液体近红外分析仪在葡萄糖浆检测中应用的优势

液体近红外分析仪在葡萄糖浆检测中应用的优势
李海燕;周海军;郭峰;欧少沛;何少清;付全意
【摘要】根据透射光谱的特点,采用液体近红外分析仪分析3类不同葡萄糖浆DE 值(Dextrose Equivalent).通过与化学法(费林试剂法)检测结果对比,近红外光谱仪检测3类葡萄糖浆DE值重复性验证标准差分别为0.04、0.09、0.11,变异系数分别为0.18％,0.22％,0.11％.研究结果证明,利用近红外光谱仪检测DE值操作更快速、简便,重复性良好、准确度高,适合实际操作需要,能快速为淀粉糖生产过程控制提供指导.
【期刊名称】《食品工程》
【年(卷),期】2017(000)001
【总页数】4页(P61-64)
【关键词】葡萄糖浆;DE值;液体近红外分析仪
【作者】李海燕;周海军;郭峰;欧少沛;何少清;付全意
【作者单位】广州双桥股份有限公司,广东广州510280;广州双桥股份有限公司,广东广州510280;广州双桥股份有限公司,广东广州510280;广州双桥股份有限公司,广东广州510280;广州双桥股份有限公司,广东广州510280;FOSS(中国)有限公司,北京100081
【正文语种】中文
【中图分类】TS207.3
葡萄糖浆是以淀粉或淀粉质为原料，经全酶法、酸法、酶酸法或酸酶法水解、精制而得的含有葡萄糖的混合糖浆。

葡萄糖浆具有温和适中的甜度，良好的抗结晶性，抗氧化性，适中的粘度，良好的化学稳定性等特点，主要应用于糖果、果酱、果冻、饮料、乳饮料、味精、卷烟的生产，也可以作为蚝油、老抽等调味品的辅料。

在葡萄糖浆生产过程中，淀粉通过酶的作用发生水解，其水解程度以还原糖占干物质的百分数表示，称为DE值（Dextrose Equivalent）。

通过控制淀粉的水解程
度能够获得不同DE值的葡萄糖浆。

国家标准中将产品按DE值分为3类：低DE
值产品（20%＜DE值≤41%）、中DE值产品（41%＜DE值≤60%）、高DE值
产品（DE值＞60%）。

DE值测定的方法有很多种，如物理法（如旋光法）、物
理化学法（如色谱法）和化学法（如费林试剂法、碘量法）等。

目前，GB/T 20885-2007中规定使用费林试剂法测定DE值，该方法的优点在于检测结果准确、重复性良好，缺点是其反应时间较长且需要在保持试剂沸腾的高温条件下进行滴定操作，对检测人员的要求较高。

近红外光谱信息和信号特点决定其可广泛应用于定性和定量分析领域。

由于吸收强度低，近红外光谱分析仪不需要对样品作任何化学或物理的预处理，即可取得样品内部深处的物质信息；近红外谱区光子的能量比可见光低，在近红外谱区分析是一种安全分析；近红外分析的过程不消耗试剂，不产生污染，属于“绿色分析”技术，是较为理想的现代分析技术。

近红外光谱的分析测定技术分为2大类：透射光谱
技术和反射光谱技术。

透射光谱法是把待测样品置于作用光与检测器之间，检测器所能检测到的分析光是作用光通过样品体与样品分子相互作用后的光。

当样品是透明的溶液时，分析光在样品中经过的光程一定，透射光的强度与样品中组分浓度的关系可以由比耳定律决定；若样品是浑浊溶液，样品中有对光产生散射的颗粒，由于光散射的原因，光在样品中经过的光程不确定，透射光的强度与样品浓度间的关系不符合比耳定律。

淀粉经过水解后为澄清透明的溶液，因此可以利用近红外光谱
仪进行分析，通过数据统计方法建立对应的定标模型，用于葡萄糖浆生产过程中DE值的控制。

本文根据葡萄糖浆国家标准选取3类DE值样品，采用化学法（费林试剂法）和近红外光谱仪分别检测其DE值，旨在为液体近红外分析仪在淀粉糖生产中的快速检测奠定基础。

液体近红外分析仪，丹麦FOSS有限公司；操作软件，ISIscan；超声波清洗机，
天津奥特赛恩斯科技有限公司；IKA加热板，美国艾卡科技有限公司；ML204分
析天平，瑞士梅特勒托利多仪器有限公司；50mL滴定管、250mL容量瓶、10mL 单标移液管，北京玻璃制品有限公司。

硫酸铜、氢氧化钠、酒石酸钾钠、亚甲基蓝指示剂（均为分析纯），广州化学试剂厂；无水葡萄糖，基准试剂，广州化学试剂厂；用水符合GB/T 6682《分析实验
室用水规格和试验方法》中一级水的规定。

1.3.1.1 葡萄糖标准溶液（2 g/L）的配制
称取于100℃烘干至恒重的基准无水葡萄糖0.5 g（精准至0.0001 g)，用水溶解
并定容至250mL容量瓶中，摇匀，备用。

1.3.1.2 次甲基蓝指示液（10 g/L）的配制
称取1.0 g次甲基蓝溶于水中并定容至100mL容量瓶中，摇匀备用。

1.3.1.3 费林试剂：按GB/T 603的配制
标定：预滴定时，先吸取费林溶液Ⅱ，再吸取费林溶液Ⅰ各5.0mL于150mL锥
形瓶中。

加水20mL，加入玻珠3粒，用50mL滴定管预先加入24mL的葡萄糖
标准溶液，摇匀，置于铺石棉网的电炉上加热，控制瓶中液体在120 s±15 s内沸腾，并保持微沸。

加2滴次甲基蓝指示剂液，继续以葡萄糖标准溶液滴定，直至
蓝色刚好消失为其终点。

整个滴定操作应在3min内完成。

正式滴定时，预先加入比预滴定少1mL的葡萄糖标准溶液。

并作平行试验，记录消耗葡萄糖溶液的体积，
代入如下公式得到费林试剂的RP，取其算术平均数。

式中：RP——费林溶液Ⅱ、Ⅰ各5mL相当于葡萄糖的质量的数值，g；
m1——称取基准无水葡萄糖的质量，g；
V1——消耗葡萄糖标准溶液的总体积，mL；
250——配制葡萄糖标准溶液的总体积，mL。

1.3.
2.1 样液的制备
称取一定量的样品（准确至0.0001 g)置于50mL烧杯中，热水溶解后全部转移至250mL容量瓶中，冷却至室温，加水稀释定容至刻度，摇匀备用。

1.3.
2.2 预滴定
先吸取费林溶液Ⅱ，再吸取费林溶液Ⅰ各5mL于150mL锥形瓶中，加水20mL，加入玻璃珠3粒，用50mL滴定管预加入一定量的样液，将锥形瓶置于加热板上，控制在120 s±15 s内沸腾，并保持微沸。

以样液继续滴定（滴加样液速度为每2
秒1滴）至溶液蓝色将消失时，加入亚甲基蓝指示液2滴。

再继续滴加样液至蓝
色刚好消失为其终点，记录消耗样液的总体积。

1.3.
2.3 正式滴定
费林试剂用量同预滴定，用滴定管加入比预滴定时耗用量少1mL的样液于锥形瓶中，加热，按1.3.2.2中操作步骤，继续用样液滴定至终点，记录消耗样液的总体积。

1.3.
2.4 结果计算
样品中DE值按如下公式计算。

式中：X——DE值，%
RP——费林溶液Ⅱ、Ⅰ各5mL相当于葡萄糖的质量的数值，g；
m2——称取样品的质量的数值，g；
V2——滴定时消耗样液的体积的数值，mL；
250——配制样液的总体积的数值，mL；
DMC——样品中干物质（固形物）的质量分数，%。

近红外光谱仪：XDS；检测温度：30℃；石英管：配套XDS进样装置的透明小管。

1.4.
2.1 样品前处理
将分析已知含量的样品约10 g转移至50mL烧杯中，置于超声波清洗机中，中等强度超声1min，消除样品中气泡。

1.4.
2.2 光谱采集及数据录入
将样品倒于石英管中，置于液体近红外分析仪进样装置中,输入样品编号，上机测量。

处理下一个样品，重复上述操作，得到全组样品光谱库。

将费林试剂法分析得出的DE值数据录入系统中。

采用偏最小二乘法回归模型（PLS)进行回归建模。

PLS法是近红外光谱分析中使用较多、效果较好的一种多变量校正法，它主要是进行成分提取，即对变量系统中信息重新进行综合筛选，从中选取多个对系统具有最佳解释能力的成分，进行回归建模，提高系统建模的准确性。

1.4.
2.3 样品检测
样品处理同1.4.2.1，将待分析的样品倒入石英管中，置于液体近红外分析仪进样
装置中，输入样品编号，上机测量。

每个样品扫描5次，结果根据定标模型自动
计算。

利用液体近红外分析样品影响因素有样品种类、化学组成、物理结构、颗粒大小、颜色等因素，分析葡萄糖浆时影响因素之一为样品的浓度，故分析样品浓度控制在30%～33%。

表1～表3为采用费林试剂法和近红外分析法检测3类葡萄糖浆DE 值的对比结果，其中低DE值最大偏差0.49，中DE值最大偏差0.42，高DE值最大偏差0.49。

结果表明3类样品在浓度基本一致时检测结果绝对偏差在合理的范
围内。

分别选取低DE值、中DE值、高DE值的葡萄糖浆样品，每个样品各扫描10次，
结果见表4。

由表4可知，样品的重复性验证标准偏差分别为0.04、0.09、0.11；变异系数分
别为0.18、022、0.11，其中变异系数最大值为0.22%优于2%。

结合重复性验证光谱图可知，近红外分析法检测葡萄糖浆DE值的重复性良好。

费林试剂法测定样品DE值需要配制样品并且在高温条件下检测，完成一个样品检测时间约30min，反应时间较长；使用近红外液体分析仪因其样品前处理比较简单，完成一个样品的检测时间约1min，大大节约检测时间。

通过对比三种低、中、高DE值样品的检测结果可知，近红外检测与化学法检测结果偏差在合理范围内，并且由于其样品处理简单、快速、准确度高、无化学试剂所造成的污染等优点，能够为淀粉糖浆的生产提供更准确、更快速的检测数据，真正实现为淀粉糖生产过程控制，从而保证产品的质量。

1．英文摘要时态。

英文摘要时态常用一般现在时、一般过去时、少用现在完成时、过去完成时，进行时态和其他复合时态基本不用。

一般现在时用于说明研究目的、叙述研究内容、描述结果、得出结论；一般过去时用于叙述过去某一时刻（时段）的发现、某一研究过程（实验、观察、调查、医疗等过程）、提出建议或讨论等。

2．英文摘要的语态。

现在主张摘要中谓语动词尽量采用主动语态的越来越多，因其有助于文字清晰、简介及表达有力。

被动语态。

以前强调多用被动语态，理由是科技论文主要是说明事实经过，至于那件事是谁做的，无须一一证明。

事实上，在指示性摘要中，为强调动作承受者，还是采用被动语态为好。

即使在报道性摘要中，有些情况下被动者无关紧要，也必须用强调的事物做主语。

3．英文摘要的人称。

原来摘要的首句多用第三人称thispaper…等开头，现在倾
向于采用更简介的被动语态或原形动词开头Todescribe…，To study…，行文时最好不用第一人称，以方便文摘刊物的编辑刊用。

【相关文献】
［1］张力田，高群玉.淀粉糖［M］.北京：中国轻工业出版社，2011.
［2］GB/T20885-2007，葡萄糖浆［S］.北京：中国标准出版社，2012.
［3］杨维旭，张显有，王雁飞，等.近红外光谱在淀粉糖生产中的应用［J］.分析检验，2003，24（4）：128-132.
［4］严衍录.近红外光谱分析基础与应用［M］.北京：商务印书馆，1935.
［5］王惠文.偏最小二乘回归方法及其应用［M］.北京：国防工业出版社，2000，91.
［6］李庆波.牛奶主要成分含量近红外光谱快速测量法［J］.食品科学，2002，（6）：121-124.。