利用旋光法测量奶粉中的糖性分析

姜兴秋 段浩岩 王泽超 苏中乾

【摘 要】根据奶粉溶液的旋光度来分析所含糖的性质，本文采用旋光法，同时根据其不同浓度的旋光度来确定含糖量。测试方法简单，成本低廉，准确度较高，能满足一定范围的质量检测要求。并利用比旋光度的情况，用旋光仪直接测定这些成分的含量。

【关键词】奶粉；蔗糖；乳糖；旋光度

旋光法是利用物质的旋光性质测定溶液浓度的方法。一般来说旋光法测量溶液浓度时，旋转终点是通过人眼判断三分视场的光强强弱来确定的，旋转角度是通过人眼从检偏器上的刻度盘读取的，误差稍大，但旋光法具有成本低、体积小、响应速度快、操作简单的优点，因此采用旋光法来测量溶液的浓度是非常重要的。本文将基于旋光法的检测原理，结合光电检测系统的组成，来分析和鉴别奶粉溶液的含糖情况（乳糖和蔗糖）。

1.测量原理

偏振光通过手性化合物溶液后，介质溶液能使偏振光的偏振面发生旋转，偏振面的方向就会旋转一个角度，这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性。偏振面被旋光性物质所旋转的角度叫旋光度，用 表示。乳糖和蔗糖均为具有旋光性的物质。因此测量溶液中糖浓度的问题可以转换为测量偏振光偏振面旋转角度的问题。当温度、光的波长及溶液层厚度一定时，糖溶液的浓度与偏振光偏振面旋转的角度成正比，因此可以通過旋光法测量溶液中糖的浓度。同时考虑到乳糖和蔗糖旋光角不同，可以利用旋光情况来鉴别奶粉中所包含的碳水化合物是乳糖还是蔗糖，考虑到温度在20°C左右时乳糖和蔗糖的水解速度较慢，对实验结果影响非常小，基本可以忽略，因此可以在这一温度范围内对其进行测量。考虑到我们测量的介质为溶液，测量的结果会与选取的盛放样品的管子（旋光管）的长度密切相关，因此，我们将利用比旋光度[ ]对溶液的糖含量进行分析。比旋光度仅决定于物质的结构，比旋光度是物质特有的物理常数，采用比旋光度将比旋光度更有说明意义。

在实际工作中，常常可以用不同长度的旋光管和不同的样品浓度测定某物质溶液的旋光度 ，并按下式进行换算得出该物质的比旋光度[ ]。

式中：C--溶液的浓度（g/100mL）； --旋光管长度（dm）。

若被测物质是纯液体，则按下式进行换算。

式中： --液体的密度。

2.数据与分析

考虑到蔗糖存在水解效应，温度会对溶液的旋光度造成一定的影响。通过实验我们发现温度20°C情况下，溶液的旋光度随时间变化较小，因此，我们重点测量了此温度下的溶液的旋光度，并作出其旋光度与溶液浓度的关系曲线。通过对不同奶粉、不同浓度的溶液进行旋光度分析，我们可以描绘出奶粉中所含糖分的基本情况。

图2为我们测量的奶粉中主要糖分为蔗糖的溶液其旋光度与浓度的关系图，从图2可以看出蔗糖在未出现水解之前，在温度相差不大的情况下，它的旋光度与溶液的浓度成线性关系，通过最小二乘法我们可以拟合出相关线性回归曲线为：

其中 为溶液的浓度，相关度 。

图3为测量得到的蔗糖旋光度与溶液温度之间的关系，我们可以发现，二者没有明显的线性关系。且不同温度下其旋光度变化较大，这与溶液本身的温度有关，同时蔗糖本身存在水解现象，温度不同的溶液水解的速度不同造成了这种情况。因此，对于旋光度的测量必须在溶液的浓度温度差值不是很大的情况进行。

3.结果与讨论

通过以上实验，用旋光法测定出奶粉样本中糖成分（蔗糖或乳糖）的分析，及蔗糖不同浓度下旋光度的数据分析结果，我们可以看出利用旋光度测量的方法可以较为准确的分辨出糖的成分及含糖量。在对测试精度要求不太高的场合，用旋光法可以实现对奶粉含糖成分及含糖量的测定。

本文工作得到辽宁科技学院大创项目（201911430117）、（辽宁科技学院青年基金支持（Qn201601）、辽宁教育厅青年基金支持（L2017lkyqn-07）。

参考文献：

[1]顾大明.用旋光法测定蜂蜜主要成分含量的研究[J].哈尔滨建筑大学学报，2000，（4）.

[2]黄曙江.一种糖溶液旋光度的测量方法和不确定度分析[J].计量与测试技术，2009，36（4）：88-89.

[3]周真，吴娟，李中刚.基于激光散透比的牛奶成分检测的研究[J].仪器仪表学报，2006，27（6）：1185-1186.

[4]冯旭东，安卫东，丁毅等.蛋白质快速检测仪测定乳及乳制品中蛋白质[J].分析化学，2011，39（10）：1496-1500.

[5]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，1998，3：21-25.

[6]闫焕宇，于国萍.利用旋光性测量溶液浓度[J].电子技术，2009，36（11）：64-65.

（作者单位：1.辽宁科技学院双百学院；

2.辽宁科技学院基础部）