3旋光性和折光性測(cè)定解析

物理檢驗(yàn)（二）食品理化檢測(cè)技術(shù)食品折光性和旋光性的測(cè)定31.折光法通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的折光率來(lái)鑒別物質(zhì)的組成，確定物質(zhì)的純度、濃度及判斷物質(zhì)的品質(zhì)的分析方法稱為折光法。4

光的反射示意圖

A——入射線B——反射線

L——法線M-M’——兩介質(zhì)分界線α——入射角β——反射角光的反射現(xiàn)象

一束光線照射在兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)里傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射。5光的反射定律入射線、反射線和法線總是在同一平面內(nèi)，入射線和反射線分居于法線的兩側(cè)。入射角等于反射角。6

光的折射現(xiàn)象與折射定律

光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時(shí)，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)入第二種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，這種現(xiàn)象叫光的折射。光的折射定律：（1）入射線、法線和折射線在同一平面內(nèi)，入射線和折射線分居于法線的兩側(cè)。（2）無(wú)論入射角怎樣改變，入射角的正弦與折射角的正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。7光的折射示意圖

L-L’法線

A——入射光

B——折射光

α1——入射角

α2——折射角8測(cè)定折射率的意義

折射率是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。它是食品生產(chǎn)中常用的工藝控制指標(biāo)，通過(guò)測(cè)定液態(tài)食品的折射率.可以鑒別食品的組成，確定食品的濃度，判斷食品的純度及品質(zhì)。蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。通過(guò)測(cè)定折射率可以確定糖液的濃度及飲料、糖水罐頭等食品的糖度，還可以測(cè)定以糖為主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量。9

各種油脂具有其一定的脂肪酸構(gòu)成，每種脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子數(shù)目相同時(shí)不飽和脂肪酸的折射率比飽和脂肪酸的折射率大得多；不飽和脂肪酸分子量越大，折射率也越大；酸度高的油脂折射率低。因此測(cè)定折射率可以鑒別油脂的組成和品質(zhì)。10

正常情況下，某些液態(tài)食品的折射率有一定的范圍，如正常牛乳乳清的折射率在正1.34199～1.34275之間，當(dāng)這些液態(tài)食品因摻雜、濃度改變或品種改變等原因而引起食品的品質(zhì)發(fā)生了變化時(shí)，折射率常常會(huì)發(fā)生變化。

所以測(cè)定折射率可以初步判斷某些食品是否正常如牛乳摻水，其乳清折射率降低，故測(cè)定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量，判斷牛乳是否摻水。

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必須指出的是：折光法測(cè)得的只是可溶性固形物含量，但對(duì)于番茄醬，果醬等個(gè)別食品，已通過(guò)實(shí)驗(yàn)編制了總固形物與可溶性固形物關(guān)系表．先用折光法測(cè)定可溶性固形物含量．即可查出總固形物的含量。12常用的折光計(jì)

折光儀是利用臨界角原理測(cè)定物質(zhì)折射率的儀器，大多數(shù)的折光儀是直接讀取折射率，不必由臨界角間接計(jì)算。除了折射率的刻度尺外，通常還有一個(gè)直接表示出折射率相當(dāng)于可溶性固形物百分?jǐn)?shù)的刻度尺。食品工業(yè)中最常用的是阿貝折光儀和手提式折光儀。

13

阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)及原理1.底座2.棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)輪3.圓盤級(jí)（內(nèi)有刻度板）4.小反光鏡5.支架6.讀數(shù)鏡筒7.目鏡8.觀察鏡筒9.分界線調(diào)節(jié)旋鈕10.色散棱鏡手輪11.色散刻度尺12棱鏡鎖緊扳手13棱鏡組14.溫度計(jì)插座15.恒溫器接頭16.保護(hù)罩17.主軸18.反光鏡圖阿貝折光儀1415手提折光計(jì)OK—觀測(cè)筒P—棱鏡D—蓋板校正螺絲16手持糖度計(jì)的讀數(shù)

17阿貝折光儀的使用方法(1)折光儀的校正通常用蒸餾水\標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊\溴化萘進(jìn)行校準(zhǔn)在20℃下折光儀應(yīng)表示出蒸餾水折射率為1.3330或可溶性固形物為0。在25℃下折光儀應(yīng)表示出蒸餾水折射率為1.3325

18蒸餾水的折光指數(shù)溫度（℃）折光指數(shù)溫度（℃）折光指數(shù)141.3335241.3326161.3333251.3325181.3332261.3324201.3330281.3322221.3328301.331919①以脫脂棉球蘸取乙醇擦凈棱鏡表面，揮干乙醇。滴加1-2滴樣液于下面棱鏡的中央。迅速閉合兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡，使兩鏡筒內(nèi)視野最亮。②由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩部分。③旋轉(zhuǎn)色散補(bǔ)償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。④旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕，使明暗分界線在十字線交叉點(diǎn)。(2)樣液測(cè)定20目鏡視野和讀數(shù)101.33401.33301.33201.33100521⑤從讀數(shù)鏡筒中讀取折射率或質(zhì)量百分濃度。⑥測(cè)定樣液溫度。⑦打開棱鏡，用水、乙醇或乙醚擦凈棱鏡表面及其他各機(jī)件。在測(cè)定水溶性樣品后，用脫脂棉吸水洗凈，若為油類樣品，須用乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。22注意事項(xiàng)當(dāng)溫度低于10℃或高于30℃時(shí),不能用0.00038的校正系數(shù)進(jìn)行換算(因?yàn)楸碇袦囟鹊姆秶鸀?0-30℃),而須通入恒溫水,使樣品達(dá)到規(guī)定溫度后,再測(cè)定折光指數(shù).

花生油為N401.460--1.465

大豆油為N401.466--1.470沾取油樣的玻璃棒必須是圓頭的,以防刮傷棱鏡！232.旋光法

應(yīng)用旋光儀測(cè)量旋光物質(zhì)（光學(xué)活性物質(zhì)）的旋光度以確定其含量的分析方法叫旋光法。自然光與偏振光：

自然光—有無(wú)數(shù)個(gè)與光的前進(jìn)方向互相垂直的光波振動(dòng)面。

偏振光—只有一個(gè)與光的前進(jìn)方向互相垂直的光波振動(dòng)面。25

旋光度——當(dāng)偏振光通過(guò)光學(xué)活性物質(zhì)溶液時(shí)，偏振面旋轉(zhuǎn)的角度叫作該物質(zhì)的旋光度。旋光度的大小與光源的波長(zhǎng)、液層厚度、光學(xué)活性物質(zhì)的種類、濃度、溶劑及其溫度有關(guān)。旋光度旋光系數(shù)溶液濃度液層厚度26

比旋光度——在一定溫度和一定光源情況下，當(dāng)溶液濃度為1g/ml，液層厚度為1分米時(shí)偏振光所旋轉(zhuǎn)的角度。記為：

=α/LC——查手冊(cè)得到不同物質(zhì)的比旋光度。

α——測(cè)定樣液的旋光度。

L——旋光管長(zhǎng)度（液層厚度）分米。

C——樣液濃度（所求值）。

t——測(cè)定溫度為20℃。

λ——光源波長(zhǎng)通常為D鈉線589.3nm。27糖類的比旋光度＋53.3＋138.5＋194.8＋196.4乳糖麥芽糖糊精淀粉＋52.5－92.5－20.0＋66.5葡萄糖果糖轉(zhuǎn)化糖蔗糖【α】糖類【α】糖類

具有光學(xué)活性的還原糖類(如葡萄糖，果糖，乳糖，麥芽糖等)，在溶解之后，其旋光度起初迅速變化，然后慚漸變得較緩慢，最后達(dá)到恒定值，這種現(xiàn)象稱為變旋光作用。

其原因是由于有的糖存在兩種異構(gòu)體，即α型和β型，它們的比旋光度不同。這兩種環(huán)型結(jié)構(gòu)及中間的開鏈結(jié)構(gòu)在構(gòu)成一個(gè)平衡體系過(guò)程中，即顯示出變旋光作用。變旋光作用29

在用旋光法測(cè)定蜂蜜，商品葡萄糖等含有還原糖的樣品時(shí)，樣品配成溶液后，宜放置過(guò)夜再測(cè)定。若需立即測(cè)定，可將中性溶液(pH7)加熱至沸，或加幾滴氨水后再稀釋定容；若溶液已經(jīng)稀釋定容，則可加入碳酸鈉干粉至石蕊試紙剛顯堿性。在堿性溶液中，變旋光作用迅速，很快達(dá)到平衡。但微堿性溶液不宜放置過(guò)久，溫度也不可太高，以免破壞果糖。30自動(dòng)旋光儀3132檢測(cè)步驟（1）儀器

WZZ-2B自動(dòng)旋光儀(附20W鈉光燈)，容量瓶100mL燒杯250mL，分析天平（2）步驟配制糖液及樣液儀器預(yù)熱校正測(cè)試33a配制葡萄糖溶液：準(zhǔn)備稱取5g（準(zhǔn)至小數(shù)點(diǎn)后四位），葡萄糖于150mL燒杯中，加50mL水和0.2mL濃氨水溶液，放置30min后，將溶液轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，以水稀至刻度。然后將容量瓶放入20±0.5℃的恒溫水浴中恒溫。34b將儀器電源插入220V交流電源（要求使用交流電子穩(wěn)壓器）并將接地腳可靠接地。c向上打開電源開關(guān)，這時(shí)鈉光燈在交流工作狀態(tài)下起輝經(jīng)5分鐘，鈉光燈激活后，鈉光燈才發(fā)光穩(wěn)定。35d

向上打開電源開關(guān)（若光源開關(guān)板上后，鈉光燈熄滅，則再將光源開關(guān)上下重復(fù)扳動(dòng)1到2次，使鈉光燈在直流下電亮，為正常）。e打開測(cè)量開關(guān)，這時(shí)數(shù)碼管應(yīng)有數(shù)字顯示。f將裝有蒸餾水或其它空白溶劑的試管放入樣品室，蓋上箱蓋，待示數(shù)穩(wěn)定后，按清零按扭，試管中若有氣泡，應(yīng)先讓氣泡浮在凸頸處。通光面兩端的霧狀水滴，應(yīng)用軟布搽干。試管螺帽不宜旋的過(guò)緊，以免產(chǎn)生應(yīng)力，影響讀數(shù)，試管安放時(shí)，應(yīng)注意正確的位置和方向。36g取出試管，并待樣品注入試管，按相同的位置和方向放入樣品室內(nèi)，蓋好箱蓋，儀器數(shù)顯窗將顯示出該樣品的旋光率，注意試管應(yīng)用旋光儀測(cè)試樣洗濕數(shù)次。h逐次按下復(fù)測(cè)按扭，重復(fù)讀幾次，取平均值做該樣品的測(cè)定結(jié)果。

i

如果樣品超過(guò)測(cè)量范圍儀器在±40℃處來(lái)回振蕩，此時(shí)取出試管，儀器即自動(dòng)轉(zhuǎn)回零位，此時(shí)可將試液稀釋一倍再測(cè)。

37j儀器使用完畢后，應(yīng)依次關(guān)閉測(cè)量光源電源開關(guān)。k鈉燈在電流供電后系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能使用時(shí)，儀器也可在鈉燈交流供電（光源、開關(guān)、不向上升高）的情況下測(cè)試，但儀器的性能可能略有降低。l當(dāng)放入樣品小于0.5°時(shí)，系數(shù)可能變化。這時(shí)只要按復(fù)測(cè)按扭，就會(huì)出現(xiàn)新的數(shù)字。

────┬────┰────┬────┰────┬────┰────┬────

折射率│溶性固┃折射率│可溶性固┃折射率│可溶性固┃折射率│可溶性固

│形物(%)┃│形物(%)┃│形物(%)┃│形物(%)

────┼────╂────┼────╂────┼────╂────┼────

1.3330│0.0┃1.3433│7.0┃1.3541│14.0┃1.3655│21.0

1.3337│0.5┃1.3441│7.5┃1.3549│14.5┃1.3663│21.5

1.3344│1.0┃1.3448│8.0┃1.3557│15.0┃1.3672│22.0

1.3351│1.5┃1.3456│8.5┃1.3565│15.5┃1.3681│22.5

1.3359│2.0┃1.3464│9.0┃1.3573│16.0┃1.3689│23.0

1.3367│2.5┃1.3471│9.5┃1.3582│16.5┃1.3698│23.5

1.3373│3.0┃1.3479│10.0┃1.3590│17.0┃1.3706│24.0

1.3381│3.5┃1.3487│10.5┃1.3598│17.5┃1.3715│24.5

1.3388│4.0┃1.3494│11.0┃1.3606│18.0┃1.3723│25.0

1.3395│4.5┃1.3502│11.5┃1.3614│18.5┃1.3731│25.5

1.3403│5.0┃1.3510│12.0┃1.3622│19.0┃1.3740│26.0

1.3411│5.5┃1.3518│12.5┃1.3631│19.5┃1.3749│26.5

1.3418│6.0┃1.3526│13.0┃1.3639│20.0┃1.3758│27.0

1.3425│6.5┃1.3533│13.5┃1.3647│20.5┃1.3767│27.5

表A220℃折射率與可溶性固形物換算表

1.3775│28.0┃1.4046│42.5┃1.4351│57.0┃1.4688│71.5

1.3784│28.5┃1.4056│43.0┃1.4362│57.5┃1.4700│72.0

1.3793│29.0┃1.4066│43.5┃1.4372│52.0┃1.4713│72.5

1.3802│29.5┃1.4076│44.0┃1.4385│58.5┃1.4725│73.0

1.3811│30.0┃1.4086│44.5┃1.4396│59.0┃1.4737│73.5

1.3820│30.5┃1.4096│45.0┃1.4407│59.5┃1.4749│74.0

1.3829│31.0┃1.4107│45.5┃1.4418│60.0┃1.4762│74.5

1.3838│31.5┃1.4117│46.0┃1.4429│60.5┃1.4774│75.0

1.3847│32.0┃1.4127│46.5┃1.4441│61.0┃1.4787│75.5

1.3856│32.5┃1.4137│47.0┃1.4453│61.5┃1.4799│76.0

1.3865│33.0┃1.4147│47.5┃1.4464│62.0┃1.4812│76.5

1.3874│33.5┃1.4158│48.0┃1.4475│62.5┃1.4825│77.0

1.3883│34.0┃1.4169│48.5┃1.4486│63.0┃1.4838│77.5

1.3893│34.5┃1.4179│49.0┃1.4497│63.5┃1.4850│78.0

1.3902│35.0┃1.4189│49.5┃1.4509│64.0┃1.4863│78.5

表A220℃折射率與可溶性固形物換算表表A220℃折射率與可溶性固形物換算表1.3911│35.5┃1.4200│50.0┃1.4521│64.5┃1.4876│79.0

1.3920│36.0┃1.4211│50.5┃1.4532│65.0┃1.4888│79.5

1.3929│36.5┃1.4221│51.0┃1.454