在當今科技飛速發展的時代,自動旋光儀作為一種能夠精準測定物質旋光度的關鍵儀器,正逐漸在多個領域展現出重要價值,尤其是在食品分析方面,其應用愈發廣泛且深入。隨著2025年的到來,自動旋光儀行業呈現出一系列引人注目的發展趨勢,在食品分析領域更是發揮著不可替代的作用。
糖類作為自然界分布極為廣泛且數量眾多的有機化合物,是綠色植物光合作用的直接產物,也是食品的主要構成部分之一。人類從食物中攝取的總能量,約 80% 由糖類提供,可見其對於人類及動物生命活動的重要性。多數糖分子因含有不對稱碳原子,致使其溶液具備旋光性,並且旋光度與溶液中糖的濃度呈現出比例關係。基於此特性,在特定條件下,藉助自動旋光儀測定一定濃度糖溶液的旋光性,便能準確計算出溶液中糖的含量。
《2025-2030年全球及中國自動旋光儀行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,在糖廠中,原料及中間製品大多以蔗糖為主要成分,因此測定蔗糖含量(蔗糖分)至關重要。自動旋光儀所採用的旋光法,是測定蔗糖分最為簡單快速的方法之一。然而,糖廠的中間製品及副產品通常帶有顏色,而旋光法要求樣品顏色淺且透明,所以往往需要進行脫色處理。過去 150 年間,鹼式醋酸鉛廣泛用作糖品分析的澄清劑,但因其含鉛化合物有毒且對環境危害嚴重,尋找替代方法迫在眉睫。部分替代方法如下:一是採用無鉛澄清劑,例如有研究採用鹼式氯化鋁作澄清劑,在溶液 PH 值為 5.5 - 7.0,每 100 mL 溶液含糖量為 26.000 g,鹼式氯化鋁(BAC,\(10 Ã10^{-2} Al_{2} O_{3}\) ,\(B = 75 \%\) )用量為 1.0 - 4.0 mL,1∶1 氨水為 0.2 - 0.8 mL 的條件下,測定赤砂糖和紅糖中蔗糖含量效果最佳,效率高於使用鹼式醋酸鉛,且測定的蔗糖分結果一致。還有使用硫酸鋁與碳酸鈣的混合物作為澄清劑,確定其最佳比例為 3∶5,處理後的溶液較為清澈,雖略帶棕色,但不影響旋光度的測定。此外,還有一種由鈉、鋁、鋅組成的複合鹽作為澄清劑,解決了粉狀試劑易吸潮變質的問題,在長達 3 個月的實驗中仍保持有效。二是運用近紅外旋光法,其工作波長遠超糖溶液中色素的吸光範圍,無需脫色即可直接檢測蔗糖分。通過對比近紅外旋光法、普通旋光法和離子色譜法檢測混合汁、清汁、糖漿的蔗糖分,發現近紅外旋光法準確性高且更環保。雖然該方法的儀器設備一次性投資高於普通旋光法,但運行成本相對較低,具有廣闊的發展前景。
乳糖作為哺乳動物特有的雙糖,對人體具有諸多益處,如能促進腸道內有益乳酸菌生長,抑制腸道異常發酵導致的中毒現象,還能促進機體對鈣的吸收。自動旋光儀測定乳糖的方法早在 1948 年就已被收錄於相關分析方法中並沿用至今,該方法操作簡便,可同時處理多個樣品。在此基礎上,有研究引入溫度校正因子,消除了溫度對比旋光度的影響,將經驗公式中的體積校正因子從 0.94 調整至 0.945,使精密度符合國際標準要求。還有研究利用工作曲線測定乳糖濃度,更換沉澱劑後,減少了對容量瓶的污染,更便於過濾,且樣品濃度可從工作曲線中查出,不受溫度影響,無需進行溫度係數校正。另外,也有針對不同蛋白沉澱劑對乳糖溶液旋光度影響的研究。
澱粉作為一種多糖,是人類食物的重要組成部分和主要熱能來源,廣泛存在於植物的多個組織中。利用自動旋光儀測定澱粉含量可分為直接法和間接法。直接法的原理是澱粉本身具有旋光性,通過氯化鈣溶液提取澱粉並測定旋光度,進而計算出澱粉含量。研究表明,旋光液溫度在 20 - 25℃範圍內時,旋光度無顯著差異;若溫度超出此範圍,則需進行溫度校正,並計算出不同溫度的校正係數。同時,採用統一的合適冷卻方式(如冰水浴),也能確保結果的準確性。間接法是用稀酸水解樣品,將其中的澱粉轉化為具有旋光性的糖類物質,測定旋光度後再計算澱粉含量。例如,在測定馬鈴薯澱粉含量的研究中,確定了最佳水解時間為 15 min,時間過長或過短都會使測定結果偏低。
穀氨酸鈉作為穀氨酸的鈉鹽,能夠顯著增強食物的鮮味,是自然形成的豐富非必需胺基酸之一。由於其分子結構中含有一個不對稱碳原子,具備光學活性,因此可藉助自動旋光儀測定其溶液旋光度,進而換算出穀氨酸鈉的含量。
對於一些複合調味品,其中常摻有澱粉、蔗糖及各種不溶於水的香料。在使用鹽酸提取穀氨酸鈉的過程中,澱粉和蔗糖會水解成帶有左旋光性的糖,而穀氨酸鈉在鹽酸溶液中顯右旋光性,二者會發生消旋現象,從而干擾測定結果。有研究通過比較多種測定穀氨酸鈉的方法得出,對於穀氨酸鈉含量為 99% 和 80%(含 20% NaCl)的產品,可選用自動旋光儀的旋光法進行測定;而對於含有蔗糖、澱粉和其他不易溶解物質的產品,則可選用其他方法。還有研究繪製了不同濃度蔗糖酸化後的(左)旋光曲線,通過將其加入樣品的旋光度來抵消消旋作用,使準確度和精密度均能達到要求。
綜上所述,2025年自動旋光儀在食品分析領域展現出了極為重要的應用價值。從測定食品中的糖類物質,包括蔗糖、乳糖、澱粉等,到測定穀氨酸鈉的含量,自動旋光儀都發揮著關鍵作用,為食品成分分析提供了準確、便捷的方法。在糖類測定方面,無論是應對糖廠複雜樣品的蔗糖分檢測,還是乳糖、澱粉含量的精準測定,自動旋光儀及其相關檢測方法不斷優化創新,從改進澄清劑到採用新的檢測技術,從消除溫度影響到確定最佳實驗條件,都在不斷提升檢測的準確性和效率。在穀氨酸鈉含量測定中,自動旋光儀也能巧妙應對複合調味品中複雜成分帶來的干擾問題。隨著行業的發展,自動旋光儀在食品分析領域的應用有望進一步拓展和深化,為食品行業的質量控制和發展提供更有力的支持,推動整個食品分析技術向更精準、高效的方向邁進。
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