测定食品折射率的重要性与方法

（一）折射率

折射率是反映食品均一程度与纯度的指标之一，其大小会因物质的种类、性质、浓度不同而异。对同一物质而言，折射率的大小会随溶液中物质浓度的增加而升高。因此，所有含糖饮料如糖水罐头、果汁和蜂蜜等食品都可利用此关系测定糖度或可溶性固形物含量。它也用于测定物质的纯度，如可以通过测定牛乳中乳清的折射率来判断牛乳中是否加水。正常牛乳乳清的折射率为1.34199～1.34275，如低于1.34128，则有掺水可能。还可通过测定生长期果蔬的折射率，判断果蔬的成熟度，以进行田间管理。

此外，折射率还可用于油脂和脂肪酸的定性鉴定，因为每种脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子数目相同时，不饱和脂肪酸的折射率比饱和脂肪酸的折射率大得多；不饱和脂肪酸相对分子质量越大，折射率越大；相对密度越大，折射率越大；油脂酸度越高，折射率越小。因此，测定折射率可以用来鉴别油脂的组成和品质。在正常情况下，某些液态食品的折射率有一定的范围，如芝麻油的折射率为1.4692～1.4791（20℃），蜂蜡的折射率为1.4410～1.4430（75℃）。当这些液态食品由于掺杂或品种改变等原因引起食品的品质发生改变时，折射率常常会发生变化，故测定折射率可以初步对食品进行定性，以判断食品是否正常。

番茄酱、果酱等食品可通过折光法测定其可溶性固形物含量后，再查特制的经验表得到总固形物含量。但如果食品中的固形物是由可溶性固形物与悬浮物组成时，则不能用折光法来测定，因为悬浮的固体离子不透光而使光散射，测定结果误差极大。

（二）折光法

通过测量物质的折射率来鉴别物质的组成，确定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为折光法。

1.折射率与样液浓度的关系

折光仪是利用进光棱晶和折射棱晶夹着薄薄的一层样液，经过光的折射后，测出样液的折射率而间接得到样液的浓度。折射率的大小取决于物质的性质，即不同的物质有不同的折射率；对于同一种物质，其折射率的大小会随着物质浓度的增大而递增。

2.折光仪的结构及原理

折光仪是利用光的全反射原理测出临界角而得到物质折射率的仪器。比较先进的是数字折光仪和自动温度补偿型手提折光仪。数字折光仪是采用光传感器进行自动浓度测量，并通过内置的微信息处理器对温度误差进行自动校正，测量准确度高达±0.2%；自动温度补偿型手提折光仪则是通过内置的机构进行温度补偿。我国食品工业中最常用的是阿贝折光仪和手提式折光计，测定结果须进行温度校正。

阿贝折光仪的光学系统由观测系统和读数系统两部分组成（见图3-1）。

图3-1　阿贝折光仪(www.xing528.com)

1.反光镜；2.进光棱镜；3.折射棱镜；4.色散补偿器；5.物镜；6.分划板；7.目镜；8.目镜；9.分划板；10.物镜11.转向棱镜；12.刻度盘；13.毛玻璃；14.小反光镜

观测系统：光线由反光镜1反射，经进光棱镜2、折射棱镜3及其间的被测样液薄层折射后射出。再经色散补偿器4消除由折射棱镜及被测样液所产生的色散后，由物镜5将明暗分界线成像于分划板6上，经目镜7、8放大后成像于观测者眼中。读数系统：光线由小反光镜14反射，经毛玻璃13射到刻度盘12上，经转向棱镜11及物镜10将刻度成像于分划板9上，通过目镜7、8放大后成像于观测者眼中。

3.影响折射率测定的因素

（1）光波波长的影响。物质的折射率因光波波长而异。波长较长时物质的折射率较小，波长较短时物质的折射率较大。测定时光源通常为白光。当白光经过棱晶和样液发生折射时，因各色光的波长不同，折射程度也不同，折射后分解成为多种色光，这种现象称为色散。光的色散会使视野明暗分界线不清晰，产生测定误差。为了消除色散，在阿贝折光仪观测筒的下端安装了色散补偿器。

（2）温度的影响。溶液的折射率随温度的变化而变化。温度升高则折射率减小；温度降低则折射率增大。折光仪上的刻度是在标准温度20℃时刻制的，若测定温度不是20℃，则应将测定结果进行温度校正。实际测定温度高于20℃则加上校正值，低于20℃则减去校正值。例如：在测定温度为30℃时，测得固体物含量为15%。查表得此时的修正值为0.78，则该成分的准确读数为：15%+0.78%=15.78%。

4.阿贝折光仪的使用方法

（1）仪器应放置在靠近窗口的水平台上，或置于普通白炽灯前，如有恒温系统，则应同时装好20℃恒温系统。光源对准反射镜，使操作人员通过目镜能在视野中看到虹彩和十字线，如看不清，则需调整目镜至清晰为止。

（2）放开棱镜，滴纯水数滴并用擦镜纸清洗棱镜镜面，然后滴1～2滴纯水于棱镜上，合拢。旋转刻度旋钮，使明暗线恰在十字线交叉点上，如有虹彩，则调节补偿旋钮，消除色散干扰，此时即可记录刻度线上的读数，并与校正表对照，如果读数与表中水的折射率不符，则按前述校正方法调整。

（3）仪器经校正后，分开两棱镜，以脱脂棉球蘸取乙醇擦净，待乙醇挥干。滴1～2滴样液于下面棱镜的平面中央，迅速闭合两棱晶，调节反光镜，使两镜筒内视野最亮。

（4）由目镜观察，转动棱镜旋钮，使视野出现明暗两部分。转动色散补偿器旋钮，使视野中只有黑白两色。转动棱镜旋钮，使明暗分界线在十字线交叉点上，随即从读数镜筒中读取折射率或锤度值。

（5）如无恒温系统，则需测定样液的温度，所读数值要查表校正。

（6）操作完毕后，打开棱镜，用蒸馏水、乙醇或乙醚擦净棱镜表面及其他各机件。强酸、强碱和腐蚀性物质不能用本仪器测量。