食品中糖的检测方法研究进展

◎ 苏骏敏，沈昌莹，张树权

（东莞市食品药品检验所，广东 东莞 523808）

糖类（即碳水化合物）是食品工业的主要原料，也是大多数食品的重要组成成分。它包括单糖、双糖和多糖，对食品的形态、组织结构、理化性质及其色、香、味等都有很大的影响[1]。糖类含量不仅是营养价值高低的重要标志，也是一些食品的重要质量指标。例如，葡萄酒中的总糖量是影响葡萄酒质量和区分葡萄酒种类的重要指标之一[2]。同时，随着食品行业的快速发展，食品掺假技术越来越复杂，隐蔽性越来越高，糖的检测在果汁、蜂蜜等掺假鉴别中具有重要研究价值。糖的分析关系到食品、发酵、医学和药学等多个领域，因此糖含量的测定一直是国内外的研究热点[3]。本文对近年来食品中糖含量测定的主要常用国家标准方法进行了综述，为食品中糖含量的检测方法提供一定参考依据。

1 食品中糖含量的测定方法

食品中含有许多糖类，包括具有还原性的糖和非还原性的糖。食品中糖含量的测定一般指的是糖的总量的测定，即“总糖”。食品中的总糖通常是指具有还原性的糖和在一定条件下能水解为还原性单糖的蔗糖的总量[4]。近年来，食品中糖含量的主要测定分析方法有滴定法（直接滴定法、高锰酸钾滴定法、铁氰化钾法和奥氏试剂滴定法）、分光光度法（苯酚硫酸法、3,5-二硝基水杨酸比色法）、旋光法以及高效液相色谱法（电喷雾检测器、示差折光检测器、蒸发光散射检测器等）。

1.1 滴定法

滴定法被广泛应用于食品中糖含量的测定，主要应用于还原糖、蔗糖以及总糖的测定，其中总糖含量的测定是建立在还原糖的测定方法的基础之上的。还原糖是指分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖，具有还原性，包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖和麦芽糖等，多糖则大多因为半缩醛羟基的存在，经过还原后变成糖酸，如葡萄糖变成葡萄糖酸。滴定法通过使用碱性酒石酸铜溶液、奥氏试剂、斐林试剂等，与食品中还原性糖发生氧化还原反应，通过滴定量计算对应糖的含量。

1.1.1 直接滴定法

直接滴定法利用还原糖的还原性，以及多糖能通过水解转化为具有还原性的单糖，经过前处理去除样品中的蛋白质等杂质后，通过氧化还原反应，直接滴定后换算成样品中相应糖的含量。直接滴定法可广泛运用于食品中总糖、蔗糖、还原糖的测定，包括菲林法和兰-艾农法，菲林法是最常用的直接滴定法之一。菲林试剂能与醛糖发生反应生成特征性的砖红色Cu2O沉淀[5]。该方法具有很好的准确度和精密度，且不需要大型的分析仪器设备，结果重现性好。但其反应速率较慢，结果判定现象较模糊。另外，在试验中还应避免蛋白质沉淀裹挟总糖，造成测定结果偏低[6]。斐林试剂在使用时注意要现配现用，且滴定时需要在靠近滴定终点处加入指示剂。兰-艾农法又称为莱因-埃农氏法，使用的是碱性酒石酸铜溶液，碱性酒石酸铜溶液是在斐林试剂的基础上进行了一定的改良，优点在于预先在试剂中加入了亚甲基蓝，因此不需要在靠近滴定终点时加入指示剂。且试剂中加入了亚铁氰化钾，可以与氧化亚铜反应生成可溶性络合物，阻止了红色沉淀析出，从而让滴定终点判定更加清晰[7]。近年来，碱性酒石酸铜试剂还被开发制成碱性酒石酸铜试纸，可用于葡萄糖的鉴别，具有操作简便、快速、准确等优点，且能节约试剂、性质稳定[8]。叶维佳等[9]使用本尼迪特试剂制成的试剂盒进行还原糖的快速检测。本尼迪特试剂是斐林试剂的改良试剂，其中含有的柠檬酸钠作为亲水性掩蔽络合物形成剂，能防止氢氧化铜沉淀的形成，因此可以存放备用，避免了斐林试剂必须现配现用的缺点。该方法不仅结果准确，而且操作方便，检测效率高。目前，该快速检测方法可以应用于真假果汁的辨别，通过检测果糖快速鉴别果汁是否掺假，在果汁中果糖的快速检测中具有较好的发展前景。

1.1.2 高锰酸钾滴定法

高锰酸钾滴定法是标准《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》（GB 5009.7—2016）中规定的第二法，该方法又被称为门森-瓦尔格（Munson-walker）高锰酸钾法，可广泛运用于食品中还原糖的测定，也是美国公职分析化学家协会测定果蔬可溶性糖的标准法[10-11]。通过样品中的还原糖把铜盐还原为氧化亚铜，然后在硫酸铁作用下，氧化亚铜被氧化为铜盐，利用高锰酸钾溶液滴定氧化作用后生成亚铁盐，根据高锰酸钾的消耗量，计算出相对应的糖含量。该方法准确度和重现性优于直接滴定法，且直接滴定法不适用于检测深色样品，高锰酸钾法却不受有色样液的限制，但本方法操作复杂、费时，需使用糖类检索表[12-14]。

1.1.3 铁氰化钾法

高锰酸钾滴定法是标准《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》（GB 5009.7—2016）中规定的第三法，可用于粮食、油料中还原糖含量的测定，也是国内测定果蔬可溶性糖的常规方法。还原糖在碱性条件下将铁氰化钾还原为亚铁氰化钾，还原糖自身被氧化为相应的糖酸。多余的铁氰化钾在乙酸的存在下，与剩余的碘化钾作用析出碘，析出的碘通过硫代硫酸钠标准溶液进行滴定，通过计算铁氰化钾氧化还原糖时的消耗量，查表得到试样中还原糖的含量。《美国药典》（United States Pharmacopoeia）收载有麦芽糊精的标准[15]。陈皓等[16]在《美国药典》和铁氰化钾法的基础上，提出利用铁氰化钾等试剂与还原糖反应后，用分光光度计进行麦芽糊精还原糖含量检测的新思路，其线性范围为 0.50 ～ 4.00 μg·mL-1，定量限为 0.13 μg·mL-1，回收率为95.35%，RSD为5.19%（n=9）。该方法操作简便，灵敏度好，结果稳定，避免了滴定法中易造成试验结果偏差的多种影响因素。

1.1.4 奥氏试剂滴定法

奥氏试剂滴定法又被称为碘量法和奥夫纳尔法，是标准《白砂糖试验方法》（GB/T 35887—2018）[17]、《白砂糖》（GB/T 317—2018）[18]、《冰糖试验方法》（QB/T 5010—2016）[19]等方法中规定的还原糖分测试方法，适用于白砂糖、绵白糖、精制糖蜜以及甜菜块根中还原糖含量测定。基于碱性铜盐溶液中的金属盐类的还原性，用碘量法测定奥氏试剂与糖溶液作用生成的Cu2O，从而计算出样品中还原糖分。该法具有操作简便，试样消耗量少，测定结果准确度高等优点[20]。

1.2 分光光度法

分光光度法广泛适用于食品中总糖以及多糖的测定。利用糖经水解转化后，与特定化合物反应可以生成有色物质，根据其对一定范围波长光的吸收程度与糖的浓度呈正比，外标法测得糖的含量。李燕萍等[21]采用纳米金为显色信号元件，基于点击反应，建立了一种简单快捷、灵敏度高的比色检测方法。该方法的检出限为 0.001 5 μmol·L-1。陈慧等[22]基于 3,5- 二硝基水杨酸比色法和苯酚硫酸法的分光光度法，开发出利用python/RGB色彩数据分析平台快速测定还原糖浓度的方法，该方法不仅方便快速，而且可多通道处理。目前，分光光度法中使用最为广泛的是苯酚硫酸法和3,5-二硝基水杨酸（DNS）比色法。

1.2.1 苯酚硫酸法

苯酚硫酸法是利用试样中的糖经酸水解后转化成还原糖，经硫酸脱水作用，迅速生成糖醛或糖醛衍生物，并与芳香族酚类化合物缩合反应生成橙黄色物质，采用外标法定量。该方法具有较高的灵敏度，准确性较好，适用面广[23]。但同时会因样品本身所带的颜色对结果造成一定的干扰。苗晓燕等[24]建立苯酚硫酸法测定芦荟粗多糖中多糖的含量，测定结果准确、稳定可行，可应用于多糖产品的质量检测和监控。于晓辉等[25]采用薄层色谱法与苯酚硫酸法联用控制黄芪多糖粗粉质量，在20～200 μg线性范围，r=0.999 8，重复性良好，相对偏差低于2.0%。张居作等[26]对苯酚硫酸法进行优化用于测定苦瓜多糖的含量，用紫外可见分光光度计在400～600 nm进行波谱扫描，确定了苦瓜多糖的最大吸收波长为493 nm，该方法的回收率达到98.69%，RSD为2.04%（n=5），操作简单，重现性较好，适用性广泛。

1.2.2 3,5-二硝基水杨酸比色法

3,5-二硝基水杨酸比色法又被称为DNS法[27]。水溶性糖和水不溶性多糖经盐酸溶液水解后转化成还原糖，与3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）共热后被还原成橙黄至棕红色的氨基化合物，且在一定范围内，还原糖含量与反应液的颜色强度呈正相关[28-29]。该方法的检测浓度范围相对较宽，操作简便，可用于大批量的试样的糖含量测定。李淑贞等[30]将DNS法应用于蔗汁中还原糖含量的测定，检出限为0.005 mg·mL-1，回收率为99%～103%。邵锦挺等[31]对DNS法进行改良，采用酶联免疫测试仪微盘比色，建立了微型化DNS法，线性范围在0.2～1.0 mg·mL-1，r2=0.999 4，回收率为99.0%～103.0%。与传统DNS法相比，微型化DNS法可用于微量样品的大批量快速检测。刘萧等[32]建立了试纸法用于还原糖的快速检测，以DNS比色法为显色机理，把化学反应从试管移到试纸上进行，检测范围为0.01～3.00 mol·L-1，具有操作简单、价格便宜等优点，且不需要仪器设备，结果显示直观，可实现对还原糖的半定量快速检测。

1.3 旋光法（检糖计法）

旋光法是《白砂糖试验方法》（GB/T 35887—2018）、《赤砂糖试验方法》（QB/T 2343.2—2013）[33]等标准中规定的蔗糖分含量的测试方法，可用于白砂糖、冰糖、赤砂糖以及液体糖的蔗糖分含量测定。蔗糖、葡萄糖、果糖等分子中都具有不对称碳原子，因此都具有旋光性，能通过使偏振光的振动面发生一定角度的旋转，用旋光仪测定其旋光度，可以计算出试样的蔗糖分含量。一次旋光法适用于测定白砂糖和冰糖中的蔗糖分含量；二次旋光法可用于测定赤砂糖的蔗糖分含量，通过测得糖溶液转化前后的旋光读数，计算求得蔗糖分含量。该方法前处理操作简单，分析时间短且监测效率高，但适用范围不够广泛。使用时必须对旋光仪进行调零校正，试验温度会对结果测定产生较大影响。史琦云等[34]利用旋光法运用于蜂蜜品质的检验，根据掺入糖类浓度的不同，根据已建立的回归方程，通过旋光度值判断蜂蜜真伪以及是否有掺入糖类物质。

1.4 高效液相色谱法

适用于食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和乳糖的测定。利用高效液相色谱柱分离，用电喷雾检测器、示差折光检测器或蒸发光散射检测器检测，外标法定量。冯鑫等[35]在用电喷雾检测器、示差折光检测器和蒸发光散射检测器测定糖分比较中发现，电喷雾检测器不受限于信噪比，不仅具有较高的灵敏度，且重现性和线性良好，在未来高效液相色谱法检测食品中糖分时可作为备选检测器。徐慧等[36]建立了高效液相色谱法同时测定苹果中的D-果糖、D-葡萄糖和蔗糖含量的方法，测定结果的相对标准偏差为0.69%～1.17%（n=6），该方法简便准确，可为苹果品质鉴定提供参考依据。孟伊娜等[37]用HPLC建立了同时测定甜高粱茎秆中果糖、葡萄糖和蔗糖含量的方法，在0.05～5.00 mg·mL-1范围内，其线性相关系数均为0.999 9，相对标准偏差小于1%，RSD小于1%，回收率高于96%。该方法不仅精密度好，而且准确性较高，前处理和操作简单，重复性好。

2 结语

糖的检测涉及到的方法较多，应用最为广泛的主要包括了滴定法、分光光度法、旋光法和色谱法等，不同方法适用的食品种类、检测浓度不同，且存在各自优缺点。滴定法的适用范围最为广泛，检测结果较为精确，且不需要大型的分析仪器设备，但是操作相对复杂，耗时较长。分光光度法的准确性较好，灵敏度高，且操作相对简便、快速，可用于大批量、微量样品的检测。但对于本身带有颜色的样品，可能会伴有较高的假阳性。以大型仪器为基础的高效液相色谱法虽然准确度和灵敏度都较高，重复性好，但也存在成本高、结果分析复杂等问题。食品中糖含量的检测不仅是食品研发、品质鉴定的重要检测指标，在蜂蜜掺假、果汁掺假等的鉴别中也具有重要研究意义。目前，对糖含量的检测手段主要依据国家标准方法进行，但由于标准方法前处理操作烦琐，且缺少快速现场检测方法，不能完全满足于检测需要，因此需要一种灵敏度、精密度、准确度较高，重复性较好，操作简便快速的糖检测方法。