甘蔗不同堆放时间对红糖品质的影响

杨 柳，王智能，杨 婷，尚试雄，崔 杰，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

红糖是甘蔗经压榨提汁、澄清、蒸发浓缩、熬煮、打砂成型[1]的一种非分蜜糖[2]，又称为“东方巧克力”，其保留了甘蔗中多酚、蛋白质、氨基酸、微量元素、维生素等主要营养成分[3-7]，具有增强体内免疫力、预防贫血、抗氧化、健脾暖胃、活血化淤等功效[8-11]，一直深受消费者的喜爱。陶弘景的《名医别录》记载“红糖润肺气、助五脏、生津、解毒、助脾气、缓肝气”；《本草纲目》记载“红糖利脾缓肝、补血活血、通瘀及排毒露”[12]。近年来，人们对红糖的质量及品质有了新的要求，不仅要求原料上适合生产红糖[13]，还要求红糖具有更高的营养成分、更浓郁的香味、更佳的口感，随着红糖加工技术的不断提升，小块红糖比大块红糖更受消费者欢迎，松软的红糖比坚硬的红糖更能得到大家的喜爱。

目前，对红糖硬度、口感与糖分含量等关系研究尚鲜见报道。红糖的硬度与还原糖含量的高低有着一定关系，控制适宜的还原糖含量可以起到调节红糖硬度的作用。不同的甘蔗品种，其营养成分、矿物质的含量有着显著的不同[14]，糖类物质的含量也具有较大的差异，砍削后的甘蔗在储运待榨过程中各成分会发生变化，蔗糖会转化为还原糖，且不同甘蔗品种蔗糖的转化速度不一致[15]，适当的蔗糖转化会形成不同软硬程度和口感的红糖。因此，研究甘蔗不同堆放时间对红糖品质的影响很有必要。通过不同堆放时间，对甘蔗的蔗汁及制成红糖的蔗糖分、还原糖分、蛋白质含量、游离氨基酸总量、多酚含量、pH值及红糖水分、色泽、感官评定、硬度指标进行分析，为糖厂确定不同期品种的甘蔗入榨时间调整红糖的品质，提高经济效率提供指导依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

试验地选在云南省农业科学院甘蔗研究所第二基地，甘蔗品种为柳城 03-1137与 ROC21，新植，于成熟期采集地上部分至生长点以下10 cm的甘蔗茎杆作为实验样品。

亮氨酸标准品 99%，中国食品药品检定研究所；氯化钠、水合茚三酮、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、福林酚、碳酸钠、没食子酸，广东省化学试剂工程技术研究开发中心；盐酸、硫酸，国药集团化学试剂有限公司；硫酸铜、硫酸钾，天津市风船化学试剂科技有限公司；硼酸，天津市光复科技发展有限公司。除标准品外，其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

SXZ-8小型甘蔗压榨机，佛山市乐创网络科技有限公司；AE 224分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；Smart-N15VF超纯水系统，上海康雷分析仪器有限公司；UV-5800PC紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司；电子万用炉，浙江省上虞市通州实验仪器厂；TA. Newplus质构仪，上海瑞玢国际贸易有限公司；DHG-9240A电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；HWS-24电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；WF32精密色差仪，深圳市威福光电科技有限公司；Sorvall LYNX4000落地离心机，美国Thermo Scientific公司；ZD-3A电位滴定仪，上海本昂科学仪器有限公司；JH-P400全自动旋光仪，上海佳航仪器仪表有限公司；DZF-6050真空干燥箱，上海博讯实业有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理方法

甘蔗一次性砍收，随机分为5组，分别于第0、5、10、15、20天分别测定甘蔗及所制成的红糖的各项指标。待测的甘蔗堆放在通风干燥、可避雨的棚下，整个实验过程甘蔗未产生霉变现象。每个实验组选取10根大小均匀的蔗茎进行压榨，蔗汁经100目尼龙布过滤后，留一部分蔗汁备检测，其余蔗汁经煮沸、澄清、蒸发浓缩、熬煮、打砂成型制成方块状红糖（3 cm×3 cm，一块重约15 g），于60℃鼓风干燥箱中烘干36 h后包装保存，备用。

1.3.2 蔗糖分

蔗汁蔗糖分参照《甘蔗制糖化学管理分析方法》第3章第3节[16]，采用二次旋光法测定蔗糖分；红糖参照QB/T 2343.2-2013《赤砂糖试验方法》测定[17]。

1.3.3 还原糖分测定

参照《甘蔗制糖化学管理分析方法》第 3章第4节中采用兰-艾农恒容法测定还原糖[16]；红糖参照QB/T 2343.2-2013《赤砂糖试验方法》测定[17]。

1.3.4 蛋白质测定

参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法测定[18]。

药品质量标准变更后的发布渠道不统一，不同地域的生产企业、药检机构难以及时获取。针对《中国药典》、部（局）颁标准等成册标准和注册标准等单行页标准，在使用过程中发现的问题以及试行标准转正、药品标准修订等，国家药典委员会、国家药监局药品注册管理部门等每年均发布大量的标准勘误、标准修订等信息，尤其是单行页标准的发布，有关部门只将此类标准发送到省级药品监督管理部门和相关生产单位，大多数市（地）级药检机构以及有关药品生产企业，由于信息不畅，无法及时获取，对药品质量标准的执行和药品监管有一定影响。

1.3.5 游离氨基酸总量测定

参照张翔等[19]的方法改进后进行测定。标准曲线：吸取200 μg/mL的亮氨酸标准溶液0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mL，分别置于25 mL比色管中，各加水补充到4 mL，然后加入水合茚三酮和pH值为8.0的磷酸盐缓冲液各1 mL，混合均匀后置于沸水浴中加热 15 min，取出后流水冷却至室温，摇匀，加水至标线25 mL，再摇匀，静置15 min，在570 nm波长下，以空白试剂管为参比测定吸光值A，以亮氨酸浓度为横坐标，吸光值A为纵坐标，绘制标准曲线。样品测定：称取1.0 g样品溶解并定容于10 mL蒸馏水中，振摇，完全溶解后再稀释适当倍数，取4 mL按照标准曲线操作步骤处理后在相同波长下测定吸光值，根据标准曲线换算浓度。计算游离氨基酸总含量。

1.3.6 多酚含量测定

参照 Singleton等[20]的福林酚法，标准曲线：分别取0、1、2、4、8、10、20 μg/mL的没食子酸标准溶液1 mL于10 mL比色管中，加入0.2 mol/L的福林酚试剂5 mL和4 mL饱和碳酸钠(100 g/L)，振摇混匀，室温下放置2 h，在765 nm波长下以空白试剂为参比测定吸光值A，以没食子酸浓度为横坐标，吸光值 A为纵坐标，绘制标准曲线。样品测定：称取1.0 g样品溶解并定容于10 mL蒸馏水中，摇匀后取1 mL于10 mL比色管中，按标准曲线操作步骤处理，测定吸光值A，计算总多酚含量。

1.3.7 pH值测定

参照 GB/T 10468-1989《水果和蔬菜产品pH值的测定方法》测定[21]。

1.3.8 红糖水分测定

参照 GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》减压干燥法测定[22]。

1.3.9 红糖色泽测定

利用 WF32精密色差计测定。打开色差仪，预热 10 min，用白色标准板和黑筒进行校准，选择Lab颜色模式。样品预处理方法：分别称取10 g样品，粉碎后过40目筛选出大小均匀的红糖，置于透明玻璃杯中测定样品的L、A、B值，每组样品进行3次重复实验。

1.3.10 感官评定

对不同堆放时间的甘蔗经过压榨、澄清、熬制成红糖样品，在同一时间，由10位受过感官评定专业学习的人对红糖样品进行感官评定（口感方面），并打分。按红糖口感粗糙，硬，香味差评0～3分；红糖口感细腻，较硬，香味一般评4～7分；红糖口感细腻，较软，香气浓郁评 8～10分的标准进行打分，取平均分。

1.3.11 硬度测定

选用穿刺探头，采用Basic Single Test模式，参数设定如下：测试模式：Compression，目标模式：Distance，测试之前探头下降速度为1.5 mm/s；测试时下降速度为 2.0 mm/s；测试后速度为 5.0 mm/s；目标值为3 mm。

1.4 数据处理

所有试验进行3次重复，利用Excel 2016对数据进行整理，数据采用平均值±标准差表示，采用IBM SPSS 22.0对实验数据进行方差分析、相关性分析。

2 结果与分析

2.1 甘蔗不同堆放时间蔗汁及红糖营养成分分析

对甘蔗不同堆放时间蔗汁及红糖所含的蔗糖分、还原糖分、蛋白质含量、游离氨基酸总量、多酚含量等营养成分进行分析，结果见表1。

由表1可以看出，ROC21制成的红糖蔗糖分随着堆放时间的延长呈现逐渐下降的趋势，其中0～10天时下降得最快，柳城03-1137红糖蔗糖分则波动式地变化。2个品种的蔗汁中蔗糖分变化不大。

随着堆放时间的延长，不同甘蔗品种的蔗汁及所制成的红糖的还原糖分呈现上升趋势，各组还原糖分差异显著。ROC21制成的红糖还原糖分变化大，从2.66%增长到14.61%。2个品种的蔗汁还原糖分增长相对较缓，其中，柳城03-1137的还原糖分仅增长了1.52%，结合蔗糖分的变化，说明该品种属于蔗糖转化较慢的品种。柳城03-1137制成红糖的蔗糖分与还原糖分变化较小，蔗糖分维持在80%左右。但ROC21制成红糖的蔗糖分下降得较快，还原糖分上升较多，堆放20天时总糖分（蔗糖+还原糖）为83.22%，仅能达到国标GB/T 35885-2018里二级红糖的标准。因此，对于转化快的甘蔗品种不宜堆放时间太长，宜在10～15天内入榨。

从表1可以看出，经过不同堆放时间后，2个品种甘蔗汁和红糖的游离氨基酸总量和ROC21蔗汁蛋白质含量差异显著，在一定范围内呈波动趋势。红糖的游离氨基酸总量明显比蔗汁氨基酸量高的原因是蛋白质在美拉德反应中大量分解，产生游离态氨基酸及部分香气化合物[23]。柳城03-1137蔗汁、红糖的蛋白质、氨基酸含量在堆放20天时呈现明显下降的趋势。因此，建议工厂堆放甘蔗时间不宜过长，不宜超过20天。

表1 甘蔗不同堆放时间蔗汁、红糖营养成分分析

2个品种的蔗汁多酚含量具有显著差异，且蔗汁与红糖的多酚含量随着堆放时间的延长，呈增加的趋势。ROC21红糖多酚含量呈显著上升趋势。

2.2 甘蔗不同堆放时间蔗汁及红糖pH值情况

从图 1可以看出，不同堆放时间下柳城03-1137与ROC21的蔗汁及红糖的pH值在5.09～5.89之间。2个品种的蔗汁与ROC21制成的红糖pH值的变化趋势基本一致，整体呈缓慢下降的趋势，与沈石妍等[24]人的研究基本一致。而柳城03-1137的红糖pH值变化趋势与蔗汁相反，但总体也呈现下降趋势。造成pH值降低的原因可能是红糖富集了来自蔗汁中的大量有机酸，红糖生产过程中美拉德反应的产物吡嗪、呋喃、醛酮等也会造成蔗汁pH值下降[25]。

图1 不同堆放时间下不同品种蔗汁、红糖的pH值

2.3 甘蔗不同堆放时间制成的红糖水分含量情况

红糖的水分太高，会缩短红糖的保质期和影响口感；水分过低，会使糖块的口感变硬，没有细腻的砂粒感、清香味与清甜味，并伴有焦化味[26]。表 2中，甘蔗不同堆放时间制成的红糖水分范围在4.05%～7.18%之间。结合口感风味与市场上消费者的需求，工厂应综合考虑，控制红糖水分在合理范围内。

表2 不同堆放时间甘蔗制成的红糖水分含量

2.4 甘蔗不同堆放时间制成的红糖色泽情况

使用色差仪对不同甘蔗不同堆放时间制成的红糖样品颜色进行测定，结果见表3。表中亮度(L)值表征样品的明亮程度，L=0表示黑色，L=100表示白色。红度(A)值为正值时表示红色，值越大表示红色越深；A为负值时表示绿色，值越小表示绿色越深。黄度(B)值为正值表示黄色，值越大表示黄色越深；B为负值时表示蓝色，值越小表示蓝色越深[27]。由表 3可以看出，在不同时间下，柳城03-1137制成的各组红糖L值、A值、B值与ROC21红糖的B值均差异显著，变化较多。2种红糖的A值、B值都随着堆放时间延长，呈现增加的趋势，即红黄色加深。柳城03-1137红糖不同堆放时间的L、A、B值的平均值均比ROC21红糖平均值高，表示其色泽更鲜艳，更带红黄色。

表3 不同堆放时间甘蔗制成的红糖颜色情况

2.5 甘蔗不同堆放时间制成红糖的感官评定

对甘蔗不同堆放时间制成的红糖样品进行感官评定，并评分，总分为10分，结果以平均值表示，见表4。

表4 不同堆放时间甘蔗制成红糖的感官比较

由表4可以看出，在堆放前5天时，2个品种甘蔗制成的红糖均较硬。随着堆放时间的延长，口感逐渐变软，更加适口。其中堆放时间10天后，ROC21所制的红糖口感变软，比柳城 03-1137制成的红糖变化快，综合感官评定分数最高，为 9分。

2.6 甘蔗不同堆放时间制成红糖的硬度情况

结合表1、表4与图2，ROC21红糖的硬度变化大，堆放时间 5～10天组硬度下降最快，口感由硬变软，其还原糖分上升快，由 7.90%变为12.24%；蔗糖分从77.76%变为72.42%，是下降得最多的时间段；在堆放时间10天以后硬度变化趋缓。柳城03-1137的红糖硬度在第5天时达到最高，为12638.77 g，其后缓慢下降。堆放时间5～10天组是甘蔗、红糖的蔗糖分、还原糖分、硬度等指标变化最大的时间段。结合蔗糖分、还原糖分、水分指标，认为硬度控制在8000 g以下，可以得到口感绵柔温润的红糖。

图2 甘蔗不同堆放时间制成的红糖硬度情况

2.7 甘蔗不同堆放时间蔗汁、红糖的理化指标相关性分析

对甘蔗不同堆放时间的蔗汁、红糖所含的蔗糖分、还原糖分、pH值、红糖硬度、红糖水分及颜色等指标进行相关性分析，结果如表 5所示。红糖硬度与红糖蔗糖分极显著正相关，相关系数达0.818，与红糖水分呈显著正相关，与红糖还原糖分呈显著负相关关系。红糖水分与红糖蔗糖分极显著正相关，与蔗汁还原糖分呈极显著负相关，与红糖pH值、蔗汁蔗糖分显著正相关，与红糖还原糖分显著负相关。红糖pH值与红糖蔗糖分、红糖 L值正相关，与红糖还原糖分、蔗汁还原糖分负相关。红糖蔗糖分与红糖还原糖分、蔗汁还原糖分极显著负相关，与红糖L值、蔗汁pH值、蔗汁蔗糖分显著正相关。红糖还原糖分与蔗汁还原糖分极显著正相关，与蔗汁 pH值极显著负相关，与蔗汁蔗糖分显著负相关。红糖L值与A值负相关；A值与B值正相关。蔗汁pH值与蔗汁蔗糖分极显著正相关，与蔗汁还原糖分呈极显著负相关关系。蔗汁蔗糖分与蔗汁还原糖分呈显著负相关。综合以上分析，看出红糖中糖分指标与红糖硬度、水分、pH值有密切关系，也与蔗汁蔗糖分、还原糖分有关。

表5 甘蔗不同堆放时间蔗汁、红糖理化指标相关性分析

3 结论

在不同堆放时间，通过对甘蔗的蔗汁及制成红糖的蔗糖分、还原糖分、蛋白质含量、游离氨基酸总量、多酚含量、pH值及红糖水分含量、色泽、感官评定、硬度指标进行分析。研究发现：ROC21制成的红糖蔗糖分随着堆放时间的延长呈现逐渐下降的趋势，其中0～10天时下降率最高；ROC21制成的红糖还原糖分变化最大，从2.66%增加到14.61%。柳城 03-1137制成红糖的蔗糖分与还原糖分变化较小，蔗糖分维持在80%左右，说明该品种属于蔗糖转化较慢的品种，对于转化快的甘蔗品种堆放时间不宜太长，宜在10～15天内入榨。

2个品种甘蔗汁和红糖的游离氨基酸总量差异显著；多酚含量随着堆放时间的延长，呈增加的趋势。柳城 03-1137蔗汁、红糖的蛋白质、氨基酸含量在堆放20天时突然出现明显下降的现象。ROC21红糖在堆放5～10天时硬度变化最大，口感由硬变得绵柔温润。红糖的硬度与红糖蔗糖分呈极显著正相关，相关系数达0.818，与红糖还原糖分呈显著负相关关系。

综上，红糖厂想要制成绵柔温口感的红糖，需要控制红糖在合理范围内硬度8000 g以下；蔗汁蔗糖分转化为还原糖，含量相对较低，在 80%左右；还原糖分10%以上。在合适的时间，选择糖分转化较快的甘蔗品种优先入榨，在保证甘蔗不霉变等情况下，最长堆放时间不超过20天。