食用油過氧化值的紫外光譜測(cè)定方法研究

食用油過氧化值的紫外光譜測(cè)定方法研究

柴油在加工和儲(chǔ)存過程中容易受到氧氣和熱量的影響，導(dǎo)致氫氧化反應(yīng)。氫氧化反應(yīng)容易被分解為小分子醇、醇和酮。這些物質(zhì)不僅會(huì)影響油的味道，還會(huì)降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，損害人類健康。過氧化值(peroxidevalue,POV)是食用油重要質(zhì)量指標(biāo)之一,反映油脂氧化酸敗程度。目前,測(cè)定POV的方法有:碘量法、近紅外光譜法、紅外光譜法、氣相色譜法、液相色譜法和電化學(xué)方法等,其中碘量法是國(guó)際通用方法,簡(jiǎn)單易行,但受外界因素影響較大,其測(cè)定結(jié)果重復(fù)性差,靈敏度低。為了提高POV檢測(cè)精確度,有研究利用三苯基磷(triphenylphosphine,TPP)與氫過氧化物反應(yīng)生成三苯基氧磷(TPPO),基于紅外光譜和近紅外光譜建立食用油POV測(cè)定方法。紫外光譜(ultraviolet,UV)作為一種常用檢測(cè)手段,被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域。Talpur等建立了基于紫外光譜測(cè)定菜籽煎炸油POV的方法,但所建模型只能用于菜籽油的檢測(cè),方法具有很大局限性。本實(shí)驗(yàn)以常見食用油為原料,利用TPP定量反應(yīng)生成TPPO,基于紫外光譜建立食用油POV測(cè)定方法,以期為食用油POV的快速測(cè)定提供參考。1材料和方法1.1菜籽油樣品的測(cè)定菜籽油、花生油、芝麻油、橄欖油、苦杏仁油、調(diào)和油、玉米油、葵花仁油、山茶油、魚油、羊油等食用油市購(gòu);不含氫過氧化物的菜籽油,通過活化硅膠柱除去活性氧等物質(zhì)獲得,并用碘量法測(cè)定確認(rèn)。三苯基磷(>99%)、三苯基氧磷(>99%)均為分析純美國(guó)Sigma公司;氯仿、冰乙酸、異辛烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉等均為分析純天津博迪化工公司;TPP貯備液(準(zhǔn)確配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的TPP氯仿溶液)、TPPO貯備液(準(zhǔn)確配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的TPPO氯仿溶液),避光保存?zhèn)溆谩?.2設(shè)備和設(shè)備UV-2550型雙光束紫外分光光度計(jì)日本Shimadzu公司。1.3方法1.3.1tpp、tppo含量的計(jì)算測(cè)定是基于TPP能與食用油中的氫過氧化物快速反應(yīng)生成TPPO,其化學(xué)計(jì)量反應(yīng)式如圖1所示。1molTPP(TPP相對(duì)分子質(zhì)量為262.28)能使1mol氫過氧化物ROOH轉(zhuǎn)化成ROH,同時(shí)產(chǎn)生1molTPPO(TPPO相對(duì)分子質(zhì)量為278.28),因此可將油樣中TPP、TPPO的含量折算成相應(yīng)的過氧化值,折算關(guān)系式如下:式中:m1為TPP或TPPO的質(zhì)量/g;M1為TPP或TPPO的相對(duì)分子質(zhì)量;m油為油脂質(zhì)量/kg。根據(jù)油脂中TPP含量計(jì)算相應(yīng)的POV,1mmol/kgPOV相當(dāng)于每千克油脂中含有0.2623gTPP,50μLTPP貯備液溶于4.0000g油樣,折算相應(yīng)POV為25mmol/kg;TPPO的含量折算相應(yīng)的POV,1mmol/kgPOV相當(dāng)于每千克油脂中含有0.2783gTPPO,50μLTPPO貯備液溶于4.0000g油樣,折算相應(yīng)POV為23.6mmol/kg。依據(jù)計(jì)量反應(yīng),反應(yīng)過程中TPPO的POV與TPP的POV之和保持不變,即為反應(yīng)前加入待測(cè)樣品中TPP的POV,以TPPO的POV表示待測(cè)樣品的過氧化值。1.3.2驗(yàn)證模型的構(gòu)建稱取不含過氧化物的菜籽油4.000g(精確至0.001g,下同),分別移取TPP貯備液0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50μL加入油樣中,混合均勻(振蕩約1min,下同),用氯仿稀釋1250倍配制成TPP標(biāo)準(zhǔn)樣品液。稱取菜籽油4.000g,分別移取TPPO貯備液0、25、50、75、100、125、150、175、200、225、250μL加入油樣中,與TPP標(biāo)準(zhǔn)樣品相同操作,配制成TPPO標(biāo)準(zhǔn)樣品液。稱取菜籽油4.000g,分別移取TPP貯備液0、5、10、15、20、25、30、33、36、39、42、45、48、50μL加入油樣中,再分別移取相應(yīng)量(確保TPP與TPPO折算相應(yīng)的POV之和為25mmol/kg)TPPO貯備液對(duì)應(yīng)加入上述油樣中,混合均勻,用氯仿稀釋1250倍配制成TPP與TPPO標(biāo)準(zhǔn)樣品液。稱取油樣4.000g,移取TPP貯備液50μL加入油樣中,混合均勻使其充分反應(yīng),用氯仿稀釋1250倍配制成驗(yàn)證集樣品溶液。配制2個(gè)系列不同POV的油樣來驗(yàn)證模型,一個(gè)樣品集的過氧化值介于0~6mmol/kg之間,用山茶油(POV約7.5mmol/kg)與處理過的菜籽油按照比例混合配制而成;另一個(gè)樣品集的POV介于6~14mmol/kg之間,用花生油(POV約14mmol/kg)與處理過的菜籽油按照比例混合配制而成。1.3.3光譜采集條件掃描條件:采樣間隔2nm,掃描速度為中等,光譜帶寬2.0nm,波長(zhǎng)范圍230~290nm,每個(gè)樣品掃描3次。1.3.4紫外光譜的測(cè)定稱取油樣4.000g,加入TPP貯備液50μL,混合均勻(振蕩約1min)使其充分反應(yīng),用氯仿稀釋1250倍配制成樣品溶液。在室溫條件下,以加相應(yīng)油樣不加TPP貯備液的空白試樣作為參比,采集樣品的紫外光譜。依據(jù)TPP與TPPO混合體系的吸光度(x)與TPPO質(zhì)量摩爾濃度(y)的模型,預(yù)測(cè)油樣中生成TPPO的質(zhì)量摩爾濃度,進(jìn)而計(jì)算出油樣的POV。1.3.5pov測(cè)試采用碘量法測(cè)定油脂樣品的POV作為實(shí)測(cè)值,通過模型預(yù)測(cè)獲得驗(yàn)證樣品的POV作為預(yù)測(cè)值。2結(jié)果與分析2.1紫外光譜的采集為了確定TPP和TPPO在紫外光譜特征吸收峰,掃描濃度為7.37×10-2mmol/LTPPO標(biāo)準(zhǔn)樣品液、7.41×10-2mmol/LTPP標(biāo)準(zhǔn)樣品液、及7.41×10-2mmol/LTPP與7.37×10-2mmol/LTPPO標(biāo)準(zhǔn)樣品液,以氯仿為參比,采集230~290nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)紫外光譜,如圖1所示。由圖1可以看出,TPP與TPPO在紫外光譜有不同的特征吸收峰,TPPO分別在238nm和266nm波長(zhǎng)處有特征吸收,TPP在264nm波長(zhǎng)處有特征吸收。當(dāng)TPP和TPPO等濃度混合時(shí),TPP和TPPO在紫外光譜特征吸收峰相互影響,TPPO在238nm和266nm波長(zhǎng)處的特征吸收峰受到TPP吸收峰影響,而TPP在264nm波長(zhǎng)處的特征吸收峰受到TPPO吸收峰的影響。因此,建模時(shí)需要同時(shí)考慮TPP和TPPO的影響。根據(jù)化學(xué)定量反應(yīng),消耗TPP物質(zhì)的量與生成TPPO物質(zhì)的量相等,可以選擇以TPP與TPPO在某一波長(zhǎng)下的吸光度之和來衡量TPP與氫過氧化物反應(yīng)生成TPPO的情況,進(jìn)一步推算出氫過氧化物的含量。2.2tppo質(zhì)量摩爾濃度的和保持反應(yīng)體系中消耗TPP物質(zhì)的量等于生成TPPO物質(zhì)的量,也等于氫過氧化物的物質(zhì)的量;體系中初始加入50μLTPP貯備液的質(zhì)量摩爾濃度為25mmol/kg,反應(yīng)過程中TPPO與TPP質(zhì)量摩爾濃度之和保持不變,即為25mmol/kg,模擬化學(xué)定量反應(yīng)過程,配制成相應(yīng)油樣(表1),并掃描光譜(圖3)。由圖3可知,隨著TPP質(zhì)量摩爾濃度的減少,TPPO質(zhì)量摩爾濃度的增加,264nm和266nm波長(zhǎng)區(qū)域的吸光度呈下降趨勢(shì)。當(dāng)TPP質(zhì)量摩爾濃度減少到一定程度時(shí),特征吸收峰從264nm波長(zhǎng)處移到266nm波長(zhǎng)處,由此可以看出,TPP與TPPO特征吸收重疊在一起,需要分別考慮TPP和TPPO特征吸收與質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系。2.3tppi特征吸收峰采用處理過的菜籽油中溶有TPPO貯備液配制而成的標(biāo)樣,采集紫外光譜,測(cè)定TPPO在264nm和266nm波長(zhǎng)處的吸光度,并建立吸光度與質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系;用相同方法建立TPP在264nm和266nm波長(zhǎng)處的吸光度與質(zhì)量摩爾濃度關(guān)系。TPPO特征吸收峰為264nm時(shí),y=5.629+247.414x,R=0.9992;TPPO特征吸收峰為266nm時(shí),y=3.931+186.452x,R=0.9994;TPP特征吸收峰為264nm時(shí),y=0.141+24.038x,R=0.9987;TPP特征吸收峰為266nm時(shí),y=0.124+24.356x,R=0.9986。TPP和TPPO在264nm和266nm波長(zhǎng)處的吸光度與質(zhì)量摩爾濃度均具有良好線性關(guān)系,R均大于0.99。根據(jù)以上關(guān)系,當(dāng)TPPO與TPP質(zhì)量摩爾濃度之和為25mmol/kg(體系中初始加入TPP貯備液的質(zhì)量摩爾濃度為25mmol/kg)時(shí),得到TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度x與TPPO質(zhì)量摩爾濃度y的關(guān)系:y1=26.928-26.625x(264nm),y2=28.024-28.016x(266nm)。當(dāng)樣品特征吸收峰為264nm時(shí),利用方程y1=26.928-26.625x預(yù)測(cè)TPPO質(zhì)量摩爾濃度;當(dāng)樣品特征吸收峰為266nm時(shí),利用方程y2=28.024-28.016x預(yù)測(cè)TPPO質(zhì)量摩爾濃度,即為待測(cè)樣品的POV。2.4模型驗(yàn)證2.4.1特征吸收波長(zhǎng)及與標(biāo)準(zhǔn)曲線的關(guān)系采用不含氫過氧化物的菜籽油中溶有TPP與TPPO氯仿溶液配制而成的標(biāo)準(zhǔn)樣品,采集紫外光譜。根據(jù)TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度與TPPO質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系,y1=26.928-26.625x(264nm),y2=28.024-28.016x(266nm)對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。TPPO質(zhì)量摩爾濃度實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的線性關(guān)系為:266nm波長(zhǎng)處,y=0.022+0.999x,R=0.9998;264nm波長(zhǎng)處,y=0.0755+0.985x,R=0.9995。TPPO質(zhì)量摩爾濃度實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)性良好,R均大于0.99。根據(jù)TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度x與TPPO質(zhì)量摩爾濃度y的關(guān)系可知,當(dāng)TPPO質(zhì)量摩爾濃度為5.92mmol/kg時(shí),混合體系在266nm波長(zhǎng)處吸光度與264nm波長(zhǎng)處吸光度相等(即y1=y2),樣品特征吸收峰會(huì)發(fā)生變化。結(jié)果表明:TPPO質(zhì)量摩爾濃度高于6mmol/kg的樣品特征吸收峰均在266nm波長(zhǎng)處,低于6mmol/kg的樣品特征吸收峰均在264nm波長(zhǎng)處,與分析結(jié)果基本一致。根據(jù)NY/T751—2007《綠色食品食用植物油》的規(guī)定,過氧化值不大于6mmol/kg的油為未氧化油,過氧化值大于6mmol/kg的油為氧化油。因此,利用特征吸收峰可實(shí)現(xiàn)食用油氧化程度的定性分析。2.4.2測(cè)量法與碘、油松加量的線性關(guān)系配制2個(gè)系列油樣來驗(yàn)證模型,一個(gè)樣品集的過氧化值介于0~6mmol/kg之間,另一個(gè)樣品集的過氧化值介于6~14mmol/kg之間。根據(jù)TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度x與TPPO質(zhì)量摩爾濃度y的關(guān)系,依據(jù)樣品的特征吸收峰選擇相應(yīng)關(guān)系式對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,并用碘量法平行測(cè)定其過氧化值。過氧化值(mmol/kg)與氧化油加量(%)的關(guān)系為:0~6mmol/kg樣品集,碘量法實(shí)測(cè)值與山茶油加量的線性方程為y=0.0689+0.0735x,R=0.9994,SD=0.0765;紫外光譜法預(yù)測(cè)值與山茶油加量的線性方程為y=0.0088+0.753x,R=0.9997,SD=0.0519;6~14mmol/kg樣品集,碘量法實(shí)測(cè)值與花生油加量的線性方程為y=-0.181+0.143x,R=0.9992,SD=0.1293;紫外光譜法預(yù)測(cè)值與花生油加量的線性方程為y=0.1346+0.1381x,R=0.9998,SD=0.0611。2種方法測(cè)定的POV與山茶油、花生油加量呈線性相關(guān)。相關(guān)方程表明,它們有相似的斜率,兩種方法的測(cè)定結(jié)果基本一致。與碘量法相比,紫外光譜法的SD低于碘量法,說明紫外光譜法重復(fù)性好于碘量法。結(jié)果表明:過氧化值介于0~6mmol/kg樣品集的特征吸收峰均在264nm波長(zhǎng)處,過氧化值介于6~14mmol/kg樣品集的特征吸收峰均在266nm波長(zhǎng)處,與分析結(jié)果基本一致;紫外光譜法測(cè)定POV的結(jié)果與碘量法測(cè)定結(jié)果非常接近。2.4.3碘量法測(cè)定pov為了研究油脂種類對(duì)模型的影響,選取12種不同的油脂用模型預(yù)測(cè)POV,并用碘量法平行測(cè)定其POV,結(jié)果見圖4。由圖4可以看出,兩種方法測(cè)定結(jié)果線性相關(guān)性良好,R為0.9993。方程斜率接近1,截距接近于0,說明兩種方法測(cè)定結(jié)果非常接近,同時(shí)也表明模型不受油脂種類的影響。3特征吸收及過氧化值根據(jù)TPP、TPPO分別在264nm和266nm波長(zhǎng)處吸光度與質(zhì)量摩爾濃度關(guān)系得到TPP與TPPO混合體系在特征吸收