甘蔗紅糖的生產(chǎn)品質(zhì)監(jiān)測(cè)

陳瑞榮，胡 彪，班雯婷，陳駿佳，張柳蓮，李亞軍，梁 磊，徐日益

(1廣東省生物工程研究所(廣州甘蔗糖業(yè)研究所) 廣東省甘蔗改良與生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510316；2廣東省植物纖維綜合利用工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心，廣東廣州510316；3廣州市植物纖維綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510316；4廣東省生物質(zhì)高值化利用工程實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510316)

0 引言

古往今來(lái)，中國(guó)紅糖就有用于保健的歷史記載。李時(shí)珍的“本草綱目”，東方朔的“神異論”和陶弘景的“名醫(yī)別錄”都指出紅糖具有潤(rùn)肺氣、助五臟、生津解毒、助脾氣、暖肝氣的功效。傳統(tǒng)紅糖是一種通過(guò)甘蔗提汁、物化澄清、濃縮結(jié)晶得到的金黃色至黃褐色的自然晶體，也稱為原生態(tài)紅糖粉。近年研究發(fā)現(xiàn)，紅糖含有豐富的酚類、維生素、礦物質(zhì)和人體必需氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]，具有抗氧化、抗癌、防衰老和美容養(yǎng)顏等功效。隨著生活水平的提高，人們的健康意識(shí)和消費(fèi)需求不斷提高[2]。目前，市場(chǎng)上還出現(xiàn)了一系列功能紅糖，如益母紅糖、阿膠紅糖、艾草紅糖等[3-5]。

紅糖營(yíng)養(yǎng)成分豐富，應(yīng)用廣泛，因此糖廠的生產(chǎn)指標(biāo)監(jiān)控和銷售成品糖品質(zhì)把關(guān)便顯得尤為重要。本實(shí)驗(yàn)利用廣東地區(qū)紅糖廠生產(chǎn)甘蔗紅糖，及時(shí)監(jiān)測(cè)每一項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)，力圖反映各個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)的變化趨勢(shì)，為甘蔗紅糖生產(chǎn)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

抽檢樣品取自廣東某紅糖廠，隨機(jī)7個(gè)生產(chǎn)日取樣，每個(gè)樣品3次重復(fù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

722G可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司；WYA-2S數(shù)字阿貝折射儀，上海易測(cè)儀器設(shè)備有限公司；pH 610 benchtop pH計(jì)，德國(guó)Wiggens；A-10 Solvent & Sample Module高效液相色譜儀，美國(guó) Perkin Elmer。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 生產(chǎn)工藝監(jiān)測(cè)

簡(jiǎn)純度計(jì)算公式：簡(jiǎn)純度=糖度/錘度×100%。

DNS法測(cè)定還原糖含量：以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，加蒸餾水分別定容至濃度范圍為0.2～1.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，分別取0.5 mL標(biāo)準(zhǔn)液加入1 mL DNS后搖勻，沸水浴5 min，冰浴至室溫，定容至7.5 mL，分光光度法測(cè)定其OD值。以葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，OD值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=0.4575x+0.0705，R2=0.9991。在生產(chǎn)工段質(zhì)量監(jiān)控中，每次取樣為0.01 mL，稀釋至1 mL；在紅糖成品糖品控中，取樣品稀釋定容至100 mL，按DNS法測(cè)定其OD值，與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，計(jì)算出還原糖含量。

多酚含量監(jiān)測(cè)按 GB/T 8313-2002規(guī)定的方法進(jìn)行稀釋測(cè)定，以茶多酚為標(biāo)準(zhǔn)品，標(biāo)樣濃度范圍為0.02～0.10 mg/mL，取1 mL標(biāo)準(zhǔn)液，加入1 mL酒石酸亞鐵溶液，充分混合后再加入3 mL pH7.5磷酸鉀緩沖液，在波長(zhǎng)540 nm處測(cè)定其OD值，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=1.075x+0.0097，R2=0.9991。將樣品稀釋至適宜濃度，按GB/T 8313-2002方法測(cè)定其OD值，與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，計(jì)算出樣品的多酚含量。

1.3.2 成品紅糖質(zhì)量檢測(cè)

色值：按ICUMSA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，采用10 cm比色皿，于420 nm處測(cè)的吸光度，并用以下公式換算：色值 IU=1000A420/bc，式中：A420—用 420 nm波長(zhǎng)測(cè)的樣液吸光度；b—比色皿厚度，cm；c—樣液固溶物濃度，g/mL，c=折光錘度×相應(yīng)視密度(20℃)/100。

丙烯酰胺含量的測(cè)定：以丙烯酰胺為標(biāo)準(zhǔn)品，甲醇溶解至相應(yīng)濃度，采用高效液相色譜法(HPLC)標(biāo)定標(biāo)曲，柱子為C18柱，波長(zhǎng)為210 nm，流動(dòng)相為水和甲醇體積比 97∶3，流速為 1.0 mL/min，出峰時(shí)間為 4.725 min。標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=62620500x-623958.2，R2=0.9994，x范圍為 0.04～0.20 mg/mL。取100 g成品糖溶于甲醇溶液，超聲提取，濃縮旋蒸定容至1 mL，采用高效液相色譜法測(cè)定，與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，計(jì)算其丙烯酰胺含量。

吸濕脫水性能測(cè)試：按照不同粒度稱取10～30 g左右成品紅糖于樣品瓶中(粉狀：Φ0～0.1 cm；中顆粒：Φ0.1～0.5 cm；大顆粒：Φ＞0.5 cm)，在22℃下測(cè)定樣品濕度從吸濕階段(70%～80% RH，梯度為5%/天)、脫水階段(80%～30% RH，梯度為25%/天)和穩(wěn)定階段(30% RH，11天)的質(zhì)量變化。

DPPH自由基清除活性試驗(yàn)：在1 mL不同濃度的紅糖樣品溶液中，加入1 mL 0.4 mmol/L DPPH醇溶液。陽(yáng)性對(duì)照為l-抗壞血酸(Vc，含量99.7%以上)。將混合后的液體搖勻，在暗處反應(yīng)20 min，再用2 mL 60%乙醇溶液稀釋，迅速離心取上清液，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定517 nm處的吸光度。DPPH自由基清除活性為：[1-(As-Ab)/Ad)]×100%，其中：As—樣品與DPPH溶液的吸光度；Ab—不含DPPH溶液樣品的吸光度；Ad—不含樣品的DPPH溶液的吸光度。

蔗糖分、還原糖分、干燥失重、灰分、不溶于水雜質(zhì)、菌落總數(shù)和螨項(xiàng)目按 GB/T 35885-2018[6]和GB/T 317-2018[7]規(guī)定方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生產(chǎn)工段質(zhì)量監(jiān)控

由圖1可知，與混合汁和紅糖清汁相比，紅糖漿的改正錘度和糖度極顯著升高，表明甘蔗汁經(jīng)過(guò)濃縮結(jié)晶后，糖漿中還存在豐富的可溶性物質(zhì)，而且蔗糖含量富余。簡(jiǎn)純度高低是甘蔗品種或糖品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要標(biāo)志[8]。經(jīng)過(guò)一系列蔗汁澄清工藝，初始混合汁和紅糖清汁的可溶性物質(zhì)濃度差異不大，但是紅糖清汁的簡(jiǎn)純度比混合汁顯著提高了1.45個(gè)百分點(diǎn)。

由圖2可知，在生產(chǎn)過(guò)程中，甘蔗汁的pH先升后降，泥汁箱處的泥汁 pH達(dá)到最高值。因?yàn)榛旌现?緩沖箱)和泥汁(泥汁箱)都進(jìn)行了加灰/加磷，所以這兩處的pH變動(dòng)幅度明顯。其中清汁pH的穩(wěn)定控制(7.05±0.12)對(duì)成品紅糖的品相和質(zhì)量至關(guān)重要。在甘蔗壓榨、混合汁中和加熱以及曲篩吸濾 3個(gè)階段，需通過(guò)加石灰和磷汁來(lái)調(diào)節(jié)清汁pH。當(dāng)蔗汁以不同的流速流經(jīng)管路時(shí)，高溫下美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的吡嗪、呋喃、醛酮等揮發(fā)性物質(zhì)也會(huì)造成蔗汁pH下降[9]。

圖1 紅糖生產(chǎn)工藝中改正錘度、轉(zhuǎn)光度和簡(jiǎn)純度的變化曲線

圖2 紅糖生產(chǎn)工藝中還原糖、多酚和pH的變化情況

糖漿和洗甄水的還原糖含量最高，均超過(guò) 4 mg/mL，但是糖漿和洗甄水中也富含多酚類物質(zhì)(0.25 mg/mL和0.28 mg/mL)，因此作為糖廠生產(chǎn)的廢棄料，糖漿和洗甄水具有一定的抗氧化活性[10]。其中清汁色值是糖廠衡量澄清效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，檢驗(yàn)結(jié)果為211.9±69.3 IU，處于正常區(qū)間[11]，表明以加熱加灰，除泡篩濾的手段澄清甘蔗壓榨汁，效果明顯。

2.2 成品糖品質(zhì)檢驗(yàn)檢測(cè)

在糖廠倉(cāng)庫(kù)，我們抽取了當(dāng)天產(chǎn)紅糖樣品，進(jìn)行密封保存，后續(xù)對(duì)樣品進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。

由表 1可知，按照國(guó)標(biāo) GB/T 35885-2018，紅糖樣品符合一級(jí)紅糖標(biāo)準(zhǔn)。由于糖廠特殊的生產(chǎn)工藝，紅糖樣品容易吸潮，溶于水后，具有甘蔗汁特有的清香。其中，總糖分(蔗糖分+還原糖分)平均達(dá)到89.06%，色值和干燥失重偏高。丙烯酰胺、菌落總數(shù)、螨等有害物質(zhì)含量和衛(wèi)生學(xué)檢查均符合國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 成品紅糖樣品的分析檢測(cè)結(jié)果

由圖3可知，吸濕階段從濕度70%開(kāi)始，紅糖開(kāi)始吸收空氣中的水蒸氣，隨著濕度的上升直至設(shè)定的最高濕度80%，樣品的吸水量也隨之上升，其中粉狀樣品吸濕最嚴(yán)重，可達(dá)樣品總質(zhì)量的7.92%。脫水階段，空氣濕度迅速下降至30%，造成樣品吸水量也迅速下降，4天后不同粒度的樣品吸水量均在3%左右。當(dāng)濕度維持在30%時(shí)，樣品脫水速率下降。第10天之后，紅糖樣品仍然在持續(xù)失水。其中中顆粒紅糖和大顆粒紅糖的樣品質(zhì)量仍然不能回到原來(lái)水平，可能的原因是空氣中的水分與紅糖中的組分發(fā)生了一系列的物理-化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水或水合物，粒度大的紅糖會(huì)出現(xiàn)包裹效應(yīng)，抗吸潮能力明顯增強(qiáng)，而粉狀紅糖質(zhì)量變化幅度大，15天后樣品質(zhì)量甚至低于原先水平，抗吸潮能力較弱。從質(zhì)量/濕度-時(shí)間變化圖 3可得出在濕度為 70%～80%的吸濕階段，紅糖的質(zhì)量變化與環(huán)境濕度具有良好的線性關(guān)系。

因此，成品紅糖生產(chǎn)應(yīng)該適當(dāng)控制紅糖粒度，避免粒度過(guò)大不方便溶解，也避免粒度過(guò)小貯存時(shí)容易吸潮。同時(shí)，紅糖貯存還需要注意控溫控濕。

圖3 紅糖等溫吸濕-脫水圖(質(zhì)量/濕度-時(shí)間變化圖)

DPPH具有穩(wěn)定的氮中心，廣泛用于定量測(cè)定生物試樣和食品的抗氧化能力。當(dāng)有自由基清除劑存在時(shí)，其電子被置換而使出現(xiàn)褪色現(xiàn)象，在最大吸收波長(zhǎng)處，其吸光度值的下降程度和清除劑的清除能力及劑量呈定量關(guān)系[12]。如圖4所示，隨著樣品濃度的升高，陽(yáng)性對(duì)照抗壞血酸(Vc，純度99.7%以上)的自由基清除能力能達(dá)到 98.94%，其中EC50(DPPH自由基清除率為50%時(shí)的樣品濃度，半數(shù)效應(yīng)濃度)為0.018 mg/mL；紅糖的自由基清除能力能達(dá)到93.81%，其中EC50(半數(shù)效應(yīng)濃度)為0.007 g/mL，為 EC50(Vc)的 2570倍。紅糖的自由基清除能力可能與糖廠生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生美拉德反應(yīng)生成衍生物的還原能力有關(guān)[13]。

3 結(jié)果與討論

圖4 紅糖樣品的DPPH自由基清除實(shí)驗(yàn)(以l-抗壞血酸Vc為陽(yáng)性對(duì)照)

在甘蔗紅糖的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中，從泥汁箱到清汁箱，糖汁pH下降明顯而且清汁pH變化幅度小，紅糖清汁的簡(jiǎn)純度與混合汁相比呈顯著提高，糖漿和洗甄水中含有豐富的還原糖和多酚類物質(zhì)。成品紅糖具有一定的抗氧化能力[14]，粒度的適當(dāng)控制可以有效緩解紅糖儲(chǔ)存吸潮變質(zhì)，樣品經(jīng)檢測(cè)均符合國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。