楊紹祥, 呂艷羽, 劉永國, 李麗慧, 宋 宇, 田紅玉

(北京工商大學食品學院/食品質(zhì)量與安全北京實驗室,北京 100048)

聚葡萄糖是具有高度分支的、隨機鏈接的可溶性非淀粉多糖類聚合物,是一種水溶性膳食纖維[1].聚葡萄糖是以葡萄糖為原料,檸檬酸、山梨糖醇分別為催化劑和增塑劑,真空縮聚而成的多分支聚合物,為白色無定形分子結(jié)構(gòu)復雜的粉狀固體[2];易溶于水,平均聚合度為20,平均分子質(zhì)量約為3200;糖苷鍵鍵型種類較多,以1,6-糖苷鍵結(jié)合為主.

聚葡萄糖是一種低熱量、低血糖指數(shù)的特殊碳水化合物,具有水溶性膳食纖維的特點,是一種用途廣泛的功能性食品添加劑[3].聚葡萄糖最初是由美國Hans Rennhard博士于1965年發(fā)明[4],又經(jīng)過16年的研發(fā)和探索,最終獲得FDA(Food and Drug Administration,美國聯(lián)邦食品藥品監(jiān)督管理局)批準,于1981年將聚葡萄糖推向市場[5].聚葡萄糖作為一種作用和性能良好的膳食纖維,近年來得到快速發(fā)展,在50多個國家被批準使用[6-7].它可以用于各種食品的纖維強化,取代食品中的糖和脂肪,改善食品的質(zhì)地和口感[8],因此在眾多食品、飲料、保健品中得到越來越廣泛的應(yīng)用[9].

聚葡萄糖產(chǎn)品中還原糖含量對產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響[10-11].還原糖指含有游離醛基、酮基和半縮醛羥基而具有還原作用的單糖和雙糖[12].在食品中主要是葡萄糖、果糖、麥芽糖和乳糖.其含量的分析結(jié)果一般采用葡萄糖表示.目前,高端的聚葡萄糖產(chǎn)品要求還原糖含量小于0.5%,達到無糖標準,以適應(yīng)無糖產(chǎn)品或不發(fā)生美拉德反應(yīng)(Maillard Reaction)的生產(chǎn)需要,且還原糖偏高會使產(chǎn)品吸潮,易使產(chǎn)品變質(zhì),不耐貯存,影響產(chǎn)品的質(zhì)量[13].因此,找到一個快速、經(jīng)濟的聚葡萄糖中還原糖含量的測定方法十分必要.目前在糖類分析測定的諸多方法(如旋光法[14]、化學法[15]、分光法[16]、色譜法[17]等)中,直接滴定法[18]和高錳酸鉀滴定法最為常用[19].

直接滴定法依據(jù)的實驗原理為:堿性酒石酸銅甲、乙液等量混合后生成天藍色氫氧化銅沉淀,該沉淀與酒石酸鉀鈉反應(yīng),生成深藍色的可溶性酒石酸鉀鈉銅絡(luò)合物.在沸騰條件下,亞甲藍作為指示劑,用樣液進行滴定.樣液中還原糖與酒石酸鉀鈉銅絡(luò)合物發(fā)生反應(yīng),生成紅色氧化亞銅沉淀.待二價銅離子全部被還原后,微過量的還原糖會立即將藍色的氧化型亞甲藍還原為無色的還原型亞甲藍,溶液由藍色變?yōu)闊o色,根據(jù)試樣溶液消耗體積來計算出還原糖含量[14].高錳酸鉀滴定法實驗原理為:樣品中還原糖與過量的堿性酒石酸銅溶液在沸騰條件下反應(yīng)生成紅色的氧化亞銅沉淀,將沉淀過濾,用硫酸鐵溶液溶解沉淀后,再用高錳酸鉀溶液進行滴定,計算氧化亞銅含量,再經(jīng)查檢索表后計算樣品中還原糖含量[14].

本文采用國標GB/T 5009.7—2008(食品中還原糖的測定)中直接滴定法和高錳酸鉀滴定法來測定相同樣品中還原糖的含量,然后通過比較分析,找到較適宜的測定方法.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酒石酸鉀鈉(分析純),硫酸銅(分析純),亞甲藍指示劑(分析純),乙酸鋅(分析純),亞鐵氰化鉀(分析純),硫酸鐵(分析純),葡萄糖(分析純),果糖(分析純),乳糖(分析純)等試劑均購自國藥集團化學試劑有限公司.聚葡萄糖樣品由上海博程生物科技有限公司提供.

1.2 所需實驗試劑的制備方法

1.2.1 直接滴定法主要試劑的制備

在進行滴定實驗前先配制相關(guān)溶液,主要包括堿性酒石酸銅溶液、乙酸鋅溶液、亞鐵氰化鉀溶液等,各種溶液均按照國標GB/T 5009.7—2008(食品中還原糖的測定)中標準進行配制.

1.2.2 高錳酸鉀滴定法主要試劑的制備

高錳酸鉀滴定法所需配制的溶液包括堿性酒石酸銅溶液,硫酸鐵溶液,高錳酸鉀標準溶液等,各種溶液均按照國標GB/T 5009.7—2008(食品中還原糖的測定)中標準進行配制.

1.3 聚葡萄糖中還原糖含量的測定

1.3.1 直接滴定法測定

按照國標GB/T 5009.7—2008(食品中還原糖的測定)中直接滴定法測定的操作標準進行試驗,結(jié)果參照國標GB/T 5009.7—2008中直接滴定法的計算方法進行計算,計算公式如式1.

式(1)中X為試樣中還原糖的含量(以某種還原糖記),單位為g/100 g;m1為堿性酒石酸銅溶液(甲、乙液各半)相當于某種還原糖的質(zhì)量,單位為mg;M為試樣質(zhì)量,單位為g;V為測定時平均消耗試樣溶液體積,單位為mL.

1.3.2 高錳酸鉀滴定法測定

按照國標GB/T 5009.7—2008(食品中還原糖的測定)中高錳酸鉀滴定法操作標準進行試驗.結(jié)果參照國標GB/T 5009.7—2008中高錳酸鉀滴定法的計算方法進行計算,計算公式如式(2).

式(2)中X為試樣中還原糖的含量,單位為g/100 g;m3為查國標 GB/T 5009.7—2008中表1(相當于氧化亞銅質(zhì)量的葡萄糖、果糖、乳糖、轉(zhuǎn)化糖質(zhì)量表),得還原糖的質(zhì)量,mg;m4為試樣質(zhì)量,mg;V為測定用試樣溶液的體積,mL;250為試樣處理后的總體積,mL.

2 結(jié)果與討論

2.1 直接滴定法實驗結(jié)果

分別用葡萄糖標準溶液、果糖標準溶液和乳糖標準溶液來標定堿性酒石酸銅溶液,標定具體數(shù)據(jù)如表1.

表1 堿性酒石酸銅溶液的標定結(jié)果Tab.1 Calibration of alkaline copper tartrate solution mL

由表1可見,用葡萄糖標準溶液和果糖標準溶液分別標定堿性酒石酸銅溶液時,滴定結(jié)果相近,但用乳糖標準溶液標定時,滴定結(jié)果差別較大.因此,本實驗采用葡萄糖標準溶液標定堿性酒石酸銅時消耗的體積(10.7 mL)來進行后面的計算.

本實驗一共有5個樣品,按上述方法對樣品進行處理,用配制的葡萄糖標準樣品作為對照,具體結(jié)果如表2所示,5個批次的聚葡萄糖樣品的還原糖含量具有一定的差異性,所有樣品還原糖含量均高于5%,是無糖標準(還原糖含量低于0.5%)的10倍以上,需要進一步精制以制備聚葡萄糖無糖產(chǎn)品.

表2 直接滴定法測定還原糖含量結(jié)果Tab.2 Results of reducing sugar contents determined by direct titration

2.2 高錳酸鉀滴定法實驗結(jié)果

本實驗一共有5個樣品,按上述方法對樣品進行處理,用配制的葡萄糖標準樣品作為對照,結(jié)果見表3,高錳酸鉀滴定法測定結(jié)果與直接滴定法測定結(jié)果有一定的差異性,5份樣品的還原糖含量介于3%～5%.

表3 高錳酸鉀法測定還原糖含量結(jié)果Tab.3 Results of reducing sugar contents determined by permanganate titration

2.3 直接滴定法和高錳酸鉀滴定法的討論

高錳酸鉀滴定法測定結(jié)果與直接滴定法測定結(jié)果有一定的差異性,兩種滴定法在測定5個樣品時,所測得的結(jié)果變化趨勢基本相同,但高錳酸鉀滴定法測定的結(jié)果都比直接滴定法測定的結(jié)果偏低,但二者都是國標中用于測定食品中還原糖含量的方法,可靠性是值得肯定的,差異主要是由于實驗操作過程中帶來的.高錳酸鉀滴定法實驗過程需要進行抽濾,不可避免地造成一定量的氧化銅損失,影響結(jié)果的準確性,使結(jié)果偏低.

通過實驗可以發(fā)現(xiàn),在滴定過程中,直接滴定法和高錳酸鉀滴定法相比較,具有5個優(yōu)勢.1)直接滴定法操作簡便,實驗過程中不需要轉(zhuǎn)移樣品的操作,可以減少實驗誤差;2)直接滴定法所需儀器設(shè)備少,僅需堿式滴定管一根及錐形瓶即可;3)直接滴定法實驗快速,可在3 min內(nèi)可完成一次滴定,而高錳酸鉀滴定法每次滴定至少需要6 min;4)直接滴定法的檢出限低于高錳酸鉀滴定法,當樣品的重量為5.00 g時,直接滴定法的檢出限為0.25 g/100 g,高錳酸鉀滴定法的檢出限為0.50 g/100 g;5)直接滴定法的還原糖含量計算較簡捷,可以更快得出結(jié)果.

綜上,由于直接滴定法在操作過程中比高錳酸鉀滴定法更方便、快捷,因此在快速測定聚葡萄糖中還原糖的含量時,直接滴定法比高錳酸鉀滴定法更適宜.

3 結(jié) 論

采用國標GB/T 5009.7—2008(食品中還原糖的測定)中直接滴定法和高錳酸鉀滴定法,對聚葡萄糖樣品中還原糖的含量進行測定.通過比較發(fā)現(xiàn),直接滴定法在操作過程中比高錳酸鉀滴定法更便捷、快速,所需儀器更少.因此,直接滴定法更適宜作為快速測定聚葡萄糖中的還原糖含量的方法.本論文的研究對今后在聚葡萄糖質(zhì)量快速檢測方面具有一定的參考價值.

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