CN106198419B - 检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂和方法 - Google Patents
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Abstract
检测油料或油脂中α,β‑不饱和醛含量的试剂和方法，它涉及一种检测油料或油脂中α,β‑不饱和醛含量的试剂和方法。它解决了现有油料、油脂中次级氧化产物含量检测方法条件复杂、苛刻，检测试剂毒性大、危害检测人员健康，测量结果严重偏离实际值等问题。试剂由显色剂和酸组成。检测方法：将待检测油料或油脂溶解，然后加入显色剂和酸混合均匀形成检测体系，再显色、测吸光度，并根据标准曲线计算出α,β‑不饱和醛含量，含量越高代表次级氧化产物含量越高，油料或油脂的氧化程度越深。本发明方法检测结果准确，检出限低、灵敏度高。采用本发明方法再结合油料或油脂的过氧化物值可以精确的获知测试样品的氧化程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂和方法。
背景技术
在油料及油脂的存储过程中甘油三酯容易被空气中的氧气所氧化，产生初级氧化产物——油脂过氧化物。过氧化物本身不稳定，会缓慢地进行分解反应，生成脂肪醛(如饱和脂肪醛和α,β-不饱和醛)和其它小分子化合物(如1-辛烯-3-醇、正己酸)等次级氧化产物。大量研究证实，在油料、油脂氧化过程中初级氧化产物的含量先增加后减少，而次级氧化产物(如其中的α,β-不饱和醛)的含量呈稳步增加趋势(即：较高的α,β-不饱和醛含量往往代表较高的次级氧化产物含量和较深的氧化程度)(Eur.J.Lipid Sci.Technol.2014,116,395-406；J.Agric.Food Chem.2010,58,6234–6245)。因此，在评估油料的氧化程度时，需要结合过氧化物值和次级氧化产物含量两个指标，才能比较全面地评估油料的氧化程度。
但在实际质量监控过程中，一般只测试产品的过氧化物值，这是因为过氧化物值的测试过程较为简单；而油料中次级氧化产物含量的检测一般采用茴香胺值(GB/T 24304-2009《动植物油脂茴香胺值的测定》)或者羰基价(GB/T5009.37-2003食用植物油卫生标准的分析方法)，但这两种测试条件复杂又苛刻。测试茴香胺值时，首先必须对茴香胺进行重结晶提纯；其次，必须对测试溶剂(异辛烷和冰乙酸)以及被测试的油料、油脂进行除水处理，使三者的含水率低于0.1％；而且茴香胺试剂还具有化学不稳定性、高毒性和致癌性等缺点。另外，有一些油脂如毛米糠油含有对酸敏感的成分，在测试茴香胺值时，未反应溶液(加醋酸后)在350nm处的吸光度显著增加，增加幅度远超茴香胺显色增加的吸光度，强烈干扰茴香胺值的测定；有一些特殊品种的鱼油，其本身在350nm处即有很强的摩尔消光系数，大幅增加了测定结果的误差。同样地，在羰基价测试过程中，复杂的溶剂精制过程以及毒性试剂苯和二硝基苯肼的使用，也限制了其在实际产品质检过程中的应用。因此目前实际质检过程中，基本不监测油料、油脂的次级氧化产物含量，而仅以过氧化物值评估油脂的氧化程度。
最近Irene Erdelmeier等提出，使用N-甲基-2-苯基吲哚(NMP)可以通过紫外法方便地测定脂肪次级氧化产物中的丙二醛和4-羟基-2-烯醛的含量，但该方法需要引入一种金属氧化剂，因此测试过程中油脂不可避免地被进一步氧化；而且次级氧化产物中的α,β-不饱和醛会抑制NMP与4-羟基-2-烯醛的反应，使测试结果偏离实际值(Chem.Res.Toxicol.1998,11,1176-1183；JAOCS 1998,75,597–600)。还有一种技术采用丙二醛值测定油脂的氧化程度，但丙二醛属于次级氧化产物的再氧化产物，油脂中含量很低，一般需要较大的样品量以及一个提取过程才能得到测定结果。
发明内容
本发明是为了解决现有油料、油脂中次级氧化产物、特别是α,β-不饱和醛含量检测方法条件复杂、苛刻，检测试剂毒性大、危害检测人员健康，测量结果严重偏离实际值等问题，而提供的一种检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂和方法。
本发明检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂由显色剂和酸组成；其中，显色剂为吡咯、吡咯衍生物或吡咯聚合物，且吡咯衍生物及吡咯聚合物的吡咯环上至少有2个位置的次甲基未被取代基取代。
本发明检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法按以下步骤进行：
将待检测油料或油脂溶解，然后加入显色剂和酸混合均匀形成检测体系，再显色、测吸光度，并根据标准曲线计算出α,β-不饱和醛含量。
本发明试剂中显色剂的取代基种类没有限制，取代基的不同对α,β-不饱和醛的检测结果无影响，仅是显色反应的最强吸收波长和检测限度有所不同。
本发明检测方法对检测试剂、检测环境和检测条件要求低、不苛刻，检测用试剂无毒性、对人体无害、安全性高。
本发明方法每次检测所需样品质量少，仅为0.1～500mg，且无须对待检测样品进行脱水处理。本发明方法检测结果准确，检出限低、灵敏度高。采用本发明方法再结合油料或油脂的过氧化物值可以精确的获知测试样品的氧化程度。
附图说明
图1为实施例2检测结果图；
图2是实施例3中四种油脂80℃加速老化不同时间后α,β-不饱和醛的含量曲线图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂由显色剂和酸组成；其中，显色剂为吡咯、吡咯衍生物或吡咯聚合物，且吡咯衍生物及吡咯聚合物的吡咯环上至少有2个位置的次甲基未被取代基取代。
动、植物体内广泛存在吡咯、吡咯衍生物，因此显色剂具有明确地低毒性和安全性。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：吡咯衍生物及吡咯聚合物中的取代基可以是卤基、氨基、羟基、硝基、磺酸基、羧基、酰基、烷基、苯基或烯基。其它与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：酸为质子酸或路易斯酸。其它与实施方式一或二相同。
本实施方式质子酸为盐酸、氢溴酸、高氯酸、硝酸、硫酸、甲磺酸、对苯甲磺酸、对甲苯磺酸、三氯甲磺酸、三氟甲磺酸、乙酸、三氯乙酸或三氟乙酸。
本实施方式路易斯酸为三氯化铝、氯化锌或氯化锆，本实施方式路易斯酸对油脂和油料不具有氧化性。
具体实施方式四：本实施方式检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法按以下步骤进行：
将待检测油料或油脂溶解，然后加入显色剂和酸混合均匀形成检测体系，再显色、测吸光度，并根据标准曲线计算出α,β-不饱和醛含量。
本实施方式采用标准样品绘制标准曲线。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四的不同点是：溶解油料或油脂的溶剂为不含醛类分子的醇类、烃类、酯类、腈类或酮类溶剂。其它步骤及参数与实施方式四相同。
本实施方式溶剂采用分析纯或者分析纯以上规格。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五的不同点是：检测体系中待检测油料或油脂的浓度为0.01～500mg/mL。其它步骤及参数与实施方式四或五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四至六之一的不同点是：检测体系中显色剂的浓度为0.01～100mg/mL；检测体系中酸的浓度为0.1～800mg/mL。其它步骤及参数与实施方式四至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四至七之一的不同点是：显色的反应温度为0～100℃，显色时间为5～600min。其它步骤及参数与实施方式四至七之一相同。
显色时间与显色反应温度有关，二者之间符合阿伦尼乌斯方程，显色温度较高，显色用时较短，反之显色温度较低，需相应地增加显色时间。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式四至八之一的不同点是：在波长为400～540nm测量吸光度。其它步骤及参数与实施方式四至八之一相同。
实施例1
用2-己烯醛代表α,β-不饱和醛加入新鲜的油料中，所配置成的检测体系中油料的浓度为20mg/mL。
1、溶剂：甲醇，显色剂：吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：盐酸(检测体系中浓度为20mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
2、溶剂：乙醇，显色剂：2-甲基吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：三氯化铝(检测体系中浓度为5mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
3、溶剂：异辛烷，显色剂：2,3-二甲基吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：三氟乙酸(检测体系中浓度为80mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
4、溶剂：乙腈，显色剂：2,4-二甲基吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：高氯酸(检测体系中浓度为10mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
5、溶剂：乙醇，显色剂：2-吡咯甲酸(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：氯化锌(检测体系中浓度为5mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
6、溶剂：乙醇，显色剂：2-苯基吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：硝酸(检测体系中浓度为5mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
7、溶剂：异辛烷，显色剂：苯并吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：甲磺酸(检测体系中浓度为0.1～800mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
8、溶剂：乙酸乙酯，显色剂：聚(N-乙烯基吡咯)(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：乙酸(检测体系中浓度为0.1～800mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
9、溶剂：乙醇，显色剂：2,3,4-三甲基吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：乙酸(检测体系中浓度为0.1～800mg/mL)，显色温度：30℃，显色时间：45min。
10、溶剂：甲醇，显色剂：吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：无，显色温度：30℃，显色时间：45min。
11、溶剂：乙醇，显色剂：2-甲基吡咯(检测体系中浓度为0.01～100mg/mL)，酸：无，显色温度：30℃，显色时间：45min。
上述11组显色剂及对应的吸光度峰值波长和摩尔消光系数如表1所示。
表1
在没有酸加入的情况下，检测体系颜色没有变化、测试不产生光吸收现象，当显色剂的吡咯环上次甲基的取代基数量大于2时无显色反应发生、测试不产生光吸收现象。
实施例2
用2-己烯醛代表α,β-不饱和醛配置成不同浓度的检测体系进行检测。
本实施例检测体系为总体积为4mL，其中以2,3-二甲基吡咯作为显色剂、以分析纯甲醇作为溶剂、以三氟乙酸作为酸，检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL。本实施例中显色温度：22℃，显色时间：90min，在465nm处测试检测体系的吸光。
本实施例检测结果如图1所示。图1显示，本实施例检测方法在吸光度小于1.4(检测体系中2-己烯醛的浓度为22μM)时，显色反应的吸光度随着2-己烯醛浓度的增加线性增加，准确性高、检出限低。根据实施例2检测结果可绘制吸光度小于1.4时，以2,3-二甲基吡咯为显色剂的α,β-不饱和醛浓度与吸光度之间的标准曲线。
实施例3
取新鲜豆油、猪油、鱼油和棕榈仁油20.0g置于培养皿中，在80℃烘箱中加速老化，每24h取样0.5g存入-20℃的冰箱中保存。将各个油料样品分别溶解于异辛烷中，然后加入2,3-二甲基吡咯和三氟乙酸混合均匀形成检测体系，再在35℃鼓风烘箱中显色30min，显色反应结束后冷却至室温，于465nm处测试吸光度，并根据实施实例2的标准曲线计算上述四种样品中的α,β-不饱和醛(醛值)含量；其中，检测体系中油料样品的浓度为0.1～50mg/mL、检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL。
本实施例的检测结果如图2。
本发明方法适用于各种不同的油料或油脂检测。
实施例4
取相同饲料级毛米糠油分为两组，分别采用本发明方法和茴香胺值法分别进行测定：
本发明方法：取饲料级毛米糠油(过氧化物值<2mmol/kg)样品溶解于异辛烷中，然后加入2,3-二甲基吡咯和三氟乙酸混合均匀形成检测体系，再在40℃显色25min，显色反应结束后冷却至室温，于465nm处测试吸光度，并根据实施实例2的标准曲线计算上述样品中的α,β-不饱和醛(醛值)含量；其中，检测体系中油料样品的浓度为2mg/mL、检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL。
测得该毛米糠油样品的吸光度是0.403，醛值测定为3.2±0.1mmol/kg。虽然该毛米糠油的过氧化物值较低，但毛米糠油的实际氧化程度较高。
在测试体系中，毛米糠油的异辛烷溶液(2mg/mL)在465nm处吸光度为0.012；毛米糠油的异辛烷溶液(2mg/mL)加入100mg/mL的三氟乙酸并显色后，吸光度为0.014(结果见表2)，酸的加入并没有明显改变吸光度，本发明方法中吸光度的变化来源于显色剂与α,β-不饱和醛的反应，酸的存在不干扰测试结果。
茴香胺值的测定方法：
首先按GB/T 24304-2009《动植物油脂茴香胺值的测定》中的方法对试剂和毛米糠油样品进行纯化和干燥处理。按照GB/T 24304-2009《动植物油脂茴香胺值的测定》中第九章的操作步骤完成以下测定：
①未反应溶液的测定，成分为米糠油异辛烷溶液；
②空白反应溶液的测定，成分为米糠油异辛烷溶液+醋酸；
③反应溶液的测定，成分米糠油异辛烷溶液+茴香胺醋酸溶液。
按照GB/T 24304-2009《动植物油脂茴香胺值的测定》测试上述3组溶液的茴香胺值结果如表2。
表2
根据表2测试结果可知茴香胺值的测定过程中醋酸的存在干扰了的茴香胺值测试结果，说明GB/T 24304-2009检测毛米糠油的次级氧化产物含量存在严重缺陷，难以获得该毛米糠油的氧化程度。
实施例5
同一批饲用鱼粉分为2组，a组取饲用鱼粉1.0g用石油醚5.0mL萃取3次，合并萃取液，室温挥发除去石油醚，得鱼油80mg。b组取鱼粉50.0g用石油醚萃取，挥发溶剂得到鱼油4.5g。然后分别用本发明检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法和茴香胺值两种方法进行检测。
本发明方法：取鱼油50mg溶解于异辛烷中，然后加入2,3-二甲基吡咯和三氟乙酸混合均匀形成检测体系，并测试鱼油空白(鱼油溶液+三氟乙酸混合显色)，再在40℃显色25min，显色反应结束后冷却至室温，于465nm处测试吸光度，并根据实施实例2的标准曲线计算上述样品中的α,β-不饱和醛(醛值)含量；其中，检测体系中油料样品的浓度为5mg/mL、检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL。
本发明方法测得该鱼油样品空白和鱼油检测液的吸光度分别为0.126和0.325，鱼油样品中醛值为0.63mmol/kg。
茴香胺值的测定方法：
按照GB/T 24304-2009《动植物油脂茴香胺值的测定》将鱼油用Na2SO4干燥，溶解于干燥的异辛烷中，并定容至25mL，然后进行检测。检测结果如表3所示。
表3
为了满足GB/T 24304-2009《动植物油脂茴香胺值的测定》的检测要求，鱼油的样品浓度必须控制在0.08g/25mL以下，由于茴香胺值法测试灵敏度较低，在符合国家标准要求的鱼油浓度下平行测试两次，所得的茴香胺值分别为-5.2和1.8，结果偏差较大。
实施例6
取2014年12月分产大豆油10.0g(室温条件下存储16个月)，置于直径为10cm的培养皿中，然后于135℃鼓风烘箱中加速氧化20h，冷却至室温，溶解于异辛烷中，并加入2,3-二甲基吡咯和三氟乙酸混合均匀形成检测体系，检测体系中油料样品的浓度为0.2mg/mL、检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL，再于35℃环境中显色30min，显色反应结束后冷却至室温，于465nm处测试吸光度，并根据实施实例2的标准曲线计算上述样品的醛值为18.6mmol/kg。另外根据碘量法测定得到其过氧化物值为127mmol/kg。重新将此豆油置于鼓风烘箱中，温度升高至180℃继续氧化2h，冷却至室温，溶解于异辛烷中，然后加入2,3-二甲基吡咯和三氟乙酸混合均匀形成检测体系，检测体系中油料样品的浓度为0.1mg/mL、检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL，再于35℃环境中显色30min，显色反应结束后冷却至室温，于465nm处测试吸光度，并根据实施实例2的标准曲线计算上述样品的醛值，醛值升高至26.3mmol/kg，但是其过氧化物值降低为0.56mmol/kg。
本发明方法可在过氧化物值含量很低的情况下，确定待检样品的氧化程度。
实施例7
取超市售当年产食品大豆10.0g，采用脂肪抽提器抽提脂肪，减压挥发溶剂得到新鲜豆油。取2014年12月分产大豆油10.0g(室温条件下存储16个月)，置于直径为10cm的培养皿中，然后于135℃鼓风烘箱中加速氧化1h，取样0.1g标记为氧化豆油A，并保存于-20℃冰箱中；鼓风烘箱中剩余大豆油再迅速升温至180℃，并保持40min，取样0.1g，标记为氧化豆油B。采用本发明方法测试样品的α,β-不饱和醛含量、采用碘量法测试样品的过氧化物值，测试结果如表4所示。
表4
根据表4的检测结果以过氧化物值作为参考，豆油的氧化程度顺序为：新鲜大豆提取油<2014年豆油<氧化豆油B<氧化豆油A，这显然不符合实际情况。当我们以醛值为判定标准时，豆油的氧化程度顺序为：新鲜大豆提取油<2014年豆油<氧化豆油A<氧化豆油B，符合实际情况。造成这种结果的原因是后续的180℃氧化过程中部分过氧化物发生了分解反应，生成脂肪醛等次级氧化产物，从而使其过氧化物值低于氧化豆油A。因此可知，仅通过过氧化物值判断油料氧化程度的方式不准确。
以α,β-不饱和醛含量作为判断油料氧化程度的依据准确、可靠。
实施例8
分别将正己醛、2,4-癸二烯醛和4-羟基-2-壬烯醛溶解于异辛烷，配制成一定浓度的溶液，然后加入2,3-二甲基吡咯和三氟乙酸混合均匀形成检测体系，检测体系中2,3-二甲基吡咯的浓度为10mg/mL，检测体系中三氟乙酸的浓度为100mg/mL，再于35℃环境中显色30min，显色反应结束后冷却至室温，于465nm处测试吸光度，并根据实施实例2的步骤绘制正己醛、2,4-癸二烯醛和4-羟基-2-壬烯醛的标准曲线，根据线性拟合结果计算摩尔消光系数，结果如表5所示。
表5
根据表5的数据可知4-羟基-2-壬烯醛和2,4-癸二烯醛的摩尔消光系数与2-己烯醛极为接近，并远远大于正己醛。一般情况下，在脂肪氧化的次级分解产物中饱和脂肪醛的含量与α,β-不饱和醛(主要包括2-烯醛、4-羟基-2-壬烯醛、2,4-二烯醛)接近，因此饱和脂肪醛不对发明所提供的测试结果产生显著干扰，可以说本发明所提供的方法检测目标底物是脂肪氧化分解所产生的所有α,β-不饱和醛(包括4-羟基-2-壬烯醛和2,4-二烯醛)，而且它们之间不存在相互抑制作用，所以本发明所提供的方法显著优于NMP法，可以准确评估油脂的氧化程度。
Claims (8)
1.检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂，其特征在于该试剂由显色剂和酸组成；其中，显色剂为吡咯、吡咯衍生物或吡咯聚合物，且吡咯衍生物及吡咯聚合物的吡咯环上至少有2个位置的次甲基未被取代基取代。
2.根据权利要求1所述的检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂，其特征在于吡咯衍生物及吡咯聚合物中的取代基可以是卤基、氨基、羟基、硝基、磺酸基、羧基、酰基、烷基、苯基或烯基。
3.根据权利要求1所述的检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的试剂，其特征在于酸为质子酸或路易斯酸。
4.检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
将待检测油料或油脂溶解，然后加入显色剂和酸混合均匀形成检测体系，再显色、在波长为400～540nm测量吸光度，并根据标准曲线计算出α,β-不饱和醛含量；其中，显色剂为吡咯、吡咯衍生物或吡咯聚合物，且吡咯衍生物及吡咯聚合物的吡咯环上至少有2个位置的次甲基未被取代基取代。
5.根据权利要求4所述的检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法，其特征在于溶解油料或油脂的溶剂为不含醛类分子的醇类、烃类、酯类、腈类或酮类溶剂。
6.根据权利要求4所述的检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法，其特征在于检测体系中待检测油料或油脂的浓度为0.01～500mg/mL。
7.根据权利要求4所述的检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法，其特征在于检测体系中显色剂的浓度为0.01～100mg/mL；检测体系中酸的浓度为0.1～800mg/mL。
8.根据权利要求4所述的检测油料或油脂中α,β-不饱和醛含量的方法，其特征在于显色的反应温度为0～100℃，显色时间为5～600min。
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| 油脂氧化检测方法研究进展;何志平 等;《安徽农业科学》;20101231;第38卷(第21期);11461 * |
| 油脂氧化评价研究进展;曹文明 等;《粮食与油脂》;20131231;第26卷(第4期);全文 * |
| 食用油脂过氧化值检测方法的研究;张荣华 等;《粮食与食品工业》;20121231;第19卷(第6期);全文 * |
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