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漫談糖度及糖度基準

人們如果稍加留意、品嘗后便會發現，不同品種的白糖其品質是有差異的，有的品種純凈些、甜些，而有的則差一些。顯然，這里存在著糖的甜度的標準問題。

白糖是由原糖純化而來的，根據測定分析，上等的白糖幾乎是純的蔗糖，其蔗糖含量可達99%，我國生產的白糖純度也達99%。白糖和原糖（以下簡稱糖）的主要成分是蔗糖。

蔗糖是自然界中分布最廣的甙糖，甘蔗中約含有14%~26%，甜菜中含有16%~20%，工業上就是用甘蔗和甜菜來制造蔗糖的。蔗糖是一種非還原性糖，水解后生成等分子葡萄糖和果糖，蔗糖是一個分子的葡萄糖和一個分子的果糖通過兩個甙羥基脫水連接而成的。

偏振光束通過蔗糖水溶液時會產生右旋現象。蔗糖的比旋光度（α）D20=66.5°（D）表示為采用鈉光。20表示在20℃下測量），而蔗糖的水解產物之一果糖卻是左旋的，它的比旋光度（α）D20=-93°；另一個水解產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則顯示左旋。這些是糖水溶液的一個基本物理特性，所以只要測定出糖水溶液的“旋光度”便可確定糖的純度或糖度（符號°S）。國際糖研究基金會（ISRF）所屬的糖分析統一方法國際委員會（ICUMSA）規定了國際糖度標尺，按該規定，用26克純蔗糖制成100ml水溶液，用200mm試管，在20℃下用鈉光測定，其旋光度為+34.626時，則糖度為100糖分度（即100°S）。

什么樣的糖是最純粹和最甜的呢？即100°S，或者100度的糖度是最純粹和最甜的，這就涉及糖度的基準問題。科學家們認為：經過充分提純而獲得的最純的蔗糖，其所含的雜質是極其微量的，其比旋光度也應是最高的，這樣的蔗糖就可以被認為是糖度的基準物質了——即糖的基準試劑（純蔗糖也是以（比）旋光度為依據的）。例如美國標準技術研究院發售的基準試劑——蔗糖SRM17，僅僅給出了旋光度數值。此外還列出：水份<0.01%，還原物質<0.02%，灰分0.003%作為附加數據。

為了確定純蔗糖的旋光度，美國國家標準局的化學家經過兩年多的努力，于1977年底完成了一臺高精度旋光計的研制和測試工作。在這臺基準裝置上偏振光束通過糖水溶液時可觀察到1角秒的偏振旋轉角度。這個測量工作可以形象地表述為：假如你的手臂有5km長，那么當移動你的手指頭2.5cm時，你的臂僅僅偏轉了1角秒。可見其準確度之高。這項研究將糖度的基準推向了新的高度，比原有的基準提高了0.03%。這種變化對一袋糖的買賣不會有多大差別；但是如果對成百噸或成船載量的糖的大宗交易便會造成幾百萬美元的差價。據說在此之前，由于美國的旋光計不如聯邦德國的，致使美國在一宗糖交易中打了敗仗，也許就是由于這種處境促使美國產生了研制高精度旋光計的動力吧！美國國家標準局在當時報道這項研究成果時聲稱，這臺高精度旋光計變成了美國國家標準局的財富。誠然，這確是一筆不小的財富，筆者在NIST作訪問研究時曾去了解過這臺裝置。

歷史上，德國在糖的研究方面一直處于領先地位。第一次世界大戰前美國一直從德國進口純粹的蔗糖，用于校準糖量計和旋光計以及其它一些稀有糖。第一次世界大戰爆發后，從德國進口的來源被切斷，于是美國標準局不得不自己動手制備純蔗糖和其它稀有糖。他們在《測量進展》一書中回憶這段歷史時，不勝感概地說：美國國家標準局糖度的研究歷史是極其復雜的，可以講它是美國以戰爭作為動力的第一個新型工業。

綜前所述，我國也應借鑒美國國家標準局研制旋光計和建立糖度基準的歷史，這對于我國建立糖度基準的決策是有益的。隨著我國對外貿易的發展和工農業生產的突飛猛進，糖度基準的建立（包括基準旋光計）以及糖度基準試劑的發售，定會日顯需要。雖然我國已在高精度旋光計的研制方面有了一定的進展，但還應進一步加快糖度基準裝置以及糖度基準試劑的完善工作。

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