甘蔗红糖的生产品质监测

2019-07-05陈瑞荣班雯婷陈骏佳张柳莲李亚军徐日益

甘蔗糖业 2019年3期

陈瑞荣，胡彪，班雯婷，陈骏佳，张柳莲，李亚军，梁磊，徐日益

(1广东省生物工程研究所(广州甘蔗糖业研究所) 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广东广州510316；2广东省植物纤维综合利用工程技术研究开发中心，广东广州510316；3广州市植物纤维综合利用重点实验室，广东广州510316；4广东省生物质高值化利用工程实验室，广东广州510316)

0 引言

古往今来，中国红糖就有用于保健的历史记载。李时珍的“本草纲目”，东方朔的“神异论”和陶弘景的“名医别录”都指出红糖具有润肺气、助五脏、生津解毒、助脾气、暖肝气的功效。传统红糖是一种通过甘蔗提汁、物化澄清、浓缩结晶得到的金黄色至黄褐色的自然晶体，也称为原生态红糖粉。近年研究发现，红糖含有丰富的酚类、维生素、矿物质和人体必需氨基酸等营养物质[1]，具有抗氧化、抗癌、防衰老和美容养颜等功效。随着生活水平的提高，人们的健康意识和消费需求不断提高[2]。目前，市场上还出现了一系列功能红糖，如益母红糖、阿胶红糖、艾草红糖等[3-5]。

红糖营养成分丰富，应用广泛，因此糖厂的生产指标监控和销售成品糖品质把关便显得尤为重要。本实验利用广东地区红糖厂生产甘蔗红糖，及时监测每一项生产指标，力图反映各个营养成分指标的变化趋势，为甘蔗红糖生产提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 实验材料

抽检样品取自广东某红糖厂，随机7个生产日取样，每个样品3次重复。

1.2 实验仪器

722G可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；WYA-2S数字阿贝折射仪，上海易测仪器设备有限公司；pH 610 benchtop pH计，德国Wiggens；A-10 Solvent & Sample Module高效液相色谱仪，美国 Perkin Elmer。

1.3 实验方法

1.3.1 生产工艺监测

简纯度计算公式：简纯度=糖度/锤度×100%。

DNS法测定还原糖含量：以葡萄糖为标准品，加蒸馏水分别定容至浓度范围为0.2～1.0 mg/mL的标准葡萄糖溶液，分别取0.5 mL标准液加入1 mL DNS后摇匀，沸水浴5 min，冰浴至室温，定容至7.5 mL，分光光度法测定其OD值。以葡萄糖含量为横坐标，OD值为纵坐标，绘制标准曲线，标准曲线为：y=0.4575x+0.0705，R2=0.9991。在生产工段质量监控中，每次取样为0.01 mL，稀释至1 mL；在红糖成品糖品控中，取样品稀释定容至100 mL，按DNS法测定其OD值，与标准曲线进行比较，计算出还原糖含量。

多酚含量监测按 GB/T 8313-2002规定的方法进行稀释测定，以茶多酚为标准品，标样浓度范围为0.02～0.10 mg/mL，取1 mL标准液，加入1 mL酒石酸亚铁溶液，充分混合后再加入3 mL pH7.5磷酸钾缓冲液，在波长540 nm处测定其OD值，标准曲线为：y=1.075x+0.0097，R2=0.9991。将样品稀释至适宜浓度，按GB/T 8313-2002方法测定其OD值，与标准曲线进行比较，计算出样品的多酚含量。

1.3.2 成品红糖质量检测

色值：按ICUMSA国际标准测定，采用10 cm比色皿，于420 nm处测的吸光度，并用以下公式换算：色值 IU=1000A420/bc，式中：A420—用 420 nm波长测的样液吸光度；b—比色皿厚度，cm；c—样液固溶物浓度，g/mL，c=折光锤度×相应视密度(20℃)/100。

丙烯酰胺含量的测定：以丙烯酰胺为标准品，甲醇溶解至相应浓度，采用高效液相色谱法(HPLC)标定标曲，柱子为C18柱，波长为210 nm，流动相为水和甲醇体积比 97∶3，流速为 1.0 mL/min，出峰时间为 4.725 min。标准曲线为：y=62620500x-623958.2，R2=0.9994，x范围为 0.04～0.20 mg/mL。取100 g成品糖溶于甲醇溶液，超声提取，浓缩旋蒸定容至1 mL，采用高效液相色谱法测定，与标准曲线进行比较，计算其丙烯酰胺含量。

吸湿脱水性能测试：按照不同粒度称取10～30 g左右成品红糖于样品瓶中(粉状：Φ0～0.1 cm；中颗粒：Φ0.1～0.5 cm；大颗粒：Φ＞0.5 cm)，在22℃下测定样品湿度从吸湿阶段(70%～80% RH，梯度为5%/天)、脱水阶段(80%～30% RH，梯度为25%/天)和稳定阶段(30% RH，11天)的质量变化。

DPPH自由基清除活性试验：在1 mL不同浓度的红糖样品溶液中，加入1 mL 0.4 mmol/L DPPH醇溶液。阳性对照为l-抗坏血酸(Vc，含量99.7%以上)。将混合后的液体摇匀，在暗处反应20 min，再用2 mL 60%乙醇溶液稀释，迅速离心取上清液，用紫外分光光度计测定517 nm处的吸光度。DPPH自由基清除活性为：[1-(As-Ab)/Ad)]×100%，其中：As—样品与DPPH溶液的吸光度；Ab—不含DPPH溶液样品的吸光度；Ad—不含样品的DPPH溶液的吸光度。

蔗糖分、还原糖分、干燥失重、灰分、不溶于水杂质、菌落总数和螨项目按 GB/T 35885-2018[6]和GB/T 317-2018[7]规定方法进行测定。

2 结果与分析

2.1 不同生产工段质量监控

由图1可知，与混合汁和红糖清汁相比，红糖浆的改正锤度和糖度极显著升高，表明甘蔗汁经过浓缩结晶后，糖浆中还存在丰富的可溶性物质，而且蔗糖含量富余。简纯度高低是甘蔗品种或糖品质量优劣的主要标志[8]。经过一系列蔗汁澄清工艺，初始混合汁和红糖清汁的可溶性物质浓度差异不大，但是红糖清汁的简纯度比混合汁显著提高了1.45个百分点。

由图2可知，在生产过程中，甘蔗汁的pH先升后降，泥汁箱处的泥汁 pH达到最高值。因为混合汁(缓冲箱)和泥汁(泥汁箱)都进行了加灰/加磷，所以这两处的pH变动幅度明显。其中清汁pH的稳定控制(7.05±0.12)对成品红糖的品相和质量至关重要。在甘蔗压榨、混合汁中和加热以及曲筛吸滤 3个阶段，需通过加石灰和磷汁来调节清汁pH。当蔗汁以不同的流速流经管路时，高温下美拉德反应产生的吡嗪、呋喃、醛酮等挥发性物质也会造成蔗汁pH下降[9]。

图1 红糖生产工艺中改正锤度、转光度和简纯度的变化曲线

图2 红糖生产工艺中还原糖、多酚和pH的变化情况

糖浆和洗甄水的还原糖含量最高，均超过 4 mg/mL，但是糖浆和洗甄水中也富含多酚类物质(0.25 mg/mL和0.28 mg/mL)，因此作为糖厂生产的废弃料，糖浆和洗甄水具有一定的抗氧化活性[10]。其中清汁色值是糖厂衡量澄清效果的一项重要指标，检验结果为211.9±69.3 IU，处于正常区间[11]，表明以加热加灰，除泡筛滤的手段澄清甘蔗压榨汁，效果明显。

2.2 成品糖品质检验检测

在糖厂仓库，我们抽取了当天产红糖样品，进行密封保存，后续对样品进行品质检测。

由表 1可知，按照国标 GB/T 35885-2018，红糖样品符合一级红糖标准。由于糖厂特殊的生产工艺，红糖样品容易吸潮，溶于水后，具有甘蔗汁特有的清香。其中，总糖分(蔗糖分+还原糖分)平均达到89.06%，色值和干燥失重偏高。丙烯酰胺、菌落总数、螨等有害物质含量和卫生学检查均符合国标标准。

表1 成品红糖样品的分析检测结果

由图3可知，吸湿阶段从湿度70%开始，红糖开始吸收空气中的水蒸气，随着湿度的上升直至设定的最高湿度80%，样品的吸水量也随之上升，其中粉状样品吸湿最严重，可达样品总质量的7.92%。脱水阶段，空气湿度迅速下降至30%，造成样品吸水量也迅速下降，4天后不同粒度的样品吸水量均在3%左右。当湿度维持在30%时，样品脱水速率下降。第10天之后，红糖样品仍然在持续失水。其中中颗粒红糖和大颗粒红糖的样品质量仍然不能回到原来水平，可能的原因是空气中的水分与红糖中的组分发生了一系列的物理-化学反应转化为结晶水或水合物，粒度大的红糖会出现包裹效应，抗吸潮能力明显增强，而粉状红糖质量变化幅度大，15天后样品质量甚至低于原先水平，抗吸潮能力较弱。从质量/湿度-时间变化图 3可得出在湿度为 70%～80%的吸湿阶段，红糖的质量变化与环境湿度具有良好的线性关系。

因此，成品红糖生产应该适当控制红糖粒度，避免粒度过大不方便溶解，也避免粒度过小贮存时容易吸潮。同时，红糖贮存还需要注意控温控湿。

图3 红糖等温吸湿-脱水图(质量/湿度-时间变化图)

DPPH具有稳定的氮中心，广泛用于定量测定生物试样和食品的抗氧化能力。当有自由基清除剂存在时，其电子被置换而使出现褪色现象，在最大吸收波长处，其吸光度值的下降程度和清除剂的清除能力及剂量呈定量关系[12]。如图4所示，随着样品浓度的升高，阳性对照抗坏血酸(Vc，纯度99.7%以上)的自由基清除能力能达到 98.94%，其中EC50(DPPH自由基清除率为50%时的样品浓度，半数效应浓度)为0.018 mg/mL；红糖的自由基清除能力能达到93.81%，其中EC50(半数效应浓度)为0.007 g/mL，为 EC50(Vc)的 2570倍。红糖的自由基清除能力可能与糖厂生产过程中发生美拉德反应生成衍生物的还原能力有关[13]。