达到要求。

3 结 论

旋光仪在食品分析中的应用十分广泛，在药物分析和食品添加剂的检测中也有十分重要的地位。旋光仪除了可以测量旋光物质的含量以外，与其他仪器联用还可以用于化学分析、过程实时检测或手性物质的测定。根据旋光仪的工作原理，还可以用来检测两种液体混合后的体积浓度。在地方高校，科研经费较少，科研力量相对较弱，大部分教师缺乏独立购买仪器的能力，常规仪器的开放和共享就显得尤为重要，不应只局限于某些特定的基础实验项目中。

［1］王耿. 通过网络提高物理化学实验仪器利用率[J]. 实验室科学. 2014，17(4)：197-199.

［2］何建玲. 有机化学基础教程[M]. 北京：北京大学出版社，2011.

［3］谢明勇，胡晓波，王远兴. 食品化学[M]. 北京：化学工业出版社，2011.

［4］ 冷俊峰. 无铅澄清法测定赤砂糖和红糖中蔗糖的含量[J]. 甘蔗糖业. 1995，(4)：46-49.

［5］ 林伟福，薛信义，谢旺达. 无毒铝试剂代替碱式醋酸铅的适用性研究[J]. 广西蔗糖，2000，(4)：57-59.

［6］ 郭剑雄. 糖品分析用的无毒澄清剂之研制[J]. 广西轻工业, 2006，(5)：17-18.

［7］ 马步，黄凯，卢家炯. 近红外旋光法与普通旋光法测定蔗糖分的对比研究[J]. 广西轻工业, 2006，22(1)：8-10.

［8］ 韩绍玫，冷友斌. 改良旋光法测定牛乳中的乳糖[J]. 中国乳品工业, 1991，19(5)：207-208.

［9］ 童殿荣. 旋光仪测定新鲜牛乳中乳糖[J]. 仪器仪表与分析监测. 1998(3)：54-55.

［10］ 伍桃英，李梦怡，李亦蔚，等. 3种测定乳制品中乳糖含量方法的比较[J]. 食品与机械,2010，26(5)：71-74.

［11］ 郑向华，杨自洁，龚吉军，等. 基于旋光法的原料乳中乳糖掺伪鉴别技术研究[J]. 2015，36(6)：75-77.

［12］ 卢林. 旋光法测定大米和玉米淀粉含量的条件控制研究[J]. 食品科技,2010，35(12)：272-274.

［13］ 童丹. 旋光法测定马铃薯淀粉含量最佳水解时间的确定[J]. 喀什师范学院学报, 2014，35(3)：17-19.

［14］ 胡玉赭. 关于味精中谷氨酸钠含量测定方法的探讨[J]. 科技信息, 2011(21)：620.

［15］ 童鹤泉，俞彩城. 复合特鲜味素中谷氨酸钠含量的旋光测定[J]. 中国卫生检验杂志, 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，实验师，硕士研究生，辽宁省营口市人，2010年毕业于厦门大学物理化学专业，研究方向：从事物理化学实验教学工作。

O657；TS107.3

A

1004-0935（2017）05-0487-03