甘蔗制糖过程有色物质的变化

甘蔗制糖过程有色物质的变化

1、甘蔗提汁过程的增色作用

甘蔗中原来的糖汁的色泽是不深的，但混合汁的颜色却很深，呈棕黑色。人们很早就发现，甘蔗原汁中的多酚类物质受到氧化酶的催化作用被氧化，以及和铁反应都会形成很深的颜色。如果能避免氧化作用或不与铁器接触，则糖汁色泽会浅得多。

主要是甘蔗中的多酚类和铁及氧起反应后，生成深色的化合物。即多酚类和由提汁设备溶解入蔗汁中的铁结合生成深色物质。溶入蔗汁的铁最初是低价的，但由于蔗汁中同时存有氧化酶而迅速变为高价铁。氧化酶、过氧化酶和酪氨酸酶与多酚类和铁共存，是蔗汁颜色深的主要原因。

研究证明，糖汁中的酪氨酸受多酚氧化酶作用而生成的邻二酚苯丙氨酸，是糖汁和白糖显色的主要因素。研究亦证明了糖汁中的酪氨酸易被酪氨酸酶和多酚氧化酶氧化生成DOPA，后者再被氧化酶氧化，或在某些条件下自行氧化，结果都生成深色物质。DOPA亦可与铁(二价或三价)反应生成深色物质。酪氨酸酶的活性在20℃和pH 6～7

时最强，在低pH下较弱；从60℃开始活性减弱，到80℃失去活性。

甘蔗中原有的多酚类物质有高分子和低分子的，前者会分裂成小的酚类物，形成更多色素；而小分子又会受氧化酶作用缩合生成更深

色的大分子化合物。多酚类又易与铁络合生成深色的物质。如果将甘蔗先加热把氧化酶破坏，压出的蔗汁的颜色就浅得多。

自然界中，由酶催化使有机物氧化而生成深色物质的现象是很普遍的，这称为酶促褐变。铁和各种酚类物结合形成稳固的络合物，颜色很深。这是糖汁变深色的主要因素之一。如果将糖液中的铁除去,则多数糖液都会变得较浅色。

总的来说，多酚类、铁和氧、氧化酶是糖品出现深色的基本原因，减少任何一个因素都能够使糖品的颜色明显变浅。

目前的制糖生产方法，在提汁阶段形成深色的糖汁，而在后阶段则要千方百计花很大成本去脱色。这是一个很大的矛盾。可惜，制糖生产过程难以避免接触铁器和空气，也不可能避开多酚类。但是应该努力寻求一种可行的方法，尽量减少前阶段的色素生成，减轻后阶段的脱色负担。可以设想和研究一种新的工艺路线：先将甘蔗中的氧化酶破坏，然后再用较小接触铁器的方法提取蔗汁，力求得到淡色的糖汁。这样就可以大幅度减轻澄清工段的负担，减少澄清剂用量，简化生产流程，降低成本，并减少滤泥产量。

2、澄清过程中有色物质的变化

常规的澄清方法都将蔗汁加灰加热，此时蔗汁中的酚类物发生了两种不同的变化。一是部分酚类物分解或缩聚形成更深色的物质(包括浅色的原花色素甙水解为花色素），二是部分酚类物－－主要是高分子的鞣质与蛋白质结合一起凝聚析出，使糖汁色值有所降低。虽然

后一种作用除去了部分色素，但前一种作用总是使蔗汁带有较深的红棕色。

石灰法澄清可以除去蔗汁中大部分的脂溶性色素，但对水溶性的有色物除去不多。石灰法对酚类物的除去率一般为5～15％，与甘蔗的新鲜度和其中的蛋白质含量有关。新鲜甘蔗的蔗汁含较多的蛋白质，加热凝结时能除去较多的酚类物；而陈旧的甘蔗的蔗汁相反，原有的部分蛋白质分解成为不能被加热凝结的有害氮化合物，澄清状况较差，蔗汁色泽也较深。如果往这种蔗汁中加入少量的溶解性的蛋白质（如豆浆），可以改善杂质凝聚澄清的状况，清汁色泽也较浅。蔗汁中的磷酸含量对此也有重要影响，磷酸量不足时，不但杂质凝聚沉淀情况不好，清汁色泽也较深。磷酸较多时生成较多的磷酸钙沉淀物，可以吸附除去较多的酚类物。

亚硫酸法除去的色素较多，酚类物的除去率约为20％～40％，

随着加入二氧化硫和磷酸的数量增大而升高（但数量过多的作用不大）。除去的酚类物主要是高分子量的部分，如分子量１万以上者除去80％～90%，分子量为700～5000者除去50％～70%，而分子量700以下者除去很少。由于高分子量的色素对结晶糖质量影响较大，要尽量将它除去。如果澄清过程经过适当的碱性处理，除去酚类物的效果较好。碳酸法除去酚类物约40～55％，随加灰量和生成的碳酸钙量

增加而升高。国外有些甜菜糖厂在清汁或糖浆中再加活性炭和助滤剂过滤，可以进一步除去酚类物等色素。

不同澄清处理除去酚类物的不同效果造成了清汁色泽的差别：石灰法清汁带红褐色，碳酸法清汁为浅黄色，亚硫酸法清汁为橙黄色，即黄色中带红色。碳酸法清汁带黄色是由于它还含有低分子量的酚类物，其它清汁带红色则是由于含有高分子量的酚类物。后者的含量决定了清汁红色的深浅：碳酸法除去高分子酚类物相当完全，故清汁不带红色；亚硫酸法则随着硫熏量和磷酸量增大、除去酚类物较多，清汁所带红色变浅；石灰法则因酚类的除去不多而呈红褐色。这些情况决定了蔗糖产品的色泽：碳酸法白糖一般优于亚硫酸法，而石灰法不能制造白糖（原糖含酚量比白糖高得多）。

铁在糖品色素中起重要作用。混合汁的含铁量相当高，一般为200～300mg/kgBx。澄清处理可将它大部分除去：碳酸法除去超过90%，亚硫酸法可除去约80%。因糖浆含铁量很低，白糖含铁不多。但要注意，在煮炼工段，由于物料长期与铁制的设备接触，部分铁被腐蚀溶解，物料含铁量必然逐渐增加。例如甲糖蜜和丙糖回溶糖浆的含铁量会比清汁高几倍。特别是如果糖浆硫熏pH较低，煮糖系统各种物料的pH都较低，对铁器的腐蚀加速，含铁量升高，对白糖质量会有很大的不良影响。同时还要注意糖厂用水的质量，渗透水必须清洁，如用河水，必须先清除其中的悬浮物(泥沫含铁量相当高)。糖厂汽凝水在正常情况下的质量是很好的。但如果蒸发罐“跑糖”或管子泄漏，不久后汽凝水会变酸，pH值大幅度下降，甚至降到４以下；如果水箱有铁锈，汽凝水的含铁量会大幅度升高，甚至高于100mg/L。这样

的热水如用于煮糖和分蜜，对白糖质量非常有害。此外，设备停机时与空气接触，铁锈增加，会有较大的不良影响。

在澄清过程中，如果技术条件控制不好，例如亚硫酸法在高温下的pH值过高，或碳酸法在强碱性下的温度过高或时间过长，增强了

还原糖和氨基酸的美拉德反应，就会生成较多的有色物质，使蔗汁色泽加深。应当注意，这种反应的速度和不良影响，要比单一的还原糖分解作用强很多倍，在中性以至微酸性的溶液中都会产生。因此，在制订和执行澄清技术条件时，必须考虑蔗汁中还原糖的数量：在甘蔗新鲜成熟、纯度高时，pH或碱度可以高一些，否则就要低一些，而

经过的时间则应尽量缩短。。

清汁色值是糖厂衡量澄清效果的一项重要指标。应当注意，蔗汁的颜色本身是随着pH值变化的（和pH指示剂类似）。不同蔗汁的色值，必须在相同的pH值下才能对比，否则会得出错误的结论。同时，分析测定所用的波长也很重要。现在国际上规定，测定糖厂中间制品的色值应当用560nm的波长。因为这个波长是人的眼睛感觉最灵敏的，分析数值的高低符合人眼感觉的色泽深浅。而过去分析所用的420nm 的波长，人眼感觉不灵敏，其测定值常与人眼的感觉有差异。不过，成品白糖的分析仍然用420nm的波长，这是因为白糖对560nm波长光线的吸收很弱，仪器读数的误差较大。但是这样的分析数据时常会出现和人眼感觉不一致的情况，特别是在原料情况不同时（例如榨蔗的白糖和炼糖的白糖），这种偏差也较明显。通常，用560mn波长测出