白糖中的有色物质Word下载.docx

1、所有的白糖，不论是质量很好的或质量较差甚至变色的，它们都主要吸收短波光线，对高波长段光线的吸收较小；波长越大，光密度越低。下表是广东一个亚硫酸法糖厂生产的两种白糖的吸光性质，其中第一种的糖浆经过常规的二次硫熏，第二种的糖浆经磷浮法清净。后者的白糖比前者洁白，它对整个波长范围的光线的吸收均明显低于前一种。波长 nm420460500540560580620白糖 10.0820.0440.0300.0280.0250.022白糖 20.0780.0400.0290.0240.0230.0200.018另一方面，各种糖品（包括成品和半制品）对紫外线的吸收都远大于对可见光的吸收。绝大多数糖品在可见光和

2、波长大于300nm的紫外线范围内的吸收光谱都是一条连续的逐渐下降（先急速下降然后缓慢下降）的曲线。一种典型的白糖的分光吸收曲线如下图。它对紫外线的吸收很强，对可见光的吸收很弱。许多实测资料都说明，白糖、原糖和赤砂糖，以及各种蔗汁和糖浆，还有焦糖和还原糖分解物等有色物质，对可见光的吸收光谱都是连续地逐渐下降的曲线，没有吸收峰。它们更多地吸收紫外线：对300nm以下的吸收很强，在波长300nm以上直至可见光的吸收，实际上是前者向高波长方向延伸的下降段。纯粹的蔗糖的这个延伸段下降得很陡，到可见光区域，吸收就极少，故颜色很白。但各种不纯糖液中的杂质使这个延伸段升高和延长，在可见光区域也有相当的吸收，故

3、色泽较深。各种糖品对可见光的吸收，都是对短波光线较强，对中波长光线略有吸收，故它们主要显黄色、橙色或带红色；如果对高波长光线的吸收也较强，则带褐色以至灰黑色。通常，糖品对短波长光线的吸收远大于对中波长光线，如420nm的光密度一般为560nm的三倍多。虽然如此，由于人眼对短波光的敏感度低，多数糖品的黄色并不深。而如果它吸收560nm光波的光密度稍大一些，即使只是对420nm的光密度的1/3左右，也会显现明显的红色。又如果对600nm以上波长的光线也有稍大的吸收，它就带灰褐色。带暗红色；有些白糖的分析色值稍高，但外观颜色不差，带青白色。例如，榨蔗生产的白糖的外观一般较白，而炼糖加工生产的白糖，如

4、以同一分析色值对比，外观会带暗红色。榨蔗生产的白糖，色值130iu左右还比较白，但在炼糖生产的这个色值的白糖，会显得相当难看。事实上，对于不很洁白的白糖，人眼感觉的色泽深浅主要还是决定于糖对中波长光线的吸收，而不是对分析白糖色值所用的420nm光线。这是分析色值与感观色泽深浅有时不一致的原因。在原料不同或生产方法不同时，这种差异较为明显。糖厂的中间制品的色值，icumsa规定用560nm波长测定。由于人眼对中波长光线最敏感，用这一波长测出的数值的高低，和人眼感觉的颜色深浅比较一致。关于成品糖和中间制品的色值分析，历史上在国内外都曾用过不同的方法和不同的波长，至今仍未完全统一。因此，对有关的色值

5、数据必须留意其测定的方法和波长，必要时加以注明，如iu（420nm）或iu420，iu（560nm）或iu560 等。国内糖品分析过去使用的单位为司丹默（stammer，简写为st），以后白糖分析转用国际单位iu。初时曾根据一些白糖样本用两种方法的分析结果，推算出1st近似地相当于8090iu。必须说明，这两种分析方法的前提条件是不同的（是否用微孔膜过滤和是否调ph至中性），故这种“换算”是很粗的，而且完全不能使用在其他的场合。糖品中有色物的主要成分是有机物，因此需要对有机物显色的机理有所了解。有机物的吸光性质决定于它的化学结构。有机化合物如果分子中不含双键，其吸收光谱都在150nm以下，即在

6、远紫外区。当有机物分子含有各种有双键的基团，如醛基、酮基、氨基等，以及不饱和的 c=c 双键及苯环时，吸收峰的波长增大，而且吸收的强度也大幅度升高，从而使这些有机物对光波的吸收向可见光的方向延伸和增大，变成由浅色到深色由浅黄色、红色、褐色、蓝绿色以至黑色的物质。如果这些有机物离解成为带电的离子及和铁离子结合，其色泽就更深。同类有机物吸收光线有一共通规律，即随分子中含双键数量的增加即不饱和度的提高和共轭程度的增加，以及分子量的增大，吸收光波的波长迅速增大，吸收强度显著升高。糖品中的有色物，分别测定它对紫外线（例如280nm波长）和可见光（例如420nm波长）的吸收的光密度，算出两者的比例，可以在

7、一定程度上反映出它的分子量。也可以分别测定它对两种波长光波（例如455和520nm）的吸收，两者的比例亦可反映出有色物的相对分子量。英国tate & lyle公司的研究所就用这种表示方法。在制糖生产过程中，原来无色或浅色的酚类物质被氧化缩合成高分子物质，糖类分解、焦化时伴随的脱水缩合反应生成多种含双键的大分子物质，特别是与氨基酸反应生成各种含氨基的化合物等，都使糖品的吸光波长增大，由无色或淡黄色转变为深黄色至红褐色。如果蔗糖焦化和还原糖分解（及与氨基酸反应）作用很强烈，产物的吸光波长向更高延伸，呈现褐色、灰色以至黑色。它们吸收长波光的相对比例都比浅色有机物大很多。 非糖分 nsc 结晶时被排出

8、的百分率 钾 0.30.4 99.799.8 钙 57 95.496.7 镁 铁 34 97.498.0 硫酸根810 93.594.8 蔗汁中原有的色素1.52 98.799.0 回溶糖再煮炼的色素 甚高分子量的色素 1025 83.793.5 多糖类（包括淀粉和葡聚糖） 2025 83.787.0 上表中的最右栏表示，正常煮制甲糖膏时非糖分被排出到糖蜜中的百分率。它是根据nsc值、按糖浆中蔗糖生成结晶体的比例为65%算出的。此时煮糖原料中某种非糖分进入砂糖中的百分比即为0.65nsc，非糖分被排出到糖蜜中的百分率即为（1000.65nsc）。不同非糖分的nsc值相差很大，是由于它们以不同的

9、方式进入白糖之中。这方面有三种基本方式：母液包裹作用、吸附作用、和不溶物的混杂。钾的nsc值很低，因为它只是以母液被晶体包裹的型式进入。高分子有机物，包括各种多糖和高分子有色物的nsc值很高，因为它们易被吸附在晶体表面上（包括晶体内部包裹体的分界面上），钙和硫酸根的nsc值也较高，因为硫酸钙在高浓度糖液中析出成为微粒，混杂到白糖晶体之间（筛分出来的糖粉的灰分远高于大的晶体）。在各种有色物质中，蔗汁中原有色素的nsc值是较低的，因此它的糖浆煮成的白糖的色值也较低，（白糖色值/糖浆色值）只约0.020.03，而回溶糖浆中的色素的nsc值较高，（白糖色值/糖浆色值）约0.080.1。这是由于它们的成

10、分和性质不同。实验说明，经过焦化的糖浆煮出的糖的色泽是较深的。因此，虽然重结晶法能够将物质提纯，大量排除非糖份，如钾可排除99以上，但对某些非糖份的提纯效果并不很高，如高分子量的多糖、有色物和无机沉淀物的排除率约为85%95。有些糖厂曾将低质量的白糖回溶后直接煮糖，所得白糖的部分质量指标提高很多，但也有些指标的改进并不很好。在蔗糖结晶过程中，非糖分主要通过包裹作用和吸附作用进入白糖晶体中。如果用显微镜观察白糖晶体，可以发现有色物在晶体内部并不是均匀分布的，通常不规则地积聚在晶体内的某些位置上，形成色斑或条纹。这是由于蔗糖晶体生长时因某些不良因素而将一些母液包裹（inclusion）在晶体内部，

11、这些母液就使晶体带色。意大利mantovani教授的研究发现，白糖晶体中的有色物通常较多地出现在生长最快的晶面上。这对甜菜糖晶体首先是轴，其次是轴；甘蔗糖晶体则首先是轴，其次是轴。他还发现，色素包裹体是在结晶速度超过一定临界值、即母液过饱和度超过一定值时才形成，在低过饱和度下生长的晶体很少形成包裹体。他指出，在蔗糖结晶生长的速度超过一定临界值时，晶体的表面会有很多微小的空穴，晶体长大时会将这些空穴和其中的母液包裹在内，形成“包裹体”，从而将母液的各种成份带入晶体内。这种作用随结晶生长速度增加而迅速增强。如果母液过饱和度低于1.05，结晶生长较慢，就很少形成包裹体。糖液浓度高、粘度大或还原糖含量

12、高会增强这种作用。晶体大小也有重要影响，粗晶粒常因包裹较多的母液而质量较差，煮糖时间长和煮糖后期的浓缩不适当都会增强这种作用。郭汜远教授研究了蔗糖晶体中包裹体的含量，多数在0.31%之间。它随结晶速度增大而显著增加，并随晶体尺寸增大而增加。同时，蔗糖结晶所用的晶种的状况很重要。如果晶种有破损或表面粗糙，开始养晶时会形成较多包裹体。养晶操作也很重要，如果母液浓度波动大，在出现不饱和状态时发生溶晶，损伤了晶体的部分棱角或表面，浓度升高时该处易形成包裹体。晶体中包裹体含量与前述的nsc值有直接的数学关系。若包裹体含量为0.4%，母液含糖75%，则包裹体中母液的蔗糖量为晶体重的0.40.75=0.3%

13、。如果包裹体中母液非糖份对蔗糖的比例与外界母液的这一比例相同，则该非糖物的nsc值即为0.3。这和钾的nsc值相同，说明钾是以母液被包裹的形式进入晶体中。mantovani指出，某些特殊的色素由于它们与结晶面之间的结构上的亲和力，可通过不同于包裹作用的机理附着在特殊的结晶表面上。这意味着色素被吸附。郭汜远教授也发现，由于表面吸附的浓缩作用，色素在包裹体中有不同程度的浓缩，包裹体内糖液的色值比外界母液色值高几倍，不同的实验结果为110倍，平均值约倍。按此计算，则nsc值为40.3 =1.2%；约相当于榨蔗糖浆中总有色物的nsc值。陈维钧教授的研究表明，色素进入蔗糖晶体有明显的吸附作用的特点。他认为，在结晶速度高时，蔗糖晶体的着色是吸附形式和包裹形式共同作用的结果。不同色素的被吸附程度是有相当大差别的。这是由于它们的分子结构和性质不同。近代物理化学的研究表明，芳环化合物比脂族化合物较易被吸附，而对于同类的有机物，分子量高者被吸附较强，不带电的分子的被吸附强于带电的离子。应当说明，吸附作用发生在固液两相之间的分界面上。在晶体内部含有包裹体时，所包裹的母液与固相之间也有分界面，亦会产生吸附作用。因此，吸附作用带入的杂质，亦随着包裹体数量增加而增加，它同样受到影响包裹作用的诸因素（如结晶速度）的影响。总的来说，非糖份进入