直接滴定法测定还原糖的原理与主要影响因素
日常食品检测中，还原糖是一个常规理化检验项目，涉及的样品种类很广，如乳制品、肉制品、发酵酒及果蔬制品叶等。目前还原糖的检测分二大类，一类是具体检测某一还原糖含量，如葡萄糖、果糖等；一类是测定还原糖总量，还原糖总量目前应用较多的是化学滴定法，食品检测中最常用的是国标GB/T 5009.7-2008中的第一法：直接滴定法。本文讨论的是后者。
检测原理
（1）碱性酒石酸铜甲液与乙液混合后，生成蓝色氢氧化铜沉淀，此沉淀立即与酒石酸钾钠反应生成深蓝色的酒石酸钾钠铜络合物。
（2）当碱性酒石酸铜甲、乙液与还原糖共热时，酒石酸钾钠铜被还原生成红色的氧化亚铜沉淀物，而还原糖的醛基或酮基则被氧化为羧基，生成还原糖酸。
（3）当还原糖将溶液中酒石酸钾钠铜耗尽时，稍微过量的还原糖可将亚甲基蓝还原而呈无色，指示滴定终点的到来。
（4）为消除氧化亚铜沉淀对滴定终点观察的干扰，在碱性酒石酸铜乙液中加入少量亚铁氰化钾，与红色的氧化亚铜发生络合反应，生成可溶性无色络合物，利于终点的判定。
检测原理的补充性解释
酒石酸钾钠作用。既然实验须在碱性条件下进行，那么硫酸铜遇碱生成氢氧化铜沉淀后，不利于实验正常进行，必须使其（铜离子）在可溶状态下才行，酒石酸钾钠与铜离子络合物酒石酸钾钠铜是可溶的，从而达到了目的。
亚铁氰化钾作用。当样品中存在大量的如铁、锰、钴等金属离子，或样品处理时，沉淀剂乙酸锌过量了，都会消耗碱性酒石酸铜乙液中的亚铁氰化钾，当亚铁氰化钾被过量消耗时，不能有效络合氧化亚铜，致使滴定终点不显无色而显暗红色。可另配制亚铁氰化钾溶液，滴定时往锥形瓶中适量添加，标准与样液添加量一样。
定量标准物质。碱性酒石酸铜甲液中的硫酸铜的铜离子（Cu2+）为此滴定反应的定量标准物质，碱性酒石酸铜乙液中氢氧化钠提供了强碱性环境，故国标GB/T 5009.7-2008中5.2：“吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液”的体积量取精度应改为“5.00mL”，否則检测结果的有效位数达不到该标准的要求：“还原糖含量≥10g/100g时计算结果保留三位有效数字”。
还原糖被氧化反应式。还原糖与酒石酸钾钠铜的反应，以葡萄糖为例，常见的有下面3式，（6）式中，电子转移数为2，葡萄糖被氧化为葡萄糖酸；（7）式中，电子转移数为6，葡萄糖被氧化为葡萄糖二酸；（8）式中，电子转移数为6，葡萄糖被氧化为葡萄糖酸，伴随脱羧基反应，有碳酸根产生。
笔者严格按国标操作，标定5.00mL碱性酒石酸铜溶液，耗去葡萄糖标准溶液的量为10.20mL左右，葡萄糖为0.00555mol/L[1.00g/（180.16g/mol）/1L]，Cu2+为0.0602 mol/L[15.00g/（249.69g/mol）/1L），计算二者的摩尔比：Cu2+：葡萄糖=（0.0602×5.00）：（0.00555×10.20）=5.32：1。故（6）式明显不成立。
Cu2+/Cu+=0.158V，表明Cu2+是个中等偏弱氧化剂，在本实验条件下，不易将葡萄糖氧化为葡萄糖二酸，故（7）式也不成立。
文献中提到滴定反应液的实测结果中，证实有CO32-产生，故认为（8）式最为合理。
主要影响因素
反应液碱度。碱度不同，反应速度不同，碱度越高，反应速度越快，还原糖绝对量消耗也越多，故不同批次的碱性酒石酸铜甲乙液消耗的葡萄糖标准溶液量因碱度的不同也会有些许差别。下面其他各影响因素也都与反应液的碱度变化有关。
加热功率。为了加快反应速度，标准选择了电炉加热。加热功率不同，样液沸腾时间不同，时间短样液消耗多，同时反应液蒸发速度不同，即时碱度的变化也就不同，故实验的平行性也就受影响。实验中，可以使用普通的1000W电热丝电炉，在总共6档功率的选择中，我们发现选择第四或第五档，都能得到较满意的滴定结果。加热前，电炉先预热10min左右，待稳定后再开始滴定实验。
反应液沸腾 。亚铜离子与还原型的次甲基兰都可被空气中的氧气氧化，故滴定过程必须保持沸腾状态，产生足够的水蒸汽以防止空气进入锥形瓶内，避免结果偏高。由于还原糖与铜离子的氧化反应速度相对较慢，国标中，采取预加入较预滴定少1mL的样液，加热至沸后才开始滴定剩余样液至终点。这里的“加热至沸”，应有个“一致性”，可一律等待锥形瓶内的液体完全沸腾后，否则，会影响滴定结果的精密度。
锥形瓶规格 。 不同规格的锥形瓶受热的面积不同，其不同的瓶壁厚度，传热速率也不同。我们采用同一批次同一规格的150mL锥形瓶，使用前，用0.01g精度的天平剔除个别质量偏差较大的瓶子，以消除因锥形瓶的差异引起的误差。如我们测定还原糖的150mL三角瓶，重量在87g～90g之间，超过范围的则另作他用。
关键试剂的配制
葡萄糖标准溶液。 市售葡萄糖试剂有一水葡萄糖与无水葡萄糖，二者在储存期间都易吸收水分，故在配制前需按标准98℃～100℃加热2h，去除结晶水与游离水分。定容前，加5mL盐酸是为了防止细菌繁殖，延长使用期限。
碱性酒石酸铜甲液。市售硫酸铜试剂有五水硫酸铜与无水硫酸铜，二者也皆易吸水，最好在250℃（脱去最后一结晶水温度）～560℃（熔点）的条件下烘2h以上，以彻底去除结晶水与游离水分，然后换算为五水硫酸铜，如此配制的碱性酒石酸铜甲液，批次间的浓度波动较小，利于新旧试剂溶液的比较观察，提升检测质量。
作者简介：
黄莉来（1976-），女，工程师，从事食品检验研究。
检测原理
（1）碱性酒石酸铜甲液与乙液混合后，生成蓝色氢氧化铜沉淀，此沉淀立即与酒石酸钾钠反应生成深蓝色的酒石酸钾钠铜络合物。
（2）当碱性酒石酸铜甲、乙液与还原糖共热时，酒石酸钾钠铜被还原生成红色的氧化亚铜沉淀物，而还原糖的醛基或酮基则被氧化为羧基，生成还原糖酸。
（3）当还原糖将溶液中酒石酸钾钠铜耗尽时，稍微过量的还原糖可将亚甲基蓝还原而呈无色，指示滴定终点的到来。
（4）为消除氧化亚铜沉淀对滴定终点观察的干扰，在碱性酒石酸铜乙液中加入少量亚铁氰化钾，与红色的氧化亚铜发生络合反应，生成可溶性无色络合物，利于终点的判定。
检测原理的补充性解释
酒石酸钾钠作用。既然实验须在碱性条件下进行，那么硫酸铜遇碱生成氢氧化铜沉淀后，不利于实验正常进行，必须使其（铜离子）在可溶状态下才行，酒石酸钾钠与铜离子络合物酒石酸钾钠铜是可溶的，从而达到了目的。
亚铁氰化钾作用。当样品中存在大量的如铁、锰、钴等金属离子，或样品处理时，沉淀剂乙酸锌过量了，都会消耗碱性酒石酸铜乙液中的亚铁氰化钾，当亚铁氰化钾被过量消耗时，不能有效络合氧化亚铜，致使滴定终点不显无色而显暗红色。可另配制亚铁氰化钾溶液，滴定时往锥形瓶中适量添加，标准与样液添加量一样。
定量标准物质。碱性酒石酸铜甲液中的硫酸铜的铜离子（Cu2+）为此滴定反应的定量标准物质，碱性酒石酸铜乙液中氢氧化钠提供了强碱性环境，故国标GB/T 5009.7-2008中5.2：“吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液”的体积量取精度应改为“5.00mL”，否則检测结果的有效位数达不到该标准的要求：“还原糖含量≥10g/100g时计算结果保留三位有效数字”。
还原糖被氧化反应式。还原糖与酒石酸钾钠铜的反应，以葡萄糖为例，常见的有下面3式，（6）式中，电子转移数为2，葡萄糖被氧化为葡萄糖酸；（7）式中，电子转移数为6，葡萄糖被氧化为葡萄糖二酸；（8）式中，电子转移数为6，葡萄糖被氧化为葡萄糖酸，伴随脱羧基反应，有碳酸根产生。
笔者严格按国标操作，标定5.00mL碱性酒石酸铜溶液，耗去葡萄糖标准溶液的量为10.20mL左右，葡萄糖为0.00555mol/L[1.00g/（180.16g/mol）/1L]，Cu2+为0.0602 mol/L[15.00g/（249.69g/mol）/1L），计算二者的摩尔比：Cu2+：葡萄糖=（0.0602×5.00）：（0.00555×10.20）=5.32：1。故（6）式明显不成立。
Cu2+/Cu+=0.158V，表明Cu2+是个中等偏弱氧化剂，在本实验条件下，不易将葡萄糖氧化为葡萄糖二酸，故（7）式也不成立。
文献中提到滴定反应液的实测结果中，证实有CO32-产生，故认为（8）式最为合理。
主要影响因素
反应液碱度。碱度不同，反应速度不同，碱度越高，反应速度越快，还原糖绝对量消耗也越多，故不同批次的碱性酒石酸铜甲乙液消耗的葡萄糖标准溶液量因碱度的不同也会有些许差别。下面其他各影响因素也都与反应液的碱度变化有关。
加热功率。为了加快反应速度，标准选择了电炉加热。加热功率不同，样液沸腾时间不同，时间短样液消耗多，同时反应液蒸发速度不同，即时碱度的变化也就不同，故实验的平行性也就受影响。实验中，可以使用普通的1000W电热丝电炉，在总共6档功率的选择中，我们发现选择第四或第五档，都能得到较满意的滴定结果。加热前，电炉先预热10min左右，待稳定后再开始滴定实验。
反应液沸腾 。亚铜离子与还原型的次甲基兰都可被空气中的氧气氧化，故滴定过程必须保持沸腾状态，产生足够的水蒸汽以防止空气进入锥形瓶内，避免结果偏高。由于还原糖与铜离子的氧化反应速度相对较慢，国标中，采取预加入较预滴定少1mL的样液，加热至沸后才开始滴定剩余样液至终点。这里的“加热至沸”，应有个“一致性”，可一律等待锥形瓶内的液体完全沸腾后，否则，会影响滴定结果的精密度。
锥形瓶规格 。 不同规格的锥形瓶受热的面积不同，其不同的瓶壁厚度，传热速率也不同。我们采用同一批次同一规格的150mL锥形瓶，使用前，用0.01g精度的天平剔除个别质量偏差较大的瓶子，以消除因锥形瓶的差异引起的误差。如我们测定还原糖的150mL三角瓶，重量在87g～90g之间，超过范围的则另作他用。
关键试剂的配制
葡萄糖标准溶液。 市售葡萄糖试剂有一水葡萄糖与无水葡萄糖，二者在储存期间都易吸收水分，故在配制前需按标准98℃～100℃加热2h，去除结晶水与游离水分。定容前，加5mL盐酸是为了防止细菌繁殖，延长使用期限。
碱性酒石酸铜甲液。市售硫酸铜试剂有五水硫酸铜与无水硫酸铜，二者也皆易吸水，最好在250℃（脱去最后一结晶水温度）～560℃（熔点）的条件下烘2h以上，以彻底去除结晶水与游离水分，然后换算为五水硫酸铜，如此配制的碱性酒石酸铜甲液，批次间的浓度波动较小，利于新旧试剂溶液的比较观察，提升检测质量。
作者简介：
黄莉来（1976-），女，工程师，从事食品检验研究。
