漫談糖度及糖度基準(zhǔn)

偉業(yè)源冠公司  侯傳嘉

    人們?nèi)绻约恿粢狻⑵穱L后便會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同品種的白糖其品質(zhì)是有差異的，有的品種純凈些、甜些，而有的則差一些。顯然，這里存在著糖的甜度的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。
    白糖是由原糖純化而來(lái)的，根據(jù)測(cè)定分析，上等的白糖幾乎是純的蔗糖，其蔗糖含量可達(dá)99%，我國(guó)生產(chǎn)的白糖純度也達(dá)99%。白糖和原糖(以下簡(jiǎn)稱糖)的主要成分是蔗糖。
    蔗糖是自然界中分布最廣的甙糖，甘蔗中約含有14%～26%，甜菜中含有16%～20%，工業(yè)上就是用甘蔗和甜菜來(lái)制造蔗糖的。蔗糖是一種非還原性糖，水解后生成等分子葡萄糖和果糖，蔗糖是一個(gè)分子的葡萄糖和一個(gè)分子的果糖通過(guò)兩個(gè)甙羥基脫水連接而成的。
    偏振光束通過(guò)蔗糖水溶液時(shí)會(huì)產(chǎn)生右旋現(xiàn)象。蔗糖的比旋光度(α)D²⁰=66.5°(D)表示為采用鈉光。20表示在20℃下測(cè)量)，而蔗糖的水解產(chǎn)物之一果糖卻是左旋的，它的比旋光度(α)D²⁰=-93°；另一個(gè)水解產(chǎn)物葡萄糖又是右旋的，其(α)D²⁰=52.5°，因此果糖和葡萄糖的等量混合物則顯示左旋。這些是糖水溶液的一個(gè)基本物理特性，所以只要測(cè)定出糖水溶液的“旋光度”便可確定糖的純度或糖度(符號(hào)°S)。國(guó)際糖研究基金會(huì)(ISRF)所屬的糖分析統(tǒng)一方法國(guó)際委員會(huì)(ICUMSA)規(guī)定了國(guó)際糖度標(biāo)尺，按該規(guī)定，用26克純蔗糖制成100ml水溶液，用200mm試管，在20℃下用鈉光測(cè)定，其旋光度為+34.626時(shí)，則糖度為100糖分度(即100°S)。
    什么樣的糖是最純粹和最甜的呢？即100°S，或者100度的糖度是最純粹和最甜的，這就涉及糖度的基準(zhǔn)問(wèn)題?？茖W(xué)家們認(rèn)為:經(jīng)過(guò)充分提純而獲得的最純的蔗糖，其所含的雜質(zhì)是極其微量的，其比旋光度也應(yīng)是最高的，這樣的蔗糖就可以被認(rèn)為是糖度的基準(zhǔn)物質(zhì)了——即糖的基準(zhǔn)試劑(純蔗糖也是以(比)旋光度為依據(jù)的)。例如美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院發(fā)售的基準(zhǔn)試劑——蔗糖SRM17，僅僅給出了旋光度數(shù)值。此外還列出:水份<0.01%，還原物質(zhì)<0.02%，灰分0.003%作為附加數(shù)據(jù)。
    為了確定純蔗糖的旋光度，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的化學(xué)家經(jīng)過(guò)兩年多的努力，于1977年底完成了一臺(tái)高精度旋光計(jì)的研制和測(cè)試工作。在這臺(tái)基準(zhǔn)裝置上偏振光束通過(guò)糖水溶液時(shí)可觀察到1角秒的偏振旋轉(zhuǎn)角度。這個(gè)測(cè)量工作可以形象地表述為:假如你的手臂有5km長(zhǎng)，那么當(dāng)移動(dòng)你的手指頭2.5cm時(shí)，你的臂僅僅偏轉(zhuǎn)了1角秒?？梢?jiàn)其準(zhǔn)確度之高。這項(xiàng)研究將糖度的基準(zhǔn)推向了新的高度，比原有的基準(zhǔn)提高了0.03%。這種變化對(duì)一袋糖的買(mǎi)賣(mài)不會(huì)有多大差別；但是如果對(duì)成百噸或成船載量的糖的大宗交易便會(huì)造成幾百萬(wàn)美元的差價(jià)。據(jù)說(shuō)在此之前，由于美國(guó)的旋光計(jì)不如聯(lián)邦德國(guó)的，致使美國(guó)在一宗糖交易中打了敗仗，也許就是由于這種處境促使美國(guó)產(chǎn)生了研制高精度旋光計(jì)的動(dòng)力吧!美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局在當(dāng)時(shí)報(bào)道這項(xiàng)研究成果時(shí)聲稱，這臺(tái)高精度旋光計(jì)變成了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的財(cái)富。誠(chéng)然，這確是一筆不小的財(cái)富，筆者在NIST作訪問(wèn)研究時(shí)曾去了解過(guò)這臺(tái)裝置。
    歷史上，德國(guó)在糖的研究方面一直處于領(lǐng)先地位。第一次世界大戰(zhàn)前美國(guó)一直從德國(guó)進(jìn)口純粹的蔗糖，用于校準(zhǔn)糖量計(jì)和旋光計(jì)以及其它一些稀有糖。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，從德國(guó)進(jìn)口的來(lái)源被切斷，于是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局不得不自己動(dòng)手制備純蔗糖和其它稀有糖。他們?cè)凇稖y(cè)量進(jìn)展》一書(shū)中回憶這段歷史時(shí)，不勝感概地說(shuō):美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局糖度的研究歷史是極其復(fù)雜的，可以講它是美國(guó)以戰(zhàn)爭(zhēng)作為動(dòng)力的第一個(gè)新型工業(yè)。
    綜前所述，我國(guó)也應(yīng)借鑒美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局研制旋光計(jì)和建立糖度基準(zhǔn)的歷史，這對(duì)于我國(guó)建立糖度基準(zhǔn)的決策是有益的。隨著我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的突飛猛進(jìn)，糖度基準(zhǔn)的建立(包括基準(zhǔn)旋光計(jì))以及糖度基準(zhǔn)試劑的發(fā)售，定會(huì)日顯需要。雖然我國(guó)已在高精度旋光計(jì)的研制方面有了一定的進(jìn)展，但還應(yīng)進(jìn)一步加快糖度基準(zhǔn)裝置以及糖度基準(zhǔn)試劑的完善工作。