食用油過氧化值的紫外光譜測定方法研究

柴油在加工和儲存過程中容易受到氧氣和熱量的影響，導致氫氧化反應。氫氧化反應容易被分解為小分子醇、醇和酮。這些物質不僅會影響油的味道，還會降低營養價值，損害人類健康。過氧化值(peroxidevalue,POV)是食用油重要質量指標之一,反映油脂氧化酸敗程度。目前,測定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方法等,其中碘量法是國際通用方法,簡單易行,但受外界因素影響較大,其測定結果重復性差,靈敏度低。為了提高POV檢測精確度,有研究利用三苯基磷(triphenylphosphine,TPP)與氫過氧化物反應生成三苯基氧磷(TPPO),基于紅外光譜和近紅外光譜建立食用油POV測定方法。紫外光譜(ultraviolet,UV)作為一種常用檢測手段,被廣泛應用于食品、醫藥、環境等領域。Talpur等建立了基于紫外光譜測定菜籽煎炸油POV的方法,但所建模型只能用于菜籽油的檢測,方法具有很大局限性。本實驗以常見食用油為原料,利用TPP定量反應生成TPPO,基于紫外光譜建立食用油POV測定方法,以期為食用油POV的快速測定提供參考。1材料和方法1.1菜籽油樣品的測定菜籽油、花生油、芝麻油、橄欖油、苦杏仁油、調和油、玉米油、葵花仁油、山茶油、魚油、羊油等食用油市購;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獲得,并用碘量法測定確認。三苯基磷(>99%)、三苯基氧磷(>99%)均為分析純美國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(準確配制質量分數為40%的TPP氯仿溶液)、TPPO貯備液(準確配制質量分數為40%的TPPO氯仿溶液),避光保存備用。1.2設備和設備UV-2550型雙光束紫外分光光度計日本Shimadzu公司。1.3方法1.3.1tpp、tppo含量的計算測定是基于TPP能與食用油中的氫過氧化物快速反應生成TPPO,其化學計量反應式如圖1所示。1molTPP(TPP相對分子質量為262.28)能使1mol氫過氧化物ROOH轉化成ROH,同時產生1molTPPO(TPPO相對分子質量為278.28),因此可將油樣中TPP、TPPO的含量折算成相應的過氧化值,折算關系式如下:式中:m1為TPP或TPPO的質量/g;M1為TPP或TPPO的相對分子質量;m油為油脂質量/kg。根據油脂中TPP含量計算相應的POV,1mmol/kgPOV相當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POV為25mmol/kg;TPPO的含量折算相應的POV,1mmol/kgPOV相當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POV為23.6mmol/kg。依據計量反應,反應過程中TPPO的POV與TPP的POV之和保持不變,即為反應前加入待測樣品中TPP的POV,以TPPO的POV表示待測樣品的過氧化值。1.3.2驗證模型的構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標準樣品液。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標準樣品相同操作,配制成TPPO標準樣品液。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,再分別移取相應量(確保TPP與TPPO折算相應的POV之和為25mmol/kg)TPPO貯備液對應加入上述油樣中,混合均勻,用氯仿稀釋1250倍配制成TPP與TPPO標準樣品液。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,用氯仿稀釋1250倍配制成驗證集樣品溶液。配制2個系列不同POV的油樣來驗證模型,一個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,波長范圍230~290nm,每個樣品掃描3次。1.3.4紫外光譜的測定稱取油樣4.000g,加入TPP貯備液50μL,混合均勻(振蕩約1min)使其充分反應,用氯仿稀釋1250倍配制成樣品溶液。在室溫條件下,以加相應油樣不加TPP貯備液的空白試樣作為參比,采集樣品的紫外光譜。依據TPP與TPPO混合體系的吸光度(x)與TPPO質量摩爾濃度(y)的模型,預測油樣中生成TPPO的質量摩爾濃度,進而計算出油樣的POV。1.3.5pov測試采用碘量法測定油脂樣品的POV作為實測值,通過模型預測獲得驗證樣品的POV作為預測值。2結果與分析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標準樣品液、7.41×10-2mmol/LTPP標準樣品液、及7.41×10-2mmol/LTPP與7.37×10-2mmol/LTPPO標準樣品液,以氯仿為參比,采集230~290nm波長范圍內紫外光譜,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波長處有特征吸收,TPP在264nm波長處有特征吸收。當TPP和TPPO等濃度混合時,TPP和TPPO在紫外光譜特征吸收峰相互影響,TPPO在238nm和266nm波長處的特征吸收峰受到TPP吸收峰影響,而TPP在264nm波長處的特征吸收峰受到TPPO吸收峰的影響。因此,建模時需要同時考慮TPP和TPPO的影響。根據化學定量反應,消耗TPP物質的量與生成TPPO物質的量相等,可以選擇以TPP與TPPO在某一波長下的吸光度之和來衡量TPP與氫過氧化物反應生成TPPO的情況,進一步推算出氫過氧化物的含量。2.2tppo質量摩爾濃度的和保持反應體系中消耗TPP物質的量等于生成TPPO物質的量,也等于氫過氧化物的物質的量;體系中初始加入50μLTPP貯備液的質量摩爾濃度為25mmol/kg,反應過程中TPPO與TPP質量摩爾濃度之和保持不變,即為25mmol/kg,模擬化學定量反應過程,配制成相應油樣(表1),并掃描光譜(圖3)。由圖3可知,隨著TPP質量摩爾濃度的減少,TPPO質量摩爾濃度的增加,264nm和266nm波長區域的吸光度呈下降趨勢。當TPP質量摩爾濃度減少到一定程度時,特征吸收峰從264nm波長處移到266nm波長處,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特征吸收與質量摩爾濃度的關系。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樣,采集紫外光譜,測定TPPO在264nm和266nm波長處的吸光度,并建立吸光度與質量摩爾濃度的關系;用相同方法建立TPP在264nm和266nm波長處的吸光度與質量摩爾濃度關系。TPPO特征吸收峰為264nm時,y=5.629+247.414x,R=0.9992;TPPO特征吸收峰為266nm時,y=3.931+186.452x,R=0.9994;TPP特征吸收峰為264nm時,y=0.141+24.038x,R=0.9987;TPP特征吸收峰為266nm時,y=0.124+24.356x,R=0.9986。TPP和TPPO在264nm和266nm波長處的吸光度與質量摩爾濃度均具有良好線性關系,R均大于0.99。根據以上關系,當TPPO與TPP質量摩爾濃度之和為25mmol/kg(體系中初始加入TPP貯備液的質量摩爾濃度為25mmol/kg)時,得到TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度x與TPPO質量摩爾濃度y的關系:y1=26.928-26.625x(264nm),y2=28.024-28.016x(266nm)。當樣品特征吸收峰為264nm時,利用方程y1=26.928-26.625x預測TPPO質量摩爾濃度;當樣品特征吸收峰為266nm時,利用方程y2=28.024-28.016x預測TPPO質量摩爾濃度,即為待測樣品的POV。2.4模型驗證2.4.1特征吸收波長及與標準曲線的關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準樣品,采集紫外光譜。根據TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度與TPPO質量摩爾濃度的關系,y1=26.928-26.625x(264nm),y2=28.024-28.016x(266nm)對樣品進行預測分析。TPPO質量摩爾濃度實測值與預測值的線性關系為:266nm波長處,y=0.022+0.999x,R=0.9998;264nm波長處,y=0.0755+0.985x,R=0.9995。TPPO質量摩爾濃度實測值與預測值的標準曲線相關性良好,R均大于0.99。根據TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度x與TPPO質量摩爾濃度y的關系可知,當TPPO質量摩爾濃度為5.92mmol/kg時,混合體系在266nm波長處吸光度與264nm波長處吸光度相等(即y1=y2),樣品特征吸收峰會發生變化。結果表明:TPPO質量摩爾濃度高于6mmol/kg的樣品特征吸收峰均在266nm波長處,低于6mmol/kg的樣品特征吸收峰均在264nm波長處,與分析結果基本一致。根據NY/T751—2007《綠色食品食用植物油》的規定,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現食用油氧化程度的定性分析。2.4.2測量法與碘、油松加量的線性關系配制2個系列油樣來驗證模型,一個樣品集的過氧化值介于0~6mmol/kg之間,另一個樣品集的過氧化值介于6~14mmol/kg之間。根據TPP與TPPO混合體系在特征吸收峰處吸光度x與TPPO質量摩爾濃度y的關系,依據樣品的特征吸收峰選擇相應關系式對樣品進行預測分析,并用碘量法平行測定其過氧化值。過氧化值(mmol/kg)與氧化油加量(%)的關系為:0~6mmol/kg樣品集,碘量法實測值與山茶油加量的線性方程為y=0.0689+0.0735x,R=0.9994,SD=0.0765;紫外光譜法預測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,碘量法實測值與花生油加量的線性方程為y=-0.181+0.143x,R=0.9992,SD=0.1293;紫外光譜法預測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種方法測定的POV與山茶油、花生油加量呈線性相關。相關方程表明,它們有相似的斜率,兩種方法的測定結果基本一致。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性好于碘量法。結果表明:過氧化值介于0~6mmol/kg樣品集的特征吸收峰均在264nm波長處,過氧化值介于6~14mmol/kg樣品集的特征吸收峰均在266nm波長處,與分析結果基本一致;紫外光譜法測定POV的結果與碘量法測定結果非常接近。2.4.3碘量法測定pov為了研究油脂種類對模型的影響,選取12種不同的油脂用模型預測POV,并用碘量法平行測定其POV,結果見圖4。由圖4可以看出,兩種方法測定結果線性相關性良好,R為0.9993。方程斜率接近1,截距接近于0,說明兩種方法測定結果非常接近,同時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TPP、TPPO分別在264nm和266nm波長處吸光度與質量摩爾濃度關系得到TPP與TPPO混合體系在特征吸收