漫谈糖度及糖度基准

伟业源冠公司 侯传嘉

人们如果稍加留意、品尝后便会发现，不同品种的白糖其品质是有差异的，有的品种纯净些、甜些，而有的则差一些。显然，这里存在着糖的甜度的标准问题。
白糖是由原糖纯化而来的，根据测定分析，上等的白糖几乎是纯的蔗糖，其蔗糖含量可达99%，我国生产的白糖纯度也达99%。白糖和原糖(以下简称糖)的主要成分是蔗糖。
蔗糖是自然界中分布最广的甙糖，甘蔗中约含有14%～26%，甜菜中含有16%～20%，工业上就是用甘蔗和甜菜来制造蔗糖的。蔗糖是一种非还原性糖，水解后生成等分子葡萄糖和果糖，蔗糖是一个分子的葡萄糖和一个分子的果糖通过两个甙羟基脱水连接而成的。
偏振光束通过蔗糖水溶液时会产生右旋现象。蔗糖的比旋光度(α)D²⁰=66.5°(D)表示为采用钠光。20表示在20℃下测量)，而蔗糖的水解产物之一果糖却是左旋的，它的比旋光度(α)D²⁰=-93°；另一个水解产物葡萄糖又是右旋的，其(α)D²⁰=52.5°，因此果糖和葡萄糖的等量混合物则显示左旋。这些是糖水溶液的一个基本物理特性，所以只要测定出糖水溶液的“旋光度”便可确定糖的纯度或糖度(符号°S)。国际糖研究基金会(ISRF)所属的糖分析统一方法国际委员会(ICUMSA)规定了国际糖度标尺，按该规定，用26克纯蔗糖制成100ml水溶液，用200mm试管，在20℃下用钠光测定，其旋光度为+34.626时，则糖度为100糖分度(即100°S)。
什么样的糖是最纯粹和最甜的呢？即100°S，或者100度的糖度是最纯粹和最甜的，这就涉及糖度的基准问题。科学家们认为:经过充分提纯而获得的最纯的蔗糖，其所含的杂质是极其微量的，其比旋光度也应是最高的，这样的蔗糖就可以被认为是糖度的基准物质了——即糖的基准试剂(纯蔗糖也是以(比)旋光度为依据的)。例如美国标准技术研究院发售的基准试剂——蔗糖SRM17，仅仅给出了旋光度数值。此外还列出:水份<0.01%，还原物质<0.02%，灰分0.003%作为附加数据。
为了确定纯蔗糖的旋光度，美国国家标准局的化学家经过两年多的努力，于1977年底完成了一台高精度旋光计的研制和测试工作。在这台基准装置上偏振光束通过糖水溶液时可观察到1角秒的偏振旋转角度。这个测量工作可以形象地表述为:假如你的手臂有5km长，那么当移动你的手指头2.5cm时，你的臂仅仅偏转了1角秒。可见其准确度之高。这项研究将糖度的基准推向了新的高度，比原有的基准提高了0.03%。这种变化对一袋糖的买卖不会有多大差别；但是如果对成百吨或成船载量的糖的大宗交易便会造成几百万美元的差价。据说在此之前，由于美国的旋光计不如联邦德国的，致使美国在一宗糖交易中打了败仗，也许就是由于这种处境促使美国产生了研制高精度旋光计的动力吧!美国国家标准局在当时报道这项研究成果时声称，这台高精度旋光计变成了美国国家标准局的财富。诚然，这确是一笔不小的财富，笔者在NIST作访问研究时曾去了解过这台装置。
历史上，德国在糖的研究方面一直处于领先地位。第一次世界大战前美国一直从德国进口纯粹的蔗糖，用于校准糖量计和旋光计以及其它一些稀有糖。第一次世界大战爆发后，从德国进口的来源被切断，于是美国标准局不得不自己动手制备纯蔗糖和其它稀有糖。他们在《测量进展》一书中回忆这段历史时，不胜感概地说:美国国家标准局糖度的研究历史是极其复杂的，可以讲它是美国以战争作为动力的第一个新型工业。
综前所述，我国也应借鉴美国国家标准局研制旋光计和建立糖度基准的历史，这对于我国建立糖度基准的决策是有益的。随着我国对外贸易的发展和工农业生产的突飞猛进，糖度基准的建立(包括基准旋光计)以及糖度基准试剂的发售，定会日显需要。虽然我国已在高精度旋光计的研制方面有了一定的进展，但还应进一步加快糖度基准装置以及糖度基准试剂的完善工作。