甘蔗不同压榨程度对蔗汁和红糖营养成分的影响

杨 婷，王智能，杨 柳，应雄美，郭家文，尚试雄，沈石妍

(云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，云南开远661699)

0 引言

甘蔗(Saccharum officinarumL.)是我国重要的糖料作物之一，同时也是重要的生物质能源作物[1-5]，据报道，我国食糖约90%都来自甘蔗[2]，红糖是食糖产品的重要组成，它是以甘蔗为原料，经过榨汁、澄清、蒸发浓缩得到的一种有营养价值的产品[6-7]，因未经过高度提炼，几乎保留了蔗汁中所有的营养成分。目前已有研究表明，红糖除了具有淳厚的甜味之外，还含有多种矿物质、维生素、氨基酸、蛋白质、多酚类化合物等有益于人体健康的成分，在抗氧化、抗毒性、保护细胞等方面发挥着积极作用[8-10]。

制糖过程的首道工序是对甘蔗进行提汁，压榨法是最常用的提汁方法，是将甘蔗破碎后，通过压榨机压榨挤出蔗汁的工艺过程。糖厂为了保证最大的经济效益，通常采用5座压榨机进行串联压榨，在每座压榨机榨出的蔗渣上喷淋热水或后几座压榨机榨出的低糖分蔗汁，以便充分抽出蔗渣中的糖分，提高甘蔗的糖分抽出率。目前国内红糖主要以小型企业或家庭作坊生产的传统红糖为主，工艺过程较为简单，一般采用小型压榨机对甘蔗进行一次压榨即可，糖分抽出率远远不及大型糖厂的多次压榨，一次压榨与多次压榨对蔗汁中非糖成分含量的影响目前尚无相关的研究报道，本文以3个不同品种的甘蔗为试验材料，进行一次压榨及模拟大型糖厂多次压榨处理，从糖分抽出率、所得蔗汁及制成红糖的蛋白质、总游离氨基酸、总多酚、还原糖分、蔗糖分等方面进行比较研究，以期选择更适合的压榨工艺，为生产高品质红糖提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄皮果蔗购买于本地农贸市场，ROC22、云蔗14-1386由云南省农业科学院甘蔗研究所科研实验基地提供。

1.2 实验试剂

氯化钠、盐酸、水合茚三酮、氯化亚锡、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、福林酚、碳酸钠、没食子酸均为分析纯购买自广东省化学试剂工程技术研究开发中心；亮氨酸标准品 99%，购买自中国食品药品检定研究所。

1.3 仪器与设备

AE224分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；SXZ-8小型甘蔗压榨机，佛山市乐创网络科技有限公司；UV-5800 PC紫外分光光度计，上海元析仪器有限公司；HWS-24型电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；Smart-N15VF型超纯水系统，上海康雷分析仪器有限公司；ZD-3A型电位滴定仪，上海本昂科学仪器有限公司；JH-P400型全自动旋光仪，上海佳航仪器仪表有限公司；Kjeltec TM8400全自动凯氏定氮仪；DZF-6050真空干燥箱，上海博讯实业有限公司。

1.4 实验方法

1.4.1 样品处理

根据实验室前期实验结果，同一试验地、相同品种的甘蔗间糖分、纯度、非糖分含量仍会存在一定的差异，为了避免甘蔗本身差异带来的影响，本试验采取以下处理方式采集实验样品：

一次压榨处理：每个品种挑选长短、粗细相近的甘蔗10～15棵，总质量保持一致，用小型压榨机进行榨汁，压榨一次后得到的蔗汁即为一次蔗汁，把一次蔗汁平均分为两份，一份用200目尼龙滤袋过滤后，取800 mL进行相关指标的测定，剩余蔗汁于电力加热锅上加热煮沸，用200目漏勺撇去不断上浮的黑色浮沫至浮沫变白，继续加热浓缩至糖浆浓度达到92～93°Bx时，停止加热，持续对糖浆进行搅拌打砂，当糖浆出现大量细小砂粒并逐渐变稠后立即将糖膏倒入3 cm×3 cm×1.5 cm的硅胶模具中成型，温度降至80℃左右时即可脱模，然后于电热鼓风干燥箱中65℃干燥5 h得到甘蔗一次压榨红糖，另一份待用。

多次压榨处理：把上述一次压榨所得甘蔗渣混合均匀，称取一半蔗渣进行二次压榨，所得蔗渣浇淋对应甘蔗重量 80%、温度约 90 ℃的热水并搅拌混合均匀，然后再次进行压榨，共加水3次，每次加水后压榨2次，所得压榨汁与上述待用的一次蔗汁混合，即为多次压榨混合汁，同样经200目尼龙滤袋进行过滤后，取800 mL进行相关指标的测定，剩余蔗汁按上法加工制成多次压榨红糖。3个不同甘蔗品种实验处理方法一致。

1.4.2 主要成分的测定

水分：参照GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》减压干燥法测定；蛋白质：参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法测定；还原糖分：参照GB 5009.7-2016《食品中还原糖分的测定》直接滴定法测定；锤度、蔗糖分：参照 GB/T 35998-2018《甘蔗和蔗渣的蔗糖分、锤度及纤维分测定湿式分解法》二次旋光法测定；糖分抽出率、重力纯度参照《甘蔗制糖化学管理分析方法》第七章第二节进行测定及计算[11]。

1.4.3 总多酚的测定

蔗汁及红糖总多酚含量参照 Singleton等[12]的方法改进后进行测定。标准曲线的制作：准确称取0.05 g没食子酸于100 mL的容量瓶中，超声溶解后定容，然后分别吸取0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL于25 mL比色管中，加入1.5 mL福林酚试剂(0.2 mol/L)，2 mL碳酸钠溶液(10%)，加水定容到25 mL，此时没食子酸终浓度为0、1、2、4、6、8、10、12 μg/mL，静置1 h后，于765 nm下比色，试剂空白为调零管，以没食子酸浓度µg/mL为横坐标，吸光值A为纵坐标，绘制标准曲线。

蔗汁中总多酚的测定：吸取0.5 mL蔗汁于25 mL比色管中，按照标准曲线的方法进行测定，结果以固形物含量来表示(单位：mg/100g·°Bx)；红糖中总多酚的测定：称取0.5 g红糖溶解后定容至25 mL的容量瓶中，然后吸取1 mL于25 mL比色管中，按照标准曲线的方法进行测定。

1.4.4 总游离氨基酸的测定

蔗汁及红糖总游离氨基酸含量参照文献[13]的方法改进后进行测定。标准曲线的制作：准确吸取0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mL，200 μg/mL 的亮氨酸标准液于25 mL的比色管中，分别加蒸馏水补充到4 mL，然后加入1 mL水合茚三酮和1 mL 磷酸缓冲液(pH 8.0)，摇匀后于沸水中加热15 min，于570 nm下比色，试剂空白为调零管，以亮氨酸浓度µg/mL为横坐标，吸光值A为纵坐标，绘制标准曲线。

蔗汁中总游离氨基酸的测定：吸取稀释倍数(20～50倍)的蔗汁4 mL，按照标准曲线的方法进行测定，结果以固形物含量来表示(单位：mg/100g·°Bx)。红糖中总游离氨基酸的测定：称取0.5 g红糖溶解后定容至25 mL的容量瓶中，然后吸取1 mL于25 mL比色管中，按照标准曲线的方法进行测定。

1.5 数据处理

用SPSS 22.0对实验数据进行统计及显著性分析，用Sigmaplot 10.0对统计结果作图，图中的数据均为平均值±标准误。不同小写字母表示差异达到P＜0.05水平，不同大写字母表示差异达到P＜0.01水平。

2 结果与分析

2.1 不同压榨程度对糖分抽出率的影响

糖分抽出率是甘蔗制糖过程中一项重要的工艺指标，据相关研究报道，同一压榨条件下，每提升1%的抽出率，10万 t的甘蔗能多产 120 t的机制糖[14]，由此可见糖分的回收有利于提高企业的经济效益。从表 1可以得知，3个品种的甘蔗经过一次压榨后，糖分抽出率都在70%左右，而经过多次压榨后糖分抽出率都达到96%以上，黄皮果蔗的更正抽出率仅为 94.86%是由于其纤维分较低，仅为9.14%的缘故。多次压榨极大地提高了甘蔗的糖分抽出率，黄皮果蔗、ROC22、云蔗 14-1386多次压榨后，抽出率比一次压榨分别提高了22.33%、36.18%、25.9%，而同一处理条件下，不同甘蔗品种之间抽出率的差异可能与不同甘蔗间糖分、纤维分不同有关，更重要的是人工手动送料压榨过程中送料量不一致或不均衡所致。以上结果说明通过多次压榨显著提高了甘蔗的糖分抽出率。

2.2 不同压榨程度对蔗汁和红糖还原糖分及蔗糖分的影响

表2是不同压榨程度下蔗汁还原糖及蔗糖分的检测结果，从数据可以看出，黄皮果蔗、ROC22、云蔗14-1386这3个甘蔗品种一次压榨蔗汁的还原糖分、蔗糖分、锤度均高于多次压榨混合汁，这是由于多次压榨添加了甘蔗重量近80%的渗浸水，蔗汁被稀释所致，国内糖厂渗浸水与蔗比一般为15%～25%，通常加于末组压榨机之前的蔗渣中，然后将后一座压榨机的榨出汁回复到前一座进行浸透，由于实验室条件，未能按此方法进行处理，而是全部采用清水进行渗浸，所以添加渗浸水量比糖厂大。此外，3个甘蔗品种一次压榨蔗汁重力纯度高于多次压榨混合汁，说明经过多次压榨后更多的非糖分进入到了蔗汁中，从而降低了蔗汁的纯度。

表1 不同压榨程度对糖分抽出率的影响

表3是不同压榨程度下红糖还原糖分及蔗糖分的检测结果。总的来说，黄皮果蔗、ROC22、云蔗14-1386多次压榨所制成的红糖还原糖分、蔗糖分、总糖均略低于一次压榨的红糖，说明非糖分较高的蔗汁所制成的红糖其非糖成分含量也相应较高，导致蔗糖分相应较低。表2、3结果说明，3个甘蔗品种多次压榨蔗汁及其红糖还原糖分、蔗糖分略低于一次压榨处理下蔗汁及其红糖还原糖分、蔗糖分。

2.3 不同压榨程度对蔗汁和红糖总游离氨基酸含量的影响

表2 不同压榨程度对蔗汁还原糖分及蔗糖分的影响

表3 不同压榨程度对红糖还原糖分及蔗糖分的影响

游离氨基酸是一类非蛋白质氨基酸，是人体内维 E、叶酸等营养素的来源，可以直接被人体吸收利用，其含量可以很好的反映食品的营养价值[15-16]。

图1(A)是不同压榨程度下蔗汁总游离氨基酸含量的检测结果，从图中可以得知，多次压榨处理极显著地提高了3个不同甘蔗品种蔗汁中总游离氨基酸含量，与一次压榨处理相比，多次压榨处理后，黄皮果蔗、ROC22、云蔗 14-1386蔗汁中总游离氨基酸含量分别极显著提高了 20.49%、16.43%、34.24%。图1(B)是不同压榨程度下红糖总游离氨基酸含量的检测结果，3个不同甘蔗品种多次压榨处理熬制的红糖总游离氨基酸含量都高于一次压榨处理熬制的红糖总游离氨基酸含量(P＜0.01)，以上结果说明，多次压榨处理极显著地提高了3个甘蔗品种蔗汁及其红糖中总游离氨基酸的含量。

2.4 不同压榨程度对蔗汁和红糖总多酚含量的影响

多酚类化合物是一类存在于多种植物体内的天然抗氧化剂，具有抗氧化、清除自由基等作用[15]。从图2(A)可以得知，与一次压榨处理相比较，多次压榨处理后，3个不同甘蔗品种蔗汁总多酚含量极显著提高，其中黄皮果蔗蔗汁总多酚含量提高了30.98%，ROC22蔗汁总多酚含量提高了 21.32%，云蔗14-1386总多酚含量提高了25.75%。经过传统工艺熬制成红糖后，红糖中总多酚含量变化见图2(B)，同一甘蔗品种，多次压榨蔗汁熬制的红糖总多酚含量较一次压榨蔗汁熬制的红糖含量都有所提高，其中黄皮果蔗变化较明显，多次压榨红糖总多酚含量较一次压榨红糖总多酚含量提高了2.17%(P＜0.01)，以上结果表明，多次压榨处理可以提高蔗汁及红糖中总多酚含量。

图1 不同压榨程度对蔗汁和红糖总游离氨基酸含量的影响

图2 不同压榨程度对蔗汁和红糖总多酚含量的影响

2.5 不同压榨程度对蔗汁和红糖蛋白质含量的影响

蛋白质是构成细胞的基本有机物，食物中的蛋白质是人体中氮的唯一来源，具有糖类和脂肪不可替代的作用[18]。图3是不同压榨程度对蔗汁(A)和红糖(B)蛋白质含量的影响。从图3(A)中可得知，与一次压榨处理相比较，多次压榨处理极显著地提高了黄皮果蔗、ROC22、云蔗 14-1386蔗汁中蛋白质含量，同时经传统工艺熬制成红糖后，黄皮果蔗、ROC22、云蔗 14-1386多次压榨红糖较一次压榨红糖，蛋白质含量分别提高了 23.23%、22.86%、18.88%。这结果表明，多次压榨处理提高了黄皮果蔗、ROC22、云蔗 14-1386蔗汁及红糖中蛋白质含量。

3 结论

图3 不同甘蔗压榨程度对蔗汁和红糖蛋白质含量的影响

本试验比较了一次压榨处理、多次压榨处理下黄皮果蔗、ROC22、云蔗 14-1386糖分抽出率，蔗汁及其所制成红糖在蔗糖分、还原糖分、总游离氨基酸、总多酚、蛋白质含量上的差异。结果显示，多次压榨处理有助于提高黄皮果蔗、ROC22、云蔗14-1386糖分抽出率；与一次压榨处理相比较，多次压榨处理极显著地提高了黄皮果蔗、ROC22、云蔗14-1386蔗汁及红糖总游离氨基酸含量、蛋白质含量，且可以提高蔗汁及红糖中总多酚含量；多次压榨处理蔗汁及其红糖还原糖分、蔗糖分略低于一次压榨处理下蔗汁及其红糖还原糖分、蔗糖分。红糖是一种非分蜜糖，凝结了原料中所有的精华成分，深受人们喜爱，多次压榨处理不仅提高了红糖中营养成分含量，同时提高了经济效益，此结果为生产高品质红糖提供了参考。