利用旋光法測(cè)量奶粉中的糖性分析

姜興秋 段浩巖 王澤超 蘇中乾

【摘 要】根據(jù)奶粉溶液的旋光度來分析所含糖的性質(zhì)，本文采用旋光法，同時(shí)根據(jù)其不同濃度的旋光度來確定含糖量。測(cè)試方法簡(jiǎn)單，成本低廉，準(zhǔn)確度較高，能滿足一定范圍的質(zhì)量檢測(cè)要求。并利用比旋光度的情況，用旋光儀直接測(cè)定這些成分的含量。

【關(guān)鍵詞】奶粉；蔗糖；乳糖；旋光度

旋光法是利用物質(zhì)的旋光性質(zhì)測(cè)定溶液濃度的方法。一般來說旋光法測(cè)量溶液濃度時(shí)，旋轉(zhuǎn)終點(diǎn)是通過人眼判斷三分視場(chǎng)的光強(qiáng)強(qiáng)弱來確定的，旋轉(zhuǎn)角度是通過人眼從檢偏器上的刻度盤讀取的，誤差稍大，但旋光法具有成本低、體積小、響應(yīng)速度快、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此采用旋光法來測(cè)量溶液的濃度是非常重要的。本文將基于旋光法的檢測(cè)原理，結(jié)合光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成，來分析和鑒別奶粉溶液的含糖情況（乳糖和蔗糖）。

1.測(cè)量原理

偏振光通過手性化合物溶液后，介質(zhì)溶液能使偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，偏振面的方向就會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，這種能使偏振面旋轉(zhuǎn)的性能稱為旋光性。偏振面被旋光性物質(zhì)所旋轉(zhuǎn)的角度叫旋光度，用 表示。乳糖和蔗糖均為具有旋光性的物質(zhì)。因此測(cè)量溶液中糖濃度的問題可以轉(zhuǎn)換為測(cè)量偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)角度的問題。當(dāng)溫度、光的波長(zhǎng)及溶液層厚度一定時(shí)，糖溶液的濃度與偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)的角度成正比，因此可以通過旋光法測(cè)量溶液中糖的濃度。同時(shí)考慮到乳糖和蔗糖旋光角不同，可以利用旋光情況來鑒別奶粉中所包含的碳水化合物是乳糖還是蔗糖，考慮到溫度在20°C左右時(shí)乳糖和蔗糖的水解速度較慢，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響非常小，基本可以忽略，因此可以在這一溫度范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量?？紤]到我們測(cè)量的介質(zhì)為溶液，測(cè)量的結(jié)果會(huì)與選取的盛放樣品的管子（旋光管）的長(zhǎng)度密切相關(guān)，因此，我們將利用比旋光度[ ]對(duì)溶液的糖含量進(jìn)行分析。比旋光度僅決定于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，比旋光度是物質(zhì)特有的物理常數(shù)，采用比旋光度將比旋光度更有說明意義。

在實(shí)際工作中，常常可以用不同長(zhǎng)度的旋光管和不同的樣品濃度測(cè)定某物質(zhì)溶液的旋光度 ，并按下式進(jìn)行換算得出該物質(zhì)的比旋光度[ ]。

式中：C--溶液的濃度（g/100mL）； --旋光管長(zhǎng)度（dm）。

若被測(cè)物質(zhì)是純液體，則按下式進(jìn)行換算。

式中： --液體的密度。

2.數(shù)據(jù)與分析

考慮到蔗糖存在水解效應(yīng)，溫度會(huì)對(duì)溶液的旋光度造成一定的影響。通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)溫度20°C情況下，溶液的旋光度隨時(shí)間變化較小，因此，我們重點(diǎn)測(cè)量了此溫度下的溶液的旋光度，并作出其旋光度與溶液濃度的關(guān)系曲線。通過對(duì)不同奶粉、不同濃度的溶液進(jìn)行旋光度分析，我們可以描繪出奶粉中所含糖分的基本情況。

圖2為我們測(cè)量的奶粉中主要糖分為蔗糖的溶液其旋光度與濃度的關(guān)系圖，從圖2可以看出蔗糖在未出現(xiàn)水解之前，在溫度相差不大的情況下，它的旋光度與溶液的濃度成線性關(guān)系，通過最小二乘法我們可以擬合出相關(guān)線性回歸曲線為：

其中 為溶液的濃度，相關(guān)度 。

圖3為測(cè)量得到的蔗糖旋光度與溶液溫度之間的關(guān)系，我們可以發(fā)現(xiàn)，二者沒有明顯的線性關(guān)系。且不同溫度下其旋光度變化較大，這與溶液本身的溫度有關(guān)，同時(shí)蔗糖本身存在水解現(xiàn)象，溫度不同的溶液水解的速度不同造成了這種情況。因此，對(duì)于旋光度的測(cè)量必須在溶液的濃度溫度差值不是很大的情況進(jìn)行。

3.結(jié)果與討論

通過以上實(shí)驗(yàn)，用旋光法測(cè)定出奶粉樣本中糖成分（蔗糖或乳糖）的分析，及蔗糖不同濃度下旋光度的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，我們可以看出利用旋光度測(cè)量的方法可以較為準(zhǔn)確的分辨出糖的成分及含糖量。在對(duì)測(cè)試精度要求不太高的場(chǎng)合，用旋光法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)奶粉含糖成分及含糖量的測(cè)定。

本文工作得到遼寧科技學(xué)院大創(chuàng)項(xiàng)目（201911430117）、（遼寧科技學(xué)院青年基金支持（Qn201601）、遼寧教育廳青年基金支持（L2017lkyqn-07）。

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（作者單位：1.遼寧科技學(xué)院雙百學(xué)院；

2.遼寧科技學(xué)院基礎(chǔ)部）