大豆粗脂肪含量檢測方法研究現(xiàn)狀及延伸探討

◎ 古爭艷

（中央儲備糧新鄭直屬庫有限公司，河南 新鄭 451100）

作為糧食油料兼用作物的大豆?fàn)I養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)和脂肪含量較高，且含有較多的人體必需脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)，因此具有很高的綜合加工利用價(jià)值。由于國產(chǎn)大豆對種植土壤要求高，僅東北三省的產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足人們生產(chǎn)生活的需求量，目前國產(chǎn)大豆主要用于加工制作豆?jié){、豆腐和豆制品等，進(jìn)口大豆成為解決生活用油和動(dòng)物飼料的主要原料。

進(jìn)口大豆一般都屬于高油大豆（粗脂肪含量≥20%），根據(jù)《大豆》（GB 1352—2009），高油大豆按粗脂肪含量定等級，對于進(jìn)口大豆收購商、儲備庫和加工企業(yè)來說，粗脂肪含量檢測的準(zhǔn)確性關(guān)系到經(jīng)濟(jì)效益，因此越來越多的研究聚焦在大豆粗脂肪含量的檢測方法上，并不斷創(chuàng)新、改進(jìn)和優(yōu)化檢測方法[1]。

1 大豆粗脂肪含量檢測方法

1.1 浸泡法

浸泡法又稱殘余法，是根據(jù)相似相溶的原理，脂肪極性弱，易溶于非極性有機(jī)溶劑，將粉碎的大豆樣品經(jīng)過溶劑（乙醚或石油醚）浸泡后，再用溶劑進(jìn)行反復(fù)蒸餾與回流，脂肪即被溶劑溶解，烘干樣品中的溶劑，稱取殘?jiān)闹亓坑?jì)算粗脂肪含量。最早的浸泡法是在500 mL廣口瓶中，放入脂肪包，乙醚用量250 mL，浸泡8 d。隨后又有研究優(yōu)化檢測方法采用稱包法檢測大豆粗脂肪含量，與稱瓶法相比，稱包法主要有增加批次檢測樣品數(shù)量和避免干燥油脂帶來氧化誤差的優(yōu)點(diǎn)，操作方法為樣品經(jīng)干燥脫水后，索氏抽提器抽提8 h，樣品包失去的重量即為樣品粗脂肪含量[2]。

1.2 索氏抽提法

索氏抽提法即國家標(biāo)準(zhǔn)方法，同浸泡法一樣利用相似相溶原理，樣品用石油醚或無水乙醚抽提后、蒸發(fā)去除燒瓶中溶劑、干燥燒瓶中油脂，稱重計(jì)算粗脂肪含量。該方法具有儀器操作簡單、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但也存在明顯的缺點(diǎn)。①檢驗(yàn)時(shí)間長，抽提+蒸發(fā)+干燥流程需10～12 h。②規(guī)定不夠具體，例如抽提溶劑可在無水乙醚和石油醚中選擇，對制備試樣的粒度未進(jìn)行說明，操作條件不同會對檢驗(yàn)結(jié)果造成一定的影響。

1.3 脂肪測定儀

脂肪測定儀原理同索氏抽提法，脂肪測定儀具有自動(dòng)回收溶劑功能，可設(shè)置和調(diào)節(jié)溫度抽提溫度，抽提結(jié)束會自動(dòng)提示，一般僅需4 h即可完成抽提，較傳統(tǒng)索氏抽提法節(jié)省近一半時(shí)間。上海生產(chǎn)的SZC-C型脂肪測定儀采用自動(dòng)控溫全封閉電加熱形式，同時(shí)可測6個(gè)樣品，具有快速、省力、省時(shí)、精確度高和重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，是測定粗脂肪的理想儀器[3]。

1.4 近紅外光譜分析技術(shù)

近紅外光譜分析技術(shù)是利用含氫基團(tuán)物質(zhì)對近紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收的特性，樣品成分的含氫基團(tuán)（-CH、-OH、-NH、-SH等）結(jié)構(gòu)和數(shù)量不同，其振動(dòng)的合頻和倍頻產(chǎn)生吸收光譜的強(qiáng)度也不同，從而檢測出樣品的成分含量。與化學(xué)分析相比，近紅外光譜技術(shù)具有無需化學(xué)試劑、耗時(shí)短、樣品無需前處理和檢測結(jié)果依賴于構(gòu)建模型的特點(diǎn)。有試驗(yàn)研究利用近紅外光譜分析方法建立的定量分析預(yù)測模型對大豆進(jìn)行粗脂肪含量的快速檢測，檢測結(jié)果的誤差在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差范圍內(nèi)[4]。

1.5 熱重分析法

熱重分析技術(shù)是依靠軟件程序控制溫度的變化，樣品中不同組分的熱穩(wěn)定性質(zhì)不同，隨著溫度的升高質(zhì)量會有不同變化，在系統(tǒng)中呈現(xiàn)出不同的圖譜，用數(shù)學(xué)分析技術(shù)建立圖譜和特征組分的數(shù)量關(guān)系，從而求出組分含量。該方法也是一種建立在化學(xué)分析法基礎(chǔ)上的間接檢測方法，其準(zhǔn)確性有賴于測定模型的可靠性。有試驗(yàn)研究運(yùn)用熱重分析技術(shù)對大豆的熱分解特征圖譜進(jìn)行分析，確定了大豆中水分、淀粉、脂肪的特征分解溫度，根據(jù)熱分析圖譜的峰面積和國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定的各個(gè)成分的含量關(guān)系，建立線性方程，并對其進(jìn)行驗(yàn)證，測定誤差較小，說明可用熱重分析法同時(shí)快速、準(zhǔn)確地檢測大豆的多個(gè)品質(zhì)檢測指標(biāo)[5]。

1.6 旋渦振蕩法

旋渦振蕩法是一種較為高效、準(zhǔn)確、重復(fù)性好的大豆脂肪提取方法，該法利用旋渦振蕩器能快速高效混合的特性，用沸程30～60 ℃石油醚對大豆脂肪進(jìn)行多次反復(fù)振蕩提取，收集多次振蕩后靜置的上清液，減壓過濾，回收溶劑，得到粗脂肪，該檢測方法在滿足檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性要求下，可大大減少檢測用時(shí)（索氏抽提法需要360～480 min，而旋渦振蕩法提取粗脂肪環(huán)節(jié)僅需51～60 min），檢測效率顯著提高[6]。

1.7 超聲波輔助技術(shù)

超聲波輔助提取法是利用超聲波的快速振動(dòng)破壞油料細(xì)胞壁的堅(jiān)韌結(jié)構(gòu)，輔助溶劑滲透到細(xì)胞中，提高萃取效率。黎美馮等[7]開展了超聲波輔助提取大豆粗脂肪的可行性研究試驗(yàn)，具體操作方法為在錐形瓶中放入稱量好的大豆粉試樣，提取劑選擇石油醚，超聲波頻率設(shè)定為53 kHz，超聲波功率設(shè)定為300 W，料液比選擇1∶5（g∶mL），提取溫度30 ℃，提取時(shí)間20 min，提取完成后將錐形瓶靜置3～5 min，取上清液過濾至已恒重的抽提瓶中回收石油醚，最后將抽提瓶烘至恒重，計(jì)算出粗脂肪的質(zhì)量。試驗(yàn)證明，索氏抽提法和超聲波輔助提取法這兩種方法提取的粗脂肪，其酸值測定結(jié)果相關(guān)性好，且兩種方法制取的大豆油脂肪酸組成種類和含量均無顯著差異。因此，儲備大豆春秋普查、大豆收購入庫等需大批量檢測時(shí)，采用超聲波輔助法可大大縮短粗脂肪酸值的檢測時(shí)間，提高工作效率，及時(shí)高效地指導(dǎo)保管工作的開展。

2 索式抽提法檢測大豆粗脂肪含量的影響因素分析

2.1 不同抽提劑對檢測結(jié)果的影響

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.6—2016對抽提試劑未強(qiáng)制性指定，可視情況選擇石油醚或無水乙醚，有試驗(yàn)研究分別使用無水乙醚和石油醚測定不同國家的進(jìn)口大豆，結(jié)果表明，使用石油醚抽提的檢測結(jié)果普遍低于無水乙醚。因此，建驗(yàn)在粗脂肪含量的檢測結(jié)果中備注抽提劑，以避免抽提劑不同使檢測結(jié)果存在較大差異。

2.2 樣品粉碎細(xì)度對檢測結(jié)果的影響

樣品粉碎細(xì)度代表油料細(xì)胞被破壞的程度，影響著抽提溶劑回流萃取過程中大豆中油脂分子向外滲透和溶解能力，粉碎細(xì)度越小，樣品的有效表面積越大，越有利于粗脂肪的抽提，抽提時(shí)間越短，粉碎粒度越大，測定所需時(shí)間越長，結(jié)果也偏低[8]。

2.3 試樣包扎的松緊度對檢測結(jié)果的影響

如果試樣包扎較松，易使部分試樣流入抽提瓶中，油脂中雜質(zhì)增多，檢測結(jié)果偏高；反之如果包扎得較緊，溶劑滲透進(jìn)入就會變得較為困難，造成抽提速度下降。因此，試樣的包扎要做到松緊適宜，才能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 抽提溫度、抽提時(shí)間、烘干溫度和烘干時(shí)間對檢測結(jié)果的影響

抽提過程中，提取溫度一般控制在經(jīng)驗(yàn)值乙醚90 ℃左右或石油醚53 ℃左右，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定抽提時(shí)間為6～10 h，以視覺觀察無油跡為準(zhǔn)，提取時(shí)間經(jīng)試驗(yàn)證明，將包扎好的試樣事先放入抽提劑中浸泡過夜（時(shí)間不少于12 h），第2天用乙醚抽提，設(shè)定溫度85 ℃抽提3～4 h即可抽提完全（抽提管內(nèi)回流的乙醚用玻棒檢查無油跡即可），如果溫度過高、抽提時(shí)間過長，大豆中的類脂物如磷脂、色素、甾醇和油溶性維生素等都能溶于油脂而被提取出來，使測定結(jié)果偏高。而在烘干過程中，烘干溫度過高和時(shí)間過長會使低碳鏈脂肪酸揮發(fā)和不飽和脂肪酸氧化，檢測結(jié)果偏低或偏高。有試驗(yàn)結(jié)果顯示，烘箱溫度設(shè)置在105 ℃左右，烘干時(shí)間設(shè)定110 min，較烘干1 h、冷卻0.5 h，再烘干1 h、冷卻0.5 h的恒重方式，抽提瓶產(chǎn)生增重現(xiàn)象，因此推薦選擇105 ℃烘干90 min，冷卻0.5 h后復(fù)烘20 min，再冷卻0.5 h稱重的恒重方式[8]。

3 大豆粗脂肪含量的相關(guān)延伸研究

3.1 大豆維生素E含量和粗脂肪含量呈正相關(guān)的線性關(guān)系

大豆富含維生素E，是天然維生素E的主要來源之一，與合成維生素E相比，天然維生素E的生物活性高，由于維生素E具有防止不飽和脂肪酸氧化、降低膽固醇、改善血液循環(huán)和預(yù)防心腦血管疾病等功效，因此研究大豆中的維生素E含量具有重要意義。由于維生素E是脂溶性維生素，有試驗(yàn)研究了大豆中維生素E含量與粗脂肪含量的相關(guān)性關(guān)系，對200份野生大豆資源和800份栽培大豆資源的維生素E含量和粗脂肪含量分別進(jìn)行檢測，通過線性回歸分析，得出回歸方程的相關(guān)系數(shù)在0.9以上，因此可通過檢測維生素E含量計(jì)算粗脂肪含量，或通過檢測粗脂肪含量計(jì)算維E含量[9]。

3.2 后熟期間大豆籽粒粗脂肪含量和油酸含量都會升高

大豆剛從田間收獲時(shí)處于“收獲成熟”階段，此階段的大豆還未達(dá)到生理上的成熟，表現(xiàn)為酶活性高、發(fā)芽率低、儲藏性差和加工出品率低，儲藏一段時(shí)間后這種現(xiàn)象得到改善，達(dá)到“生理成熟”，從“收獲成熟”到“生理成熟”這一段過渡時(shí)間被稱為“后熟期”，大多數(shù)糧食都有后熟期，大豆的后熟期一般為1.5～2.0個(gè)月。后熟期間主要是合成作用，表現(xiàn)為氨基酸減少、蛋白質(zhì)增加、脂肪酸減少和脂肪增加等。有研究發(fā)現(xiàn)大豆在后熟過程中發(fā)芽率和硬實(shí)率顯著提高、含油量增加3.89%、出油率增加1.52%、異黃酮也有增加[10]。可見大豆后熟作用增加了脂肪含量，改善了大豆加工品質(zhì)，可為大豆加工企業(yè)帶來更高的盈利。此外，大豆后熟作用可使部分油脂組分亞油酸轉(zhuǎn)化成油酸，通常大豆油脂組分中油酸含量越高，油脂的氧化穩(wěn)定性越好，說明大豆的后熟作用有利于提高大豆油的營養(yǎng)價(jià)值和氧化穩(wěn)定性。因此，新收獲的大豆入庫后，應(yīng)在適宜的溫度和優(yōu)良的通風(fēng)條件下儲存一定時(shí)間，使其完成“后熟作用”，對于延長儲存期和提高出油率有重要意義。

3.3 進(jìn)口大豆的國別與粗脂肪含量的關(guān)系

我國進(jìn)口大豆主要來源于美國、巴西、阿根廷和烏拉圭等國家，近年來，據(jù)統(tǒng)計(jì)巴西和美國大豆的年均進(jìn)口量占總進(jìn)口量的80%以上。2018年以后，我國對美國大豆的進(jìn)口量大幅減少，巴西大豆的進(jìn)口量逐漸占主導(dǎo)地位。巴西大豆的粗脂肪含量和粗蛋白含量均比美國和阿根廷高，美國大豆在不完善粒含量（損傷粒、熱損傷粒、破碎粒）方面比巴西、阿根廷低，進(jìn)口大豆一般用于榨油和生產(chǎn)飼料用豆粕，儲存時(shí)間不超過2年，因此大豆的食品安全情況、粗脂肪和蛋白質(zhì)含量是國家和企業(yè)最關(guān)心的檢測指標(biāo)。

3.4 赤變豆粗脂肪含量下降

走油赤變是大豆最常發(fā)生的品質(zhì)變化，當(dāng)大豆含水分含量在14.0%以上、環(huán)境溫度在25 ℃以上時(shí)，極易發(fā)生品質(zhì)劣變，開始時(shí)兩片子葉靠近臍部兩側(cè)呈對稱性的紅變，稱作“紅眼”，隨著紅色范圍的擴(kuò)大，顏色逐漸加深，呈赤褐色，種皮失去光澤豆粒變軟并有出油現(xiàn)象，即為走油赤變。有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明大豆赤變后粗脂肪含量降低，這主要是由于高溫破壞了高水分大豆中蛋白質(zhì)與脂肪共存的乳化結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)凝固，脂肪游離析出，而析出的脂肪又極易氧化分解為小分子物質(zhì)被揮發(fā)散失，而使粗脂肪含量降低[11]。

4 優(yōu)化策略

根據(jù)國家相關(guān)文件要求，國家儲備糧庫對進(jìn)口大豆出入庫都需準(zhǔn)確檢測粗脂肪含量，結(jié)合糧庫一般配備的檢化驗(yàn)設(shè)備和器材情況，推薦的方法仍是參照國家標(biāo)準(zhǔn)方法，但應(yīng)綜合考慮影響因子，對國家標(biāo)準(zhǔn)中未界定和條件模糊的細(xì)節(jié)點(diǎn)給予明確，制定指導(dǎo)糧庫檢測的操作規(guī)程，主要關(guān)鍵點(diǎn)如下。①選擇保水磨。由于入庫大豆安全水分在13%，通常入庫水分低于12%，無需預(yù)先烘干水分，采用保水磨粉碎樣品，計(jì)算干基時(shí)可直接使用水分檢測結(jié)果，否則高速粉碎磨電機(jī)發(fā)熱易帶走樣品水分，需重新檢測樣品水分才能保證干基結(jié)果準(zhǔn)確。②粉碎樣品過40目粉篩。比對植物磨過20目篩的樣品和萊馳磨過40目篩的樣品，經(jīng)過抽提8 h后干燥，過20目篩的樣品檢測結(jié)果較低，表明顆粒大抽提效果不理想。③溶劑選擇石油醚（沸程30～60 ℃）、抽提溫度53～55 ℃、抽提6 h可抽提完全，或選擇提前浸泡12 h，可大大縮短抽提時(shí)間（可縮減一半時(shí)間）。④干燥工藝可選擇烘箱溫度105 ℃、加熱90 min、干燥器冷卻30 min、復(fù)烘20 min及干燥器冷卻30 min，最后稱重。⑤計(jì)算結(jié)果時(shí)注意粗脂肪干基含量和濕基含量的換算，代入水分檢測值可將濕基換算成干基的結(jié)果。