原汁红糖是以甘蔗为原料，经压榨提汁、澄清、蒸发浓缩、熬煮、成型、包装等工序制成的不经分蜜的棕红色或黄褐色的糖，故又称为非分蜜糖（non-centrifugal cane sugar，NCS）。红糖制品在全世界都深受欢迎，但不同地域或国家有着不同命名。
因为不经过分蜜，原汁红糖保留了甘蔗汁中的基本营养成分。据报道，甘蔗汁中含有大量的蔗糖（≥85%），K、Ca、P、Fe、Zn、Mg、Cu 等多种矿物质元素[1-4]，以及大量的赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸等多种人体必需氨基酸[5]，还含有胡萝卜素和高碳植物醇等多种维生素，其色素物质特别是多酚类物质具有良好的抗氧化活性[6-7]。此外，原汁红糖中的营养成分能被人体快速吸收，能够快速补充体力和活力，故又被称为“东方巧克力”[8]。
然而，随着现代生活水平的不断提升，人们对红糖的质量及品质也提出了新的要求。从原料上来说，适合生产高品质红糖的甘蔗品种，除了高产、高糖外，还要求出汁率高，富含对人体有益的氨基酸和钙、铁、锌、硒等矿物质元素以及多酚类抗氧化物质。从红糖的品质来讲，人们对品相美观、水溶性杂质少、蔗香味浓郁、口感较好的原汁红糖更加青睐。不同的甘蔗品种，其营养成分、矿物质元素以及制成红糖的感官特性都会有较大的差异。然而对于适宜生产红糖的甘蔗品种研究报道较少。本研究中，为了减少土壤、环境等原因导致的成分差异，从相同试验基地上以我国蔗区主栽品种以及红糖厂较喜欢的品种等为筛选标准，选择了16 个较具有代表性的甘蔗品种，经榨汁后以相同的方式熬制成红糖并对关键指标进行系统性检测分析，旨在为高品质红糖的原料选择提供理论依据，筛选其中更为适合制作红糖的甘蔗品种。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取16 个甘蔗品种，分别编号：01（云蔗08-1609），02（ROC 22），03（云蔗05-51），04（四川芦蔗），05（选三），06（柳城05-136），07（黔糖3 号），08（ROC 25），09（桂林竹蔗），10（川糖61-408），11（云蔗11-2389），12（台糖134），13（粤糖86-368），14（闽糖69-421），15（粤糖93-159），16（CO 419）。样品皆由国家甘蔗种质资源圃及国家农作物种质资源共享服务平台提供，所有品种的甘蔗从田间砍收、剥皮后随机挑选其中3 株拍照，去根和梢；随后榨汁，出汁率在47.78%～54.62%，取500 mL 用于分析，其中10 mL 左右分装于两只干净试管中观察蔗汁颜色；其余蔗汁全部采用电力加热熬制成红糖，于电热鼓风干燥箱中65 ℃干燥5 h 后称量，每个样品可得红糖块及碎糖样品1.21 kg以上。甘蔗、蔗汁和红糖样品详见图1。
1.2 试验试剂
图1 不同甘蔗品种、蔗汁及制成红糖样品图
Fig.1 Samples of different sugarcane varieties，juice and brown sugar
亮氨酸标准品（≥99%）：北京普天同创生物科技有限公司；无水碳酸钠、磷酸氢二钠、锌粉：天津市光复科技发展有限公司；氯化钠、磷酸二氢钾、硼砂、冰乙酸、氧氧化钠、氯化亚锡：天津市风船化学试剂科技有限公司；盐酸、浓硫酸：国药集团化学试剂有限公司；水合茚三酮：广东光华科技有限公司；福林酚试剂：绿源生物科技有限公司；没食子酸：山东西亚化学股份有限公司；硝酸银：上海旭达精细化工厂；硝酸：重庆川东化工（集团）有限公司；丙酮：天津市富宇精细化工有限公司；苯二钾酸氢钾：天津市科密欧化学试剂有限公司；费林氏试剂：福建厦门海标科技有限公司；酚酞：天津市公私合营化学试剂第一厂；碱性乙酸铅：汕滇药业有限公司；钼酸铵：天津市化学试剂四厂。以上试剂除标准品外其余均为分析纯。
1.3 仪器与设备
小型甘蔗压榨机（SXZ-8）：佛山市乐创网络科技有限公司；分析天平（AE224）：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；超纯水系统（Smart-N15VF）：上海康雷分析仪器有限公司；电位滴定仪（ZD-3A）：上海本昂科学仪器有限公司；全自动旋光仪（JH-P400）：上海佳航仪器仪表有限公司；紫外可见分光光度计（UV-5800PC）：上海元析仪器有限公司；电热鼓风干燥箱（DHG-9240A）、电热恒温水浴锅（HWS-26）：上海一恒科学仪器有限公司；循环水式多用真空泵（SHZ-D）：河南省豫华仪器有限公司；落地离心机（Sorvall LYNX4000）：美国Thermo Scientific 公司。
1.4 试验方法
1.4.1 样品制备
取长势相近且成熟的甘蔗10 株～15 株，去根及梢叶，用小型甘蔗压榨机榨汁，200 目尼龙滤袋过滤。取5 mL～10 mL 蔗汁观测，另取500 mL 蔗汁贮存塑料瓶中于-20 ℃冻存留样；剩余汁液于电力加热锅上经煮沸、撇沫、浓缩、打砂后，倒入3 cm×3 cm×1 cm 硅胶模具中成型，待成型后脱模取出，于电热鼓风干燥箱中65 ℃干燥5 h，用四分法取200 g 切碎，存于自封袋中备用。
1.4.2 蔗糖分测定
称取65.000 g 红糖样品，加适当蒸馏水溶解后转移至250 mL 容量瓶中，并定容。参照《甘蔗制糖化学管理分析方法》第三章第三节，采用二次旋光法测定蔗糖分[9]。
1.4.3 pH 值的测定
按照GB/T 10468—1989《水果和蔬菜产品pH 值的测定方法》测定。
1.4.4 还原糖、灰分、水分、水不溶杂质、氯化物及胶体含量的测定
参照《甘蔗制糖化学管理分析方法》中第三章、第五章[9]。
1.4.5 总游离氨基酸含量测定
参照李合生等[10]的方法改进后进行测定。标准曲线：准确吸取200 μg/mL 的亮氨酸标准溶液0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5、2.0 mL，分别置于25 mL 比色管中，各加水补充到4 mL，然后加入水合茚三酮和pH 值为8.0的磷酸盐缓冲液各1mL，混合均匀后置于沸水浴中加热15 min，取出后流水冷却至室温（25 ℃），摇匀，加水至标线25 mL，再摇匀，静置15 min，在570 nm 波长下，以空白试剂管为参比测定吸光值A，以亮氨酸浓度为横坐标，吸光值A 为纵坐标，绘制标准曲线。样品测定：称取红糖或蔗汁1.0 g 左右溶于9 mL 蒸馏水中，振摇，完全溶解后再稀释适当倍数，取4 mL 按照标准曲线操作步骤处理后相同波长下测定吸光值，根据标准曲线换算浓度。计算总游离氨基酸含量。
1.4.6 总多酚含量测定
总多酚含量的测定参照SINGLETON 等[11]的福林酚法，标准曲线：分别取0、1、2、4、8、10、20 μg/mL 的没食子酸标准溶液1 mL 于10 mL 比色管中，加入5 mL 0.2 mol/L 的福林酚试剂和4 mL 饱和碳酸钠（100 g/L），振摇混匀，室温（25 ℃）下放置2 h，在765 nm 处以空白试剂管为参比测定吸光值A，以没食子酸浓度为横坐标，吸光值A 为纵坐标，绘制标准曲线。样品测定：取1.0 g 样品加入9.0 mL 蒸馏水中，摇匀后取1 mL 于10 mL 比色管中，按标准曲线操作步骤处理，测定吸光值A，计算总多酚含量。
1.5 数据分析
所有试验进行3 次重复，利用Microsoft Excel 软件进行数据处理，IBM SPSS Statistics 19.0 软件进行单因素均值方差分析，用Duncan 法进行多重比较，以P＜0.05 为差异显著性标准，采用Origin 2019b 制图，结果用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 红糖的营养成分及理化性质分析
16 个参试甘蔗品种所熬制红糖各个组分含量及pH 值详见表1。
从营养指标的角度分析，红糖中蛋白质含量越高对人体越有益，所有参试品种制成的原汁红糖中，ROC 22 对应的红糖蛋白质含量最高，为1.08%，桂林竹蔗制成的红糖样品蛋白质含量最低为0.41%。用四川芦蔗和桂林竹蔗熬制的红糖成型性较差，可能与它们的还原糖含量（分别是29.81%和19.07%）很高而蔗糖分（分别是51.72%和61.06%）低有着很大关系，因为还原糖具有抗结晶、易吸湿和提高蔗糖溶解度等特性[12]。所有参试红糖样品中蛋白质、蔗糖分、还原糖、灰分和水分的均值为0.69%、80.03%、8.74%、1.95%和5.09%。
表1 不同甘蔗品种红糖营养及品质指标
Table 1 Nutrient and quality indicator of brown sugar from different sugarcane varieties
注：同列数据肩标不同小写字母表示不同组间（不同甘蔗品种制成的红糖）成分差异显著（P＜0.05）。
营养指标 品质指标蛋白质/% 蔗糖分/% 还原糖/% 灰分/% 水分/% 胶体/% 氯化物/% 水不溶杂质/（mg/kg） pH 值01 0.69±0.01fg 87.81±0.25l 5.31±0.03c 1.92±0.03g 3.31±0.03a 3.57±0.05c 0.27±0.02abc 302.37±1.01f 5.12±0.00g 02 1.08±0.02k 80.51±0.06e 5.46±0.04d 2.79±0.05j 4.28±0.03c 4.28±0.03h 0.44±0.02ef 723.22±1.37l 5.15±0.03gh 03 0.69±0.01fg 89.61±0.12m 2.61±0.04a 1.85±0.07fg 5.58±0.02hi 4.20±0.01g 0.38±0.01cde 257.71±0.93d 5.02±0.00de 04 0.47±0.03b 51.72±0.20a 29.81±0.03l 3.01±0.06k 4.08±0.03b 4.98±0.06k 0.66±0.01g 796.83±1.13m 4.77±0.01a 05 0.77±0.03h 80.11±0.12d 8.9±0.03i 1.71±0.03g 5.30±0.06g 3.95±0.07f 0.38±0.02f 231.82±0.27c 4.88±0.00bc 06 0.63±0.03de 86.81±0.14k 5.36±0.02c 1.24±0.07b 4.95±0.04g 3.43±0.03b 0.39±0.03def 463.91±0.30i 5.05±0.01ef 07 0.46±0.03b 86.30±0.12j 7.47±0.05g 1.01±0.02a 4.91±0.04g 4.00±0.01f 0.17±0.02a 612.65±0.89k 5.01±0.02d 08 0.91±0.02j 82.70±0.13h 4.14±0.03b 4.19±0.07l 6.02±0.04j 3.91±0.05e 1.77±0.03h 2304.50±2.12o 5.18±0.01h 09 0.41±0.01a 61.06±0.14b 19.07±0.04k 2.25±0.04i 4.57±0.03d 3.71±0.07d 0.43±0.01def 1738.16±1.64n 5.08±0.02f 10 0.66±0.00ef 82.94±0.17h 6.08±0.03e 1.56±0.03d 5.53±0.05h 4.20±0.00g 0.27±0.01abc 359.48±0.95h 4.86±0.01b 11 0.77±0.01h 82.78±0.27h 6.87±0.02f 1.31±0.02b 6.15±0.05k 4.48±0.07i 0.50±0.03f 322.02±1.37g 4.91±0.03c 12 0.73±0.01g 79.26±0.15c 9.65±0.03j 2.04±0.04h 5.66±0.05i 4.54±0.01i 0.27±0.02abc 282.87±0.76e 4.85±0.02b 13 0.68±0.01fg 80.94±0.08f 8.64±0.02h 1.82±0.03f 5.52±0.06h 4.91±0.06j 0.22±0.02ab 216.39±0.78b 4.80±0.03a 14 0.85±0.02i 81.98±0.16g 8.85±0.04i 1.42±0.06c 5.08±0.05f 3.44±0.02b 0.22±0.01ab 492.45±0.85j 4.88±0.03bc 15 0.61±0.01d 85.09±0.09i 4.16±0.04b 1.28±0.02b 5.99±0.04j 3.24±0.00a 0.22±0.02ab 178.69±0.65a 4.92±0.00c 16 0.56±0.02c 80.86±0.25f 7.51±0.03g 1.87±0.03fg 4.52±0.04d 3.49±0.05b 0.33±0.01bcd 491.73±0.84j 4.87±0.01b均值 0.69±0.02 80.03±0.15 8.74±0.03 1.95±0.04 5.09±0.04 4.02±0.04 0.43±0.02 610.93±0.99 4.96±0.01样品编号
从原汁红糖的品质指标分析，由ROC 25 甘蔗品种制成的红糖咸味很重，口感较差，这可能与其氯化物的含量（1.77%）较高有关，但氯化物含量高低与甘蔗品种是否有着必然联系尚无相关研究报道。甘蔗固有果胶质和树胶质等胶体物质，是非糖分的主要组成部分，这类物质水化程度高，不利于蔗汁的澄清和蔗糖结晶[13]，经过150 目滤网撇沫处理后，红糖中的胶体含量差异并不大，在3.24%～4.98%范围内。在相近的红糖熬制条件下，不同甘蔗品种制成原汁红糖的水不溶性杂质含量差异很大，在178.69 mg/kg ～2 304.50 mg/kg之间，造成这种差异的原因可能与采用简单的滤布过滤设施有关，和品种之间有无必然联系需要进一步研究。
原汁红糖的pH 值均成弱酸性，李清等[14]的研究表明蔗汁的pH 值在一定温度范围内（25 ℃～70 ℃）会随温度升高而降低。造成pH 值降低的原因可能是红糖富集了来自蔗汁中的大量有机酸，红糖生产过程中美拉德反应的产物吡嗪、呋喃、醛酮等也会造成蔗汁pH 值下降[15]。
2.2 红糖的矿物质元素含量分析
不同甘蔗品种红糖矿物质元素含量见表2。
由表2 可知，在所有参试红糖样品中，常量元素含量是K＞Ca＞Na＞P，微量元素Fe＞Cu，测定值的数量级与徐灵均等[16]相关研究中红糖的多种矿物质含量数量级相符。
从单一元素来看，常量元素K 含量在16 个原汁红糖样品中的差异较大，ROC 22 和ROC 25 甘蔗品种制成的红糖中K 含量较高，其中ROC 25 甘蔗制成的红糖K 含量最高，可形成大量氯化钾，进一步佐证了这种红糖口感较咸的原因，在黔糖3 号和云蔗11-2389 制成的红糖中K 含量较低。Ca 在四川芦蔗和桂林竹蔗制成的红糖中含量较高，而在ROC 22 和ROC 25 甘蔗品种制成的红糖中含量都很低，仅为所有参试红糖样品钙平均值的一半左右。Na 和P 元素在所有红糖样品中较K 和Ca 差异较小。
红糖属于富铁食物，16 个参试红糖样品中铁平均含量为（37.52±0.73）mg/kg。铜可参与铁的代谢和促进红细胞生成，使Fe2+氧化为Fe3+[17]。在所有参试红糖样品中，铜的平均含量为（2.03±0.04）mg/kg。
2.3 红糖样品的总游离氨基酸和总多酚含量分析
不同甘蔗品种红糖总游离氨基酸含量见图2。
选三是源自澳大利亚的甘蔗品种，在云南广受红糖厂的青睐，从检测结果可以看出选用选三制成的红糖中总游离氨基酸含量在所有参试品种中最高。云蔗05-51 制成的红糖中总游离氨基酸含量最低。蔗汁中总游离氨基酸含量平均值（244.51±2.09）mg/100 g，与黄艳[18]从当地市场购买的甘蔗蔗汁的总游离氨基酸含量测定结果较为接近，参试红糖中总游离氨基酸含量平均值（1 377.99±2.96）mg/100 g，红糖中的总游离氨基酸含量是对应品种蔗汁中的5.21 倍～5.93 倍。
表2 不同甘蔗品种红糖矿物质元素
Table 2 Mineral elements from different varieties of sugarcane brown sugar mg/kg
注：同列数据肩标不同小写字母表示不同组间（不同甘蔗品种制成的红糖）矿物质差异显著（P＜0.05）。
样品编号 K Ca Na P Fe Cu 01 1945.7±18.53j 1275.75±6.75h 190.10±4.56a 14.06±0.46a 18.06±0.51a 1.24±0.04a 02 4005.87±34.12m 836.28±5.18b 254.74±1.71c 27.21±0.73d 21.28±0.21b 1.67±0.06de 03 1832.84±17.62i 1588.28±7.93j 276.92±8.19d 17.35±0.53b 29.93±0.56c 1.75±0.04ef 04 2107.39±19.81l 2041.26±10.67m 303.01±15.41e 34.93±1.52f 32.27±0.97d 1.81±0.03fg 05 1624.73±15.94g 1472.77±7.50i 207.15±7.70b 27.21±0.24d 39.84±0.63g 1.34±0.08b 06 1309.66±13.36e 903.86±5.40c 276.5±1.15d 17.89±0.57b 36.19±1.12f 1.46±0.05c 07 517.87±6.69a 1165.17±6.34g 210.43±7.72b 22.04±0.65c 40.30±0.65g 1.92±0.09h 08 7589.92±57.11n 700.19±4.72a 376.02±8.90f 40.59±1.56g 59.84±1.06k 2.73±0.02k 09 1714.52±16.67h 2037.41±11.98m 298.62±1.31e 22.37±0.63c 46.92±0.67j 2.11±0.05i 10 1139.16±11.94d 1859.7±9.04l 314.32±8.46e 22.13±0.18c 44.73±0.43i 2.44±0.02j 11 729.79±8.50b 921.87±5.48d 389.06±14.62f 13.79±0.32a 42.92±1.11h 3.01±0.03l 12 2019.29±19.11k 1670.17±8.51k 439.54±0.90h 23.41±0.65c 41.61±0.65gh 1.87±0.03gh 13 2073.48±19.54l 1100.28±6.11e 444.24±2.33h 32.43±1.12e 41.45±0.72gh 1.92±0.02h 14 1007.93±10.85c 1141.12±6.24f 308.61±1.37e 22.89±0.64c 30.51±0.61c 1.59±0.01d 15 1113.71±11.73d 937.16±5.53d 315.98±8.47e 14.04±0.43a 40.37±1.35g 2.44±0.02j 16 1489.51±14.84f 1843.9±8.95l 413.43±2.12g 16.31±0.51b 34.09±0.39e 3.25±0.03m均值 2013.84±18.52 1343.45±7.27 313.67±5.93 23.04±0.67 37.52±0.73 2.03±0.04
图2 不同红糖样品中总游离氨基酸含量
Fig.2 Total free amino acids content in different brown sugar samples
不同甘蔗品种红糖总多酚含量见图3。
酚类物质被确定为甘蔗中有抗氧化活性的衍生物[6]，红糖中的多酚物质主要是没食子酸、龙胆酸、阿魏酸、香草酸等[19]，总多酚含量越高其抗氧化活性就越强，总多酚在参试红糖样品中的含量差异很大，JAFFÉ[2]的报道中红糖的总多酚含量差异也很大（25.96 mg/100 g～382.30 mg/100 g），造成这种差异的原因可能与甘蔗品种及红糖的加工工艺有关。四川芦蔗和桂林竹蔗制成的红糖中总多酚含量都很高，这可能是导致在相同制作工艺下这两种甘蔗熬制的红糖颜色较深的主要原因，因为多酚类物质是原汁红糖的主要色源物质[20]。
图3 不同红糖样品中总多酚含量
Fig.3 Total polyphenols in different brown sugar samples
3 结论
参试品种选三、柳城05-136、川糖61-408、台糖134 和CO 419 制成的原汁红糖均有良好的营养成分、品质指标，更适合用于高品质原汁红糖的生产，其中选三制成的红糖总游离氨基酸含量更是达到最高。四川芦蔗和桂林竹蔗制成的原汁红糖因为蔗糖分过低而还原糖含量过高，成型差且易吸潮而不适合熬制固体红糖，但二者的总多酚含量最高，总游离氨基酸含量也能达到1 317.84 mg/100 g ～1 346.10 mg/100 g，可以考虑制成液体红糖、功能性红糖或与其它甘蔗品种搭配使用；云蔗05-51 制成的红糖蔗糖分最高，ROC 25 制成的红糖氯化物含量最高，这二者更适合生产需要结晶工艺的白砂糖；其余品种制成的红糖品质和营养指标适中，可根据需要进行合理开发。
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