油茶籽油質量濃度與紫外吸光度之間的相關性研究

黃三萍，權 婷，肖新生，唐滿生，歐光川

(湖南科技學院 化學與生物工程學院，湘南優(yōu)勢植物資源綜合利用湖南省重點實驗室，湖南 永州 425199)

樣品中脂類含量的分析通常采用索氏提取法或其他的抽提方法進行，這些方法具有較高的準確性，但涉及到干燥恒重，操作步驟復雜、測定周期長，因此尋找快速簡單的測定方法具有重要意義[1-2]。紫外吸收光譜是一種分子吸收光譜，在物質的定性定量分析方面有著廣泛的應用[3-8]。根據(jù)朗伯比爾定律，物質吸收某一特征波長的紫外光，引起分子中價電子躍遷，而吸光度與該物質的濃度成正比。根據(jù)文獻資料[9-10]，酮羰基或酯羰基的n-π*電子躍遷在210 nm附近有較強的吸收，而食用油脂的主要成分為甘油脂肪酸酯等脂類，這些脂類物質在紫外區(qū)有較強的吸收，因此采用紫外吸收光譜法進行定量分析具有可行性[11-13]。GB/T 22500—2008《動植物油脂 紫外吸光度的測定》中對植物油的紫外吸收光譜進行了分析，該標準采用動植物油脂特性指標“紫外吸光度”(百分吸光系數(shù))的測定方法，可用于判斷油脂加工精煉程度。但是該標準沒有涉及到紫外吸光度法在定量方面的應用。本文以油茶籽油為研究對象，利用油茶籽油中甘油酯羰基的特征吸收與質量濃度的定量關系，探討了1 μg/mL～10 mg/mL質量濃度范圍內油茶籽油的紫外吸收規(guī)律。該方法可以通過稀釋比色法快速測定油茶籽油提取過程中混合油的質量濃度；同時還可以監(jiān)控溶劑回收過程中是否發(fā)生液泛現(xiàn)象，從而導致回收的溶劑中殘油率過高問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

精煉油茶籽油(金龍魚，規(guī)格為5 L)，購于超市；正己烷(色譜純)，購于探索平臺。

UV2800型紫外可見分光光度計，ATX124型精密電子分析天平。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同質量濃度油茶籽油溶液的配制

準確稱量1.000 g油茶籽油，用正己烷定容于100 mL容量瓶中，得到初始質量濃度為10 mg/mL的油茶籽油溶液。以10 mg/mL的油茶籽油溶液為母液，分別用正己烷稀釋配制質量濃度為1 μg/mL～10 mg/mL的油茶籽油溶液。

1.2.2 油茶籽油溶液紫外吸收光譜的測定

測量前0.5 h將紫外可見光光譜器打開，預熱使其穩(wěn)定。在兩個10 mm×10 mm石英比色皿中加入正己烷做空白校準，校準完后，向樣品比色皿加入試樣，在190～300 nm范圍內掃描油茶籽油溶液，得到不同質量濃度油茶籽油溶液紫外吸收光譜圖。繪制油茶籽油質量濃度與吸光度的關系曲線。

1.2.3 混合油中油茶籽油質量濃度的紫外吸收光譜法驗證

稱取2.50 g油茶籽油，用6號溶劑油定容至10.0 mL，得到質量濃度為0.25 g/mL的混合油。取混合油1 mL于100 mL容量瓶中，加正己烷定容，然后按1.2.2的步驟，在240 nm測定樣品的吸光度。將測定的混合油質量濃度與傳統(tǒng)測定方法[14]對比，考察其可靠性。

2 結果與討論

2.1 油茶籽油質量濃度與吸光度之間關系的分段探討

本研究主要探討了1 μg/mL～10 mg/mL的油茶籽油溶液的紫外吸收光譜。由于在不同的質量濃度范圍內，吸光度與質量濃度的關系有所差異，分1～10 μg/mL、10～100 μg/mL、0.1～1 mg/mL、1～10 mg/mL 4個區(qū)間探討油茶籽油質量濃度與吸光度的定量關系。

2.1.1 1～10 μg/mL質量濃度范圍內譜圖結果分析

通過稀釋定容法，配制質量濃度為1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 μg/mL的油茶籽油溶液，然后進行紫外光譜掃描，結果見圖1。

圖1 質量濃度為1～10 μg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜

從圖1可以看出，當油茶籽油質量濃度在1～10 μg/mL時，最大吸收波長在195 nm附近，同時吸光度隨樣品質量濃度的增加而增加。為了探討質量濃度與吸光度的線性關系，分別選取了195、200、210 nm 3個波長下吸光度與樣品質量濃度的數(shù)據(jù)，采用Excel軟件作圖并進行一次線性回歸分析，結果見圖2。

圖2 油茶籽油質量濃度為1～10 μg/mL時各波長下

從圖2可以看出，3個波長下吸光度與質量濃度均有較好的線性關系。根據(jù)朗伯比爾定律，對不同波長下的質量吸收系數(shù)K進行考察，發(fā)現(xiàn)有較大的差異。在195、200、210 nm波長處，質量吸收系數(shù)分別為34、28、6.2 L/(g·cm)。隨著吸收波長的增加，質量吸收系數(shù)逐漸變小，但是質量濃度與吸光度的線性相關系數(shù)R2值越接近于1。然而當吸收波長為210 nm時，吸光度小于0.1，其質量吸收系數(shù)為6.2 L/(g·cm)，得到的數(shù)據(jù)缺乏可信性。綜上，選擇200 nm作為該質量濃度區(qū)間樣品的測定波長。

2.1.2 10～100 μg/mL質量濃度范圍內譜圖結果分析

考察了質量濃度為10～100 μg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜，結果見圖3。

圖3 質量濃度為10～100 μg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜

由圖3可以看出，隨著樣品質量濃度的增加，吸光度逐漸增加，同時波峰位置也逐漸向長波方向移動。當吸收波長在200 nm以上時，樣品質量濃度與吸光度有正相關性，選定波長分別為195、200、205、210 nm和215 nm，探討吸光度與樣品質量濃度的關系，結果見圖4。

圖4 油茶籽油質量濃度為10～100 μg/mL時各波長下質量濃度與吸光度的關系

從圖4可以看出，在195 nm與200 nm處，盡管吸光度隨質量濃度增加而增加，但是在10～100 μg/mL質量濃度范圍內并不成線性關系。而在205、210 nm與215 nm處具有線性關系。在205 nm處質量吸收系數(shù)為11.5 L/(g·cm)，210 nm處質量吸收系數(shù)為4.5 L/(g·cm)，215 nm處質量吸收系數(shù)為1.2 L/(g·cm)。210 nm處的線性相關系數(shù)R2值最大，因此在此質量濃度范圍內可以選擇210 nm作為測定波長。

2.1.3 0.1～1 mg/mL質量濃度范圍內譜圖結果分析

對質量濃度為0.1～1 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜進行測定，結果見圖5。

圖5 質量濃度為0.1～1 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜

從圖5可以看出，隨著樣品質量濃度的增加，紫外吸收光譜最大吸收波長進一步向長波方向移動。同時吸光度在210 nm以上時，吸光度隨質量濃度的增大而增大。選取200、210、215 nm和220 nm探討樣品質量濃度與吸光度的關系，結果見圖6。

圖6 油茶籽油質量濃度為0.1～1 mg/mL時各波長下質量濃度與吸光度的關系

由圖6可知，在215 nm與220 nm處，質量濃度與吸光度之間具有較好的線性關系，215 nm處的線性相關系數(shù)優(yōu)于220 nm處的，同時215 nm處吸光度數(shù)值也在理想的范圍之內。故在0.1～1 mg/mL質量濃度范圍內，測定波長以215 nm為佳。

2.1.4 1～10 mg/mL質量濃度范圍內譜圖結果分析

對質量濃度為1～10 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜進行測定，結果見圖7。

圖7 質量濃度為1～10 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光譜

從圖7可以看出，隨著樣品質量濃度的增加，紫外吸收光譜最大吸收波長進一步向長波方向移動。同時波長在220 nm以上時，吸光度隨質量濃度的增大而增大。選取210、220、230、240 nm和250 nm探討樣品質量濃度與吸光度的關系，結果見圖8。

圖8 油茶籽油質量濃度為1～10 mg/mL時各波長下質量濃度與吸光度的關系

從圖8可以看出，在220、230、240 nm與250 nm處，質量濃度與吸光度之間具有較好的線性關系，240 nm處的線性相關系數(shù)優(yōu)于220、230 nm及250 nm，同時240 nm處吸光度數(shù)值也在理想的范圍之內。故在1～10 mg/mL質量濃度范圍內，測定波長以240 nm為佳。

2.2 最大吸收峰對應的波長及吸光度與油茶籽油質量濃度之間的關系分析

通過對各質量濃度下紫外吸收光譜圖的分析，研究發(fā)現(xiàn)當油茶籽油質量濃度大于10 μg/mL時，最大吸收峰所對應的波長與樣品質量濃度之間有一定的關系。樣品質量濃度越大，最大吸收峰越向長波方向移動。為此，繪制了最大吸收峰對應的波長λmax與油茶籽油質量濃度之間的關系曲線，結果見圖9。

從圖9可以看出，低質量濃度時波長增長比較快，高質量濃度時波長增長比較慢，符合對數(shù)方程的特點。因此，對其進行對數(shù)曲線的擬合，得到曲線方程y=3.261 7lnx+187.28，式中：x為樣品的質量濃度，μg/mL；y為最大吸收波長λmax，nm。該關系式具有較好的擬合度(R2=0.993 9)。

圖9 油茶籽油質量濃度與最大吸收波長的關系曲線

同時還繪制了不同油茶籽油質量濃度下，最大吸收波長處吸光度與樣品質量濃度之間的關系曲線，結果見圖10。

圖10 油茶籽油質量濃度與最大吸收波長處吸光度的關系曲線

由圖10可以看出，油茶籽油質量濃度與最大吸收波長處吸光度之間存在對數(shù)關系，其曲線方程為y=0.426 1lnx-0.643 8，式中：x為樣品的質量濃度，μg/mL；y為最大吸收波長處的吸光度。該關系式也具有一定的擬合度(R2=0.990 7)。

2.3 紫外吸收光譜法測定油茶籽混合油質量濃度的驗證

在利用浸出法制取食用油的過程中，混合油中油的含量一般在15%～40%之間。將混合油稀釋100倍，其含量為0.15%～0.4%之間，因此其質量濃度在1～10 mg/mL的范圍內。為了考察該方法測定混合油質量濃度的準確性，參考浸出法工業(yè)化生產中混合油質量濃度，配制了質量濃度為0.25 g/mL的油茶籽油6號溶劑油溶液，將其稀釋100倍，則其質量濃度在1～10 mg/mL的范圍內，平行測定5次吸光度，套用公式y(tǒng)=0.108 1x+0.012 9，得出混合油的質量濃度，同時參照文獻[14]采用傳統(tǒng)的蒸發(fā)恒重法進行了5次測量，結果見表1。

表1 紫外吸收法與傳統(tǒng)方法測定的油茶籽油混合油質量濃度

由表1可知，兩種方法測定的平均值接近，紫外吸收法的相對標準偏差稍大。利用Excel進行單因素方差分析，結果見表2。

表2 單因素方差分析

由表2可知，F(xiàn)

對于一個質量濃度未知的樣品，可以利用圖9中油茶籽油質量濃度與最大吸收波長λmax的關系曲線或圖10油茶籽油質量濃度與最大吸收波長處吸光度的關系曲線判斷其大致的質量濃度范圍，然后采用相應質量濃度區(qū)間對應的最佳測定波長進行測量，并套用相應的公式進行計算。具體操作如下：可以先取一定量樣品，稀釋100倍，然后進行全波長掃描，測定其最大吸收波長或最大吸收波長處吸光度。然后根據(jù)最大吸收波長或最大吸收波長處吸光度，計算出其大致的質量濃度，判斷出其質量濃度區(qū)間。接著采用相應質量濃度區(qū)間對應的最佳測定波長進行測量，并套用相應的公式進行計算。如果稀釋后最大吸收波長處對應的吸光度小于0.1，則樣品無需稀釋，直接進行全波長掃描確定質量濃度區(qū)間。假設不稀釋，最大吸收波長處所對應的吸光度仍然小于0.07，則其質量濃度低于1 μg/mL，超出本方法的測定范圍。

3 結 論

本研究表明油茶籽油質量濃度與吸光度之間具有良好的線性關系。當油茶籽油質量濃度在 1～10 μg/mL時，最佳測定波長為200 nm，其曲線方程為y=0.028x+0.037 3；當油茶籽油質量濃度在10～100 μg/mL時，最佳測定波長為210 nm，其曲線方程為y=0.004 5x+0.021 6；當油茶籽油質量濃度在0.1～1 mg/mL時，最佳測定波長為215 nm，其曲線方程為y=0.993 3x+0.023 3；當油茶籽油質量濃度在1～10 mg/mL時，最佳測定波長為240 nm，其曲線方程為y=0.108 1x+0.012 9。同時研究還發(fā)現(xiàn)了最大吸收峰對應的波長及對應的吸光度均與樣品質量濃度之間存在對數(shù)關系，因此利用最大吸收峰的波長或其對應的吸光度進行定量分析也是一條值得研究的途徑。對于該方法在其他食用油脂的適用性以及不同儀器和溶劑體系中的比較，還需進一步的研究過程。