CN103487446A

CN103487446A - 一种基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的检测方法

Info

Publication number: CN103487446A
Application number: CN201310446668.4A
Authority: CN
Inventors: 金银哲; 陆建锋; 康闻宇; 程裕东
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: CN103487446B

Abstract

本发明公开了一种基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的快速检测方法，包括以下步骤：将待检测油炸食品弄碎并置于去离子水中，回流搅拌1-4h，过滤，得滤液；利用同轴探针法测定滤液的介电特性值，绘制3×10⁸～10¹⁰Hz频率条件下滤液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)；判别食材中是否含有铝离子；绘制滤液损耗总和差分曲线，根据介电特性和明矾添加剂之间的相关方程式N=0.1514Δε″_0.425GHz计算得到明矾添加剂的含量；其中，N为明矾添加剂的含量，Δε″_0.425GHz为0.425GHz频率处滤液差分介质吸收强度。本发明检测时间短，方法简单易操作，在检测油炸食品中明矾添加剂的含量方面有广泛的应用前景。

Description

一种基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的检测方法

技术领域

本发明涉及一种快速检测食品中明矾添加剂的方法，尤其是基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的快速检测方法。

背景技术

油条是中国传统早点之一，外酥内松、色泽金黄，是老少皆宜、妇幼喜食的广受中国人喜爱的独特食品。油条的工艺过程中需要加入明矾，当人食用明矾后，含有的铝绝大部分通过肾脏等器官排泄出去，只有1%～2%被吸收并储留在人的肺、骨骼、肝、脑、睾丸等处。当所摄入的铝量过多时往往会增加肾的负担，将引起肾功能失调、肾衰竭和尿毒症等。

目前，铝的检测方法有传统的滴定法、分光光度法等，精密度更高的有石墨炉原子吸收光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）及ICP-质谱法（ICP-MS）、荧光分析法以及极谱法等。这些方法存在的主要问题有：价格昂贵、操作复杂；操作过程中涉及高温、强酸或者微波消解等，这些无形中增加了实验的复杂度和危险性，且回收率低。而精密度和准确度好的方法则需要繁琐的样品前处理工艺，费时费力，不利于普及。从一般性的检测扩展到快速、高灵敏度、无损、绿色是未来检测技术发展的方向。方便、简单、低成本、多指标的检测方法开发前景广阔，其应用范围广泛，能够便于消费群体的实时监控和检测。

利用食品的介电特性对食品进行无损检测在理论上和实际应用方面都具有可行性。利用食品介电特性对产品品质检测是食品物性学研究的重点之一，产品品质的变化可以客观地评价加工工艺的优劣,准确地判断加工过程的终点。介电特性法因其高效、可靠及简便的特点，可以实现高质量的农产品内部品质综合指标的检测及分级技术，提升农业自动化的进程，在农产品的成熟度监控、分级包装、贮藏保鲜中的应用前景十分广泛。利用农产品的介电特性进行快速无损检测其品质的研究始于20世纪60年代。发展至今已扩展到水果、蔬菜的成熟度、损伤的快速检测，谷物、大豆、种子的水分测定，饮料、啤酒、乳制品的细菌检测和保存期、安全期的控制等方面。介电特性还用来提供水产品的加工处理基础数据。虽然，介电特性广泛应用于水果、蔬菜、蛋类、豆类、油脂类和部分水产鱼类中，但还没有对于油炸食品，尤其是油条中明矾添加剂介电特性的相关报道。

发明内容

为了克服已有的检测方式简单精密度却不高、精密但费时费力、过程复杂的不足，本发明提供一种基于介电特性的快速检测油炸食品中明矾添加剂的方法，以快速简单、精密度高，能够较为准确、方便的检测油炸食品中铝的含量，从而便于判断食材是否符合卫生标准。

本发明采取的技术方案为：

食材具有极化特性，选取可能发生取向极化和原子极化的3×10⁸～10¹⁰Hz频率区域，考察不同浓度的明矾、小苏打及其混合水溶液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)；揭示其规律性和特征，提出测定油炸食品中明矾添加剂含量的差分介电频谱新技术，具体如下：

一种基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的快速检测方法，包括以下步骤：

（1）将待检测油炸食品弄碎并置于去离子水中，回流搅拌1-4h，过滤，得滤液；

（2）利用同轴探针法测定滤液的介电特性值，绘制3×10⁸～10¹⁰Hz频率条件下滤液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)；判别食材中是否含有铝离子；

（3）绘制滤液损耗总和差分曲线，根据介电特性和明矾添加剂之间的相关方程式N=0.1514Δε″_0.425GHz计算得到明矾添加剂的含量；其中，N为明矾添加剂的含量，Δε″_0.425GHz为0.425GHz频率处滤液差分介质吸收强度。

步骤（1）待检测油炸食品与去离子水质量比为1:100。

所述明矾添加剂包括明矾和小苏打。

本发明的原理在于：采用同轴探针法测定食材滤液的介电特性，通过在指定特定频率下确定明矾原子极化引起的谐振型特征后，以频谱的方式判别食材中是否含有铝离子，并建立介质的吸收强度与明矾浓度的对应关系。因为差分介电损耗总和与漏导损耗总和曲线在宽频下恒定，判断最佳检测频率，并建立此频率下明矾与小苏打混合液差分介电吸收强度ε″(ω)与混合液浓度的关系。最后，本发明用原子吸收光谱法进行铝含量的测定及相关性的验证。

运用本发明的技术可有效，方便的检测样品中是否含有铝原子以及对应的铝的含量：本发明能够在短时间内（1h-4h）快速检测油炸食品中明矾添加剂的含量，并且所使用的方法简单易操作，避免了传统的明矾检测方法需要多种化学试剂、多步操作，检测过程繁琐的缺点。本发明在检测油炸食品中明矾添加剂的含量方面有广泛的应用前景。

附图说明

图1为明矾水溶液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)图谱，其中字母a-i分别代表：

a=0.1020g/L-water；b=0.2010g/L-water；c=0.3018g/L-water；

d=0.4026g/L-water；e=0.5030g/L-water；f=0.6002g/L-water；

g=0.7016g/L-water；h=0.8002g/L-water；i=0.9000g/L-water。

图2为不同浓度混合溶液损耗总和差分曲线图谱，其中字母a-h分别代表：

a=0.700g/L；b=0.900g/L；c=1.000g/L；

d=2.000g/L；e=3.000g/L；f=5.000g/L；

g=7.000g/L；h=9.000g/L。

图3为不同浓度混合溶液在0.425GHz频点处损耗总和。该频点的介质损耗总和ω·ε″(ω)与明矾浓度N基本成线性关系；考虑到没溶质（N=0）时，溶质的介质差分吸收Δε″(ω)=0，可得明矾浓度与0.425GHz频点处介质差分吸收的关系为N=0.1514Δε″_0.425GHz。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图进一步说明本发明的原理。

实施例：

采用市售油条生产配方：面粉按100%计时，需添加小苏打2～3%，明矾2～3%，水40～60%。为明确显示明矾、小苏打的介电特征频谱，本发明以明矾和小苏打分别加入面团中制成油条，后将两者混合进行验证。

三种自制油条的制备方法：只含明矾油条，面、水以及明矾质量比为面：水：明矾=100:40:2；只含小苏打油条，面、水以及小苏打质量比为面：水：小苏打=100:40:2；含有明矾与小苏打混合液油条，面、水以及明矾和小苏打质量比为面：水：明矾：小苏打=100:40:2:2。

将制作的油条样品分别取1-5g剪碎并置于去离子水中，回流搅拌1-4h，过滤，得滤液；

利用同轴探针法测定滤液的介电色散曲线和介电吸收曲线，绘制3×10⁸～10¹⁰Hz频率条件下不同浓度明矾、小苏打及其混合水溶液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)；明矾水溶液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)如图1所示。图中x轴为测定明矾水溶液介电特性的频率范围，y轴分别为介电特性的两个标准指标即介电常数ε′(ω)和介电损失率ε″(ω)。该图反应了明矾水溶液在去除水介电特性后的明矾本身的介电特性值，由图可知，明矾介电特性出现了几个很明显的特征峰。小苏打与明矾、小苏打混合液的介电图谱类似。

在1GHz频率附近不同浓度的明矾水溶液均出现原子极化引起的谐振型特征频谱。其中ε′(ω)频谱特征更明显，更适合用于指认和判断明矾的存在；ε″(ω)频谱随明矾浓度N增大而增强，适合建立ε″(ω)频谱强度与明矾浓度N的对应关系；

小苏打相关的谐振型频谱大部分出现在较高的频域。进一步考察按油条制作合适的明矾和小苏打1：1质量比的混合水溶液的介电频谱表明，ε′(ω)频谱中明矾的多数特征依然存在，仍可用于判断明矾的存在；ε″(ω)频谱强度也依然与明矾和小苏打浓度N存在单一的对应关系，适合于定量推算出浓度N；

根据明矾和小苏打混合水溶液中存在载流子迁移的特点，本发明提出采用介质差分损耗总和曲线ω·ε″(ω)表征明矾浓度N的新技术。图2为不同浓度混合溶液损耗总和差分曲线。由图可见，在较低频域，损耗总和ω·ε″(ω)随着明矾和小苏打浓度增大而增大，相对于明矾和小苏打，介质损耗总和ω·ε″(ω)在较宽频域更加均匀，且随小苏打浓度增大而单调增强。可以建立其与明矾浓度的对应关系。

本发明同时获得了在较宽频域恒定的ω·ε″(ω)谱，指出0.425GHz频率附近可避免明矾谐振型频谱影响，损耗总和更加稳定。依此建立明矾和小苏打浓度N与0.425GHz频率处混合水溶液差分介质吸收Δε″(ω)强度的定量对应关系，关系式为N=0.1514Δε″_0.425GHz，如图3所示。

利用石墨炉原子吸收的方法检测滤液中铝离子含量，继而推算出浸出的水溶液中的明矾含量，同时检测所制备油条中明矾含量，用以验证。

以石墨炉原子吸收的方法验证介质色散曲线和介质吸收曲线与油条中明矾添加剂含量的相关方程式N=0.1514Δε″_0.425GHz的可靠性，相对误差为2.3%。

Claims

1.一种基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤；

（2）利用同轴探针法测定滤液的介电特性值，绘制3×10⁸～10⁹Hz频率条件下滤液的介质色散曲线ε′(ω)和介质吸收曲线ε″(ω)；

2.如权利要求1所述的基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的快速检测方法，其特征在于，步骤（1）待检测食品与去离子水质量比为1:100。

3.如权利要求1所述的基于介电特性的油炸食品中明矾添加剂的快速检测方法，其特征在于，所述明矾添加剂包括明矾和小苏打。

4.权利要求1所述的方法用于其它食品中明矾添加剂的检测。