磁力攪拌儀以及抽提泵在堿水解法測定脂肪過程中的應(yīng)用

謝飛鴻

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

脂肪是食物中具有很高能量的營養(yǎng)素，也是食品中三大營養(yǎng)素之一，食品中的脂肪含量是衡量食品營養(yǎng)價(jià)值高低的重要指標(biāo)之一[1]。通過測定食品脂肪含量，可評估食品的品質(zhì)、衡量食品的營養(yǎng)價(jià)值，在生產(chǎn)上對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行管控、生產(chǎn)工藝進(jìn)行監(jiān)督，在科研上，對探討食品的儲(chǔ)存方式是否恰當(dāng)?shù)榷加兄匾囊饬x[2]。

脂肪含量是乳制品國家標(biāo)準(zhǔn)中的考核指標(biāo)，隨著國家對乳制品質(zhì)量的重視[3]，GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》中的堿水解法（第三法）應(yīng)用比重也越來越大[4]，因此，提高此方法的檢測效率成為了檢測機(jī)構(gòu)必須重視的問題[5]。另一方面，環(huán)境保護(hù)對實(shí)驗(yàn)室排放的要求也越來越嚴(yán)格，降低有機(jī)試劑的排放，減輕污染也是檢測機(jī)構(gòu)所關(guān)注的問題。為了提高檢測效率，降低有機(jī)試劑排放，研究磁力攪拌液液萃取儀以及抽提泵在堿水解法測定脂肪過程中的應(yīng)用具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

本研究提供了一種磁力攪拌液液萃取儀及其制備方法，其中磁力攪拌液液萃取儀包括磁性攪拌組件、架體、多個(gè)抽提容器，每個(gè)抽提容器內(nèi)均配置有硬幣狀磁性攪拌子。所述磁性攪拌組件設(shè)置于架體的中間位置且可以沿中心軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)抽提容器環(huán)繞磁性攪拌組件設(shè)置于架體上；磁性攪拌子能跟隨磁性攪拌組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的變化磁場進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對抽提容器內(nèi)的溶液進(jìn)行攪拌。通過磁力攪拌液液萃取儀可以實(shí)現(xiàn)同步驅(qū)動(dòng)多個(gè)磁性攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)對抽提容器進(jìn)行攪拌，從而達(dá)到用機(jī)械代替人工攪拌，提高效率、環(huán)保節(jié)能的目的。

1 材料與方法

1.1 儀器和設(shè)備

磁力攪拌液液萃取儀：上海潤誓儀器設(shè)備有限公司；

電子分析天平：BSA224S型（d=0.0001 g），賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；

鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱：101A-1型，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：DK-S26，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 試劑和材料

氨水：質(zhì)量分?jǐn)?shù)約25%；乙醇：體積分?jǐn)?shù)95%；石油醚（沸程為30～60 ℃）；無水乙醚。

混合試劑：等體積混合乙醚和石油醚，現(xiàn)用現(xiàn)配；市售奶粉、煉乳、牛奶。

檢測樣品為市場隨機(jī)抽查樣本，其他試劑均購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 磁力攪拌液液萃取儀以及抽提泵抽提脂肪的測定方法

參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》中的第三法——堿水解法[6]。

稱樣（固體試樣加10 ml熱水溶解）加2 ml氨水混勻，于65 ℃水浴中水解20 min，不時(shí)振搖，取出冷卻，加10 ml乙醇混勻，再加入乙醚和石油醚，磁力攪拌液液萃取儀抽提脂肪，靜置后，用抽提泵吸取上層清液，放入已烘干恒重的錐形瓶內(nèi)，烘干，恒重。

其中應(yīng)用磁力攪拌液液萃取儀以及抽提泵抽提脂肪的測定方法以下簡稱機(jī)械抽提，用國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.6—2016（第三法）堿水解法抽提脂肪以下簡稱國標(biāo)抽提。

2 應(yīng)用機(jī)械抽提脂肪條件的確定

2.1 應(yīng)用抽提泵抽提脂肪條件的確定

隨機(jī)選取市售的一種樣品（奶粉1）進(jìn)行試驗(yàn)，參照GB 5009.6-2016（第三法）堿水解法[6]，在抽提脂肪的過程，應(yīng)用抽提泵抽提上層清液，抽提泵轉(zhuǎn)速量程為：0～350 r/min，經(jīng)實(shí)驗(yàn)觀察后，分別對抽提泵的6個(gè)不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行抽提實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。

圖1 抽提泵不同轉(zhuǎn)速的抽提時(shí)間

通過圖1比對可以看出，轉(zhuǎn)速為350 r/min時(shí)，抽提泵抽取速度最快，抽提所用時(shí)間最短，從實(shí)驗(yàn)過程觀察發(fā)現(xiàn)此抽提速度在抽提上層清液的同時(shí)不會(huì)把雜質(zhì)吸取，故抽提泵抽提脂肪的最佳轉(zhuǎn)速為350 r/min。

相比國家標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)抽提脂肪，抽提泵抽提脂肪的速度得到巨大的提升，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且降低了抽提失誤的概率。

2.2 應(yīng)用磁力攪拌液液萃取儀測定脂肪含量的最佳試驗(yàn)條件的確定

選取2.1中所述的樣品（奶粉1），通過測定脂肪含量過程中，磁力攪拌儀的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)時(shí)間以及抽提次數(shù)對抽提效率的影響進(jìn)行研究，確認(rèn)磁力攪拌液液萃取儀的最佳條件試驗(yàn)[7]。

2.2.1 轉(zhuǎn)速條件的確定

磁力攪拌液液萃取儀轉(zhuǎn)速量程為：0～1200 r/min，經(jīng)肉眼觀察后，選擇6個(gè)帶動(dòng)待測液效果較好的轉(zhuǎn)速段來進(jìn)行比較。使用1.3中所述的方法，設(shè)置抽提泵轉(zhuǎn)速為350 r/min，磁力攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)間為10 min，抽提3次，分別對磁力攪拌儀的6個(gè)不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行抽提實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。

圖2 磁力攪拌不同轉(zhuǎn)速下抽提的脂肪含量

在實(shí)驗(yàn)過程中觀察現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速為550 r/min時(shí)，帶動(dòng)樣品的旋轉(zhuǎn)速度是效果最好。轉(zhuǎn)速偏低，樣品雖被攪拌子然帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但是帶動(dòng)幅度小，脂肪不能完全釋放；轉(zhuǎn)速過高，攪拌子旋轉(zhuǎn)時(shí)，無法帶動(dòng)樣品同時(shí)旋轉(zhuǎn)。圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，轉(zhuǎn)速550 r/min時(shí)，對脂肪的抽提最完全，故磁力攪拌抽提脂肪的最佳轉(zhuǎn)速為550 r/min。

相比較國家標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)振搖，磁力攪拌液液萃取儀抽提脂肪降低人為失誤以及人力成本。

2.2.2 磁力攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)間的確定

為了測定磁力攪拌抽提脂肪最佳旋轉(zhuǎn)時(shí)間，測定過程中選擇6個(gè)時(shí)間點(diǎn)來進(jìn)行比較。使用1.3中所述的方法，設(shè)置抽提泵轉(zhuǎn)速為350 r/min，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為550 r/min，抽提3次，分別對磁力攪拌儀的6個(gè)不同的旋轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行抽提實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。

圖3 不同旋轉(zhuǎn)時(shí)間的脂肪含量

圖3結(jié)果顯示，磁力攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)間到達(dá)4 min，脂肪含量就不再增加，故磁力攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)間為4 min時(shí)，抽提脂肪已完全。旋轉(zhuǎn)時(shí)間超過4 min，從現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)觀察來看會(huì)增加樣品乳化的可能性，增加后續(xù)抽提上層清液難度，故磁力攪拌最佳旋轉(zhuǎn)時(shí)間為4 min。

相比較國家標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)抽提脂肪，磁力攪拌液液萃取儀可同時(shí)多個(gè)樣品進(jìn)行磁力攪拌抽提脂肪，降低實(shí)驗(yàn)周期，提高工作效率。

2.2.3 抽提脂肪次數(shù)的確定

為了確定最佳抽提脂肪次數(shù)，測定過程中選擇了5個(gè)抽提次數(shù)來進(jìn)行比較。使用1.3中所述的方法，設(shè)置抽提泵轉(zhuǎn)速為350 r/min，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為550 r/min，磁力攪拌旋轉(zhuǎn)時(shí)間為4 min，分別對磁力攪拌儀的5個(gè)不同的抽提次數(shù)進(jìn)行抽提實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 不同抽提脂肪次數(shù)的脂肪含量

表1 最佳條件下磁力攪拌測定的脂肪含量（單位：g/100g）

表2 機(jī)械抽提與國標(biāo)抽提測定的脂肪含量的比較（單位：g/100g）

圖4結(jié)果顯示，抽提次數(shù)從第2次到第5次的脂肪含量基本不變，表明抽提脂肪2次時(shí)，脂肪已經(jīng)完全抽提，故磁力攪拌最佳抽提次數(shù)為2次。

相比國家標(biāo)準(zhǔn)注明的抽提3次，從實(shí)驗(yàn)表明使用磁力攪拌液液萃取儀抽提次數(shù)可減少一次，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，降低實(shí)驗(yàn)成本，減少有機(jī)試劑的使用，也減少有機(jī)試劑的排放。

2.3 最佳實(shí)驗(yàn)條件的確定

通過四個(gè)不同條件下的測定實(shí)驗(yàn)，從圖1、圖2、圖3、圖4的數(shù)據(jù)可以得出，機(jī)械抽提脂肪在抽提泵轉(zhuǎn)速為350 r/min，磁力攪拌液液萃取儀轉(zhuǎn)速為550 r/min、旋轉(zhuǎn)時(shí)間為4 min，抽提脂肪次數(shù)為2次條件下，為最佳實(shí)驗(yàn)條件。

2.4 重復(fù)性試驗(yàn)

在最佳條件下（2.3），準(zhǔn)確稱取2.1的樣品（奶粉1）進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，每份樣品重復(fù)測定6次，測定的脂肪含量以平均值為計(jì)算結(jié)果。

國家標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)樣品中脂肪含量≥15%時(shí),兩次獨(dú)立測定結(jié)果之差≤0.3 g/100g，從表1可以得出6個(gè)平行樣之間結(jié)果之差都小于0.3 g/100g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 機(jī)械抽提與國標(biāo)抽提脂肪的結(jié)果比較及分析

為了驗(yàn)證機(jī)械抽提脂肪應(yīng)用在堿水解法的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性以及廣泛適用性，對市售的6種乳制品（含液態(tài)、固態(tài)等不同狀態(tài)、不同脂肪含量的樣品）進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下（即抽提泵轉(zhuǎn)速為350 r/min，磁力攪拌液液萃取儀轉(zhuǎn)速為550 r/min、旋轉(zhuǎn)時(shí)間為4 min，抽提脂肪次數(shù)為2次），用機(jī)械抽提與國標(biāo)抽提脂肪含量的測定進(jìn)行比較分析，不同次數(shù)條件下的每份樣品重復(fù)測定6次，脂肪含量以平均值為計(jì)算結(jié)果。

從表2中的奶粉1（樣品同2.1）的數(shù)據(jù)比較可以得出，應(yīng)用機(jī)械抽提測定脂肪含量的最佳實(shí)驗(yàn)條件抽提脂肪完全，最佳實(shí)驗(yàn)的條件成立。另外，從表2中6個(gè)樣品的機(jī)械抽提和國標(biāo)抽提脂肪實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，可以分析出機(jī)械抽提測定脂肪含量的方法，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，不管實(shí)驗(yàn)樣品的狀態(tài)是固體還是液體，實(shí)驗(yàn)樣品的脂肪含量不管高脂肪含量還是低脂肪含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都符合國家標(biāo)準(zhǔn)的誤差，并且都有較高的準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性，因此該方法具有較高的使用價(jià)值。

4 結(jié)論

本文的磁力攪拌液液萃取儀測定脂肪含量的檢測方法，具有高效，便捷，批量的特點(diǎn)，并且大大降低了實(shí)驗(yàn)人員與有害試劑的接觸。通過磁力攪拌液液萃取儀的自動(dòng)攪拌，讓儀器代替了人工操作，在節(jié)約試劑、降低對實(shí)驗(yàn)室污染的同時(shí)，更節(jié)省了人力成本，提高了檢驗(yàn)效率。同時(shí)輔助使用抽提泵，操作簡單，提高效率，降低人力成本，從手動(dòng)轉(zhuǎn)為機(jī)械化以后，操作簡單并且減少了人為操作的失誤率。該方法結(jié)果與GB 5009.6-2016（第三法）堿水解法脂肪測定的方法進(jìn)行比對，兩者結(jié)果偏差較小，同時(shí)重復(fù)性結(jié)果滿意。因此本方法在保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性的同時(shí)，又能減輕污染，減少有機(jī)試劑用量，降低人力成本，對實(shí)驗(yàn)室的脂肪含量堿水解法的批量檢測有著重要的意義。