葡萄糖在甘蔗制糖檢測中標(biāo)定斐林試劑的研究

廖敏菊，韋佳秀，韋冬玲，曾月娥，韋海軍

（廣西糖業(yè)集團(tuán)柳興制糖有限公司，廣西 柳州 545112）

0 前言

在甘蔗制糖過程中，具有還原性的糖主要為葡萄糖和果糖，總稱為還原糖。還原糖的產(chǎn)生或存在的多少，會直接影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和最終產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。對糖品中的還原糖分進(jìn)行及時(shí)有效地檢測，就顯得極為重要。根據(jù)目前甘蔗制糖還原糖的檢測方法主要是《蘭艾農(nóng)法》和《蘭艾農(nóng)恒容法》，這兩種方法主要都是通過一定量的斐林試劑與糖品中具有還原性的糖進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以確定糖品中還原性糖含量的高低。標(biāo)定該試劑的標(biāo)準(zhǔn)溶液，甘蔗制糖檢測中一直以來都是根據(jù)《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》中所述方法進(jìn)行配制轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，其過程過于煩雜，時(shí)耗過長，在當(dāng)前追求工作效率高度化的時(shí)代，已存在缺陷。為克服不利于提高工作效率的因素影響，文中以市售葡萄糖配制成標(biāo)準(zhǔn)溶液取代轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，對一定量的斐林試劑進(jìn)行標(biāo)定和檢測樣品還原糖分的研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

錐形瓶：250ml；滴定管：50ml；加熱電爐：可調(diào)式電爐；分析天平：分度為萬分之一。

1.2 實(shí)驗(yàn)主要試劑

還原糖測定所需甲液、乙液的混合試劑，即斐林試劑，是定量樣品中還原糖的主要物質(zhì)。

1.2.2 轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液

轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液由純蔗糖經(jīng)酸化水解轉(zhuǎn)化后進(jìn)行配制。

1.2.3 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液

以市售的葡萄糖分析純經(jīng)烘至恒重后進(jìn)行配制。

1.2.4 次甲基藍(lán)

還原糖檢測進(jìn)行到反應(yīng)終點(diǎn)的指示劑。

1.3 實(shí)驗(yàn)操作

1.3.1 斐林試劑的規(guī)定量

企業(yè)投標(biāo)報(bào)價(jià)，首先應(yīng)根據(jù)招標(biāo)文件、現(xiàn)場調(diào)查、施工組織設(shè)計(jì)、企業(yè)定額等估價(jià)依據(jù)，確定企業(yè)成本價(jià)，再加上預(yù)期利潤，得到企業(yè)的合理報(bào)價(jià)，而不是盲目追求低價(jià)，甚至低于企業(yè)成本。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)經(jīng)營部門編制投標(biāo)書時(shí)，出現(xiàn)了現(xiàn)場調(diào)查不細(xì)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際不夠，單價(jià)分析不合理，風(fēng)險(xiǎn)因素考慮不夠等問題，直接導(dǎo)致中標(biāo)價(jià)低于企業(yè)成本，項(xiàng)目部成本壓力很大。如包西線某項(xiàng)目，標(biāo)前調(diào)查時(shí)認(rèn)為只有2～3公里的便道，實(shí)際施工時(shí)臨時(shí)便道修了20多公里，僅此一項(xiàng)虧損就達(dá)300多萬元。再如某鐵路項(xiàng)目2號隧道臨時(shí)便道需要通過一個(gè)既有線下的小通道橋，投標(biāo)時(shí)忽略了這一因素引起的材料二次倒運(yùn)費(fèi)，造成中標(biāo)單價(jià)偏低，實(shí)際施工時(shí)損失20多萬元。

檢測方法中用以檢測樣品中還原糖分的斐林試劑的規(guī)定用量是定量樣品中還原糖量的基礎(chǔ)，對某一定量的斐林試劑進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定是關(guān)鍵?！短m艾農(nóng)法》的規(guī)定量是甲、乙各5mL等量混合為10mL的斐林試劑；《蘭艾農(nóng)恒容法》的規(guī)定量是甲、乙各10mL等量混合為20mL的斐林試劑。

1.3.2 轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

根據(jù)《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》中所述，首先是將蔗糖進(jìn)行純化處理，再將純蔗糖進(jìn)行酸化水解處理，生成具有還原性的糖。其酸化處理過程，需在室溫20℃至25℃的條件下，經(jīng)過8天的時(shí)間進(jìn)行靜置轉(zhuǎn)化才能徹底水解完成。由于是經(jīng)過酸化處理，其中的酸性比較強(qiáng)，在分取配制轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，還需進(jìn)行調(diào)節(jié)為中性或微堿性溶液，最后配制成《蘭艾農(nóng)法》要求濃度為0.2%的轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液或《蘭艾農(nóng)恒容法》要求濃度為0.25%的轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.3 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

根據(jù)《蘭艾農(nóng)法》或《蘭艾農(nóng)恒容法》檢測還原糖分的要求配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，將市場上可以直接購買的葡萄糖分析純于98～100℃條件下烘至恒重，利用分析天平準(zhǔn)確稱取2.000克或2.500克葡萄糖分析純，以少量的蒸餾水將其溶解，并準(zhǔn)確定容至1000mL，即獲濃度為0.2%或0.25%葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.4 斐林試劑的標(biāo)定

還原糖檢測方法中所使用的斐林試劑是度量樣品中還原糖的主要物質(zhì)，能否準(zhǔn)確標(biāo)定一定量的斐林試劑相當(dāng)?shù)倪€原糖量，是準(zhǔn)確檢測樣品中還原糖分的關(guān)鍵。根據(jù)還原糖的檢測方法，利用配制的轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液和葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液分別對同一定量的斐林試劑進(jìn)行4次平行標(biāo)定操作，結(jié)果如表1所示。

表1 兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液對一定量斐林試劑進(jìn)行標(biāo)定的操作

1.3.5 經(jīng)兩標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定的斐林試劑用于檢測樣品

以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定的斐林試劑，對樣品的還原糖進(jìn)行檢測，與以轉(zhuǎn)化糖標(biāo)定的斐林試劑對同一樣品的還原糖分進(jìn)行檢測比對，按標(biāo)定方法以10ml（甲液、乙液各5ml）和20ml（甲液、乙液各10ml）分別對同一桔水樣品進(jìn)行檢測其還原糖分，所得結(jié)果如表2所示。

表2 斐林試劑經(jīng)兩標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定后對同一桔水樣品的檢測

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)概況

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1中所示，由不同檢測方法，可知每種標(biāo)準(zhǔn)溶液只要是以相同的濃度對一定量的斐林試劑進(jìn)行標(biāo)定操作，其結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差都很小，重現(xiàn)性很好，精密度較高。兩標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液分別進(jìn)行四平行檢測，所獲結(jié)果平均值相近，說明由蔗糖轉(zhuǎn)化生成的轉(zhuǎn)化糖成份與葡萄糖相同。通常蔗糖在一定溫度和酸度條件作用，極易被轉(zhuǎn)化生成具有同分異構(gòu)體的葡萄糖和果糖，并且這樣的轉(zhuǎn)化是不可逆的過程［1］。表2中顯示，利用兩標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定的斐林試劑用于檢測同一桔水樣品，其檢測還原糖分結(jié)果相近。進(jìn)一步說明，一定量的斐林試劑只能與一定量的還原糖量反應(yīng)，一定量的斐林試劑通過標(biāo)準(zhǔn)還原糖溶液的標(biāo)定后，就可用于檢測、計(jì)算出樣品中的還原糖分。

2.2 兩標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有的化學(xué)共性

表1中所列平均值相近，說明了轉(zhuǎn)化糖的主要成分是葡萄糖，實(shí)際上蔗糖經(jīng)水解轉(zhuǎn)化的最終產(chǎn)物是葡萄糖與果糖，二者為同分異構(gòu)體，與市售現(xiàn)成的葡萄糖化學(xué)性質(zhì)相同，都具有還原性，能與具有氧化性的Cu2+起反應(yīng)生成紅色的氧化亞銅沉淀。含有Cu2+離子的斐林試劑是將一定量的堿性酒石酸銅甲、乙液等量混合，立即生成藍(lán)色的氫氧化銅沉淀，這種沉淀很快與酒石酸鉀鈉反應(yīng)，生成深藍(lán)色的可溶性酒石酸鉀鈉銅絡(luò)合物。在加熱條件下，用含有還原性糖的樣品溶液滴定此絡(luò)合物，其中的還原性糖（葡萄糖或果糖）與堿性酒石酸鉀鈉銅反應(yīng)生成微紅色的氧化亞銅沉淀。在接近滴定終點(diǎn)時(shí)，以次甲基藍(lán)作指示，溶液又變藍(lán)色，繼續(xù)滴定，待二價(jià)銅全部被還原后，稍過量的還原性糖能將次甲基藍(lán)還原，溶液由藍(lán)色突然變?yōu)橹暗募t色，即為滴定終點(diǎn)［2］。

2.3 物質(zhì)參與反應(yīng)的關(guān)系量

2.3.1 兩相同濃度的不同標(biāo)準(zhǔn)溶液與等量斐林試劑的反應(yīng)量相等

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，《蘭艾農(nóng)法》所規(guī)定的斐林試劑量為10mL，利用轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定，消耗濃度為0.2%的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積均值為25.65mL，則其相當(dāng)?shù)倪€原糖量應(yīng)為：0.2%×25.65＝0.0513克，消耗相同濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液均值為25.65mL，則相當(dāng)?shù)倪€原糖量為：25.65×0.2%＝0.0513克；在《蘭艾農(nóng)恒容法》中，消耗濃度為0.25%的轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的均值為39.94mL，則其相當(dāng)?shù)倪€原糖量為0.25%×39.94＝0.09985克；消耗同濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液均值為39.95mL，則其相當(dāng)?shù)倪€原糖量為0.25%×39.95＝0.099875克?？梢娺€原糖與斐林試劑進(jìn)行反應(yīng)能定量進(jìn)行，這種定量是基于斐林試劑中能與之反應(yīng)的Cu+量，配制斐林試劑的Cu+量一旦確定，就能度量樣品中的還原糖量。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式，由1mol葡萄糖應(yīng)該將6molCu2+還原為Cu+，但實(shí)際并不能根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式直接計(jì)算出樣品中的還原糖分，而是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，1mol葡萄糖只能還原比5mol稍微多點(diǎn)的Cu2+，且隨反應(yīng)條件而變化［3］。因此，只能先通過利用已知濃度的還原性糖標(biāo)準(zhǔn)溶液對一定量的斐林試劑進(jìn)行標(biāo)定，確定其所相當(dāng)?shù)倪€原糖量，再將欲測還原糖分的樣品，在同樣的條件下，以樣品溶液對一定量的斐林試劑進(jìn)行滴定操作，根據(jù)所耗用樣品滴定量就可計(jì)算其中的還原糖。

2.3.2 兩標(biāo)準(zhǔn)溶液以不同濃度標(biāo)定斐林試劑檢測樣品中的還原糖相等

表2中，依《蘭艾農(nóng)法》的檢測要求是以10mL的斐林試劑進(jìn)行，其相當(dāng)?shù)倪€原糖量為：0.2%×25.65×100%=0.0513克，則樣品桔水溶液與之反應(yīng)的還原糖量為：桔水還原糖分×1.27%×桔水樣液滴定數(shù)＝0.0513，由此可知：桔水還原糖分＝0.0513÷（1.27%×桔水樣液滴定數(shù)）×100%＝0.0513÷1.27%÷32.45×100%＝12.45%，同理，依《蘭艾農(nóng)恒容法》檢測的計(jì)算過程同此，桔水還原糖分＝0.099875÷（2.40%×桔水樣液滴定數(shù)）×100%＝0.099875÷（2.40%×33.35）×100%＝12.48%。兩種標(biāo)準(zhǔn)物都可配制為不同濃度的溶液對一定量的斐林試劑進(jìn)行標(biāo)定，從而對需要檢測的樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果差不多。一定量的斐林試劑是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定量樣品中還原糖分的“橋梁”。

3 結(jié)論

通過比對試驗(yàn)可知，在甘蔗制糖檢測中轉(zhuǎn)化糖與市售葡萄糖都具有還原性，能與一定量的斐林試劑進(jìn)行等量反應(yīng)，不同的只是來源，轉(zhuǎn)化糖是以純蔗糖進(jìn)行酸化水解處理最終生成葡萄糖和果糖，需要比較長的時(shí)間，而葡萄糖可以直接在市場上購買，省時(shí)省力。轉(zhuǎn)化糖中果糖與葡萄糖為同分異構(gòu)體，化學(xué)性質(zhì)相近，與市售葡萄糖化學(xué)性質(zhì)相同，以市售葡萄糖作為標(biāo)定斐林試劑的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在甘蔗制糖檢測中的運(yùn)用沒有任何問題，完全可以取代純蔗糖制作轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，對斐林試劑進(jìn)行有效標(biāo)定操作，這對進(jìn)一步提高在甘蔗制糖中檢測還原糖分的工作效率有重要的意義。