基于紫外光譜的食用油酸值檢測

王 寧，高 媛，于修燭*，徐立榮

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100）

基于紫外光譜的食用油酸值檢測

王 寧，高 媛，于修燭*，徐立榮

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100）

為實現食用油酸值的快速準確檢測，利用游離脂肪酸與鄰苯二甲酰亞胺鉀快速反應生成鄰苯二甲酰亞胺以及鄰苯二甲酰亞胺在紫外光譜290 nm波長處有特征吸收峰的原理，建立食用油酸值檢測模型，不同酸值的驗證樣品及盲樣對模型進行驗證，并與滴定法進行比較分析。結果表明：模型預測酸值與滴定法所得酸值結果非常相近，決定系數（R2）均大于0.99，表明模型預 測效果好且不受油脂種類的影響；模型預測酸值相對誤差范圍為0.22%～6.87%，相對標準偏差為1.34%，說明該模型具有較高的準確度和精確度。因此，利用紫外光譜對食用油酸值檢測的方法是可行的。

食用油；酸值；紫外光譜；測定

油脂在加工和貯藏過程中，由于水分、溫度、光、脂肪酶等因素的作用會發生酸敗變質，油脂逐步水解成甘油和游離脂肪酸[1]，從而降低油脂的營養價值[2-3]。食用油中游離脂肪酸的含量一般以酸值或酸價的形式表示，酸值是評價食用油品質好壞和加工工藝合理與否的重要安全性指標之一，以中和l g食用油中的游離脂肪酸所消耗氫氧化鉀的毫克數來表示[4-7]。目前，食用油酸值的測定方法有：酸堿滴定法[8]、試紙法[9-10]、比色法[11]、電位滴定法[12-14]、伏 安法[15-16]、近紅外和中紅外光譜法[1,17-19]等，其中GB/T 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》中熱乙醇測定法是最主要的測定方法，其實質為酸堿滴定法，但易受油樣本身顏色或在中性乙醚-乙醇混合液中反應產生渾濁的影響，難以判別指示終點而導致測定誤差大[20]。同時，測定所需油脂樣品量大，滴定耗時長，結果易受外界影響，靈敏度和精確度較低[21]，難以滿足食用油酸值的簡便、快速、準確檢測的要求[22]。

為提高酸值的檢測精度和速度，Al-Alawi等[23]利用鄰苯二甲酰亞胺鉀與食用油中的游離脂肪酸反應生成鄰苯二甲酰亞胺和相應脂肪酸鹽的原理，基于近紅外光譜建立食用油酸值測定方法，取得了很好的結果，但所用儀器價格昂貴，限制了其廣泛應用。紫外光譜（ultraviolet，UV）作為一種常用檢測手段，具有分析快速、精確度高、儀器價格低廉等特點，被廣泛應用于食品、醫藥、環境等領域[24-25]。本實驗以常見食用油為原料，雙光束紫外分光光度計為檢測工具，利用鄰苯二甲酰亞胺鉀與食用油中的游離脂肪酸反應生成鄰苯二甲酰亞胺，基于紫外光譜建立酸值測定方法，以期為食用油酸值快速檢測方法的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菜籽油、花生油、芝麻油、橄欖油、苦杏仁油、谷物調和油、玉米油、葵花籽油、山茶油、大豆油、魚油等食用油均為市購。

正丙醇、氫氧化鉀、乙醚、無水乙醇（均為分析純）天津博迪化工公司；鄰苯二甲酰亞胺鉀（分析純） 美國Sigma公司；配制鄰苯二甲酰亞胺鉀-正丙醇溶液（10 g/L），臨用前配制并用磁力攪拌器保持攪拌待用。

1.2 儀器與設備

UV-2550型雙光束紫外分光光度計 日本島津公司。1.3 方法

1.3.1 化學計量分析

弱堿鄰苯二甲酰亞胺鉀可以與游離脂肪酸反應形成鄰苯二甲酰亞胺和相應的脂肪酸鹽，無其他副產物，避免中性油發生皂化反應。采集樣品在240～340 nm波長處的紫外光譜，得到鄰苯二甲酰亞胺的特征吸收峰。測定是基于鄰苯二甲酰亞胺鉀能與食用油中的游離脂肪酸快速反應生成鄰苯二甲酰亞胺，其化學計量反應式如下[23]：

1 mol鄰苯二甲酰亞胺鉀（相對分子質量為185.22）能使1 mol游離脂肪酸轉化成脂肪酸鹽，同時產生1 mol鄰苯二甲酰亞胺（相對分子質量為147.13）。在一定溫度條件下，依據上述計量反應，生成的鄰苯二甲酰亞胺的含量與食用油中游離脂肪酸成正相關，因此可通過鄰苯二甲酰亞胺的特征吸收間接檢測食用油中的酸值。

1.3.2 標樣和驗證樣品的制備

1.3.2.1 校正集樣品

稱取 零酸值菜籽油4.000 g（零酸值菜籽油是通過活化硅膠柱除去游離脂肪酸等物質獲得不含游離脂肪酸的油樣，并用GB/T 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》滴定法測定確認，酸值為未檢出，下同）與正己酸混合配制成0～3 mg/g酸值（以油酸計，下同）的標準油樣，將標準油樣與正丙醇等比例混合均勻得到混合液，移取3 mL上述混合液分別與3 mL鄰苯二甲酰亞胺鉀-正丙醇溶液（10 g/L）和3 mL正丙醇混合后，離心取上清液稀釋20 倍配制成標準樣品液和參比液。

1.3.2.2 驗證集樣品

稱取油樣4.000 g，油樣與正丙醇等比例混合得到混合液，3 mL上述混合液分別與3 mL鄰苯二甲酰亞胺鉀-正丙醇溶液（10 g/L）和3 mL正丙醇混合后，離心取上清液稀釋20 倍配制成驗證樣品溶液和參比液。配制2 個系列油樣來驗證模型，一個樣品集的酸值介于0～2 mg/g之間，用高酸值的菜籽油（酸值約2 mg/g）與零酸值菜籽油按照比例混合配制而成；另一個樣品集的酸值介于0～1 mg/g之間，用花生油（酸值約1 mg/g）與零酸值菜籽油按照一定比例混合配制而成；從市場上隨機抽取11 個不同種類的油樣進行盲樣驗證分析。

1.3.3 光譜采集條件

采集條件：采樣間隔2 nm；掃描速度為中等；光譜帶寬2.0 nm；波長范圍240～340 nm；每個樣品掃描3 次。

1.3.4 分析過程

在室溫（25 ℃左右）條件下，稱取油樣4.000 g正丙醇等比例混合得到混合液，移取3 mL上述混合液分別與3 mL鄰苯二甲酰亞胺鉀-正丙醇溶液（10 g/L）和3 mL正丙醇混合后，離心取上清液稀釋20 倍配制成樣品液和參比液，采集樣品的紫外光譜，測定290 nm波長處的吸光度，根據所建模型，計算出該油樣的酸值。

1.3.5 酸值測定

參照GB/T 5530—2005《動植物油脂酸值和酸度測定》[26]。

2 結果與分析

2.1 光譜分析

為確定鄰苯二甲酰亞胺的特征吸收峰，采集酸值為0、0.6、1.0、1.4、1.8、2.2、2.6、3.0 mg/g標準樣品在240～340 nm波長范圍內紫外光譜，其光譜如圖1所示。

圖1 標準樣品的紫外光譜Fig.1 UV spectra of standard samples

由圖1可以看出，零酸值菜籽油與正己酸混合配制成0～3 mg/g酸值的標準樣品均在290 nm波長處有特征吸收。零酸值的標準樣品在290 nm波長處的吸光度最小，隨著酸值的 增加，290 nm波長處吸光度呈上升趨勢。因此，可以選擇290 nm波長處吸光度變化來衡量食用油中的游離脂肪酸與鄰苯二甲酰亞胺鉀生成鄰苯二甲酰亞胺的情況，通過鄰苯二甲酰亞胺生成量來表征食用油中的酸值。

2.2 模型建立

采用零酸值菜籽油與正己酸混合配制成0～3 mg/g左右酸值的標準油樣，樣品進行分析處理，采集紫外光譜。得出標準油樣酸值與吸光度具有線性關系為y=3.948 2x+0.097 5，R2為0.995 4，相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）為0.055 3，表明模型線性關系良好。

2.3 模型驗證

2.3.1 相同種類油脂驗證

用高酸值的菜籽油（酸值約2 mg/g）與零酸值菜籽油按照比例混合配制成酸值介于0～2 mg/g之間的樣品集，利用酸值模型來預測油樣酸值，并用滴定法對應測定其酸值，結果如圖2所示。

圖2 預測值與實測值的關系Fig.2 Good linear relationship between the true and predicted acid values of mixtures of rapeseed oils with high and zero acid values

由圖2可以看出，方程斜率接近于1，截距接近于0，R2為0.994 2，表明紫外法預測酸值結果與滴定法測定結果高度線性相關。P為0.778大于0.05，兩者間無顯著性差異，模型預測性好。

2.3.2 不同種類油脂驗證

圖3 紫外光譜法預測值和滴定法實測值與花生油加量關系Fig.3 Good consistency between the UV method and titration for detecting mixtures of peanut oil and rapeseed oil with zero acid value

用花生油（酸值約1 mg/g）與零酸值菜籽油按照比例混合配制成酸值介于0～1 mg/g之間的樣品集，樣品集中花生油所占體積分數分別為0.0%、12.5%、25.0%、37.5%、50.0%、62.5%、75.0%、100%，利用酸值模型預測油樣酸值，并用滴定法平行對應測定其酸值，結果如圖3所示。

由圖3可以看出，2 種方法測定的酸值與花生油含量呈線性相關，R2值均大于0.99。相關方程表明，它們有相似的斜率，2 種方法的 測定結果基本一致。滴定法RSD為0.031 3，紫外光譜法RSD為0.026 2，紫外光譜法的RSD低于滴定法，說明紫外光譜法重復性好于滴定法。同時也表明不同種類油脂混合對模型基本沒有影響。

2.3.3 盲樣驗證

為進一步研究油脂種類對模型的影響，選取11 種不同的油脂用模型預測酸值，并用滴定法對應測定其酸值，其結果見圖4。

圖4 油脂種類對紫外光譜法和滴定法測定結果的影響Fig.4 Good agreement of acid values of different types ofoils determined by UV and titration

由4可以看出，2 種方法測定結果線性相關性良好，R2為0.997 8，RSD為0.014 5。方程斜率接近1，截距接近于0，說明2 種方法測定結果非常接近，同時也表明模型不受油脂種類的影響。

2.4 準確度和精密度分析

為確定方法的準確度和精密度，對盲樣預測集值和實測值進行配對t檢驗，其t值為0.15，小于臨界值t0.05（10）= 2.228，P值為0.883大于0.05，所以預測集值和實測值沒有顯著性差異，表明可以利用紫外光譜法快速測定食用油中的酸值。隨機取5 個樣品測定其平均相對誤差，其相對誤差范圍為0.22%～6.87%，均小于10%，表明模型具有較高的準確度；對菜籽油進行5 次光譜掃描，由模型獲得各組分含量的預測值，并得到5 次測量結果的RSD，酸值的RSD為1.34%，表明方法重復性較好。

3 結 論

利用鄰苯二甲酰亞胺鉀與游離脂肪酸的定量反應以及產物鄰苯二甲酰亞胺在紫外光譜290 nm波長處有特征吸收峰的原理，建立了食用油酸值檢測模型y=3.948 2x+ 0.097 5，R2為0.995 4、RSD為0.055 3，說明建立的模型線性關系良好。分別采用不同酸值的驗證樣品及盲樣對模型進行驗證并與滴定法進行比較分析，結果表明2 種方法測定的酸值非常接近，無顯著性差異，模型預測效果好，不受油脂酸值和種類的影響；模型預測酸值相對誤差范圍為0.22%～6.87%，RSD為1.34%，說明模型有較高的準確度和精確度。采用紫外光譜測定食用油酸值的方法是可行的。

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Detection of Acid Value in Edible Oils Based on Ultraviolet Spectroscopy

WANG Ning, GAO Yuan, YU Xiu-zhu*, XU Li-rong
(College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

An ultraviolet (UV) spectrophotometric method for determining acid value (AV) of edible oils was developed based on the stoichiometric reaction of free fatty acid with K-phthalimide to produce phthalimide showing characteristic absorption at 290 nm. The presented prediction equations for phthalimide were validated with known and unkown samples, and analyzed in comparison with the national standard method (iodimetry). The comparable results of AV were obtained by both methods wit h determination coeffi cients (R2) above 0.99, indicating that the models had good prediction effi ciency which was independent of the type of oil investigated. The relative errors and relative standard deviation (RSD) for the model-predicted values were 0.22%–6.87% and 1.34%, respectively. In conclusion, the spectrophotometric method was characterized by good precision and accuracy. Therefore, this method is feasible for rapid determination of acid value in edible oils.

edible oil; acid value; ultraviolet spectroscopy; determination

TS227

A

1002-6630（2014）24-0282-04

10.7506/spkx1002-6630-201424054

2014-06-08

陜西省科技攻關項目（2012K02-11）

王寧（1989—），女，碩士研究生，主要從事功能性油脂及其安全檢測研究。E-mail：ninger369@163.com

*通信作者：于修燭（1974—），男，副教授，博士，主要從事功能性油脂及其安全檢測研究。E-mail：xiuzhuyu1004@hotmail.com