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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)旋光法測(cè)量溶液濃度時(shí)，旋轉(zhuǎn)終點(diǎn)是通過(guò)人眼判斷三分視場(chǎng)的光強(qiáng)強(qiáng)弱來(lái)確定的，旋轉(zhuǎn)角度是通過(guò)人眼從檢偏器上的刻度盤(pán)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(lái)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(lái)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(guò)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(chēng)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(wèn)題可以轉(zhuǎn)換為測(cè)量偏振光偏振面旋轉(zhuǎn)角度的問(wèn)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(guò)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(lái)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(shuō)明意義。

在實(shí)際工作中，常?？梢杂貌煌L(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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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(guò)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）