TGXAS-甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定 分光光度法編制說明

團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》（征求意見稿）編制說明一、項目來源根據(jù)《廣西標準化協(xié)會關(guān)于下達2022年第七十九批團體標準制修訂項目計劃的通知》(桂協(xié)標﹝2022﹞193號)文件精神，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院提出，廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測技術(shù)研究所、廣西標準化協(xié)會、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（南寧）、廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、廣西大學、廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學、貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗測試中心共同起草的團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》（項目編號：2022-7904）已獲批立項。二、項目背景及目的意義隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對食糖需求不斷加大、質(zhì)量要求也同步提高，其中食糖的主要來源之一為甘蔗制糖業(yè)。而目前廣西作為全國最大的甘蔗種植區(qū)域，蔗糖產(chǎn)量與其他蔗糖產(chǎn)區(qū)相比，占全國蔗糖產(chǎn)量比重最大。自1994年以來，廣西的白砂糖產(chǎn)量均居全國首位，產(chǎn)量維持在全國總產(chǎn)量的60％以上。2014年自治區(qū)黨委和政府提出了建設(shè)甘蔗“雙高”基地的重大決策，并在全區(qū)范圍內(nèi)推動了以“規(guī)模化、良種化、機械化和水利化”為核心內(nèi)容的500萬畝“雙高”基地建設(shè)；2016年提出“糖業(yè)二次創(chuàng)業(yè)”重振“甜蜜產(chǎn)業(yè)”的號召，把未來廣西制糖產(chǎn)業(yè)重點放在甘蔗種植、加工制造與綜合利用、市場與服務(wù)體系三大板塊上。據(jù)統(tǒng)計，2016年廣西種植甘蔗面積為110.06萬平方千米,產(chǎn)蔗量7478萬噸，產(chǎn)糖量791.5萬噸，同比增長14％，占全國總產(chǎn)量60.61％，蔗農(nóng)種蔗總收入為350億元；近年來，糖料蔗種植面積約1230萬畝，糖產(chǎn)量約616萬噸，占全國食糖總量的60%以上，綜合產(chǎn)值近800億，涉及蔗農(nóng)2000萬人。區(qū)內(nèi)50多個縣（市、區(qū)）財政收入主要來源于糖業(yè)，涉糖稅收占財政收入30％～70％。全區(qū)31個糖業(yè)集團擁有糖廠104家，日均榨糖能力67萬噸，平均單廠日榨能力6400噸，為全國平均數(shù)的兩倍；綜合利用量41％，處于全國領(lǐng)先水平。據(jù)廣西糖業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃顯示，截至2020年底，全區(qū)累計完成優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高糖糖料蔗基地（以下簡稱“雙高”基地）建設(shè)504萬畝，超額完成國家下達的目標任務(wù)，實現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)營目標。完成“雙高”基地水利化建設(shè)345.3萬畝，“雙高”基地良種化率100%，綜合機械化率63.7%。專家抽樣測產(chǎn)顯示，2020/2021年榨季“雙高”基地樣本點平均畝產(chǎn)6.89噸、蔗糖分15.6%，成效突出。全區(qū)超額完成國家提出的1150萬畝糖料蔗生產(chǎn)保護區(qū)劃定任務(wù)，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)上圖入庫。2019—2020年共建設(shè)101.2萬畝非“雙高”基地糖料蔗生產(chǎn)保護區(qū)高標準蔗田，進一步改善了糖料蔗生產(chǎn)條件。2019/2020年榨季，全區(qū)糖料蔗良種覆蓋率達到93%，比2014/2015年榨季提高10個百分點，其中桂糖42號種植面積329.7萬畝、桂柳05—136號種植面積303.4萬畝，分別占全區(qū)糖料蔗種植面積的29.3%、26.9%，改變了長期以來臺糖系列品種占主導(dǎo)地位的局面。甘蔗是制糖工業(yè)的主要原料，從國民經(jīng)濟意義上來看，不單要求高產(chǎn)量，同時還要求有高品質(zhì)。在制糖生產(chǎn)中甘蔗成分的變化影響甘蔗制糖過程。在日常分析里，除分析甘蔗纖維分、蔗糖分、還原糖分、蔗汁重力純度外，還需分析蔗汁中硫酸鹽含量、氯化物含量、可溶性二氧化硅含量、膠體含量和總氮含量等。蔗汁中含有較多的硅酸，這是甘蔗有別于甜菜的特點之一。二氧化硅的溶解是一個化學反應(yīng)過程，可溶態(tài)的二氧化硅是一個單體的初始態(tài)，通常稱為單硅酸，在高濃度和高溫下，單硅酸迅速發(fā)生聚合反應(yīng)，先生成低分子量的多硅酸，繼而變成膠體粒子的較大聚合體。硅酸以溶膠狀態(tài)存在，在制糖過程中是一種有害的非糖分。特別是磷酸值對硅酸加三價氧化物的比值，在蔗汁澄清過程中對沉降特性及泥汁百分數(shù)有很大的影響，在蒸發(fā)罐中有硅酸所生成的積垢很難除去。而且在煮糖結(jié)晶時，硅酸積聚在晶體上，對糖制品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此，甘蔗糖廠在開榨前，必須先由各個蔗區(qū)采樣進行品質(zhì)分析，需要測定蔗汁中可溶性二氧化硅，了解硅酸含量，以便為生產(chǎn)管理和工藝條件的控制提供依據(jù)，以保證糖廠獲得優(yōu)質(zhì)原料蔗及糖制品，提高糖廠的經(jīng)濟效益。蔗汁本身含可溶性二氧化硅的量，通常用每100g固溶物所含的二氧化硅（SiO2）克數(shù)表示。目前對蔗汁可溶性二氧化硅含量的測定及計算表示沒有標準，以致在蔗汁品質(zhì)判定及制糖工藝優(yōu)化上沒有具體的標準可依。通過制定團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》，以標準為抓手，統(tǒng)一規(guī)范蔗汁可溶性二氧化硅測定的原理、試劑、儀器設(shè)備、測定步驟、計算及結(jié)果表示、精密度等內(nèi)容要求，用標準化和規(guī)范化將更好指導(dǎo)制糖企業(yè)開展甘蔗可溶性二氧化硅的測定，確保蔗汁可溶性二氧化硅測定數(shù)據(jù)科學、精確，對制糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及促進甘蔗科學研究和甘蔗工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。三、項目編制過程（一）成立標準編制工作組團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》項目任務(wù)下達后，廣西農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測技術(shù)研究所牽頭組織成立了標準編制工作組，制定了標準編寫方案，明確任務(wù)職責，確定工作技術(shù)路線，開展標準研制工作，具體由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測技術(shù)研究所、廣西標準化協(xié)會、廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所、廣西大學、廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院相關(guān)人員配合。（二）收集整理文獻資料標準編制工作組收集了國內(nèi)有關(guān)可溶性二氧化硅的測定的相關(guān)技術(shù)文獻資料。主要有：GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法GB/T10499糖料甘蔗試驗方法GB/T10498糖料甘蔗GB/T35988甘蔗和蔗渣的蔗糖分、錘度及纖維分測定濕式分解法DB45/T450甘蔗和蔗渣的蔗糖分、錘度及纖維分測定濕式分解法DB45/T2206.1甘蔗品質(zhì)的分析方法第1部分：樣品的采集和預(yù)處理DB45/T2206.2甘蔗品質(zhì)的分析方法第2部分：還原糖分的測定（蘭—艾農(nóng)恒容法）DB45/T2206.3甘蔗品質(zhì)的分析方法第3部分：自然磷酸值的測定（三）研討確定標準主體內(nèi)容標準編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，標準編制工作組召開了標準編制會議，對標準的整體框架結(jié)構(gòu)進行了研究，并對標準的關(guān)鍵性內(nèi)容進行了初步探討。經(jīng)過研究，標準的主體內(nèi)容確定為可溶性二氧化硅測定的原理、試劑、儀器設(shè)備、測定步驟、計算及結(jié)果表示、精密度。（四）調(diào)研及形成草案、征求意見稿2022年10月,在前期工作的基礎(chǔ)之上，通過理清邏輯脈絡(luò)，整合已有的參考資料中有關(guān)可溶性二氧化硅測定的要求，并結(jié)合廣西可溶性二氧化硅測定實際要求的基礎(chǔ)上，按照簡化、統(tǒng)一等原則編制完成團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》（草案）。2022年11月，標準編制工作組在南寧市組織全區(qū)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍F體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》（草案）進行征求意見。經(jīng)過多次討論、研究，最終形成團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》（征求意見稿）和編制說明。四、標準制定原則（一）實用性原則本文件是在充分收集相關(guān)資料和文獻，分析甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法當前現(xiàn)狀，調(diào)研甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法情況，在現(xiàn)有國家、行業(yè)標準相關(guān)甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年經(jīng)驗而總結(jié)起草的。符合當前甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法的方向與需求，有利于行業(yè)的長遠發(fā)展，具有較強的實用性和可操作性。（二）協(xié)調(diào)性原則本文件編寫過程中注意了與甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法相關(guān)法律法規(guī)的協(xié)調(diào)問題，在內(nèi)容上與現(xiàn)行法律法規(guī)、標準協(xié)調(diào)一致。（三）規(guī)范性原則本文件嚴格按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》的要求和規(guī)定編寫本標準的內(nèi)容，保證標準的編寫質(zhì)量。（四）前瞻性原則本文件在兼顧當前區(qū)內(nèi)甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法現(xiàn)實檢驗情況的同時，還考慮到了甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定方法快速發(fā)展的趨勢和需要，在標準中體現(xiàn)了個別特色性、前瞻性和先進性條款，作為對甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量測定檢測的指導(dǎo)。五、標準主要章節(jié)內(nèi)容及確定依據(jù)團體標準《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》主要內(nèi)容包括原理、試劑、儀器設(shè)備、測定步驟、計算及結(jié)果表示、精密度。從2007年起，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（南寧）就已經(jīng)開始對甘蔗中蔗汁可溶性二氧化硅進行檢測，每年在甘蔗榨期期間都進行幾十甚至上百個樣的檢測，數(shù)據(jù)量十分豐富，在不斷的試驗過程中試驗方法得到不斷完善，最終形成準確度高、可操作性強的可溶性二氧化硅試驗方法。（一）原理在酸性條件下，蔗汁中可溶性二氧化硅與鉬酸銨反應(yīng)，生成可溶性黃色硅鉬雜多酸絡(luò)合物。黃色硅鉬雜多酸絡(luò)合物在還原劑作用下生成藍色硅鉬雜多酸，藍色的深淺與二氧化硅含量成比例，藍色硅鉬雜多酸在660nm處的吸光度值與二氧化硅的濃度成正比。用分光光度計測定試樣溶液的吸光度,與標準系列比較定量。（二）試劑1、除另有說明外，所用試劑均為分析純，實驗用水應(yīng)符合GB/T6682的要求。試驗中所需標準滴定溶液、制劑及制品，在沒有注明其他要求時均按GB/T601、GB/T603的規(guī)定制備。2、高錳酸鉀溶液(6g/L)：稱取6.0g高錳酸鉀（KMnO4），用200mL水溶解，移入1000mL容量瓶中加水至刻度，搖勻，貯于聚乙烯瓶中，避光保存。條文說明：配制為實驗室常規(guī)配制方法，高錳酸鉀溶液易見光分解，所以采取避光保存。3、鉬酸銨溶液(100g/L)：稱取100.0g鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]，用200mL水溶解，移入1000mL容量瓶中加水至刻度，搖勻，貯于聚乙烯瓶中，避光保存。條文說明：配制為實驗室常規(guī)配制方法，鉬酸銨溶液易見光分解，所以采取避光保存。檸檬酸銨溶液(200g/L)：稱取200.0g檸檬酸銨[C6H5O7(NH4)3]，用200mL水溶解后，移入1000mL容量瓶中加水至刻度，搖勻。條文說明：配制為實驗室常規(guī)配制方法。5、鹽酸溶液(1:10):量取1體積的鹽酸（1.19g/cm3）加入10體積的水中混合。6、還原劑溶液：(1)稱取90.0g焦亞硫酸鈉溶于800mL蒸餾水中；(2)稱取7.0g無水亞硫酸鈉，加1.5g1-氨基-2-萘-4-磺酸，溶解稀釋至100mL；(3)將(1)(2)混合稀釋至1000mL，儲于棕色瓶中，冷藏。條文說明：主要依據(jù)《甘蔗制糖化學管理分析方法》要求確定。7、二氧化硅標準溶液(1000mg/L)。（三）儀器設(shè)備甘蔗壓榨機。鉑坩堝天平：感量0.001g、0.1g。分光光度計：波長范圍（325nm～800nm），波長準確度（±2nm）。容量瓶：100mL、250mL、1000mL。燒杯：100mL、250mL、1000mL。吸量管：1mL、2mL、5mL、10mL、50mL。附溫糖錘度計或折光錘度計。精密溫度計：0℃～50℃，精度0.1℃。定性濾紙。秒表。篩網(wǎng)：150μm（100目）條文說明：以上儀器設(shè)備均是測定過程所需要的儀器設(shè)備或者可選擇的儀器設(shè)備。（四）測定步驟1標準曲線的繪制分別吸取二氧化硅標準溶液于7個100mL容量瓶中，使二氧化硅含量分別為0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg，各加入40mL水，再準確加入10mL高錳酸鉀溶液(5.2)、10mL鉬酸銨溶液(5.3)和5mL鹽酸(5.5)。1min后加入10mL檸檬酸銨溶液(5.4)，2.5min后加入10mL還原劑溶液(5.6)用水稀釋并定容。每加一種溶液后都要轉(zhuǎn)動容量瓶，使溶液充分混合。以二氧化硅含量為縱坐標，對應(yīng)的吸收光度為橫坐標繪制標準曲線，求線性回歸方程。2吸光度的測定溶液靜置1h后，顯示穩(wěn)定藍色時用1cm比色皿盛取溶液于波長660nm處測定溶液吸光度。3繪制曲線以標準使用液二氧化硅含量濃度（mg）為縱坐標，相應(yīng)的吸收光度為橫坐標繪制標準曲線，或求線性回歸方程，標準曲線見圖1。圖1標準曲線4試樣的測定將壓榨的蔗汁混勻后過100μm（100目）篩網(wǎng)濾去蔗渣，再用濾紙過濾，吸取1-10mL過濾后的蔗汁于100mL容量瓶中，加入40mL水。再依次加入10mL高錳酸鉀溶液、10mL鉬酸銨溶液和5mL稀鹽酸。1min后加入10mL檸檬酸銨溶液，2.5min后加入10mL還原劑溶液用水稀釋并定容。每加一種溶液后都要轉(zhuǎn)動容量瓶，使溶液充分混合。溶液靜置1h后，顯示穩(wěn)定藍色時于波長660nm測定溶液吸光度。另吸取相同體積過濾后的蔗汁于100mL容量瓶中，加入40mL水。再依次準確加入10mL高錳酸鉀溶液、10mL檸檬酸銨溶液、10mL鉬酸銨溶液和5mL稀鹽酸，用水定容靜置1h后，于波長660nm測定溶液吸光度。前后測定吸光度之差即為蔗汁中二氧化硅吸光度，代入線性回歸方程計算樣液中二氧化硅含量。前后測定吸光度之差X,按式（1）計算?！?1)式中：X——樣液吸光度之差；A——樣液吸光度；A0——樣液吸光度。樣液中二氧化硅含量S0，按式（2）計算。…………………..(2)式中：S0——樣液中二氧化硅含量，mg；X——樣液吸光度之差；a——線性回歸方程一次項系數(shù)；b——線性回歸方程常數(shù)項。（五）計算及結(jié)果表示主要依據(jù)《甘蔗制糖化學管理分析方法》的要求并結(jié)合區(qū)內(nèi)外的實際確定，明確了蔗汁100g固溶物所含的二氧化硅（SiO2）的計算公式。蔗汁中二氧化硅含量S，以榨出汁的每100g固溶物所含的二氧化硅（SiO2）質(zhì)量表示，按式（1）計算： (3)式中：S——蔗汁中二氧化硅含量，g；S0——從工作曲線上查得的二氧化硅含量，mg；V——蔗汁體積，mL；d——蔗汁視密度（20℃），用蔗汁錘度查附錄A得到；B——蔗汁錘度（20℃），°Bx；取平行測定值的算術(shù)平均值為測定結(jié)果，保留小數(shù)點后兩位。六、方法的準確度選取3個甘蔗樣品進行測定，每個樣品稱取3平行樣，按試驗方法進行實驗，選取2家實驗室進行比對試驗，測定結(jié)果見表1，分析結(jié)果相對標準偏差(RSD值)在0.48％～3.83％，說明本方法的準確度較好，具有普遍性，適合推廣使用。表1樣品準確度測定結(jié)果實驗室樣品編號樣液吸光度從標準曲線算的二氧化硅量(mg)蔗汁視密度（20℃）蔗汁錘度B（20℃），(°Bx)蔗汁中二氧化硅（g）蔗汁中二氧化硅平均值G（g）標準偏差農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（南寧）CK0.022-------1-10.1350.2781.0965623.7014.4514.370.0700.481-20.1340.27614.331-30.1340.27614.33CK0.063-------3-10.2020.3381.0933723.0017.0216.550.6183.733-20.1920.31515.853-30.2000.33416.78CK0.0575-------6-10.2150.3811.0947323.2719.4319.700.2981.516-20.2200.39320.026-30.2170.38619.66貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗測試中心CK0.022-------1-10.1320.2711.0965623.7014.0914.010.2511.791-20.1330.27314.211-30.1290.26413.73CK0.063-------3-10.2010.3361.0933723.0016.9016.780.2021.213-20.1980.32916.553-30.2010.33616.90CK0.0575-------6-10.2190.3911.0947323.2719.9020.570.7883.836-20.2320.42121.446-30.2230.40020.37七、精密度選取7個甘蔗平行樣品按試驗方法進行實驗，選取2家實驗室進行比對試驗，測定結(jié)果見表1，分析結(jié)果相對標準偏差(RSD值)在1.87％～3.95％，說明方法的精密度高。而且在重復(fù)條件下2家實驗室獲得的測試結(jié)果的絕對差值相比這兩個測定值的算術(shù)平均值為1.68％，滿足《甘蔗蔗汁中可溶性二氧化硅含量的測定分光光度法》中精密度的要求。表2樣品精密度測定結(jié)果實驗室樣品編號樣液吸光度從標準曲線算的二氧化硅量(mg)蔗汁視密度（20℃）蔗汁錘度B（20℃），(oBx)蔗汁中二氧化硅（g）蔗汁中二氧化硅平均值G（g）標準偏差農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（南寧）CK0.034-------7-10.1410.2641.0938323.0713.3313.230.2481.877-20.1380.25712.987-30.1370.25512.867-40.1400.26213.217-50.1420.26613.447-60.1430.26913.567-70.1400.26213.21貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗測試中心CK0.034-------7-10.1320.2431.0938323.0712.2713.010.5143.957-20.1370.25512.867-30.1360.25212.747-40.1460.27613.917-50.1410.26413.337-60.1390.25913.097-70.1370.25512.86八、檢出限蔗汁二氧化硅測定線性范圍的選擇：根據(jù)試驗方法配制二氧化硅標準曲線，在標準曲線線性范圍內(nèi)，按試驗方法分析測試蔗汁二氧化硅的吸光度值，經(jīng)過大量實驗數(shù)據(jù)分析得出按試驗方法所取蔗汁中二氧化硅的吸光度值基本不超過0.3400，為準確測定二氧化硅含量保證蔗汁溶液二氧化硅吸光度值準確落在標準曲線合理范圍內(nèi)，經(jīng)過方法驗證，最終選取標準曲線吸光度值范圍在0~0.426范圍內(nèi)點配制標準曲線。方法檢出限按3倍信噪比計算得出，即檢出限為DL=3σ/S；方法定量限按10倍信噪比計算得出，即定量限QL=10σ/S。σ為樣品空白標準偏差，S為標準曲線斜率。樣品空白吸光度值SiO2含量（mg）結(jié)果（mg/L）平均值（mg/L）標準偏差σ相對標準偏差（RSD）%檢出限D(zhuǎn)L=3σ/S（mg/L）定量限QL=10σ/S（mg/L）曲線斜率0.0350.0974.894.790.047