纺织技术 原棉含糖量的检验与实践

　　原棉中的糖分为大体上分为生理糖和昆虫蜜露糖。生理糖来自棉株本身，主要有葡萄糖、果糖、蔗糖；昆虫蜜露糖是棉铃吐絮后遭受虫害而形成的。通常这类昆虫主要有白粉虱、蚜虫等。昆虫可以将取食的糖类消化转化为20多种糖,主要是海藻糖、松三糖、果糖、蔗糖和葡萄糖等。原棉上正常带有的糖分是不影响纺纱加工的，但当含量过高时，易造成贮存发霉、变质，纺纱过程中易造成缠绕与断头，影响成纱质量，因此检验原棉中的含糖量慢慢的受到重视。

　　目前原棉含糖量的检测的新方法主要有目视比色法、可见光分光光度法、紫外分光光度法等，国内外近年来常见的检测验证的方法有两大类：一是基于氧化糖中还原性糖的方法，以铁测试法为代表；一是基于分解酶的方法。

　　贝纳迪克（benedict）试剂是一种由硫酸铜、柠檬酸钠和无水碳酸钠配置而成的浅蓝色化学试剂，是斐林试剂的改良试剂，可以存放备用，避免了斐林溶液必须现配现用的缺点。

　　将需测试的样本溶解于水中，加入少量的巴氏试剂，摇匀后在沸水中加热。反应时间约为3分钟。如果测试样本是还原糖，混合物中会形成红黄色的沉淀物。这是因为还原糖会将硫酸铜中的二价铜离子(Cu2+)还原成一价亚铜离子(Cu+)，并以氧化亚铜(Cu2O)的形式沉淀出来。如果溶液中还原糖含量较低，产生的氧化亚铜便会相应减少，因此试验后可能只会出现绿色、混浊的黄色或橙色沉淀物。

　　（1）从试验样品中均匀抽取32丛，构成8-10g试样，去掉棉籽、叶屑和尘土，充分混合后，取出5个小样，每个重1.00g。

　　（2）在150ml烧杯中，加蒸馏水40ml和10ml贝纳迪克特试剂，加热煮沸1-2min，倒入比色管作为不含糖的标样。

　　（3）将称重的5个小样分别装入5个150ml烧杯中，加入40ml蒸馏水和10ml贝纳迪克特试剂，在电炉上加热煮沸1-2min，并不断搅拌。

　　（4）用镊子取出挤干的小样，将约30ml溶液倒入比色管中，目测比色并分级。

　　铁测试法，又叫Perkins法，是一种手工化的测量方法，具有快速、简单、准确、可重复、成本低的优点，所需器皿如加热板、烧杯等是常见仪器，所用试剂有铁、碳酸钠、硫酸铈等，都是在市场上容易买到且便于长期储藏的试剂。自从20世纪70年代以来，铁测试法被纺织企业和检测部门大范围的应用，主要测试还原性糖，如葡萄糖、果糖，对非还原性糖如蔗糖、松三糖等无法测量，非还原性糖在蚜虫污染的原棉中含量较高，占总含糖量的35-40%，而粉虱污染和未污染的原棉中含量比较少（20%左右），所以这种方法用来测粉虱污染和未污染的棉花准确性高，而用来检测蚜虫污染的棉花准确性就大大降低。

　　测量的主要试验过程：向萃取得到的棉纤维糖溶液中，先后加入足量的铁K3[Fe(CN)6]、碳酸钠，去氧化还原性的糖，生成亚铁K4[Fe(CN)6]，在指示剂的指示下，用硫酸铈酸性溶液滴定试验液，测定亚铁的含量，因为亚铁与可氧化还原性糖的含量成比例，由此可计算出原棉中的含糖量。

　　用硫酸水解萃取液，将蔗糖、松三糖等特定的非还原性的糖水解成还原性的糖，然后再滴定测量还原性糖的总含量，这样测得的总含量就包括蔗糖和松三糖。这种测试方法与铁测试法的区别仅仅在于：

　　（1）将整部分待分析的萃取液注入一个125ml的厄伦梅厄烧瓶里面，并加入10毫升（0.2mol/L）硫酸溶液，然后在加热金属板上加热2分钟，将蔗糖和松三糖转化成可还原性的糖，糖的完全转化可由高效液相色谱法验证。

　　（2）冷却到室温，加入10毫升（0.4mol/L）氢氧化钠溶液中和其中的酸。

　　（3）接下来的步骤和改进前的一样，包括加入铁溶液后再一次煮沸，仅增加了一步简单的化学水解反应，不需增加复杂的、昂贵的物理仪器。

　　与改进前的测试方法相比，改进后的测试方法将松三糖、蔗糖等非还原性糖也包含在内了，与真实的情况更为接近，数据可靠性更强。

　　为了将特定的非还原性糖水解成还原性糖，同时对其他种类的糖基本上没有影响，水解液浓度选用2.0mol/L的硫酸溶液，以使蔗糖、松三糖完全转化，并且对其他糖分影响最小，这样滴定结束点就能准确地得到。水解液浓度选择见表2。

　　利用葡萄糖氧化酶与萃取液中的葡萄糖进行化学反应，生成一种副产品过氧化氢，随后过氧化氢与一种无色染料反应，将染料氧化成绿色，颜色的亮度与最初的葡萄糖含量成正比，因此能通过颜色亮度来确定含糖的多少。这种方法只对葡萄糖敏感，而对其他糖分无法测量。

　　用一连串的酶将各种糖分转化成葡萄糖，将此溶液与另一种相应的酶反应生成葡萄糖化合物，用分光光度滴定法测量生成物，然后定量计算出葡萄糖总量。这种方法能区分原棉中糖的种类，简单易操作、快速。铁测试法主要是依靠氧化剂氧化原棉中的还原性糖，这类方法依靠费时的滴定或棉样的煮沸，并且只是根据颜色对棉含糖量进行估计，葡萄糖氧化酶的检测的新方法是定量的，试验结果是可重复，能准确地测量原棉中特殊的糖分。

　　蔗糖先被β-果糖苷酶水解生成果糖和葡萄糖，然后果糖和葡萄糖被磷酸化生成相应的磷酸盐，最终生成的NADP可以用分光光度滴定法测得，进而可计算得各种糖的总含量，反应方程式如下所示：

　　这种方法以葡萄糖氧化酶和葡萄糖的反应为基础，葡萄糖氧化酶被固定在两层薄膜之间。底层的葡萄糖因为进入酶层而被氧化生成过氧化氢，过氧化氢经过一层纤维素醋酸盐隔膜到达铂金电极，并再次被氧化，产生的气流量与原棉中糖的含量成正比。

　　将水解后的萃取液加入盐酸中，在密闭试管中加热到95℃，保持此温度加热2h，防止蒸发发生，保证所有的低聚糖完全水解并没有伴随物影响葡萄糖的量，降至室温用氢氧化钠中和，然后用2700型生物分析仪来检测葡萄糖的含量。它的工作电极为铂电极，由三层覆盖，第一层是聚碳酸酯，第三层是纤维素醋酸盐，将葡萄糖氧化酶固定在中间层，溶液中的葡萄糖通过第一层与葡萄糖氧化酶反应，生成过氧化氢，第三层仅允许小分子的过氧化氢通过与电极接触，生成气体，由气流的量就可以计算出葡萄糖的含量。

　　分光光度法依据于糖醛含量与棉糖浓度存在的线性关系，可操作性强，是目前国内外测试棉糖量的主流方法。ISO/DIS18068-2014《棉纤维糖含量的测试方法分光光度法》是由ISO/TC38/SC23正式确认的国际标准。现行国家标准GB/T16258-2008《棉纤维含糖试验方法定量法》以及已经废除的GB/T16258-1996《棉纤维含糖试验方法定量法》均是利用3,5－二羟基甲苯-硫酸法将棉纤维中单糖和多糖分解成为糖醛衍生物，形成明显的橙色络合物，差别在于现行标准的样品准备增加了真空抽滤设备，按公定回潮率折算含糖率，并删除了回收率等。

　　高效液相色谱法（HPLC）可拿来确定棉纤维萃取液中糖的浓度，通过分光光度计、高性能阴离子交换套色板来实现。这是一种高效的鉴定、量化单种糖存在的方法，但主要缺点是费时，而且对设备有严格要求。

　　由上述介绍的办法能够看出都是以对棉的萃取液为分析对象,然后采用化学试剂处理，再进行滴定或分光光度分析或电极沉积等方法，其本质问题:

　　（2）均是传统的化学测量方法，近代或现代物理、化学的方法涉及很少，如: 快速傅立叶红外法（FTIR）、衰减全反射法（ATR）、电泳法、高性能反射积分球分光光度仪法等固定物直接测量法。

　　比色法是一种简单方便的检测含糖的方法，可以定性检测原棉含糖，不能定量检测具体的含糖量指标。

　　铁还原的方法只能测得蜜露糖中一部分糖的含量，且使用的化学试剂对环境有污染。

　　葡萄糖氧化酶的办法能够测得原棉中蜜露糖所有的成分，利用生化酶、葡萄糖氧化酶测量昆虫污染过的原棉中糖的总含量，是一种可信的确定昆虫污染程度的方法，且对环境没污染，但没办法实现快速、精准的测量。

　　来源：刘建林 浙江华飞轻纺有限公司、王芳平 湖州市质量技术监督检测研究院

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