紀(jì)麗君，陳 英，李 培，*，姚衛(wèi)蓉

(1.蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，江蘇蘇州215104;2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122)

無論是生產(chǎn)過程控制還是產(chǎn)品質(zhì)量檢驗，食品中的糖含量都是一個比較重要的指標(biāo)。目前，食品中糖類的檢驗還沿用傳統(tǒng)的手工滴定法，手工滴定法受溫度、搖動次數(shù)和力度、滴定速度、終點判斷等因素的影響［1-2］，通常因為實驗人員操作的熟練程度、判斷變色的經(jīng)驗等主觀因素，導(dǎo)致實驗誤差。當(dāng)食品本身有顏色時，滴定終點顏色變化的判定極易受到干擾，給產(chǎn)品質(zhì)量檢驗帶來很多麻煩。馬耀宏［3］等人研究了活性炭對有色酒類進(jìn)行脫色處理，李鳳［4］研究了離子交換纖維方法來消除紅葡萄本身的顏色干擾，但是這些方法在直接滴定的基礎(chǔ)上增加了脫色步驟，無疑使操作更為繁瑣。電位滴定法用機器滴定、機器判斷的方式彌補了傳統(tǒng)方法的不足，尤其是消除了食品本身顏色對滴定終點顏色變化判定的干擾。目前自動滴定儀有了一定的發(fā)展，如梅特勒公司生產(chǎn)的T系列儀器和萬通公司生產(chǎn)的8系列、9系列儀器等，但是這些自動滴定儀一般應(yīng)用于常溫環(huán)境的滴定，例如酸堿滴定、絡(luò)合滴定、氧化還原滴定和沉淀滴定。限制自動滴定儀應(yīng)用于總糖或者還原糖滴定的主要原因是該反應(yīng)需要在加熱沸騰的狀態(tài)下進(jìn)行，所以對電極的耐熱性、加熱速度等都有比較高的要求。實現(xiàn)總糖或者還原糖的自動滴定，對于尋求一種更準(zhǔn)確、更真實、更自動化的糖含量測定方法具有現(xiàn)實而重大的意義。本實驗應(yīng)用配備高溫氧化還原電極的全自動電位滴定儀，對有色液態(tài)食品中的總糖測定進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過平行實驗、添加回收實驗評價了電位滴定法的重復(fù)性和準(zhǔn)確度，并與傳統(tǒng)手工法進(jìn)行了比較。

表1 典型液態(tài)食品樣品詳情表Table 1 List of details of classical liquid food samples

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鹽酸(純度36.6%～38.0%)無錫市展望化工試劑有限公司;硫酸銅(純度99.0%～100.5%)、酒石酸鉀鈉(純度99.0%～102.0%)、氫氧化鈉(純度≥99%)、亞鐵氰化鉀(純度99.0%～102.0%)德國Merck KGaA公司;乙酸鋅(純度＞99%)上海振欣試劑廠;葡萄糖(純度99%)Alfa Aesar公司;亞甲藍(lán)、氧化還原指示劑 上海新中化學(xué)廠。

T70型自動電位滴定儀、XS204型電子天平 瑞士METTLER-TOLEDO公司;FSR REDOX1213型高溫還原糖測定專用電極 無錫旭野科技公司;SCHOTT CERAN紅外線加熱板 德國肖特公司。

1.2 全自動電位滴定儀工作原理

現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5009.7-2008［5］和 GB/T 5009.8-2008［6］分別規(guī)定了食品中還原糖和蔗糖測定的方法，其中直接滴定法為該標(biāo)準(zhǔn)的第一法。直接滴定法的原理是:堿性酒石酸溶液與還原糖共沸生成氧化亞銅沉淀，以亞甲基藍(lán)為指示液，稍微過量的還原糖將藍(lán)色的次甲基藍(lán)還原為無色時，即為滴定終點。

全自動電位滴定儀與直接滴定法的反應(yīng)原理相同，滴定方法為柱塞式，滴定過程由單片機全自動控制，反應(yīng)溶液的電位隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷的發(fā)生變化，操作者事先根據(jù)反應(yīng)需要在程序方法中輸入合適的闕限值，當(dāng)ΔE/ΔV的電位變化超過闕限值后則到達(dá)等當(dāng)點，儀器自動識別滴定終點。

本文所建立的全自動電位滴定法采用反滴定方式。因為直接滴定方式是用樣液直接滴定堿性酒石酸銅溶液，每做一個樣品必須換一次管路，或是沖洗一遍管路，明顯不適合自動滴定儀的操作;相反，反滴定方式只需在堿性酒石酸銅溶液中加入幾毫升樣液，都是用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液作為滴定溶液，可以使用一套固定的管路。

1.3 溶液配制

參照 GB/T 5009.7-2008［5］配制以下溶液:堿性酒石酸銅甲液:稱取15g硫酸銅及0.05g亞甲藍(lán)，水定容至1000mL。堿性酒石酸銅乙液:稱取50g酒石酸鉀鈉、75g氫氧化鈉，溶于水中，再加入4g亞鐵氰化鉀，完全溶解后，定容至1000mL，貯存于橡膠塞玻璃瓶內(nèi)。1.0000g/L葡萄糖標(biāo)液:稱取1.0000g經(jīng)過(99±1)℃干燥2h的葡萄糖，加水溶解后加入5mL鹽酸，定容至1000mL。

1.4 樣品采集

超市采購顏色較深的液體食品，干型、半干型、半甜型、甜型黃酒各一瓶，干型、甜型葡萄酒各一瓶，果酒一瓶，有色碳酸飲料兩種各一瓶，樣品詳情如表1所示。

1.5 樣品前處理

1.5.1 酒精度高的酒類食品 取5.0mL半干黃酒2份、25.0mL干型葡萄酒2份、25.0mL干型黃酒2份，分別置入6個蒸發(fā)皿中，取三種樣品各1份于95℃水浴上加熱，蒸掉酒精，另外3份不做蒸酒精處理。然后，6個樣品分別加入5mL鹽酸水溶液(鹽酸與水體積比1∶1)，68℃水浴 15min，取出冷卻，倒入燒杯中，用少量超純水全部移入燒杯，pH酸度計下，用NaOH(200g/L)調(diào)至中性，再移入100mL的容量瓶中，定容。

1.5.2 酒精類食品 取一定體積的樣品(其中甜型果酒取2mL，半甜型、甜型黃酒和甜型葡萄酒各取5mL)加入5mL鹽酸水溶液(鹽酸與水體積比1∶1)，之后步驟同1.5.1中“68℃水浴15min”和之后的步驟。

1.5.3 碳酸類飲料 稱取約100g混勻后的試樣，精確至0.01g，試樣置于蒸發(fā)皿中，在水浴上微熱攪拌除去二氧化碳后，移入250mL容量瓶中，并用水洗滌蒸發(fā)皿，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混勻后，取5mL稀釋為100mL，備用。

1.6 空白電極標(biāo)定

將5.0mL堿性酒石酸銅甲液及5.0mL乙液加入100mL高腳燒杯中，再加水10mL和少量小沸石，設(shè)定程序加入9mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，控制在2min內(nèi)加熱至沸，保持沸騰，以1滴/2s的速度用葡萄糖標(biāo)液滴定到終點(在電位突變處高溫氧化還原電極判定終點，如圖1)，平行操作3次，取其平均值，計算每10mL(甲、乙液各5mL)堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量。

1.7 樣品溶液預(yù)滴定

將5.0mL堿性酒石酸銅甲液及5.0mL乙液加入100mL高腳燒杯中，再加入一定體積的樣品溶液(或稀釋后的樣品溶液)，再加入一定體積的水，使得所加樣品溶液與水的體積之和為10mL，加入少量小沸石，控制在2min內(nèi)加熱至沸，保持沸騰以每2s電位變化6mV的速度滴加葡萄糖標(biāo)液，直至高溫氧化還原電極判定到達(dá)終點，記錄消耗葡萄糖標(biāo)液的體積。程序自動將預(yù)滴定消耗體積減1mL作為饋液體積。如果樣品溶液中糖濃度過高，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)稀釋。

圖1 全自動電位滴定圖Fig.1 Diagram of automatic potentiometric titration

1.8 樣品溶液的正式滴定

高腳燒杯中所加甲液、乙液、樣品溶液和水的體積與1.6中一致，加入少量小沸石，軟件控制迅速加入饋液體積的葡萄糖標(biāo)液，在2min內(nèi)加熱至沸，保持沸騰以1滴/2s的速度滴加葡萄糖標(biāo)液，直至高溫氧化還原電極判定到達(dá)終點，平行操作3次，得出平均滴定體積。

1.9 添加回收實驗

吸取堿性酒石酸銅甲液、乙液各5.0mL，加入樣品溶液和5mL 0.2000g/L的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入一定體積的水。樣品溶液體積與不加標(biāo)時保持一致，所加水的體積應(yīng)保證樣品溶液、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液和水的總體積為10mL。按照1.6、1.7、1.8的操作步驟進(jìn)行空白標(biāo)定、預(yù)滴定、正式滴定。

1.10 國標(biāo)手工滴定法

按照 GB/T 5009.7-2008［5］中第一法——直接滴定法中的方法進(jìn)行標(biāo)定、預(yù)測和測定。

1.11 結(jié)果計算

酒精食品樣品中糖含量按式(1)進(jìn)行計算，碳酸飲料樣品中糖含量按式(2)進(jìn)行計算，加標(biāo)回收實驗的回收率按式(3)和式(4)進(jìn)行計算:

式(1)中:X-試樣中糖含量(g/L);V0-空白標(biāo)定電極時，滴定酒石酸銅溶液(甲乙液各5.0mL)消耗1.0000g/L葡萄糖標(biāo)液的體積(mL);V1-正式滴定時，滴定消耗1.0000g/L葡萄糖標(biāo)液的體積(mL);V-滴定時所取樣品溶液的體積(mL);V樣-前處理前所取樣品體積(mL)。

式(2)中:m樣-前處理前所取樣品重量(g)。

式(3)中:C標(biāo)-所加標(biāo)準(zhǔn)溶液糖含量的測定結(jié)果(g/L);V＇0-加標(biāo)后，空白滴定時，滴定酒石酸銅溶液(甲乙液各5mL)消耗1.0000g/L葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL);V＇1-加標(biāo)后，正式滴定時，滴定消耗1.0000g/L葡萄糖標(biāo)液的體積(mL)。

2 結(jié)果與討論

2.1 酒精對糖含量測定結(jié)果的影響驗證

本文研究了酒類樣品經(jīng)過蒸酒精處理和不蒸酒精處理兩種前處理過程對糖含量測定的影響，結(jié)果見表2。

表2 蒸酒精與未蒸酒精的測定結(jié)果對比Table 2 Comparison of the determination with alcohol and without alcohol

結(jié)果表明，樣品中所含酒精對糖含量檢測沒有干擾。因此，采用本檢測方法，針對酒類樣品，不需要特別去除酒精。

2.2 全自動電位滴定法的重復(fù)性

通過不同的樣品預(yù)處理，測定了9種液態(tài)樣品的糖含量，并分析了其標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，9種樣品的糖含量在3.78～126.35g/L之間，檢測結(jié)果的 RSD值在0.124%～1.637%之間，均符合相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤3.7%的要求［11-13］，所以全自動電位滴定法測定固態(tài)中的糖含量重復(fù)性良好，精密度完全可以達(dá)到檢測要求。

2.3 全自動電位滴定法與國標(biāo)手工滴定法測定結(jié)果的一致性

為了評估電位滴定法的有效性，本研究同時采用了國標(biāo)法針對9種樣品進(jìn)行測定，每個樣品平行測定3～4次，并將測定結(jié)果與電位滴定測定結(jié)果進(jìn)行比較，國標(biāo)手工滴定法的偏差為0.025～0.058，相對偏差為0.29%～0.72%。全自動電位滴定法的偏差為0.017～0.096，相對偏差為0.12%～1.19%，說明兩種方法的精密度和重復(fù)性相近。

以兩種方法測定結(jié)果做相關(guān)性分析，y=0.993x-0.00749，R2=0.99997，如圖2所示。表明全自動電位滴定法與國標(biāo)手工滴定法的測定結(jié)果相關(guān)性非常好，不具有顯著差異，全自動電位滴定法可以成為糖含量測定的一種新方法。

2.4 全自動電位滴定法的加標(biāo)回收率

對9種液態(tài)食品樣品添加5mL 0.2000g/L葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，回收率如表4所示。全自動電位滴定法對液態(tài)食品樣品的添加回收率在96.0%～104.6%之間，該方法準(zhǔn)確性良好。

表3 液態(tài)樣品糖含量測定結(jié)果Table 3 Results of sugar content in liquid food sample

表4 液態(tài)樣品加標(biāo)回收實驗結(jié)果Table 4 Recovery of fortified liquid food samples

圖2 電位滴定與國標(biāo)法檢測結(jié)果比對Fig.2 Comparison of results of potentiometric titration and standard method

在對全自動電位滴定法進(jìn)行添加回收實驗的同時，對國標(biāo)手工滴定法也進(jìn)行了添加回收實驗。全自動電位滴定法對9個樣品加標(biāo)回收率為96.0%～104.6%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差值(RSD值)為0.12%～0.97%;對比實驗中國標(biāo)手工滴定法的加標(biāo)回收率為97.6%～101.25%，RSD值為0.041%～0.82%(數(shù)據(jù)文中未給出)。兩種方法的回收率都比較高，結(jié)果表明兩種方法的準(zhǔn)確度差不多，都比較高。

3 結(jié)論

本研究將配備了高溫氧化還原電極的全自動電位滴定儀應(yīng)用于液態(tài)食品中糖含量的測定，研究了全自動電位滴定法測定液態(tài)食品中總糖的實驗細(xì)則，其中酒類食品不需要蒸酒精處理。全自動電位滴定法重復(fù)性和準(zhǔn)確性良好，并且與國標(biāo)手工滴定法的測定結(jié)果相關(guān)性很高。所以，全自動電位滴定法有望取代傳統(tǒng)手工滴定法，成為糖含量測定的一種新方式。

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