傳統(tǒng)紅糖與精制赤砂糖理化性質(zhì)比較

徐靈均，袁義明，馮愛國，鄧 健，胡曉蘋*

傳統(tǒng)紅糖，又名古法紅糖、原生態(tài)紅糖，是甘蔗榨汁后經(jīng)石灰法清凈處理，直接煮制而成的，因未經(jīng)分蜜處理，故含大量糖蜜，且整個(gè)過程不加入任何化學(xué)試劑及食品添加劑，所以完全保留了甘蔗原有的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)，呈紅褐色并具有特定的焦香氣味。紅糖在我國歷史悠久，一直享有健脾養(yǎng)胃、溫中補(bǔ)氣、緩解經(jīng)痛的溫補(bǔ)美譽(yù)。精制赤砂糖，是采用亞硫酸法或碳酸法生產(chǎn)白砂糖過程中糖蜜未被完全分離的副產(chǎn)品，為棕紅色或黃褐色的帶蜜砂糖[1]，但不具有特定氣味。赤砂糖甜度高，方便速溶，因帶有一定的糖蜜，所以其顏色與紅糖相似。紅糖與赤砂糖為兩個(gè)完全不同種類的糖，前者屬于非分蜜糖（non-centrifugal sugar，NCS），后者屬于分蜜糖。

在2015央視3.15晚會《消費(fèi)在陽光下》理性消費(fèi)指數(shù)測試中，對“赤砂糖就是真正的紅糖嗎？”這個(gè)問題，有41%的人給出了錯(cuò)誤的答案。另外，筆者于2015年6月份進(jìn)行的市場調(diào)研（數(shù)據(jù)來自19 個(gè)地區(qū)，116 個(gè)糖業(yè)品牌，共326 種紅糖產(chǎn)品）結(jié)果顯示：目前市面上89.9%的紅糖是由赤砂糖冒充的。由此可見，目前我國市場存在著相當(dāng)規(guī)?！俺嗌疤敲俺浼t糖”的亂象，這種亂象存在的原因可能與紅糖生產(chǎn)廠商產(chǎn)能落后、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善及赤砂糖為開拓市場而盜用紅糖之名有關(guān)。

表1 國外關(guān)于紅糖的研究Table 1 Properties of brown sugar produced in different countries and regions

國外已對紅糖進(jìn)行了較為詳盡的理化特性分析，并在多個(gè)功能方面如抗齲齒、抗氧化活性、防治動(dòng)脈粥樣硬化等有深入研究，具體見表1。目前，國內(nèi)關(guān)于傳統(tǒng)紅糖的研究很少，僅有紅糖與白砂糖微量元素含量的對比研究[11]，關(guān)于赤砂糖的研究多集中于非糖雜質(zhì)分析[12]、微量元素分析[13]等，鮮見對其理化性質(zhì)做全面研究。而紅糖和赤砂糖這兩者由于顏色、形態(tài)相似及在我國當(dāng)前的特殊市場現(xiàn)狀，更應(yīng)被系統(tǒng)地對比研究討論，但目前關(guān)于兩者的區(qū)別研究僅停留在工藝層面而未建立起全面的理化性質(zhì)對比。本實(shí)驗(yàn)研究紅糖和赤砂糖的理化性質(zhì)并比較二者的差異，旨在從科學(xué)系統(tǒng)的角度為消費(fèi)者的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅糖樣品均為傳統(tǒng)方法制作，分別產(chǎn)于海南省?？谑凶褡T鎮(zhèn)、貴州省黔西南布依族苗族自治州和云南省昆明市，甘蔗品種不同且產(chǎn)區(qū)不一致；赤砂糖樣品均為以甘蔗為原料的機(jī)制糖廠生產(chǎn)，分別產(chǎn)于廣東省清源市和廣西壯族自治區(qū)柳州市，甘蔗品種不同且產(chǎn)區(qū)不一致。以上5 個(gè)樣品購買后密封放于冰箱冷藏貯存。

高錳酸鉀、硫酸銅、氫氧化鈉、氯化鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、亞甲藍(lán)（均為分析純） 廣州化學(xué)試劑廠；純硝酸（優(yōu)級純）、酒石酸鉀鈉、30%過氧化氫（均為分析純） 西隴化工股份有限公司；亞硫酸氫鈉（分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鹽酸副玫瑰苯胺上海展云化工有限公司；硒、鈉、鉀、鈣、鋅、鋁、錳、鎂、鐵、銅的標(biāo)準(zhǔn)溶液 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 日本和光純藥工業(yè)株式會社。

1.2 儀器與設(shè)備

EL204電子天平 梅特勒-托利多（上海）儀器有限公司；UPR-Ⅱ型超純水設(shè)備 四川優(yōu)普超純有限公司；HYGROPALM AW1便攜式快速紅外線水分測定儀瑞士Rotronic公司；CR-10小型自動(dòng)色差儀 日本Konica Minolta公司；DHG-9051A電熱恒溫干燥箱 杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；SX2-4-10馬弗爐 上海嘉展儀器設(shè)備有限公司；Excel型全功能型微波消解儀 上海屹堯微波化學(xué)技術(shù)有限公司；NexION300電感耦合等離子體質(zhì)譜（inductively coupled plasma-mass spectrum，ICPMS）儀 美國Agilent公司；715-ES型等離子體發(fā)射光譜（inductively coupled plasma-optical emission spectrometer，ICP-OES）儀 美國Varian公司；L-8800高速氨基酸分析儀、S3000掃描電子顯微鏡 株式會社日立制作所；FDA10N-50冷凍干燥機(jī) 上海皓莊儀器有限公司；108C離子濺射儀 英國Cresstington公司；GT10-2型高速離心機(jī)北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 aw測定

以aw為5%、50%、80%的標(biāo)準(zhǔn)樣品對便攜式快速紅外線水分活度儀進(jìn)行校準(zhǔn)，再將紅糖及赤砂糖樣品裝填至距盛樣容器上緣1 cm處。以快速檢測模式進(jìn)行測量，每一樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.2 顏色測定

采用CR-10小型自動(dòng)色差儀測量樣品的明度L值、紅色度a值和黃色度b值。測量時(shí)以不同角度旋轉(zhuǎn)3 次，取3 次讀數(shù)的平均值，分別記錄L、a、b的值。

1.3.3 晶體形態(tài)電子顯微鏡掃描

制備各樣品的飽和糖溶液經(jīng)冷凍干燥制得用于電子顯微鏡掃描的樣品，樣品經(jīng)噴金處理后進(jìn)行電子顯微鏡掃描。

1.3.4 主要成分含量測定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》直接干燥法；灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測定》馬弗爐燒灼法；蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》凱氏定氮法；脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》索氏抽提法；還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照GB/T 5009.7—2008《食品中還原糖的測定》直接滴定法；蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照AOAC Official Method 896.02 Sucrose in Sugars and Syrups旋光法。

1.3.5 礦物質(zhì)元素含量測定

1.3.5.1 樣品溶液的制備

準(zhǔn)確稱取已均勻的樣品0.5 g于消解罐中，加入5 mL硝酸，2 mL體積分?jǐn)?shù)30%過氧化氫溶液，放入微波消解儀消解，微波消解程序條件：控制模式：壓力；最大功率：1 800 W；能量：100%；升溫時(shí)間：25 min；控制壓力：1.365 MPa；最高溫度：200 ℃；保持時(shí)間：20 min。消解完全后得澄清透明溶液，過濾，定容至25 mL。采用相同消解方法制備空白對照組。

1.3.5.2 建立標(biāo)準(zhǔn)曲線

取Ca、K、Na、Mg元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液，加體積分?jǐn)?shù)5%硝酸溶液配制成0.0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)液；取Fe、Zn、Cu、Mn、Al元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液，加體積分?jǐn)?shù)5%硝酸溶液配制成0.00、0.01、0.02、0.05、0.10、0.50、1.00 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)液；取Se元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用體積分?jǐn)?shù)5%硝酸溶液配制成0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，建立10 種礦物質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.5.3 樣品的測定

Ca、K、Na、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn和Al元素按照ICP-OES法進(jìn)行測定，儀器工作參數(shù)為：功率1.1 kW；等離子體流量15.0 L/min；霧化壓力200 kPa；輔助氣流量1.5 L/min；采樣深度10 mm；測點(diǎn)數(shù)3。Se元素按照ICP-MS法進(jìn)行測定，儀器工作參數(shù)為：功率1.3 kW；等離子體流量15.0 L/min；輔助氣流量1.2 L/min；霧化氣流量0.84 L/min；采樣深度7 mm；測點(diǎn)數(shù)3。

1.3.6 氨基酸含量測定

參照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》方法進(jìn)行測定。

1.3.7 二氧化硫含量測定

參照GB/T 5009.34—2003《食品中亞硫酸鹽的測定》中的鹽酸副玫瑰苯胺分光比色法進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用SPSS 22進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，“顏色”結(jié)果（表5）以各樣品檢測值的ˉx±s表示；“紅糖樣品所含Ca、Na、Mg和Se元素含量”結(jié)果（表8）以各樣品的檢測值表示；其余結(jié)果以同類樣品檢測值的 ±s表示，組間分析采用t檢驗(yàn)，顯著性水平α＝0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 aw、顏色的分析

紅糖和赤砂糖aw及顏色測定結(jié)果見表2。在（32.2±0.1）℃的室溫下，紅糖和赤砂糖的aw無顯著性差異。aw的高低與微生物生長繁殖密切相關(guān)，紅糖和赤砂糖aw在0.57～0.65之間，所有樣品aw小于0.7，即屬于低aw食品，具有良好的貯藏性，但在此范圍內(nèi)耐高滲透壓酵母和部分霉菌宜于生長[14]。

顏色方面，L值的值域由0到100，越大亮度越高，表示褐色越輕，所有樣品的L值接近50，表明兩種糖色澤整體偏暗褐色；a值的值域由+127至-128，表示紅綠偏向的色度，正值越大偏向紅色的程度越大，負(fù)值越大偏向綠色的程度越大，所有樣品的a值都為正，表明兩種糖的色調(diào)偏向紅色；b值的值域也是+127至-128，表示黃藍(lán)偏向的色度，正值越大，偏向黃色的程度越大，負(fù)值越大偏向藍(lán)色的程度越大，所有樣品的b值也都為正，表明兩種糖的色調(diào)偏向黃色。由此可知，紅糖和赤砂糖的主色調(diào)為紅色和黃色構(gòu)成的褐色，其中紅糖更偏暗褐色，赤砂糖的紅褐色更深。紅糖的褐色取決于加熱蔗汁時(shí)產(chǎn)生的深褐色物質(zhì)，它們的產(chǎn)生與酚類化合物的氧化，蔗糖、果糖和葡萄糖的焦糖化，還原糖與氨基酸的美拉德反應(yīng)及蔗糖的堿性水解（紅糖的生產(chǎn)采用石灰法澄清）這4 個(gè)方面有關(guān)[15-16]。另外由t檢驗(yàn)結(jié)果可知：紅糖與赤砂糖在a值上存在顯著性差異，各赤砂糖a值間并無顯著性差異，這或許可以作為基于國際發(fā)光照明委員會提出的均勻色空間理論實(shí)現(xiàn)兩者鑒別的依據(jù)。

表2 紅糖與赤砂糖aw和顏色的分析Table 2 aw and color of brown sugar and brown granulated sugar

2.2 晶體形態(tài)掃描分析

圖1 紅糖和赤砂糖掃描電子顯微鏡圖（1 000×）Fig. 1 Scanning electron microscopes of brown sugar and brown granulated sugar (1 000 ×)

紅糖和赤砂糖中蔗糖晶體形態(tài)見圖1。紅糖中蔗糖晶體晶形各面形成的角度較為恒定，厚度適中，晶面較為光滑，近似為長方形，最大的面長寬比約為1.5∶1～2∶1。赤砂糖中蔗糖晶體晶形各面無特定角度，晶面近似為橢圓形，這與莫柳珍等[17]報(bào)道的白砂糖中的蔗糖小晶核晶面形態(tài)相似。

2.3 主要成分分析

表3 紅糖與赤砂糖主要成分分析Table 3 Major components of brown sugar and brown granulated sugar%

紅糖與赤砂糖的主要成分分析見表3。紅糖和赤砂糖的水分、灰分及粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，而主要組成成分為蔗糖和還原糖，合計(jì)的總糖分分別為90.20%和89.09%，兩類糖均不含粗脂肪。由表3可知，兩者在灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)上存在著顯著性差異。赤砂糖的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，這可能與赤砂糖生產(chǎn)過程中添加了一定的化學(xué)助劑有關(guān)。目前我國仍無紅糖和赤砂糖的國家標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行的紅糖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[18]中沒有對灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)作出規(guī)定，而哥倫比亞標(biāo)準(zhǔn)NTC 1311 Agricultural Products Panela[19]則對灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（≥0.8%）和粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)（≥0.2%）有明確規(guī)定，印度標(biāo)準(zhǔn)IS 13952 Palm Jaggery（GUR）[20]也對灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（≤4%）有明確規(guī)定。赤砂糖還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)更低可能是由于精制過程使其蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所提高，則相應(yīng)的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例降低，這樣的糖分組成也是精制糖甜味清甜純凈，紅糖甜味厚重的原因之一[21]。本研究中，赤砂糖及紅糖個(gè)別樣品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)略微超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這可能是由于糖樣長期貯存過程中水分含量會略有上升所致[22]。

2.4 礦物質(zhì)含量分析

表4 紅糖與赤砂糖礦物質(zhì)含量分析Table 4 Minerals in brown sugar and brown granulated sugar mg/kg

紅糖和赤砂糖各樣品礦物質(zhì)含量見表4。K元素是所有礦物質(zhì)中含量最高的，緊接著是Ca、Mg、Na元素，這與甘蔗汁中相應(yīng)元素含量的排序相符[24]。常量元素是人體組成和體現(xiàn)生命的必需元素，其分布遍及身體各個(gè)部位，發(fā)揮著多種生理作用。常量元素中，K和Mg元素在紅糖中含量顯著高于赤砂糖，而Ca、Na元素含量相差不大。微量元素中，F(xiàn)e、Zn和Mn元素在紅糖中含量相比于赤砂糖高，其中Fe元素含量表現(xiàn)出顯著性差異。該測定結(jié)果與Guerra等[3]的研究結(jié)果（拉丁美洲紅糖Panela）相比，F(xiàn)e和Zn元素含量偏高，其他元素（K、Ca、Mn和Cu）含量大致相符；與Rodushkin等[25]的研究結(jié)果（英國紅糖Brown sugar）相比，大部分元素含量偏高，這可能與不同產(chǎn)地以及甘蔗的品種不同有關(guān)?？傮w看來，紅糖的礦物質(zhì)含量更為豐富。

表5 紅糖樣品所含Ca、Na、Mg和Se元素含量Table 5 Ca, Na, Mg and Se contents in brown sugar and brown granulated sugarmg/kg

由表5結(jié)果可見，Ca、Na、Mg和Se元素含量在海南紅糖中最高，這與其灰分含量在紅糖樣品中也最高相一致，這可能與該樣品產(chǎn)自海口市火山口周邊富硒地區(qū)有關(guān)。另外，該紅糖Fe元素含量在3 個(gè)樣品中也為最高，達(dá)到74 mg/kg，與消費(fèi)者所熟知的如海帶（47 mg/kg）、紅豆（74 mg/kg）、雞肝（82 mg/kg）[26]等補(bǔ)鐵食品相比也處于較高水平。

根據(jù)2013年修訂版《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》[27]中各礦物質(zhì)日推薦攝入量（recommended nutrient intakes，RNI）及“外加糖”推薦攝入量，以每人每天攝入20 g紅糖或赤砂糖記，計(jì)算得出紅糖與赤砂糖所提供各礦物質(zhì)的RNI占比如表6所示。微量元素在人體內(nèi)扮演著不可或缺的角色，F(xiàn)e、Zn、Cu元素與生長發(fā)育和新陳代謝調(diào)節(jié)等息息相關(guān)[28-30]；Se具有抗氧化、維持正常免疫功能、抗腫瘤、延緩衰老等作用[31]。紅糖可滿足Fe、Zn、Se、Cu和Mn這5 種微量元素每日大致5%～10%的需求。另外，作為有潛在毒性但在低劑量時(shí)可能具有功能作用的Al元素，世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織規(guī)定其每人每日攝入量應(yīng)控制在4 mg之內(nèi)[32]，則所有樣品按照20 g的攝入量來計(jì)算Al元素?cái)z入量（0.04～0.50 mg）都是安全的。

表6 紅糖與赤砂糖提供礦物質(zhì)情況Table 6 Proportion of mineral intake from brown sugar and brown granulated sugar relative to RNI

2.5 氨基酸含量分析

表7 紅糖與赤砂糖的氨基酸含量分析Table 7 Analysis of amino acids content in brown sugar and brown granulated sugar mg/100 g

注：*.必需氨基酸。

紅糖和赤砂糖的氨基酸組成與含量見表7。紅糖和赤砂糖的游離氨基酸中，主要成分為天冬氨酸和谷氨酸，并且在赤砂糖中此兩種氨基酸含量顯著高于紅糖。必需氨基酸中，蘇氨酸和纈氨酸這兩種均為紅糖含量顯著高于赤砂糖，苯丙氨酸兩者含量接近。赤砂糖總氨基酸量更高，而紅糖所含必需氨基酸比例更高。

2.6 二氧化硫含量分析

紅糖和赤砂糖的二氧化硫含量分別為（10.2±1.3）、（13.5±0.7）mg/kg，兩者差異顯著（P＜0.05）。因?yàn)樵诔嗌疤堑纳a(chǎn)過程中，二氧化硫作為主要的澄清劑和脫色劑是亞硫酸法精制砂糖工藝必不可少的[33]，所以赤砂糖中含有一定的二氧化硫；而紅糖中所含的二氧化硫可能來自于土壤和肥料。人體食入二氧化硫易產(chǎn)生過敏，過量攝入引發(fā)呼吸困難、腹瀉、嘔吐等癥狀，其不僅可引起呼吸道疾病，而且對腦及其他組織也具有不同程度的損傷作用[34]。我國紅糖[18]和赤砂糖[23]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對于二氧化硫含量分別有“≤20 mg/kg”和“≤100 mg/kg”的規(guī)定，本實(shí)驗(yàn)所有樣品的二氧化硫含量均未超標(biāo)，且赤砂糖二氧化硫含量顯著高于紅糖二氧化硫含量；因此可以利用二氧化硫比色法實(shí)現(xiàn)對紅糖和赤砂糖的區(qū)分。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)主要研究比較了紅糖和赤砂糖理化性質(zhì)的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅糖和赤砂糖aw均小于0.7，屬于低aw食品；紅糖和赤砂糖整體色調(diào)為紅黃色，其中赤砂糖的紅褐色更深，基于國際發(fā)光照明委員會均勻色空間理論的a值可以實(shí)現(xiàn)對紅糖和赤砂糖的區(qū)分；紅糖晶體晶面近似為長方形，赤砂糖晶體晶面近似為橢圓形，可以利用掃描電子顯微鏡實(shí)現(xiàn)對兩者的區(qū)分；紅糖的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于赤砂糖，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于赤砂糖；紅糖礦物質(zhì)含量更為豐富，其中K、Mg和Fe元素含量顯著高于赤砂糖，每人每天攝入20 g紅糖可滿足Fe、Zn、Se、Cu和Mn元素每日大致5%～10%的需求；紅糖所含必需氨基酸比例相較于赤砂糖高；紅糖和赤砂糖的二氧化硫含量均未超過相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以利用二氧化硫比色法實(shí)現(xiàn)對紅糖和赤砂糖的區(qū)分。

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