翁霞，辛廣，李云霞

（鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧鞍山 114007）

馬鈴薯（Solanttm tubersum）又名土豆、山藥、洋番薯等。主要產(chǎn)區(qū)在東北的中北部、華南西部、內(nèi)蒙古和西北及西南各省山區(qū)[1]。在馬鈴薯中，淀粉的含量約為23%[2]，馬鈴薯碳水化合物中可溶性糖主要有葡萄糖、果糖、蔗糖，測(cè)定馬鈴薯中糖的含量具有重要意義。有研究表明，還原糖含量作為油炸加工企業(yè)重要的檢測(cè)指標(biāo)，是決定馬鈴薯炸片、炸條加工品質(zhì)的重要因素。因?yàn)樵谟驼ㄟ^(guò)程中還原糖與氮化合物的α–氨基酸進(jìn)行所謂的美拉德反應(yīng)（Maillard Reaction）[3-4]，致使薯片、薯?xiàng)l表面顏色加深，為不受消費(fèi)者所歡迎的棕褐色[5]。此外，還發(fā)現(xiàn)還原糖含量高的馬鈴薯易受病原菌的侵染引起環(huán)腐病[6]。因此，對(duì)馬鈴薯中糖含量進(jìn)行測(cè)定在實(shí)際生活中具有重大意義。

比色法是指淀粉水解成葡萄糖后，在濃硫酸的作用下脫水生成糖醛類化合物，再利用蒽酮或苯酚作顯色劑，進(jìn)行比色測(cè)定的方法[7]。以馬鈴薯淀粉為例，通過(guò)單因素及正交實(shí)驗(yàn)考察蒽酮比色法測(cè)定淀粉中總糖的全過(guò)程，并對(duì)其測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，以期找到一個(gè)準(zhǔn)確、快捷、適宜于多個(gè)淀粉樣品測(cè)定的條件。對(duì)糖的提取及測(cè)定研究較多，但針對(duì)于蒽酮比色法測(cè)定馬鈴薯淀粉中可溶性總糖的含量的測(cè)定條件研究較少，所以本文將對(duì)測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，以得到更好、更精確的測(cè)定結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯淀粉：自制；葡萄糖、無(wú)水乙醇、蒽酮、濃硫酸等試劑均為分析純。

SHB-B95 抽濾機(jī)：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋：國(guó)華電器有限公司；TU—1810 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析通用有限責(zé)任公司；PL2002 型電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

將在80 ℃烘箱中烘至恒重的葡萄糖0.1 g，定容至100 mL，取出10 mL，再定容至100 mL，即得0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液，分別取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8 mL，蒸餾水定容到1 mL，分別加入蒽酮試劑5 mL，沸水浴中加熱10 min 后，在620 nm 波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。以吸光度值為縱坐標(biāo)，各標(biāo)準(zhǔn)液濃度（μg/mL）為橫坐標(biāo)，作圖得標(biāo)準(zhǔn)曲線。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液的測(cè)定量在10 μg/mL～80 μg/mL 的濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，其回歸方程為：A=0.009 6C-0.013 9，相關(guān)系數(shù)為R2=0.999 5。

1.2.2 馬鈴薯淀粉可溶性總糖的提取及測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.1 g 馬鈴薯干粉，再加入50 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乙醇，45 ℃恒溫水浴中加熱10 min，抽濾后，取濾液1 mL，同時(shí)以蒸餾水做空白對(duì)照，冰水浴中冷卻后備用。按1.2.1 的方法測(cè)定馬鈴薯淀粉中可溶性總糖含量，計(jì)算公式如下：

總糖量（以葡萄糖計(jì)）=ρ×稀釋倍數(shù)×10-4（%）

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已經(jīng)成為當(dāng)前教育發(fā)展的新模式。這種新模式既改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)的過(guò)程以及教師的主體地位，也改變了高校的教育管理與決策。在此背景下，教師面臨著新的課題和挑戰(zhàn)：信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)、微課、慕課、云技術(shù)的出現(xiàn)等，大有顛覆傳統(tǒng)課堂、迎來(lái)課堂教學(xué)革命的勢(shì)頭。因此，作為高校教師，必須在教學(xué)方式和方法上與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新自己的專業(yè)知識(shí)和能力，否則就會(huì)被時(shí)代所淘汰。

式中：ρ 為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的糖濃度，（μg/mL）；10-4為將μg/mL 換算為%的系數(shù)。

1.2.3 蒽酮比色法測(cè)定馬鈴薯淀粉中可溶性總糖的條件確定

通過(guò)對(duì)測(cè)定馬鈴薯淀粉中可溶性總糖的條件中反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)后靜置時(shí)間、顯色劑用量等影響馬鈴薯淀粉中總糖的含量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并在單因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定最佳的測(cè)定條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 反應(yīng)時(shí)間的確定

分別取樣液1 mL 于5 支試管，同時(shí)另取一支試管，向其中加入1 mL 蒸餾水作為空白對(duì)照管，分別加入5 mL 蒽酮試劑，100 ℃水浴中反應(yīng)5、8、10、12、15 min，取出冷卻，室溫靜置10 min，測(cè)吸光度值。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)馬鈴薯中可溶性總糖含量的影響Fig.1 Influence of reaction time to soluble total sugar

由圖1 可知，不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)馬鈴薯淀粉中可溶性糖的提取量不同，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，馬鈴薯淀粉溶液中可溶性糖的提取量先增加后逐漸減少，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為12 min 時(shí)，樣液的吸光度值最大，所以最佳反應(yīng)時(shí)間確定為12 min。

取樣液1 mL，加蒽酮試劑5 mL，水浴加熱時(shí)間為12 min，分別于80、85、90、95、100 ℃的水浴中加熱。其他步驟同上，測(cè)不同溫度下各管的吸光度值。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)馬鈴薯中可溶性糖含量的影響Fig.2 Influence of reaction temperature to soluble total sugar

由圖2 可知，不同反應(yīng)溫度對(duì)馬鈴薯淀粉中可溶性糖的提取量不同，隨著提取溫度的增加，馬鈴薯淀粉溶液中可溶性糖的提取量有逐漸增加的趨勢(shì)，95 ℃和100 ℃時(shí)，可溶性糖含量幾乎接近。反應(yīng)溫度為95 ℃時(shí)，樣液的吸光度值最大，所以最佳反應(yīng)溫度確定為95 ℃。

2.1.3 反應(yīng)后靜置時(shí)間確定

取樣液1 mL，加蒽酮試劑5 mL，水浴溫度95 ℃、反應(yīng)時(shí)間12 min，加熱后分別靜置10、15、20、25、30 min。其他步驟同上，測(cè)得不同反應(yīng)靜置時(shí)間下各管的吸光度值。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 靜置時(shí)間對(duì)馬鈴薯中可溶性糖含量的影響Fig.3 Influence of setting time to soluble total sugar

由圖3 可知，不同靜置時(shí)間對(duì)馬鈴薯淀粉中可溶性糖的提取量不同，隨著靜置時(shí)間的增加，馬鈴薯淀粉溶液中可溶性糖的提取量逐漸增加，當(dāng)靜置時(shí)間為25 min 時(shí)，樣液的吸光度值最大，所以最佳靜置時(shí)間確定為25 min。

2.1.4 顯色劑用量確定

取樣液1 mL，各管中分別加入蒽酮3、5、7、9、11 mL。其他反應(yīng)條件均為上述確定最佳條件，步驟同上，測(cè)得不同顯色劑用量下各管的吸光度值。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 顯色劑用量對(duì)馬鈴薯中可溶性糖含量的影響Fig.4 Influence of color reagent dosage to soluble total sugar

由圖4 可知，不同顯色劑用量對(duì)馬鈴薯淀粉中可溶性糖的提取顯色效果不同，隨著顯色劑用量的增加，馬鈴薯淀粉溶液中可溶性糖的提取量先增加后減小，當(dāng)顯色劑的用量為7 mL 時(shí)，樣液的吸光度值最大，所以最佳的顯色劑用量確定為7 mL。

2.2 馬鈴薯淀粉中可溶性總糖測(cè)定的條件的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以反應(yīng)靜置時(shí)間（A）、顯色劑用量（B）、反應(yīng)時(shí)間（C）、反應(yīng)溫度（D）為變量因素，綜合考慮各因素對(duì)總糖含量的影響，每個(gè)因素設(shè)置三個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。正交試驗(yàn)方差分析的結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)表L9（34）Table 1 Table of orthogonal experiment

由表1 可知，各因素的主次順序?yàn)椋篊＞B＞A＞D，最優(yōu)組合為：C3B3A3D2。正交試驗(yàn)確定蒽酮比色法測(cè)馬鈴薯淀粉中可溶性糖的最佳條件為：反應(yīng)時(shí)間為15 min，顯色劑用量9 mL，反應(yīng)靜置時(shí)間30 min，反應(yīng)溫度為95 ℃。由于正交試驗(yàn)最優(yōu)組合C3B3A3D2未在正交試驗(yàn)各組合中，因此，在優(yōu)化的最佳測(cè)定條件下，對(duì)所優(yōu)化的試驗(yàn)條件進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果得可溶性總糖含量為23.01 mg/100 g。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果低于正交試驗(yàn)號(hào)為3 和9 的試驗(yàn)結(jié)果，可能由于蒽酮試劑在測(cè)定過(guò)程中不穩(wěn)定，且蒽酮比色法測(cè)定總糖含量的幾個(gè)測(cè)定條件都是范圍值，之間是有聯(lián)系的，不能隨意改變其中任何一個(gè)，否則將影響分析結(jié)果[8]。

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析表Table 2 The analysis of variance of orthogonal experiment

由表2 可以看出，影響馬鈴薯淀粉中總糖測(cè)定結(jié)果的因素主次順序?yàn)镃＞B＞A＞D，且四個(gè)因素對(duì)馬鈴薯淀粉中總糖測(cè)定的結(jié)果都有極顯著的影響。

3 結(jié)論

蒽酮比色法測(cè)定馬鈴薯淀粉中可溶性糖的直觀分析結(jié)果為：反應(yīng)時(shí)間的極差最大，其次分別為顯色劑用量，反應(yīng)靜置時(shí)間，反應(yīng)溫度，各因素的主次順序?yàn)镃＞B＞A＞D。最佳組合為C3B3A3D2，即最佳測(cè)定條件為：反應(yīng)時(shí)間為15 min，顯色劑用量9 mL，反應(yīng)靜置時(shí)間30 min，反應(yīng)溫度為95 ℃。在最佳測(cè)定條件下，馬鈴薯淀粉中可溶性總糖的含量為23.01 mg/100 g。

[1]常志敏.馬鈴薯資源開(kāi)發(fā)與利用[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2007,13(7)：146-147

[2]張水華.食品分析[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2007：136

[3]王延平,趙謀明,彭志英,等.美拉德反應(yīng)產(chǎn)物抗氧化性能研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè),1998(1)：70-73

[4]STEFICA HORVAT,MAJA ROSC,JAROSLAV HORVAT.Synthesis of hexose related imidazolidinones：Novel glycation products in the Maillard reaction[J].Springer Netherlands,1999(6)：391-398

[5]謝開(kāi)云,屈冬玉,金黎平,等.我國(guó)炸片用馬鈴薯原料生產(chǎn)中存在的問(wèn)題與對(duì)策[J].中國(guó)馬鈴薯,2001(6)：355-357

[6]李壽文,李玉芳.對(duì)馬鈴薯薯塊中還原糖測(cè)定方法的改進(jìn)[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,1996(9)：16-17

[7]叢松峰.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社,2005：91-93

[8]王永華.食品分析[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2011：75