食用油脂過氧化值流動注射分析儀研制

潘 虹,張 榕,楊吉芳,馮海英,馬玉坤,李 莉,董 巍

(1.齊齊哈爾醫學院藥學院,黑龍江齊齊哈爾 161006;2.齊齊哈爾醫學院公共衛生學院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

食用油脂過氧化值流動注射分析儀研制

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.齊齊哈爾醫學院藥學院,黑龍江齊齊哈爾 161006;2.齊齊哈爾醫學院公共衛生學院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

建立流動注射食用油脂過氧化值測定方法。基于流動注射分析—分光光度比色法研制了一種食用油脂過氧化值流動注射分析儀,研制了電動變向三通道液流閥和微恒流泵;閥控制載液流向,三個溶液開關的九個溶液孔在閥體同一圓周上,占用空間小,閥體旋轉三十度即可實現三種載液同時換向;泵控制樣品溶液注入,旋槳旋轉后在錐形圓臺腔可形成高壓溶液區,轉動不接觸無磨損,死體積小。方法的線性范圍為5～170 μmol/L,線性相關系數為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菜籽油、循環火鍋油和回收油的過氧化值,對本方法和國標方法的測定結果進行t檢驗分析,兩種方法檢測結果無顯著性差異。

食用油脂,過氧化值,流動分析

食用油脂過氧化值是衡量油脂品質的重要指標之一,它反映了油脂氧化酸敗的程度。食用油脂存儲不當或反復高溫煎炸會導致氧化加速,產生一系列含游離基的過氧化脂質[1]。氧化后期經過復雜的分裂和相互作用,最終形成醛、酮、酸、醇、環氧化物等小分子揮發性物質[2]。長期食用后使體內的細胞脂肪酸氧化,誘發冠心病、腦卒中、腫瘤等多種疾病[3],甚至會干擾基因遺傳,使人體細胞發生改變[4]。目前國內普遍采用碘量法測定動植物油脂中過氧化值(GB/T 5538-2005)[5],該法操作復雜,每次滴定均消耗大量的冰醋酸和異辛烷,不僅有害健康,而且污染環境。本研究參考食用植物油衛生標準的分析方法 理化檢驗 過氧化值 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]對流動注射分析與光度比色法相結合的研究基礎之上,自主設計研發了一種食用油脂過氧化值流動注射分析儀,建立了流動注射食用油脂過氧化值測定方法。為食用油脂監測提供了準確、快速和有效的測量數據,可進一步提高油品質量動態監測效率。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

圖1 食用油脂過氧化值流動注射分析儀結構總圖Fig.1 Structure drawing of flow injection measuring peroxide value of edible oil

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

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 上海新通達橡塑制品廠;三通道注射泵、3.0型FIA控制板、海頓57步進電機型蠕動泵、六通閥控制器、PC10-2t05硅光電二極管、FIA信號放大板 寧波豐吉雙可電子有限公司;2×10流動池 宜興市曄輝玻璃儀器廠。

1.2 儀器設計

1.2.1 整機設計 食用油脂過氧化值流動注射分析儀由注射泵,電動變向三通道液流閥,微恒流泵,六通閥,四通,流動池,光電管,光源,主控板,BS3軟件,微型計算機組成,結構見圖1。三種流動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)。各流動相經由注射泵輸入系統,電動變向三通道液流閥電機轉動三十度角,載液L1,L2,L3分別進入注射泵P1,P2,P3,電機反向轉動三十度角,載液L1,L2進入四通,載液L3流經六通閥。樣品溶液通過微恒流泵注入六通閥,當六通閥處于采樣狀態時,樣品流經采樣環,多余樣品排入廢液收集瓶W1,載液L3不流經采樣環直接與其它兩種載液混合,混合后的流動相通過一個反應圈,然后經過一個微型光電轉換流動池,最后排入廢液收集瓶W2,這一過程無樣品參與反應,出來的信號表示基線。樣品采樣體積由六通閥的樣品管長短控制(約30 μL)。當六通閥處于進樣狀態時,載液L3流經采樣環,樣品中的過氧化物被載液L3推入四通與流動相中的亞鐵離子在線反應,將亞鐵轉化為三價鐵,產生的三價鐵與硫氰根生成紅色絡合物。傳感器將紅色絡合物吸收的光能轉化為電信號,經放大輸入到數據系統,從而測得其吸光度值,溶液中的過氧化物濃度與吸光度值在5～170 μmol/L范圍內成線性關系,測得樣品中過氧化物含量。

1.2.2 電動變向三通道液流閥設計 轉子軸中間設有軸向齒條,齒條中間徑向設有銷孔,閥芯左端環圓周設有均等的三個液體流道槽,力矩銷由閥芯右端的力矩銷孔穿入并通過轉子軸上的銷孔將閥芯與轉子軸連接,閥體套在閥芯外側,閥體同一圓周上分布有三組九個溶液孔,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為進出液孔,其余兩孔為進液孔或出液孔,液體流道槽轉動角度時始終保持進出液孔與其他兩孔中的一個溶液孔相通,所述液體流道槽的長度為相鄰兩個溶液孔的距離。三個開關的九個溶液孔在閥體同一圓周上,占用空間小,閥體旋轉三十度即可實現三組溶液同時換向。電動變向三通道液流閥主要部件結構見圖2,圖3,圖4。

圖2 轉子軸結構圖Fig.2 Structure drawing of rotor spindle

圖3 閥芯結構圖Fig.3 Structure drawing of valve element

圖4 閥體結構圖Fig.4 Structure drawing of valve body

1.2.3 微恒流泵設計 旋槳外圓柱面設有Tr8螺紋,螺距2 mm,線數為4線,導程為8 mm,出液蓋底部設有圓錐形腔體,旋槳的梯形螺旋面能推動溶液定向移動,旋槳旋轉后在錐形圓臺腔可形成高壓溶液區,轉動不接觸無磨損,不需要維護,死體積小。微恒流泵主要部件結構見圖5,圖6。旋槳轉速為1000 r/min時,液體流速為2.00 mL/min。

圖5 旋槳結構圖Fig.5 Structure drawing of propeller

圖6 出液蓋結構圖Fig.6 Structure drawing of liquid cover

1.3 實驗方法

1.3.1 測量原理

Fe2++ROOH+H+→RO·+Fe3++H2O

式(1)

RO·+Fe2++H+→ROH+Fe3+

式(2)

式(3)

采用硫氰酸鐵法,原理是在酸性介質中,脂質氧化形成的過氧化物可將Fe2+氧化成Fe3+,然后Fe3+與硫氰酸根形成紅色絡合物,在波長510 nm有最大吸收峰,通過吸光度隨時間的流出曲線由儀器自動計算峰面積,計算過氧化物含量,過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:稱取2.74 g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,轉移至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:稱取9.13 g NH4SCN,轉移至1 L容量瓶中,加入約500 mL 甲醇,定容,超聲溶解。鐵標準系列溶液:5、10、20、50、100、150、200 μmol/L Fe3+。樣品溶液:稱取0.5 g 菜籽油,0.05 g火鍋油,0.05 g回收油,分別轉移至50 mL容量瓶中,并用甲醇/丁醇混合液稀釋至刻度,搖動萃取約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:稱取144 g KI,轉移至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 測量條件 打開食用油脂過氧化值流動注射分析儀,四通道流速相同,調節溶液流速0.5 mL/min,采樣環體積為30 μL,基線平穩后由六通閥進樣測量。測定鐵標準系列溶液吸光度,以Fe3+濃度為橫坐標,以吸光度為縱坐標,繪制標準曲線,采用最小二乘法計算回歸方程[9]。測定樣品溶液吸光度,查回歸方程,計算樣品過氧化物含量。

2 結果與討論

2.1 標準工作曲線

鐵標準溶液測量回歸方程:A=0.0101C+0.0116,其中相關系數為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%。吸光度和時間的流出曲線圖見圖7。

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

2.2 儀器的重復性和檢出限實驗

測定高低2種濃度Fe3+標準溶液,濃度分別為10 μmol/L和100 μmol/L。重復11次測定,低濃度Fe3+溶液平均濃度為9.91 μmol/L,相對標準偏差為11.6%。高濃度Fe3+溶液平均濃度為98.7 μmol/L,相對標準偏差為3.15%。利用本裝置測量Fe3+在高濃度時相對標準偏差較低,在低濃度時其相對標準偏差較高。按公式3 SD/斜率計算檢出限為3.44 μmol/L。

2.3 樣品分析

稱取菜籽油0.5 g,循環火鍋油0.05 g,回收油0.05 g,按1.3.2節方法處理樣品,再按1.3.3節實驗方法重復11次測定。選擇H2O2為過氧化物測定方法回收率,從10 mmol/L H2O2溶液(碘量法標定)中吸取0.1 mL加入到三個油樣中進行回收率實驗,測定結果見表1。

表1 樣品分析結果(檢測次數:n=11)Table 1 Analytical results of samples(n=11)

表2 方法對照實驗結果(檢測次數:n=11)Table 2 Experiment results of methods contrast(n=11)

2.4 方法對照實驗

稱取菜籽油5 g,循環火鍋油0.5 g,回收油0.5 g,按國家標準GB/T 5538-2005/ISO 3960:2001動植物油脂過氧化值測定方法重復11次測定。對本方法和國標方法[10]的測定結果進行t檢驗分析,考察兩方法差異顯著程度,結果見表2。建立檢驗假設,H0∶μ1=μ2,兩方法測定的樣品過氧化值總體均數相同;H1∶μ1≠ μ2,兩方法測定的樣品過氧化值總體均數不同;自由度ν=10,置信度α=0.05。查表t0.05(10)=2.228,t0.01(10)=3.169,本實驗t0.05,差別無統計學意義,接受H0,拒絕H1,可認為兩種方法檢測結果的差異性不顯著。

3 結論

本文采用自主研制的食用油脂過氧化值流動注射分析儀建立了測定不同油樣(菜籽油、循環火鍋油、回收油)過氧化值的分析方法,測試了所建方法的線性,檢出限和回收率等指標,分析方法線性良好,線性相關系數>0.999,檢出限小于4 μmol/L,加標回收率在93%～104%之間。該方法操作簡單,自動化程度高,樣品測定速度為1 min/個,避免使用冰乙酸,環境污染小,具有良好的精密度和準確度,通過實際驗證,適用于食用油脂過氧化值的檢測。

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[3]李書國,薛文通,張惠.食用油脂過氧化值分析檢測方法研究進展[J].糧食與油脂,2007,(7):35～38.

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[5]GB/T 5538-2005/ISO 3960:2001,動植物油脂過氧化值測定[S].

[6]GB/T 5009.37-2003,食用植物油衛生標準的分析方法[S].

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[9]鄭用熙.分析化學中的數理統計方法[M].北京:科學出版社,1986.220～225.

[10]馬斌榮.醫學統計學[M].北京:人民衛生出版社,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，實驗師，研究方向：流動注射分析儀設計和分析方法研究，E-mail:panhongjy2009@163.com。

黑龍江省教育廳科學科技研究項目(12541927)。

TS201.6

A

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

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.044