潘 虹,張 榕,楊吉芳,馮海英,馬玉坤,李 莉,董 巍

(1.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161006;2.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀研制

潘 虹1,張 榕1,楊吉芳1,馮海英2,馬玉坤1,李 莉1,董 巍1

(1.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161006;2.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

建立流動(dòng)注射食用油脂過(guò)氧化值測(cè)定方法?；诹鲃?dòng)注射分析—分光光度比色法研制了一種食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀,研制了電動(dòng)變向三通道液流閥和微恒流泵;閥控制載液流向,三個(gè)溶液開(kāi)關(guān)的九個(gè)溶液孔在閥體同一圓周上,占用空間小,閥體旋轉(zhuǎn)三十度即可實(shí)現(xiàn)三種載液同時(shí)換向;泵控制樣品溶液注入,旋槳旋轉(zhuǎn)后在錐形圓臺(tái)腔可形成高壓溶液區(qū),轉(zhuǎn)動(dòng)不接觸無(wú)磨損,死體積小。方法的線性范圍為5～170 μmol/L,線性相關(guān)系數(shù)為0.9995,檢出限為3.57 μmol/L,回收率在93%～104%之間。本方法用于快速檢測(cè)菜籽油、循環(huán)火鍋油和回收油的過(guò)氧化值,對(duì)本方法和國(guó)標(biāo)方法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn)分析,兩種方法檢測(cè)結(jié)果無(wú)顯著性差異。

食用油脂,過(guò)氧化值,流動(dòng)分析

食用油脂過(guò)氧化值是衡量油脂品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,它反映了油脂氧化酸敗的程度。食用油脂存儲(chǔ)不當(dāng)或反復(fù)高溫煎炸會(huì)導(dǎo)致氧化加速,產(chǎn)生一系列含游離基的過(guò)氧化脂質(zhì)[1]。氧化后期經(jīng)過(guò)復(fù)雜的分裂和相互作用,最終形成醛、酮、酸、醇、環(huán)氧化物等小分子揮發(fā)性物質(zhì)[2]。長(zhǎng)期食用后使體內(nèi)的細(xì)胞脂肪酸氧化,誘發(fā)冠心病、腦卒中、腫瘤等多種疾病[3],甚至?xí)蓴_基因遺傳,使人體細(xì)胞發(fā)生改變[4]。目前國(guó)內(nèi)普遍采用碘量法測(cè)定動(dòng)植物油脂中過(guò)氧化值(GB/T 5538-2005)[5],該法操作復(fù)雜,每次滴定均消耗大量的冰醋酸和異辛烷,不僅有害健康,而且污染環(huán)境。本研究參考食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法 理化檢驗(yàn) 過(guò)氧化值 第二法 比色法(GB/T 5009.37-2003)[6],采用硫酸亞鐵銨—硫氰酸銨分光光度比色法,在Kang Tian等[7]對(duì)流動(dòng)注射分析與光度比色法相結(jié)合的研究基礎(chǔ)之上,自主設(shè)計(jì)研發(fā)了一種食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀,建立了流動(dòng)注射食用油脂過(guò)氧化值測(cè)定方法。為食用油脂監(jiān)測(cè)提供了準(zhǔn)確、快速和有效的測(cè)量數(shù)據(jù),可進(jìn)一步提高油品質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效率。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

圖1 食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀結(jié)構(gòu)總圖Fig.1 Structure drawing of flow injection measuring peroxide value of edible oil

甲醇、丁醇、異辛烷 AR,成都市聯(lián)合化工試劑研究所;乙酸 AR,純度≥99.5%,天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠;硫酸 AR,純度≥95%,哈爾濱化工化學(xué)試劑廠;六水合硫酸亞鐵銨 AR,天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司;硫氰酸銨、十二水合硫酸鐵銨 AR,廣東翁江化學(xué)試劑有限公司;過(guò)氧化氫(AR,純度≥30%)、碘化鉀、水楊酸、可溶性淀粉 AR,天津市福晨化學(xué)試劑廠;0.01 moL/L硫代硫酸鈉溶液 AR,深圳市良宜實(shí)驗(yàn)室儀器有限公司;菜籽油 中糧食品營(yíng)銷(xiāo)有限公司;火鍋油、回收油 采集自齊齊哈爾地溝油精煉生產(chǎn)作坊。

Φ5 Peek棒、Φ12 Peek棒、Φ30 Peek棒、Φ40 Peek棒 深圳市億航塑膠材料有限公司;Φ0.5×1.5 PTFE管、Φ1.0×2.0 PTFE管、Φ1.0×2.5 PTFE管 上海新通達(dá)橡塑制品廠;三通道注射泵、3.0型FIA控制板、海頓57步進(jìn)電機(jī)型蠕動(dòng)泵、六通閥控制器、PC10-2t05硅光電二極管、FIA信號(hào)放大板 寧波豐吉雙可電子有限公司;2×10流動(dòng)池 宜興市曄輝玻璃儀器廠。

1.2 儀器設(shè)計(jì)

1.2.1 整機(jī)設(shè)計(jì) 食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀由注射泵,電動(dòng)變向三通道液流閥,微恒流泵,六通閥,四通,流動(dòng)池,光電管,光源,主控板,BS3軟件,微型計(jì)算機(jī)組成,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。三種流動(dòng)相分別是亞鐵離子的甲醇溶液(載液L1),硫氰根離子的甲醇溶液(載液L2),甲醇和丁醇的混合液(載液L3)。各流動(dòng)相經(jīng)由注射泵輸入系統(tǒng),電動(dòng)變向三通道液流閥電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)三十度角,載液L1,L2,L3分別進(jìn)入注射泵P1,P2,P3,電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)三十度角,載液L1,L2進(jìn)入四通,載液L3流經(jīng)六通閥。樣品溶液通過(guò)微恒流泵注入六通閥,當(dāng)六通閥處于采樣狀態(tài)時(shí),樣品流經(jīng)采樣環(huán),多余樣品排入廢液收集瓶W1,載液L3不流經(jīng)采樣環(huán)直接與其它兩種載液混合,混合后的流動(dòng)相通過(guò)一個(gè)反應(yīng)圈,然后經(jīng)過(guò)一個(gè)微型光電轉(zhuǎn)換流動(dòng)池,最后排入廢液收集瓶W2,這一過(guò)程無(wú)樣品參與反應(yīng),出來(lái)的信號(hào)表示基線。樣品采樣體積由六通閥的樣品管長(zhǎng)短控制(約30 μL)。當(dāng)六通閥處于進(jìn)樣狀態(tài)時(shí),載液L3流經(jīng)采樣環(huán),樣品中的過(guò)氧化物被載液L3推入四通與流動(dòng)相中的亞鐵離子在線反應(yīng),將亞鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵,產(chǎn)生的三價(jià)鐵與硫氰根生成紅色絡(luò)合物。傳感器將紅色絡(luò)合物吸收的光能轉(zhuǎn)化為電信號(hào),經(jīng)放大輸入到數(shù)據(jù)系統(tǒng),從而測(cè)得其吸光度值,溶液中的過(guò)氧化物濃度與吸光度值在5～170 μmol/L范圍內(nèi)成線性關(guān)系,測(cè)得樣品中過(guò)氧化物含量。

1.2.2 電動(dòng)變向三通道液流閥設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)子軸中間設(shè)有軸向齒條,齒條中間徑向設(shè)有銷(xiāo)孔,閥芯左端環(huán)圓周設(shè)有均等的三個(gè)液體流道槽,力矩銷(xiāo)由閥芯右端的力矩銷(xiāo)孔穿入并通過(guò)轉(zhuǎn)子軸上的銷(xiāo)孔將閥芯與轉(zhuǎn)子軸連接,閥體套在閥芯外側(cè),閥體同一圓周上分布有三組九個(gè)溶液孔,溶液孔位置與液體流道槽相配套,每組溶液孔的中間溶液孔設(shè)為進(jìn)出液孔,其余兩孔為進(jìn)液孔或出液孔,液體流道槽轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)始終保持進(jìn)出液孔與其他兩孔中的一個(gè)溶液孔相通,所述液體流道槽的長(zhǎng)度為相鄰兩個(gè)溶液孔的距離。三個(gè)開(kāi)關(guān)的九個(gè)溶液孔在閥體同一圓周上,占用空間小,閥體旋轉(zhuǎn)三十度即可實(shí)現(xiàn)三組溶液同時(shí)換向。電動(dòng)變向三通道液流閥主要部件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2,圖3,圖4。

圖2 轉(zhuǎn)子軸結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure drawing of rotor spindle

圖3 閥芯結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure drawing of valve element

圖4 閥體結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure drawing of valve body

1.2.3 微恒流泵設(shè)計(jì) 旋槳外圓柱面設(shè)有Tr8螺紋,螺距2 mm,線數(shù)為4線,導(dǎo)程為8 mm,出液蓋底部設(shè)有圓錐形腔體,旋槳的梯形螺旋面能推動(dòng)溶液定向移動(dòng),旋槳旋轉(zhuǎn)后在錐形圓臺(tái)腔可形成高壓溶液區(qū),轉(zhuǎn)動(dòng)不接觸無(wú)磨損,不需要維護(hù),死體積小。微恒流泵主要部件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5,圖6。旋槳轉(zhuǎn)速為1000 r/min時(shí),液體流速為2.00 mL/min。

圖5 旋槳結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structure drawing of propeller

圖6 出液蓋結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Structure drawing of liquid cover

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)量原理

Fe2++ROOH+H+→RO·+Fe3++H2O

式(1)

RO·+Fe2++H+→ROH+Fe3+

式(2)

式(3)

采用硫氰酸鐵法,原理是在酸性介質(zhì)中,脂質(zhì)氧化形成的過(guò)氧化物可將Fe2+氧化成Fe3+,然后Fe3+與硫氰酸根形成紅色絡(luò)合物,在波長(zhǎng)510 nm有最大吸收峰,通過(guò)吸光度隨時(shí)間的流出曲線由儀器自動(dòng)計(jì)算峰面積,計(jì)算過(guò)氧化物含量,過(guò)氧化值以毫摩爾每千克表示[8]。

1.3.2 試劑配制和樣品處理 甲醇-丁醇混合液:量取甲醇400 mL,丁醇600 mL,在玻璃燒杯中混合均勻。亞鐵離子甲醇溶液:稱(chēng)取2.74 g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,轉(zhuǎn)移至1 L容量瓶中,加入500 mL甲醇,加入4.44 g H2SO4,定容,超聲溶解。硫氰酸銨甲醇溶液:稱(chēng)取9.13 g NH4SCN,轉(zhuǎn)移至1 L容量瓶中,加入約500 mL 甲醇,定容,超聲溶解。鐵標(biāo)準(zhǔn)系列溶液:5、10、20、50、100、150、200 μmol/L Fe3+。樣品溶液:稱(chēng)取0.5 g 菜籽油,0.05 g火鍋油,0.05 g回收油,分別轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中,并用甲醇/丁醇混合液稀釋至刻度,搖動(dòng)萃取約10～20 s即可。乙酸-異辛烷混合液:量取乙酸600 mL,異辛烷400 mL,在玻璃燒杯中混合均勻。碘化鉀飽和溶液:稱(chēng)取144 g KI,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,加入100 mL蒸餾水,搖床振搖2 h。淀粉指示液:稱(chēng)取1 g可溶性淀粉與少量冷蒸餾水混合,在攪拌下溶于200 mL沸水中,添加0.25 g水楊酸煮沸3 min,冷卻即可。

1.3.3 測(cè)量條件 打開(kāi)食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀,四通道流速相同,調(diào)節(jié)溶液流速0.5 mL/min,采樣環(huán)體積為30 μL,基線平穩(wěn)后由六通閥進(jìn)樣測(cè)量。測(cè)定鐵標(biāo)準(zhǔn)系列溶液吸光度,以Fe3+濃度為橫坐標(biāo),以吸光度為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,采用最小二乘法計(jì)算回歸方程[9]。測(cè)定樣品溶液吸光度,查回歸方程,計(jì)算樣品過(guò)氧化物含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量回歸方程:A=0.0101C+0.0116,其中相關(guān)系數(shù)為0.9995,A為吸光度,C為Fe3+濃度。線性范圍為5～170 μmol/L,線性誤差為3.76%。吸光度和時(shí)間的流出曲線圖見(jiàn)圖7。

圖7 吸光度和時(shí)間的流出曲線圖Fig.7 The line chart of absorbance and time

2.2 儀器的重復(fù)性和檢出限實(shí)驗(yàn)

測(cè)定高低2種濃度Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液,濃度分別為10 μmol/L和100 μmol/L。重復(fù)11次測(cè)定,低濃度Fe3+溶液平均濃度為9.91 μmol/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為11.6%。高濃度Fe3+溶液平均濃度為98.7 μmol/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.15%。利用本裝置測(cè)量Fe3+在高濃度時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較低,在低濃度時(shí)其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較高。按公式3 SD/斜率計(jì)算檢出限為3.44 μmol/L。

2.3 樣品分析

稱(chēng)取菜籽油0.5 g,循環(huán)火鍋油0.05 g,回收油0.05 g,按1.3.2節(jié)方法處理樣品,再按1.3.3節(jié)實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)11次測(cè)定。選擇H2O2為過(guò)氧化物測(cè)定方法回收率,從10 mmol/L H2O2溶液(碘量法標(biāo)定)中吸取0.1 mL加入到三個(gè)油樣中進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn),測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品分析結(jié)果(檢測(cè)次數(shù):n=11)Table 1 Analytical results of samples(n=11)

表2 方法對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果(檢測(cè)次數(shù):n=11)Table 2 Experiment results of methods contrast(n=11)

2.4 方法對(duì)照實(shí)驗(yàn)

稱(chēng)取菜籽油5 g,循環(huán)火鍋油0.5 g,回收油0.5 g,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5538-2005/ISO 3960:2001動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定方法重復(fù)11次測(cè)定。對(duì)本方法和國(guó)標(biāo)方法[10]的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn)分析,考察兩方法差異顯著程度,結(jié)果見(jiàn)表2。建立檢驗(yàn)假設(shè),H0∶μ1=μ2,兩方法測(cè)定的樣品過(guò)氧化值總體均數(shù)相同;H1∶μ1≠ μ2,兩方法測(cè)定的樣品過(guò)氧化值總體均數(shù)不同;自由度ν=10,置信度α=0.05。查表t0.05(10)=2.228,t0.01(10)=3.169,本實(shí)驗(yàn)t0.05,差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,接受H0,拒絕H1,可認(rèn)為兩種方法檢測(cè)結(jié)果的差異性不顯著。

3 結(jié)論

本文采用自主研制的食用油脂過(guò)氧化值流動(dòng)注射分析儀建立了測(cè)定不同油樣(菜籽油、循環(huán)火鍋油、回收油)過(guò)氧化值的分析方法,測(cè)試了所建方法的線性,檢出限和回收率等指標(biāo),分析方法線性良好,線性相關(guān)系數(shù)>0.999,檢出限小于4 μmol/L,加標(biāo)回收率在93%～104%之間。該方法操作簡(jiǎn)單,自動(dòng)化程度高,樣品測(cè)定速度為1 min/個(gè),避免使用冰乙酸,環(huán)境污染小,具有良好的精密度和準(zhǔn)確度,通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證,適用于食用油脂過(guò)氧化值的檢測(cè)。

[1]同秀娥.可見(jiàn)分光光度法測(cè)定食用油脂過(guò)氧化值[J].科協(xié)論壇,2007,7(下):12～13.

[2]鄧鵬,程永強(qiáng),薛文通.油脂氧化及其氧化穩(wěn)定性測(cè)定方法[J].食品科學(xué),2005,26:196～199.

[3]李書(shū)國(guó),薛文通,張惠.食用油脂過(guò)氧化值分析檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J].糧食與油脂,2007,(7):35～38.

[4]李昌模.薄層色譜法測(cè)定油脂中極性化合物含量[J].中國(guó)油脂,2007,32(11)77～79.

[5]GB/T 5538-2005/ISO 3960:2001,動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定[S].

[6]GB/T 5009.37-2003,食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法[S].

[7]Kang Tian,Purnendu K. Dasgupta. Automated Measurement of Lipid Hydroperoxides in Oil and Fat Samples by Flow Injection Photometry[J].Anal. Chem.,1999,71,2053～2058.

[8]湯樂(lè)弘,葛玉松.硫氰酸銨顯色分光光度法測(cè)定暈可平糖漿中鐵的含量[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥,2001,12(10):891～892.

[9]鄭用熙.分析化學(xué)中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法[M].北京:科學(xué)出版社,1986.220～225.

[10]馬斌榮.醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2005.246.

Development of flow injection measuring peroxide value of edible oil instrument

PAN Hong1,ZHANG Rong1,YANG Ji-fang1,FENG Hai-ying2,MA Yu-kun1,LI Li1,DONG Wei1

(1.School of Pharmacy,Qiqihar Medical University,Qiqihar 161006,China;2.School of Public Health,Qiqihar Medical University,Qiqihar 161006,China)

A flow injection peroxide value of edible oil measuring method was established。A kind of flow injection measuring peroxide value of edible oil instrument was developed based on the flow injection analysis-spectrophotometric colorimetry,the electric three-channel flow valve and the constant flow micro-pump was developed. The flow direction of the carrier liquid was controlled by the valve,nine solution holes of three switches were on the same circumference of the valve body,occupying less space,three kinds of carrier fluid were changed direction at the same time by thirty degrees rotated by the valve body. the injection of a sample solution was controlled by the pump,the high-pressure solution was formed in the conical cavity by the propeller rotating,and the rotating without contact and friction,and the dead volume was small. The linear range for the concentration of peroxide value was from 5 to 170 μmol/L with a correlation coefficient of 0.9995,the limit of detection was 3.57 μmol/L,the recovery rate was between 93%～104%.This method is used for rapid detection of peroxide value of rapeseed oil,recycled oil and hot pot oil,the determination results of this method and national standard method for T-test analysis,testing results of two methods have no significant difference.

edible oil;peroxide value;flow analysis

2016-06-03

潘虹(1983-) ，女，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：流動(dòng)注射分析儀設(shè)計(jì)和分析方法研究，E-mail:panhongjy2009@163.com。

黑龍江省教育廳科學(xué)科技研究項(xiàng)目(12541927)。

TS201.6

A

:1002-0306(2017)03-0275-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.044