葡萄糖在甘蔗制糖检测中标定斐林试剂的研究

廖敏菊，韦佳秀，韦冬玲，曾月娥，韦海军

（广西糖业集团柳兴制糖有限公司，广西 柳州 545112）

0 前言

在甘蔗制糖过程中，具有还原性的糖主要为葡萄糖和果糖，总称为还原糖。还原糖的产生或存在的多少，会直接影响到产品的生产过程和最终产品的产量和质量。对糖品中的还原糖分进行及时有效地检测，就显得极为重要。根据目前甘蔗制糖还原糖的检测方法主要是《兰艾农法》和《兰艾农恒容法》，这两种方法主要都是通过一定量的斐林试剂与糖品中具有还原性的糖进行化学反应，以确定糖品中还原性糖含量的高低。标定该试剂的标准溶液，甘蔗制糖检测中一直以来都是根据《甘蔗制糖化学管理分析方法》中所述方法进行配制转化糖标准溶液，其过程过于烦杂，时耗过长，在当前追求工作效率高度化的时代，已存在缺陷。为克服不利于提高工作效率的因素影响，文中以市售葡萄糖配制成标准溶液取代转化糖标准溶液，对一定量的斐林试剂进行标定和检测样品还原糖分的研究。

1 实验材料与方法

1.1 主要实验仪器

锥形瓶：250ml；滴定管：50ml；加热电炉：可调式电炉；分析天平：分度为万分之一。

1.2 实验主要试剂

还原糖测定所需甲液、乙液的混合试剂，即斐林试剂，是定量样品中还原糖的主要物质。

1.2.2 转化糖标准溶液

转化糖标准溶液由纯蔗糖经酸化水解转化后进行配制。

1.2.3 葡萄糖标准溶液

以市售的葡萄糖分析纯经烘至恒重后进行配制。

1.2.4 次甲基蓝

还原糖检测进行到反应终点的指示剂。

1.3 实验操作

1.3.1 斐林试剂的规定量

企业投标报价，首先应根据招标文件、现场调查、施工组织设计、企业定额等估价依据，确定企业成本价，再加上预期利润，得到企业的合理报价，而不是盲目追求低价，甚至低于企业成本。调研发现，企业经营部门编制投标书时，出现了现场调查不细，结合现场实际不够，单价分析不合理，风险因素考虑不够等问题，直接导致中标价低于企业成本，项目部成本压力很大。如包西线某项目，标前调查时认为只有2～3公里的便道，实际施工时临时便道修了20多公里，仅此一项亏损就达300多万元。再如某铁路项目2号隧道临时便道需要通过一个既有线下的小通道桥，投标时忽略了这一因素引起的材料二次倒运费，造成中标单价偏低，实际施工时损失20多万元。

检测方法中用以检测样品中还原糖分的斐林试剂的规定用量是定量样品中还原糖量的基础，对某一定量的斐林试剂进行准确标定是关键。《兰艾农法》的规定量是甲、乙各5mL等量混合为10mL的斐林试剂；《兰艾农恒容法》的规定量是甲、乙各10mL等量混合为20mL的斐林试剂。

1.3.2 转化糖标准溶液的配制

根据《甘蔗制糖化学管理分析方法》中所述，首先是将蔗糖进行纯化处理，再将纯蔗糖进行酸化水解处理，生成具有还原性的糖。其酸化处理过程，需在室温20℃至25℃的条件下，经过8天的时间进行静置转化才能彻底水解完成。由于是经过酸化处理，其中的酸性比较强，在分取配制转化糖标准溶液时，还需进行调节为中性或微碱性溶液，最后配制成《兰艾农法》要求浓度为0.2%的转化糖标准溶液或《兰艾农恒容法》要求浓度为0.25%的转化糖标准溶液。

1.3.3 葡萄糖标准溶液的配制

根据《兰艾农法》或《兰艾农恒容法》检测还原糖分的要求配制标准溶液，将市场上可以直接购买的葡萄糖分析纯于98～100℃条件下烘至恒重，利用分析天平准确称取2.000克或2.500克葡萄糖分析纯，以少量的蒸馏水将其溶解，并准确定容至1000mL，即获浓度为0.2%或0.25%葡萄糖标准溶液。

1.3.4 斐林试剂的标定

还原糖检测方法中所使用的斐林试剂是度量样品中还原糖的主要物质，能否准确标定一定量的斐林试剂相当的还原糖量，是准确检测样品中还原糖分的关键。根据还原糖的检测方法，利用配制的转化糖标准溶液和葡萄糖标准溶液分别对同一定量的斐林试剂进行4次平行标定操作，结果如表1所示。

表1 两种标准溶液对一定量斐林试剂进行标定的操作

1.3.5 经两标准溶液标定的斐林试剂用于检测样品

以葡萄糖标准溶液标定的斐林试剂，对样品的还原糖进行检测，与以转化糖标定的斐林试剂对同一样品的还原糖分进行检测比对，按标定方法以10ml（甲液、乙液各5ml）和20ml（甲液、乙液各10ml）分别对同一桔水样品进行检测其还原糖分，所得结果如表2所示。

表2 斐林试剂经两标准溶液标定后对同一桔水样品的检测

2 结果与讨论

2.1 实验概况

根据实验结果表1中所示，由不同检测方法，可知每种标准溶液只要是以相同的浓度对一定量的斐林试剂进行标定操作，其结果的标准偏差都很小，重现性很好，精密度较高。两标准物质溶液分别进行四平行检测，所获结果平均值相近，说明由蔗糖转化生成的转化糖成份与葡萄糖相同。通常蔗糖在一定温度和酸度条件作用，极易被转化生成具有同分异构体的葡萄糖和果糖，并且这样的转化是不可逆的过程［1］。表2中显示，利用两标准溶液标定的斐林试剂用于检测同一桔水样品，其检测还原糖分结果相近。进一步说明，一定量的斐林试剂只能与一定量的还原糖量反应，一定量的斐林试剂通过标准还原糖溶液的标定后，就可用于检测、计算出样品中的还原糖分。

2.2 两标准物质具有的化学共性

表1中所列平均值相近，说明了转化糖的主要成分是葡萄糖，实际上蔗糖经水解转化的最终产物是葡萄糖与果糖，二者为同分异构体，与市售现成的葡萄糖化学性质相同，都具有还原性，能与具有氧化性的Cu2+起反应生成红色的氧化亚铜沉淀。含有Cu2+离子的斐林试剂是将一定量的碱性酒石酸铜甲、乙液等量混合，立即生成蓝色的氢氧化铜沉淀，这种沉淀很快与酒石酸钾钠反应，生成深蓝色的可溶性酒石酸钾钠铜络合物。在加热条件下，用含有还原性糖的样品溶液滴定此络合物，其中的还原性糖（葡萄糖或果糖）与碱性酒石酸钾钠铜反应生成微红色的氧化亚铜沉淀。在接近滴定终点时，以次甲基蓝作指示，溶液又变蓝色，继续滴定，待二价铜全部被还原后，稍过量的还原性糖能将次甲基蓝还原，溶液由蓝色突然变为之前的红色，即为滴定终点［2］。

2.3 物质参与反应的关系量

2.3.1 两相同浓度的不同标准溶液与等量斐林试剂的反应量相等

由实验结果可知，《兰艾农法》所规定的斐林试剂量为10mL，利用转化糖标准溶液进行标定，消耗浓度为0.2%的标准溶液体积均值为25.65mL，则其相当的还原糖量应为：0.2%×25.65＝0.0513克，消耗相同浓度的葡萄糖标准溶液均值为25.65mL，则相当的还原糖量为：25.65×0.2%＝0.0513克；在《兰艾农恒容法》中，消耗浓度为0.25%的转化糖标准溶液的均值为39.94mL，则其相当的还原糖量为0.25%×39.94＝0.09985克；消耗同浓度的葡萄糖标准溶液均值为39.95mL，则其相当的还原糖量为0.25%×39.95＝0.099875克。可见还原糖与斐林试剂进行反应能定量进行，这种定量是基于斐林试剂中能与之反应的Cu+量，配制斐林试剂的Cu+量一旦确定，就能度量样品中的还原糖量。根据化学反应式，由1mol葡萄糖应该将6molCu2+还原为Cu+，但实际并不能根据化学反应式直接计算出样品中的还原糖分，而是根据实验结果验证，1mol葡萄糖只能还原比5mol稍微多点的Cu2+，且随反应条件而变化［3］。因此，只能先通过利用已知浓度的还原性糖标准溶液对一定量的斐林试剂进行标定，确定其所相当的还原糖量，再将欲测还原糖分的样品，在同样的条件下，以样品溶液对一定量的斐林试剂进行滴定操作，根据所耗用样品滴定量就可计算其中的还原糖。

2.3.2 两标准溶液以不同浓度标定斐林试剂检测样品中的还原糖相等

表2中，依《兰艾农法》的检测要求是以10mL的斐林试剂进行，其相当的还原糖量为：0.2%×25.65×100%=0.0513克，则样品桔水溶液与之反应的还原糖量为：桔水还原糖分×1.27%×桔水样液滴定数＝0.0513，由此可知：桔水还原糖分＝0.0513÷（1.27%×桔水样液滴定数）×100%＝0.0513÷1.27%÷32.45×100%＝12.45%，同理，依《兰艾农恒容法》检测的计算过程同此，桔水还原糖分＝0.099875÷（2.40%×桔水样液滴定数）×100%＝0.099875÷（2.40%×33.35）×100%＝12.48%。两种标准物都可配制为不同浓度的溶液对一定量的斐林试剂进行标定，从而对需要检测的样品进行检测，结果差不多。一定量的斐林试剂是标准物质定量样品中还原糖分的“桥梁”。

3 结论

通过比对试验可知，在甘蔗制糖检测中转化糖与市售葡萄糖都具有还原性，能与一定量的斐林试剂进行等量反应，不同的只是来源，转化糖是以纯蔗糖进行酸化水解处理最终生成葡萄糖和果糖，需要比较长的时间，而葡萄糖可以直接在市场上购买，省时省力。转化糖中果糖与葡萄糖为同分异构体，化学性质相近，与市售葡萄糖化学性质相同，以市售葡萄糖作为标定斐林试剂的标准物质在甘蔗制糖检测中的运用没有任何问题，完全可以取代纯蔗糖制作转化糖标准溶液，对斐林试剂进行有效标定操作，这对进一步提高在甘蔗制糖中检测还原糖分的工作效率有重要的意义。