2009年1月第24卷第1期中国粮油学报JournaloftheChineseCerealsandOilsAssoeiationVd.24.No.1Jan.2009傅里叶红外光谱法油脂定量分析研究进展于修烛杜双奎王青林李志西(西北农林科技大学食品科学与工程学院,杨凌712100)摘要论述了傅里叶红外光谱法油脂定量分析基本原理、优越性以及在油脂过氧化值、游离脂肪酸、反式脂肪酸、碘值、皂化值、顺式和反式脂肪酸和固体脂肪含量等方面应用研究进展。同时,对傅里叶光谱法分析模型的稳定性和传递性及其在自动化分析中应用进行探讨,以期为傅里叶光谱法油脂自动分析检测提供参考。关键词傅里叶红外光谱油脂定量分析中图分类号:TS255文献标识码:A文章编号:1003—0174(2009)Ol一0129—08随着傅里叶红外光谱(F1.IR)技术的不断发展,红外光谱仪附件也在不断地更新换代。新的、先进的红外光谱仪附件的出现,使红外光谱仪附件的功能不断地扩大,性能不断地提高,使红外光谱技术得到更加广泛的应用。红外光谱分析技术的优点是灵敏度高、波数准确、重复性好。红外光谱可以分析超薄薄膜(纳米级)样品,利用红外光谱附件(如红外显微镜)可以分析微克级,甚至纳克级样品。红外光谱可以用于未知物的定性分析,也可以用于已知物的定量分析。红外光谱应用范围非常广泛,可以说,对任何样品,都可以得到一种红外光谱进行红外分析[1|。化合物、油脂氧化初级产物——氢过氧化物及其分解产物。CH基团伸缩振动区域,有三个吸收峰,其中包括顺式双键CH基团吸收峰、CH2中脂肪链和cH3末端的吸收峰,如小分子醛、酮等弱吸收峰。在光谱中间强吸收峰是代表脂肪0一C=0的吸收。如果油脂发生脂解、游离脂肪酸R—COOH的吸收峰,同时与油脂氧化后的醛酮类化合物R—COOH吸收峰交霍在一起。在1550—1000cm‘1吸收区域为油脂指纹区域,用来鉴定油脂类型。在指纹区后面,如有反式脂肪酸存在,就有一些强吸收峰(非共轭和共轭反式脂肪酸吸收峰)。共轭反式脂肪酸比非共轭脂肪酸复杂,在最左边为非共轭反式脂肪CH基团吸收峰。1基本原理红外光谱在油脂分析应用有着悠久的历史,它主要应用于红外光谱提供脂类结构和官能团信息,除了美国油脂化学家协会(AocS)标准方法中对油脂反式脂肪酸定量测定外,红外光谱只用于油脂定性分析。用于油脂定量分析是基于脂类特征吸收峰的了解和光谱分析工作者对脂类吸收峰解读的努40003600320028002400200016001200800力【2J。图1是油脂(菜籽油)衰减全反射(AM)红外光谱。波数/em“图1油脂ATR红外光谱由图l可知,每一个峰和肩峰在一定程度上代表分子结构和官能团或脂质组分信息。在高频端2700.3650以上光谱信息与油脂重要品质参数息息相关。从OH区域可以表明油脂是否有水分或初级氧化产物存在;CH区域或酯键提供有关油脂平均分子量的信息,用皂化值(SN)来测定;COOH表明油脂发生水解或含有游离脂肪酸,而有关醛、酮光谱信息表明油脂二级氧化产物一共轭烯产生,用硫代巴比妥值cm。1区域的吸收峰则表明该化合物中含有OH基团,从而可推断油脂可能含有水分、醇类收稿开期:2007—12—02作者简介:于修烛,1974年出生,男,讲师。博士,功能性油脂及安全检测(’M)和茴香胺值(AV)来测定;光谱可提供非共轭万方数据 130中国粮油学报2009年第1期反式脂肪酸直接测定,而综合顺式CH和反式CH吸收峰可提供不饱和度或碘值的信息,可用化学法或气相色谱法(Gc法)来测定;干洁油脂的红外光谱可表明油脂脂肪酸组成,这与油脂固脂含量(SFC)有关,可用膨胀法或核磁共振法来测定;这些信息也可以用来评价有关饱和、单不饱和、多不饱和脂肪酸的组成,一般用GC法来测定。油脂大多数定量分析指标,如过氧化值、游离脂肪酸含量、碘值、皂化值、茴香胺值等,都需要使用化学试剂和溶剂,而且,操作过程繁琐和结果准确性、重复性差。有的在油脂色泽较深时,就无法进行测定。本文就傅里叶红外光谱法食用油定量分析进行综述,以期为傅里叶光谱法油脂快速分析检测提供参考。2油脂定量分析2.1过氧化值(PeroxideValue。PV)测定在油脂质量控制过程中,AOCS和美国官方分析化学师协会(AoAC)有许多关于油脂氧化分析方法。PV是测定油脂初级氧化产物一氢过氧化物,AOCS一直用碘量法测定。在食品工业中,此法并不是理想的油脂PV分析方法。随着对过氧化物官能团在红外光谱中特征吸收认识的深入,Solver等【3J利用红外光谱研究了油脂自动氧化,结果表明,O—H伸缩振动在波数为3700~3300cm。1吸光率为2.7~3.0。Fukuzumi等L4J研究了油脂在cch中过氧化物在3550em-1吸收峰强度与碘量法的PV线性相关。由于仪器等条件的,未见进一步研究报道。F13R光谱干涉仪的出现,使得红外分析灵敏度和定量准确性得到显著提高,FIaR光谱法测定油脂Pv成为可能。油脂氧化是一个非常复杂、动态的过程,中间产物的组成不仅取决于油脂本身,而且与氧化条件有关。面临的主要问题是找出合适的标样来建立模型,但难以从复杂混合物中得到标样。所以,需要找到一些替代物,其光谱特性与油脂氧化产物的特征光谱相似。为了这一工作,vaildeVoort等【5J用ATR—FTIR技术研究了油脂氧化过程中的ATR光谱变化,从光谱库中找到了一些化合物替代油脂的氧化产物。丁基过氧化氢可用于测定油脂的初级氧化产物。正己醇、己醇、己烷和环已烯酮可作为二级氧化产物的标样。油脂氧化测定可通过这些化合物来测定.进而进行PV分析。万 方数据用PV为0的油脂作为参考,将具有油脂氧化产物光谱特征的物质加入该油样配制成标样,如叔丁基过氧化氢、正己醇、乙醛、已烷、反一2一己醛和反一2,4一癸二烯醛。valldeVoort等【6J把上述物质随机加到干洁油样中配制成标样,基于氢过氧化物在3750~3150em-1吸收,用偏最小二乘(P烩)得到了FTIR—PV模型,克服了水分、过氧化物和醇中OH基团交叠吸收的影响。这个方法虽然复杂,但与AOCS标准方法相比重复性好,另外,可减少溶剂的使用,避免乏味、费时的滴定过程。它的主要缺点是灵敏度差、过程复杂,难以应用。因此,必须寻找新的方法来解决上述问题。根据Swem的研究∽J,各种过氧化物都能和三苯磷(TPP)快速反应生成三苯基氧磷(TPPO)。通过测定TPPO来计算PV,得到的Pv与重量法、光谱法和碘量法测定结果相一致。Ohshima等旧J用高压液相(唧£)测定TPPO来定量油脂氢过氧化物。Nakamu.m[9j用同样方法测定TPPO,建立了用肌R光谱测定TPPO来计算PV方法。Ma和Dong等【lo-11]为了克服上述方法的不足,采用更为简单油脂的Pv分析法。利用过量的TPP与油脂过氧化物反应生成TPPO。当TPP过量时,这一反应是快速和完伞的。利用这一反应测定PV主要取决于在过量TPP条件下,能否准确地测定TPPO的能力。结果表明:嗍先溶解于己醇中,再加入到Canola油中,TPPO能在红外光谱542cm。1处形成独特的尖峰,可用于TPPO定量分析。标样是用不同数量35%TPPO己醇溶液加到Canola油中配制成相应TPPO梯度的Canola油,TPPO相当于TPP与油脂中氢过氧化物反应生成的(PV为0~7.5mmol/kg)。结果表明,模型用TPPO计算的Pv与TPPO在542cm。1处峰高(基线为550cm叫)具有高度线性相关(R2=0.9999,SD=0.028),说明该模型相关性好,可用于测定分析。用已氧化油和过氧化叔丁醇(TBHP)加入油脂来验证,可测定的最小值为0.05mmol/kg,重复性为-t-O.09mot/ks。2.2反式脂肪酸(Trans)测定天然油脂双键主要是顺式的,而当油脂被氢化时部分顺式双键转变反式双键形成顺反异构体。近年来,大量研究表明,人体反式脂肪酸摄人量与冠心病有着直接联系。反式脂肪酸的测定成为研究的热点。根据不同方法和所使用仪器的不同,可分为三类:(a)毛细管气相色谱法;(b)红外光谱法;(C)毛细管气相色谱与红外光谱结合法(多用于科研)。理论上这些方法适合于任何样品的测定,但事实上它们第24卷第1期于修烛等傅里叶红外光谱法油脂定量分析研究进展131的准确性受到许多因素的制约。总的原则是标样须涵盖待测样品的浓度范围,当标样和待测样品不一样时,会导致结果误差增大。所以,在分析过程中,要保证标样与待测样一致。气相色谱法(GC)能很好的分离出顺式和反式异构体,它是测定油脂脂肪酸组成的工具之一。两种GC法(AOCSCdl7—85和AOAC985.21)测定人造奶油中反式脂肪酸,用已知接近顺式和反式脂肪酸甲酯作为标样,反式脂肪酸含量是通过反式脂肪酸峰面积与总峰面积比值来计算。然而C,C分析总是需要把样品转化相应脂肪酸甲酯,GC的准确性受到色谱柱、固定相、操作参数(温度、载气流速)、操作技能、适合顺式和反式标样等因素的影响。在红外光谱中反式脂肪酸在980~965cm’1有很强的吸收,这是由于反式双键附近C—H键平面外振动的结果。在一定分析条件下,测定特征吸收蜂的吸收强度来定量反式脂肪酸的含量。AOAC推荐使用AOAC965.34作为人造奶油反式脂肪酸测定的官方分析方法,此方法与AOCSCd14—61相似。在这些方法中,甘油三酯、脂肪酸、脂肪酸甲酯都需要溶于Cs2中,采集1110~910cm。1光谱,同时与空白试验对照。在同~条件下,反式脂肪酸含量与其吸收峰的强度有关。当反式脂肪酸含量>15%时,用反油酸作为标样;当反式脂肪酸含量<15%时,用反油酸甲酯作为标样。从应用角度来说,这些方法有许多缺点,它们都使用了易挥发有毒的cS2。在红外光谱中,油脂的反式双键吸收峰是宽而重叠的。油脂皂化和甲酯化对反式脂肪酸小于15%的测定结果影响较大,当样品中含有5%共轭反式脂肪酸时,误差更大,而标样不含有共轭反式脂肪酸。在过去几十年中,广大科研工作者对许多方法进行不断的改进,目前使用的嬲Cd14—95是改进的方法,校正了反式脂肪酸在967cm-1的背景吸收,对模型作了相应的调整。Lamer等【12J用FTIR光谱峰面积建立模型来测定反式脂肪酸的含量,结果表明所测结果与毛细管GC法的结果相一致。啪deVoort等【13j应用光谱差减法减小了各种油脂潜在吸收峰影响(基底效应影响)提高测定结果的准确性。Ratnayaka等【14】研究认为从部分氢化油中得到甲酯化样品可作为标样来分析人造奶油反式脂肪酸含量。vandeVoort等【131研究了油脂反式脂肪定量分析模型,用一个定制能保温(80±2)oC的样品预处理附件,在分析过程中使得固脂保持液态,用PLS得到模型和预测样品反式脂肪酸含量。随后,其他研究者万 方数据开展了用加热ATR—n1IR技术简化测定反式脂肪酸的相关研究,但ATR附件固有的缺点(液池厚度小和难以实现自动化分析)也其应用。美国食品与药品管理局(rDA)已经对食品中反式脂肪酸含量标签的立法。随着法律的实施,有关企业必须对其产品中反式脂肪酸的含量进行测定。从这个角度来说,进一步简化样品的顶处理和减少相关的费用将受到欢迎。2.3游离脂肪酸(FreeFattyAcid。FFA)含量测定游离脂肪酸是甘油三酯水解产物,在毛油和氧化或煎炸油中不同程度的含有游离脂肪酸,FFA存在最终降低油脂的品质甚至丧失功能性。在化学性质上,FFA稳定性比油脂差,易氧化酸败。从营养的角度来讲,食用油中FFA的含量不仅是油脂品质和经济价值重要因素,而且是油脂加工品质一个重要标志,它可以衡量脱臭工序效率。AOAC、AOCS、国际理论与应用化合会(IUPAC)和我国国标中均有相应游离脂肪酸的测定方法(我国国标称之为油脂酸值或酸价)。近年来,人们研究了许多FFA分析方法试图来替代传统滴定法。一般来说,需要更为精确的仪器,如比色法及电化学法。这些方法有许多优点,如检测速度、自动化、减少溶剂的用量、灵敏度高等,虽然这砦方法在自动化分析上,取得了一定的进展,但是操作起来比较繁琐难以控制。许多研究者用丌m光谱法测定FFA进行了大量研究。l_anser等㈣用F11IR光谱法测定大豆油中FFA含最。采集了放在两个KBr窗片问大豆油光谱,观察所在区域光谱的变化,通过去卷积处理2000~1600cm’1光谱区域,并与用AOCS标准方法测定FFA含量建立关系。这个定量分析方法是用油酸加到零FFA含量的大豆油中配制成标样。值得注意的是所用C=O吸收峰很宽,而且附在吸收很强的酯键吸收峰上。此法无法对不同油脂(酯键吸收不同)进行定量分析。Ismail等[16]研究了更精确的分析方法,它是把油脂置于AIR液池采集光谱并测量l711cm一羧酸C=O的吸收峰。通过模型中减去同种净油光谱来减少由LanseY等指出基底效应(油脂种类影响)[15],以空气为背景光谱。这种方法无法减小毛油和已氧化油基底效应,用KOI-I/甲醇溶液加到油中把FFA转化成相应的盐,吸收峰从1711cln‘1移到1570伽叫处,在这个区域不受其它吸收峰影响。除了克服基底效应的影响,间接法比直接法测定FFA的灵敏度更高,但分析过程复杂、易产生误差132中国粮油学报2009年第1期(由于KOH易造成油脂皂化,导致所测得结果偏大)。还有关于用I;TIR光谱法测定棕榈油和橄榄油中FFA的报道[17—18I,它们都是用PLS建模。随后,Verleyen等[19J根据Lanser等的方法用测定l7llcm-1峰高建模,用于各种油脂的测定,但模型仍具有基底效应。较好的方法应属于Cafiada等咖J建立的一个自动程度较高FrIR连续流动分析系统,分析速度可达40个样品/h。在这个系统中,采用Ismail等KOH甲醇溶液间接法,有效地克服了直接法羧酸C=O的基底效应。同时指出即使油脂和KOH甲醇溶液接触时间控制在30s左右也会使油脂发生皂化。最后,他们改进了系统,减小误差,通过减小KOH与油的接触时间,采用甲醇预混合把接触时间控制在2s以内,有效避免了油脂发生皂化,提高测定结果准确性。为了消除油脂皂化对测定结果的影响,VaildeVoort等[21]研究间接法测定油脂FFA,使用弱碱K一邻苯二甲酰亚胺(pKa=9.9)并将其分散在正丙醇中把FFA转化为相应的盐。正丙醇作油脂的稀释剂和反应试剂,易于液池分析。一半样品为反应溶剂;另一半做空白实验。并把二者光谱相减以减小基底效应对测定结果影响,具有高准确性、灵敏度和重复性等优点,但是需要做两次分析操作,测定过程比较繁琐。AI—Alawi等【22J采用Ismail间接法,进一步提高FrIR光谱法测定油脂FFA精度(测定低限值可达坏或测定油脂自动氧化副产物FFA的含量。这方法使用弱碱一(N枷CN)溶于甲醇中,NaHCN甲醇溶液把FFA反应生成相应的盐,不会造成油脂的皂化。通过适当改变试剂和油脂的比例,可用于毛油和精炼油的FFA检测。这个方法后来与自动进样器和f’IⅢ光谱仪结合可实现自动化分析[23I,结果表明,测定速度呵达100个样品/h。虽然用NaHCN的方法简单和测定结果精度高于滴定法,但是需要在小管内进行萃取和相分离等操作。为了避免繁琐操作过程,一种SB—ATR用于对家禽饲料中脂质中FFA含量的测定【24J。由于饲料油脂中FFA的含量介于15%~50%之间,ATR技术低灵敏度不会对测定结果造成太大的影响。瑚deVoort等[13,25一矧用一个模型来预测顺式和反式脂肪酸的含量、不饱和度以及皂化值,指出了顺式和反式脂肪酸、碘值、皂化值的主要吸收峰。用万 方数据纯甘油三酯作为标样有着许多优点:(a)模型具有代表陛和普遍性,可用于所有甘油三酯类油脂分析;(b)由于纯甘油三酯的结构可知,可减少对标样湿化学分析,因此,不受湿化学分析精度的影响。红外光谱法测定不饱和度的定标方程是建立在不饱和度与油脂CH伸缩吸收或吸收峰高度与cH2吸收强度比值上的[27J。然而,由于顺式和反式异构体中吸收峰和CH伸缩吸收位置略有不同,这方法就无法准确来测定氢化油不饱和度或其它含有相当数量反式脂肪酸异构体样品。此方法在理论上可通过多元回归法计算不饱和度中的反式异构体含量,但它的准确性远不如用PLS。原有的PLS模型用ATR附件技术来测定油脂皂化值和碘值,用不同油脂来与AOCS标准方法作比较分析[26]。虽然水平ATR附件提供快捷的、方便的油脂分析,只需把样品置于加热的ATR晶体表面来进行测定,但它很难实现自动化分析。另外,分析的蕈复性和准确性很大程度上取决于ATR控温精确性和ATR晶体清洁程度。基于这些原因,模型用液池附件来获得,效果更好。PLS模型可同时测定顺式和反式脂肪酸的含量,在验证试验中,研究了100个氢化菜籽油和大豆油的样品,得到了非常一致的碘值和顺式和反式脂肪酸测定结果。另外,30个GC法分析样品,用PLS模型预测的结果与GC分析结果相一致(在1个碘值单位之内),这些结果与PLS模型预测的反式脂肪酸结果与AOCS标准方法结果一致。用37个不同油脂样品验证皂化值定标模型L26j,皂化值范围在185~253之间,结果表明:FTrm光谱法测定皂化值和湿化学方法相比,测定结果的准确性和重复性与湿化学法相当,其结果令人满意。随着mR光谱法可同时测定皂化值、碘值、反式和顺式脂肪酸含量方法的出现,FrIR光谱有可能用于油脂多指标分析。为了显示b3"IR光谱日常分析的优越性,v锄deVoort等【28-30J把F13R光谱仪制成一个自动油脂分析仪,能够在1—2min内测定油脂的皂化值、碘值、顺式和反式脂肪酸含量。2.5固体脂肪含量(SolidFatContent,SFC)测定固体脂肪含量与温度有关,与人造奶油、起酥油和其它调合油功能特性有着重要联系。因此,固体脂肪含量是食用油工业一个重要的质量控制参数。在北美,固体脂肪含量用膨胀计法测定,即在一定温度测定油脂比容变化。在欧洲用核磁共振(NMR)法来测定固体脂肪指数含量,该法也是AOCS官方标准方法。这些方法测定固体脂肪含量(SFC)或固体脂0.001%(w/w)),这样精度足以控制油脂脱臭工序好2.4多指标分析第24卷第1期于修烛等傅里叶红外光谱法油脂定量分析研究进展133肪指数(sn)步骤繁琐,需要时间较长。FFIR光谱法只需要通过一个纯净、融化油样的光谱来预测四个温度下SFI。FFIR光谱法测定油脂SFI的基本原理是油脂固体脂肪含量与油脂中脂肪酸组成和分布有关。油脂红外光谱所形成的特征是甘油三酯所有成分吸收晕叠的结果。模型基于融化油脂的光谱特征与用膨胀计测得不同温度(10、21、27、33℃)下的SFI关系【3IJ。根据这一方法,用72个来自11个不同工序的部分氢化大豆油,样品先用AOCS膨胀法测定其SFI,一半样品为标样;另一半为验证样品。PIS模型来预测四个温度下的SFIC32J,得到相对较少因子(n=6—10)计算SFI的数据变化,用留一法交叉验证法计算四个模型得到均方根平方误差为±0.71SFI,略高于膨胀法的标准差±O.50SFI。基于平行分析验证样品,FIm光谱法SFI准确性和重复性分别为±0.60和±0.38SFI。因而,FFIR法可作为替代传统膨胀法和NMR法测定油脂的SFI或SFC值。它的优点在于分析时间短和分析过程简单。Marangoni等㈨研究PLS模型预测固体脂肪含量与皂化值、顺式和反式脂肪酸含量的关系。皂化值和不饱和度是油脂物理状态的指标,随着不饱和度提高,油脂熔点随之降低;而相对数镀的顺式和反式脂肪酸有着相反的效应;提高油脂平均分子量(降低皂化值),在顺式和反式脂肪酸含景恒定条件下,油脂的熔点将上升,而用多元回归(MLR)把SFI与同一样品F陬一PLS模型预测的皂化值、顺式和反式脂肪酸含量建立回归方程,可得到皂化值、顺式和反式脂肪酸数值组合在一起与油脂氢化过程的SFI有直接关系,可得到同一样品同一氢化阶段方程L32}。后来的研究发现用MLR另一种形式包括皂化值、顺式和反式脂肪酸数值平方和常用对数形式与SFI值间有很好联系,MLR模型比PLS模型更精确。2.6茴香胺值(AnisidineValue,AV)测定油脂二级氧化产物,短碳链脂肪酸、丙酮、乙醛、醇和碳氢化合物等,AV是定量测定醛类化合物的含量,这些化合物会使油脂产生哈昧,通常用AOCS标准方法来测定。AV测定是基于紫外检测不饱和乙醛与茴香胺(对甲氧基苯胺)缩合呈黄色,在光波长350删处有最大吸收。然而,所有醛类化合物不能产生相同的AV,这种缩合反应随不同醛其产物也不尽相同,AV检测对部分眠p一饱和a、p、7、8一不饱和乙醛有关。在红外光谱中,乙醛在1730—1680咖.1处有强吸收峰,主要是C=O吸收。在氧化过程中,乙醛形成易于在红外光谱中观察到,各自万 方数据可辨的波峰分别为饱和a、p和a、p、7、艿一不饱和乙醛。Dubois等[34J用合成标样阿R光谱法测定AV,包括正己醛、反一2一己醛和反一2,4一癸二烯酸,这些化合物可代表三个乙醛种类。PLS模型来预测这三种乙醛,通过合成标准样品并加到Canola油中配制成32个标样,为了模仿油脂氧化的影响,随机加入一定数量氧化产物到标样中,这样得到光谱会使甘油三酯中心l748啪。1C=O吸收峰变宽,因为氢键连接酯键和过氧化物官能团,它会影响正已醛在1726C'lTl一处吸收。这些吸收的重叠会影响到正己醛定量分析。乙醛中C—H在2820—2700cm一区域有弱吸收,反一正已醛和反、反一2,4一癸二烯醛在l698cm。1和1689cm-1的吸收峰可用作茴香胺值的定量分析L34J。对AOCSAV标准法分析PLS样品、湿化学法AV和重量法AV进行多元回归分析[35],得到下式:AVc=0.34S+2.16U+15.36C(R2=0.997,SE=1.37)式中:AVc为湿化学法AV;S为饱和乙醛浓度(rrmWg);U为a、p一饱和乙醛浓度(moL/g);C为a、p、7、8一不饱和乙醛浓度(mot/g)。把方程转化成用PLS模型预测热氧化Canola油乙醛浓度,称之为相对AV值一Avapp。通过回归分析得到AVapp与湿化学法AVe的关系如下:J妣=1.08+0.953AVapp(R2=0.994,SE=1.65)以上结果表明,与湿化学法AV值相比较而言,人工合成的标准样品模型有着很好预测准确性。上面两个式比较,sE相差不大。用氧化油脂作为标样具有相同的准确性。综上所述,用FFIR光谱法AV定量分析是可行的。人工合成标样提供其它醛类化合物加到油样制成标准溶液来分析AV,为快速、自动化测定热氧化油脂AV提供参考,特别适用于煎炸油氧化过程分析测定。2.7水分含量测定油脂水分含量是油脂质量参数中的重要指标之一。基于兀1R光谱法测定油脂中的水分,由于水中OH在红外有强吸收峰,容易建立红外模型L36J。Man等【剜用FFIR光谱法测定毛棕榈油中水分含量,取得较好的结果。但是这些方法易受到许多因素影响。因为水中OH区域的吸收容易受到油脂中的醇类化合物、FFA和过氧化物等影响,对测定结果的准确性产生影响,对不同油脂对测定结果也有影响。为了克服这一缺点,Al—Alawi等【38J用分子筛干燥过的乙134中国粮油学报2009年第1期氰萃取油脂中水分,用FnR光谱法测定乙氰中水分(建模),测定油脂水分含鼍最低可达0.02%(w/w),为FrIR光谱法水分测定奠定基础。的范围来设计标样。第二个条件保持测定条件稳定性。在一台仪器上建立模型在另一台仪器上应用时会产生预测准确性问题,即模型传递性。在不同时间和仪器上,保持模型预测的准确性问题必须注重用多元定标模型技术,特别注重PLS技术应用,通过33.1应用分析自动化分析应用FFIR光谱在油脂工业应用是可实现在线检测。多元定标模型技术,更好保证了模型的可传递性。多元变蹙模型对条件要求十分苛刻,对品控试验室或大型的油脂企业来,稍加控制容易满足,因此,光谱仪程序设计是实现自动化分析的必要条件。为了研制FTIR食用油分析仪,啪deVoort等[29-30J用FrlR光谱仪做成可用于工业化的油脂自动分析仪。这分析仪包括带有标准样品制备附件的NicoletMagnasualF1TR光谱法定量分析在油脂工业应用十分看好。4结论FrlR光谱法可以用于油脂定鼍分析,不管从准550光谱仪、NicoletMacros软件和MicrosoftVi.Basic。食用油分析仪叮以自动采集光谱、数据处确度和重复性,还是简便性上,完全可以替代传统的滴定法,而且,可以避免使用有毒的化学试剂和溶理、分析结果的输出。操作界面简单只需选定和点击来操作系统,用户只需把样品放人样品处理附件管道中并输入样品代号和相关信息,根据用户需要可单独输出样品光谱和测定结果。软件自动检查日剂,减少对环境的污染。在品控试验室、大型油脂企业和在线油脂定量分析中,其优势将更为明显。随着仪器的更新换代和生产成本的进一步降低、化学计量软件包发展、方法的不断革新,其简便性、准确度和精度将越来越高,应用前景越来越广阔。致谢:在论文撰写过程中,得到加拿大麦吉尔(McGill)大学食品科学与农业化学系Frederick和帮助,在此表示感谢。参考文献[1]翁诗甫.傅里叶变换红外光谱仪[M].北京:化学工业出版社,2005R.vande常的程序和仪器的设置(液池)保证模型预测的准确性。当新液池厚度变化时模型可以自动更新和易于模型在不同仪器之问传递,使用起来十分方便。3.2定量分析应用探讨目前,油脂工业很大程度上依靠湿化学分析和Voort教授指导色谱分析来满足日常分析需求。然而,为了提高分析效率和减少品控试验室有机溶剂的使用量、减少对环境污染,对自动分析法取代湿化学法和色谱法的关注越来越多。在这样的背景下,由于FrIR光谱快速分析,无须样品预处理,可成为油脂工业快速分析再要工具。FrIR光谱法不仅町以测定油脂多个理化指标,而且还可以测定油脂发生化学变化,如油脂[2JSh脚etionOD,HeetherMR,X商shtHB,eta1.Infraredabsorp—long—chainfattyacids,estersandspectra[Somealcohols]【JJ.Anal.Chem.,1950,22:1498—1501[3]SolverH氢化和氧化过程。F13R光谱法町以替代大多数油脂日常分析方法。然而,工业应用和试验室技术研究有着很大不同,FYIR光谱应用于食用油的分析可能产生一些新问题,如果这些方法没有进行放大试验,可能产生性和模型的适应性等问题。为了便于T,脚LR.Applicationofinfraredspectropho-tometry[J].J.Am.OilChem.Soc.,1958,35:250—255determinationofmethyl[4]Fub】习埘面K,KobayashiE.Quantitativeoc蝴enoatehydro—pewxidebyinfraredspec蝴[J].J.Am.OilChem.SOc.,1972,49:162—165[5IvandeVoortFR,IsmailAA,SedmanJ,eta1.Monitoringthe用FrIR光谱法在油脂工业中分析的应用,许多问题必须提前解决,尤其是样品的制备、模型稳定性和传递性以及自动分析等问题。主要介绍两个方面的问oxidationofedibleoilsbyfouriertransforminfraredspectrtNwopy[J].J.Am.OilChem.SOc.。1994,71:243—253[6]vandeofVoortFR,SodmanJ,DuboisJ,eta1.ThedeterminationChem.题,即模型稳定性和传递性。一个特定FI'IR光谱法模型一旦建立,就可以用来预测未知样品,则需要满足以下两个条件:(a)待peroxidevaluebyFllRspectroscopy[J].J.Am.OilSOc.,1994,71:921—926[7]SwemD.Organicperoxides(V01.2)[M].NewYork:Wiley—Interscience,1972[8]OhshimaT,UshioH,KoizunfiC.Analysis测样品不能超出标样范围;(b)待测样品光谱与建立模型光谱必须在相同条件下获得。第一个条件需要在建立模型时,了解待测样品of州y岫sa臼嘲teddetection[c].fattyacidisomericbrdmpt≥痢de8byhigh—pefformmw地liquidclⅡⅨn叫。目丑phywithpost—columnfluorescence万方数据 第24卷第1期于修烛等傅里叶红外光谱法油脂定量分析研究进展135ACSSm.Set.,674(Flavorandlipidchemistryofseafood),1997,198—217[9]NakamuraT,MaedaH.Asimpleassayforlipidhydmpemxid曙basedtriphenylphosphineoxidationandhi曲一perfornm脱liquidehromatography[J].Lipids,1991,26:765—768[10]MaK,vaildeVoortFR,SedmanJ,etal。Stoichiometricde—terminationofhydroperoxidesinlatsandoilsbyfouriertransforminfraredspectroscopy[J].J.Am.OilChem.Sac.,1997,74:897—906[11]DongJ,MaK,VaildeVoortFR,eta1.Stoichiometricdeter—ruinationofspec呦py[J],JAOAChydropemxidesinoilsbyfourierlransformnear—in-flaredInt,1997,80:345—352[12]LanserAc,EnlkenEA.ComparisonofFTIRandcapillarygaschromatographicmethodsforquanlitationoftlTmaunsatttrafioninfattyacidmethod[J].J.Am.0ilChem.Sue.,1988,65:1483—14{好[13]vandeVoortFR,IsmailAA,SedmanJ.A州dautom射edmethodforthedeterminationofcisandlranscontentoffatsandoilsbyfouriertran蜘rnlinfraredspectroscopy[J].J.Am.OilChem.Sue,1995。72:873—880[14]RatnayakeWMN,PelletierG.MetIlylestersfrompartiallyhydrogenatedvegetableoilisbetterinfrarede赋ernalstandardthanmethylelaidatefortheⅡK熘颤皿℃me呲oftotalIxanscontent[J].J.Am.OilChem.Sue.,1996,73:1165—1169[15]I.amerAC,btGR,HollowayRK,eta1.F13Restinmfionoffreefattyacidcontentincrudeoilsextractedfromdamagedsoy—beans[J].J.Am.OilChem.Soc.,199l,68_.448—449[16]IsmailAA,vaildeVoortFR,EmoG,eta1.Rapidquanfita—fivedeterminationoffreefattyacidinfatsandoilsbyfouriertran舒orminfraredspectroscopy[J].J.Am.OilChem.Soc.,1993,70:335—341[17]ManYB,MohMH,vaildeVoortFR.Determinationoffreefattyacidsincrude肛IlIIloilandrefined—bleached—deodorizedpalIlloleinIlsiIlgfourier1x锄kqfonninfraredspectroscopy[J].J.Am.OilChem.Soc。,1999,76:485—490[18]BertranE,BianeoM,CoelloJ,etoilfreefattyacidbyfouriertlmlBfon'niIl酬spectroscopy[j].J.a1.I)et删nafionofoliveAm.OilChem.Sue.,1999,76:611—616[19]VerleyenT,VerheR,caI的A,eta1.Influenceoftriacylglyc—erolcharacteristicsthedeterminationofa咖py[J].J.freefattyacidsinvegetableoilsb),fouriertl删orlninfrared[20]C础MAm.OilChem.See.,2001,78:98l一984JA,MedinaAR,LendlB.Ⅸ}tej枷叩offreeFattyacidsinedibleoilsbYconfinuoua—flowanalymswithFT—IRspec仃Ioacopicdeteelion[J].Appl.spechD盹.,2001,55:356—360[21]AI—AlawiA,vaildeVoortFR,SedmanJ.Newmethodforthequantitativedeterminationoffreefattyacidsin础byFIIR万 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傅里叶红外光谱法油脂定量分析研究进展
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
于修烛, 杜双奎, 王青林, 李志西, Yu Xiuzhu, Du Shuangkui, Wang Qinglin,Li Zhixi
西北农林科技大学食品科学与工程学院,杨凌,712100中国粮油学报
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