王智能，楊柳，沈石妍，楊婷，尚試雄，郭家文，應(yīng)雄美

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南開遠(yuǎn)661699）

原汁紅糖是以甘蔗為原料，經(jīng)壓榨提汁、澄清、蒸發(fā)濃縮、熬煮、成型、包裝等工序制成的不經(jīng)分蜜的棕紅色或黃褐色的糖，故又稱為非分蜜糖（non-centrifugal cane sugar，NCS）。紅糖制品在全世界都深受歡迎，但不同地域或國家有著不同命名。

因?yàn)椴唤?jīng)過分蜜，原汁紅糖保留了甘蔗汁中的基本營養(yǎng)成分。據(jù)報(bào)道，甘蔗汁中含有大量的蔗糖（≥85%），K、Ca、P、Fe、Zn、Mg、Cu 等多種礦物質(zhì)元素[1-4]，以及大量的賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸等多種人體必需氨基酸[5]，還含有胡蘿卜素和高碳植物醇等多種維生素，其色素物質(zhì)特別是多酚類物質(zhì)具有良好的抗氧化活性[6-7]。此外，原汁紅糖中的營養(yǎng)成分能被人體快速吸收，能夠快速補(bǔ)充體力和活力，故又被稱為“東方巧克力”[8]。

然而，隨著現(xiàn)代生活水平的不斷提升，人們對紅糖的質(zhì)量及品質(zhì)也提出了新的要求。從原料上來說，適合生產(chǎn)高品質(zhì)紅糖的甘蔗品種，除了高產(chǎn)、高糖外，還要求出汁率高，富含對人體有益的氨基酸和鈣、鐵、鋅、硒等礦物質(zhì)元素以及多酚類抗氧化物質(zhì)。從紅糖的品質(zhì)來講，人們對品相美觀、水溶性雜質(zhì)少、蔗香味濃郁、口感較好的原汁紅糖更加青睞。不同的甘蔗品種，其營養(yǎng)成分、礦物質(zhì)元素以及制成紅糖的感官特性都會有較大的差異。然而對于適宜生產(chǎn)紅糖的甘蔗品種研究報(bào)道較少。本研究中，為了減少土壤、環(huán)境等原因?qū)е碌某煞植町?，從相同試?yàn)基地上以我國蔗區(qū)主栽品種以及紅糖廠較喜歡的品種等為篩選標(biāo)準(zhǔn)，選擇了16 個(gè)較具有代表性的甘蔗品種，經(jīng)榨汁后以相同的方式熬制成紅糖并對關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)性檢測分析，旨在為高品質(zhì)紅糖的原料選擇提供理論依據(jù)，篩選其中更為適合制作紅糖的甘蔗品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取16 個(gè)甘蔗品種，分別編號：01（云蔗08-1609），02（ROC 22），03（云蔗05-51），04（四川蘆蔗），05（選三），06（柳城05-136），07（黔糖3 號），08（ROC 25），09（桂林竹蔗），10（川糖61-408），11（云蔗11-2389），12（臺糖134），13（粵糖86-368），14（閩糖69-421），15（粵糖93-159），16（CO 419）。樣品皆由國家甘蔗種質(zhì)資源圃及國家農(nóng)作物種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺提供，所有品種的甘蔗從田間砍收、剝皮后隨機(jī)挑選其中3 株拍照，去根和梢；隨后榨汁，出汁率在47.78%～54.62%，取500 mL 用于分析，其中10 mL 左右分裝于兩只干凈試管中觀察蔗汁顏色；其余蔗汁全部采用電力加熱熬制成紅糖，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中65 ℃干燥5 h 后稱量，每個(gè)樣品可得紅糖塊及碎糖樣品1.21 kg以上。甘蔗、蔗汁和紅糖樣品詳見圖1。

1.2 試驗(yàn)試劑

圖1 不同甘蔗品種、蔗汁及制成紅糖樣品圖Fig.1 Samples of different sugarcane varieties，juice and brown sugar

亮氨酸標(biāo)準(zhǔn)品（≥99%）：北京普天同創(chuàng)生物科技有限公司；無水碳酸鈉、磷酸氫二鈉、鋅粉：天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；氯化鈉、磷酸二氫鉀、硼砂、冰乙酸、氧氧化鈉、氯化亞錫：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；鹽酸、濃硫酸：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；水合茚三酮：廣東光華科技有限公司；福林酚試劑：綠源生物科技有限公司；沒食子酸：山東西亞化學(xué)股份有限公司；硝酸銀：上海旭達(dá)精細(xì)化工廠；硝酸：重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司；丙酮：天津市富宇精細(xì)化工有限公司；苯二鉀酸氫鉀：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；費(fèi)林氏試劑：福建廈門海標(biāo)科技有限公司；酚酞：天津市公私合營化學(xué)試劑第一廠；堿性乙酸鉛：汕滇藥業(yè)有限公司；鉬酸銨：天津市化學(xué)試劑四廠。以上試劑除標(biāo)準(zhǔn)品外其余均為分析純。

1.3 儀器與設(shè)備

小型甘蔗壓榨機(jī)（SXZ-8）：佛山市樂創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司；分析天平（AE224）：上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；超純水系統(tǒng)（Smart-N15VF）：上?？道追治鰞x器有限公司；電位滴定儀（ZD-3A）：上海本昂科學(xué)儀器有限公司；全自動旋光儀（JH-P400）：上海佳航儀器儀表有限公司；紫外可見分光光度計(jì)（UV-5800PC）：上海元析儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9240A）、電熱恒溫水浴鍋（HWS-26）：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；循環(huán)水式多用真空泵（SHZ-D）：河南省豫華儀器有限公司；落地離心機(jī)（Sorvall LYNX4000）：美國Thermo Scientific 公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 樣品制備

取長勢相近且成熟的甘蔗10 株～15 株，去根及梢葉，用小型甘蔗壓榨機(jī)榨汁，200 目尼龍濾袋過濾。取5 mL～10 mL 蔗汁觀測，另取500 mL 蔗汁貯存塑料瓶中于-20 ℃凍存留樣；剩余汁液于電力加熱鍋上經(jīng)煮沸、撇沫、濃縮、打砂后，倒入3 cm×3 cm×1 cm 硅膠模具中成型，待成型后脫模取出，于電熱鼓風(fēng)干燥箱中65 ℃干燥5 h，用四分法取200 g 切碎，存于自封袋中備用。

1.4.2 蔗糖分測定

稱取65.000 g 紅糖樣品，加適當(dāng)蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，并定容。參照《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》第三章第三節(jié)，采用二次旋光法測定蔗糖分[9]。

1.4.3 pH 值的測定

按照GB/T 10468—1989《水果和蔬菜產(chǎn)品pH 值的測定方法》測定。

1.4.4 還原糖、灰分、水分、水不溶雜質(zhì)、氯化物及膠體含量的測定

參照《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》中第三章、第五章[9]。

1.4.5 總游離氨基酸含量測定

參照李合生等[10]的方法改進(jìn)后進(jìn)行測定。標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確吸取200 μg/mL 的亮氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mL，分別置于25 mL 比色管中，各加水補(bǔ)充到4 mL，然后加入水合茚三酮和pH 值為8.0的磷酸鹽緩沖液各1mL，混合均勻后置于沸水浴中加熱15 min，取出后流水冷卻至室溫（25 ℃），搖勻，加水至標(biāo)線25 mL，再搖勻，靜置15 min，在570 nm 波長下，以空白試劑管為參比測定吸光值A(chǔ)，以亮氨酸濃度為橫坐標(biāo)，吸光值A(chǔ) 為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品測定：稱取紅糖或蔗汁1.0 g 左右溶于9 mL 蒸餾水中，振搖，完全溶解后再稀釋適當(dāng)倍數(shù)，取4 mL 按照標(biāo)準(zhǔn)曲線操作步驟處理后相同波長下測定吸光值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線換算濃度。計(jì)算總游離氨基酸含量。

1.4.6 總多酚含量測定

總多酚含量的測定參照SINGLETON 等[11]的福林酚法，標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別取0、1、2、4、8、10、20 μg/mL 的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL 于10 mL 比色管中，加入5 mL 0.2 mol/L 的福林酚試劑和4 mL 飽和碳酸鈉（100 g/L），振搖混勻，室溫（25 ℃）下放置2 h，在765 nm 處以空白試劑管為參比測定吸光值A(chǔ)，以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)，吸光值A(chǔ) 為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品測定：取1.0 g 樣品加入9.0 mL 蒸餾水中，搖勻后取1 mL 于10 mL 比色管中，按標(biāo)準(zhǔn)曲線操作步驟處理，測定吸光值A(chǔ)，計(jì)算總多酚含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)進(jìn)行3 次重復(fù)，利用Microsoft Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，IBM SPSS Statistics 19.0 軟件進(jìn)行單因素均值方差分析，用Duncan 法進(jìn)行多重比較，以P＜0.05 為差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)，采用Origin 2019b 制圖，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅糖的營養(yǎng)成分及理化性質(zhì)分析

16 個(gè)參試甘蔗品種所熬制紅糖各個(gè)組分含量及pH 值詳見表1。

從營養(yǎng)指標(biāo)的角度分析，紅糖中蛋白質(zhì)含量越高對人體越有益，所有參試品種制成的原汁紅糖中，ROC 22 對應(yīng)的紅糖蛋白質(zhì)含量最高，為1.08%，桂林竹蔗制成的紅糖樣品蛋白質(zhì)含量最低為0.41%。用四川蘆蔗和桂林竹蔗熬制的紅糖成型性較差，可能與它們的還原糖含量（分別是29.81%和19.07%）很高而蔗糖分（分別是51.72%和61.06%）低有著很大關(guān)系，因?yàn)檫€原糖具有抗結(jié)晶、易吸濕和提高蔗糖溶解度等特性[12]。所有參試紅糖樣品中蛋白質(zhì)、蔗糖分、還原糖、灰分和水分的均值為0.69%、80.03%、8.74%、1.95%和5.09%。

表1 不同甘蔗品種紅糖營養(yǎng)及品質(zhì)指標(biāo)Table 1 Nutrient and quality indicator of brown sugar from different sugarcane varieties

從原汁紅糖的品質(zhì)指標(biāo)分析，由ROC 25 甘蔗品種制成的紅糖咸味很重，口感較差，這可能與其氯化物的含量（1.77%）較高有關(guān)，但氯化物含量高低與甘蔗品種是否有著必然聯(lián)系尚無相關(guān)研究報(bào)道。甘蔗固有果膠質(zhì)和樹膠質(zhì)等膠體物質(zhì)，是非糖分的主要組成部分，這類物質(zhì)水化程度高，不利于蔗汁的澄清和蔗糖結(jié)晶[13]，經(jīng)過150 目濾網(wǎng)撇沫處理后，紅糖中的膠體含量差異并不大，在3.24%～4.98%范圍內(nèi)。在相近的紅糖熬制條件下，不同甘蔗品種制成原汁紅糖的水不溶性雜質(zhì)含量差異很大，在178.69 mg/kg ～2 304.50 mg/kg之間，造成這種差異的原因可能與采用簡單的濾布過濾設(shè)施有關(guān)，和品種之間有無必然聯(lián)系需要進(jìn)一步研究。

原汁紅糖的pH 值均成弱酸性，李清等[14]的研究表明蔗汁的pH 值在一定溫度范圍內(nèi)（25 ℃～70 ℃）會隨溫度升高而降低。造成pH 值降低的原因可能是紅糖富集了來自蔗汁中的大量有機(jī)酸，紅糖生產(chǎn)過程中美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物吡嗪、呋喃、醛酮等也會造成蔗汁pH 值下降[15]。

2.2 紅糖的礦物質(zhì)元素含量分析

不同甘蔗品種紅糖礦物質(zhì)元素含量見表2。

由表2 可知，在所有參試紅糖樣品中，常量元素含量是K＞Ca＞Na＞P，微量元素Fe＞Cu，測定值的數(shù)量級與徐靈均等[16]相關(guān)研究中紅糖的多種礦物質(zhì)含量數(shù)量級相符。

從單一元素來看，常量元素K 含量在16 個(gè)原汁紅糖樣品中的差異較大，ROC 22 和ROC 25 甘蔗品種制成的紅糖中K 含量較高，其中ROC 25 甘蔗制成的紅糖K 含量最高，可形成大量氯化鉀，進(jìn)一步佐證了這種紅糖口感較咸的原因，在黔糖3 號和云蔗11-2389 制成的紅糖中K 含量較低。Ca 在四川蘆蔗和桂林竹蔗制成的紅糖中含量較高，而在ROC 22 和ROC 25 甘蔗品種制成的紅糖中含量都很低，僅為所有參試紅糖樣品鈣平均值的一半左右。Na 和P 元素在所有紅糖樣品中較K 和Ca 差異較小。

紅糖屬于富鐵食物，16 個(gè)參試紅糖樣品中鐵平均含量為（37.52±0.73）mg/kg。銅可參與鐵的代謝和促進(jìn)紅細(xì)胞生成，使Fe2+氧化為Fe3+[17]。在所有參試紅糖樣品中，銅的平均含量為（2.03±0.04）mg/kg。

2.3 紅糖樣品的總游離氨基酸和總多酚含量分析

不同甘蔗品種紅糖總游離氨基酸含量見圖2。

選三是源自澳大利亞的甘蔗品種，在云南廣受紅糖廠的青睞，從檢測結(jié)果可以看出選用選三制成的紅糖中總游離氨基酸含量在所有參試品種中最高。云蔗05-51 制成的紅糖中總游離氨基酸含量最低。蔗汁中總游離氨基酸含量平均值（244.51±2.09）mg/100 g，與黃艷[18]從當(dāng)?shù)厥袌鲑徺I的甘蔗蔗汁的總游離氨基酸含量測定結(jié)果較為接近，參試紅糖中總游離氨基酸含量平均值（1 377.99±2.96）mg/100 g，紅糖中的總游離氨基酸含量是對應(yīng)品種蔗汁中的5.21 倍～5.93 倍。

表2 不同甘蔗品種紅糖礦物質(zhì)元素Table 2 Mineral elements from different varieties of sugarcane brown sugar mg/kg

圖2 不同紅糖樣品中總游離氨基酸含量Fig.2 Total free amino acids content in different brown sugar samples

不同甘蔗品種紅糖總多酚含量見圖3。

酚類物質(zhì)被確定為甘蔗中有抗氧化活性的衍生物[6]，紅糖中的多酚物質(zhì)主要是沒食子酸、龍膽酸、阿魏酸、香草酸等[19]，總多酚含量越高其抗氧化活性就越強(qiáng)，總多酚在參試紅糖樣品中的含量差異很大，JAFFé[2]的報(bào)道中紅糖的總多酚含量差異也很大（25.96 mg/100 g～382.30 mg/100 g），造成這種差異的原因可能與甘蔗品種及紅糖的加工工藝有關(guān)。四川蘆蔗和桂林竹蔗制成的紅糖中總多酚含量都很高，這可能是導(dǎo)致在相同制作工藝下這兩種甘蔗熬制的紅糖顏色較深的主要原因，因?yàn)槎喾宇愇镔|(zhì)是原汁紅糖的主要色源物質(zhì)[20]。

圖3 不同紅糖樣品中總多酚含量Fig.3 Total polyphenols in different brown sugar samples

3 結(jié)論

參試品種選三、柳城05-136、川糖61-408、臺糖134 和CO 419 制成的原汁紅糖均有良好的營養(yǎng)成分、品質(zhì)指標(biāo)，更適合用于高品質(zhì)原汁紅糖的生產(chǎn)，其中選三制成的紅糖總游離氨基酸含量更是達(dá)到最高。四川蘆蔗和桂林竹蔗制成的原汁紅糖因?yàn)檎崽欠诌^低而還原糖含量過高，成型差且易吸潮而不適合熬制固體紅糖，但二者的總多酚含量最高，總游離氨基酸含量也能達(dá)到1 317.84 mg/100 g ～1 346.10 mg/100 g，可以考慮制成液體紅糖、功能性紅糖或與其它甘蔗品種搭配使用；云蔗05-51 制成的紅糖蔗糖分最高，ROC 25 制成的紅糖氯化物含量最高，這二者更適合生產(chǎn)需要結(jié)晶工藝的白砂糖；其余品種制成的紅糖品質(zhì)和營養(yǎng)指標(biāo)適中，可根據(jù)需要進(jìn)行合理開發(fā)。