食用油過(guò)氧化值顯色試紙的制備與快速測(cè)定

何連軍 張宜明

（1杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018；2浙江農(nóng)林大學(xué)食品與健康學(xué)院，浙江 杭州 311300）

油脂在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中常受到溫度、空氣、光照、水、微生物等因素影響而逐漸氧化、酸敗變質(zhì)。油脂氧化酸敗后具有不愉快的氣味及苦澀滋味，會(huì)降低油脂食物的適口性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。長(zhǎng)期食用過(guò)氧化值超標(biāo)的食物和油脂會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響［1］。油脂的過(guò)氧化值一般以每千克油脂中過(guò)氧化物氧的克當(dāng)量數(shù)表示（即毫克當(dāng)量過(guò)氧化物氧/千克油），是判斷油脂新鮮程度和質(zhì)量等級(jí)的重要指標(biāo)［2］。

目前過(guò)氧化值的檢測(cè)方法主要依據(jù)《GB 5009.227-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》［3］中的碘量法。黃建東等［4］考察了碘量法的影響因素，發(fā)現(xiàn)試樣稱(chēng)樣量、碘化鉀溶液的放置時(shí)間、環(huán)境溫度、淀粉指示劑放置時(shí)間均對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響。而任紅英等［5］對(duì)《GB 5009.227-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》［3］中的化學(xué)滴定法和電位滴定法進(jìn)行了對(duì)比研究，通過(guò)測(cè)定六種植物油的過(guò)氧化值，表明化學(xué)滴定法適用于高過(guò)氧化值的油樣，電位滴定法則適用過(guò)氧化值低的樣品。其他檢測(cè)方法還有分光光度法［6-8］、光譜法［9-10］、熒光或化學(xué)發(fā)光法［11-12］等，其中應(yīng)用不同顯色體系的分光光度法應(yīng)用較為廣泛。于夕娟［6］應(yīng)用氯化亞鐵-硫氰酸鉀顯色體系以分光光度法測(cè)定了20 種油脂樣品的過(guò)氧化值，測(cè)定結(jié)果與碘量法的結(jié)果之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。畢艷蘭等［10］通過(guò)傅里葉近紅外光譜技術(shù)，建立了適合檢測(cè)油脂過(guò)氧化值的最優(yōu)模型，其定標(biāo)集以及驗(yàn)證集的相關(guān)系數(shù)均為0.995。

以上方法的測(cè)定程序步驟相對(duì)繁冗復(fù)雜，需要的化學(xué)試劑繁多使其難以滿(mǎn)足快速簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)化的測(cè)定要求。而試紙比色具有現(xiàn)場(chǎng)、快速的檢測(cè)特點(diǎn)，因此，開(kāi)發(fā)新型試紙以實(shí)現(xiàn)油脂過(guò)氧化值的現(xiàn)場(chǎng)快速分析具有重要意義。本研究擬通過(guò)溶膠-凝膠法將二價(jià)鐵離子以納米復(fù)合物形式構(gòu)筑在濾紙表面，利用油脂的過(guò)氧化性將二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，并使其與顯色劑二甲酚橙（xylenol orange，XO）反應(yīng)生成橙紅色配合物。通過(guò)比較濾紙上顯色的深淺來(lái)表示油脂過(guò)氧化值的高低。以期為油脂過(guò)氧化值的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

電子天平（可精確至0.01g，上海力辰科技公司）；鐵架臺(tái)、滴定管、碘量瓶、759S 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海棱光技術(shù)公司；加熱板、真空抽濾裝置、移液槍、具塞錐形瓶、燒杯、量筒、打孔器、DEEP professional 小型攝影棚（40cm×40cm×40cm）（浙江美諾攝影器材有限公司）。Quanta 650 掃描電子顯微鏡（scanning electronic microscopy，SEM）及配套元素分析系統(tǒng)（energy dispersive spectrometer，EDS），美國(guó)FEI公司。

1.2 材料與試劑

色拉油（金龍魚(yú)，食品等級(jí)為一級(jí)油，購(gòu)自臨安永輝超市），自制廢棄植物油（高過(guò)氧化值14.13 mmol·kg-1，碘量法滴定）；甲醇（優(yōu)級(jí)純），德國(guó)Meker公司；冰乙酸（分析純）、無(wú)水乙醇（分析純）、甲苯（分析純）、硅酸四乙酯（tetraethyl orthosilicate，TEOS，純度大于99%）、鹽酸（分析純）、二氯甲烷（分析純）、硫酸亞鐵銨（分析純）、硫氰酸鉀（分析純）、二甲酚橙、硫代硫酸鈉（分析純）、碘化鉀（分析純），均購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實(shí)驗(yàn)室用普通定量濾紙、可溶性淀粉購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司；Whatman1#定性濾紙，美國(guó)Whatman公司。將低過(guò)氧化值的新色拉油和高過(guò)氧化值的廢棄油適量混合，制得不同過(guò)氧化值的油脂模擬樣品。取20 μL 油脂樣品加入2 mL 二氯甲烷/乙醇（二氯甲烷-乙醇溶液，V∶V=3∶2）稀釋混合可得到待測(cè)油脂樣品稀釋液。

主要試劑配制方法如下：0.005 mol·L-1硫酸亞鐵銨溶液：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.019 6 g 硫酸亞鐵銨，用少量超純水溶解，移入10 mL 容量瓶中，用超純水稀釋至10 mL刻度線(xiàn)。0.001 mol·L-1二甲酚橙甲醇溶液：準(zhǔn)確稱(chēng)取36 mg二甲酚橙，加入50 mL 優(yōu)級(jí)純甲醇。0.035 mol·L-1硫酸亞鐵銨溶液：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.686 3 g 硫酸亞鐵銨，加入超純水溶解，再加入0.68 mL 濃硫酸，邊加邊攪拌，將其倒入50 mL容量瓶中，用超純水稀釋至50 mL刻度線(xiàn)。0.1 mol·L-1硅酸四乙酯溶液：量取25 mL 無(wú)水乙醇和25 mL 甲苯，依次加入具塞錐形瓶中混合，最后加入1.116 mL 硅酸四乙酯。對(duì)照方法所需試劑包括三氯甲烷-冰乙酸混合液、碘化鉀飽和溶液、淀粉指示劑、1.0 mol·L-1硫代硫酸鈉溶液，均按《GB 5009.227-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》［3］標(biāo)準(zhǔn)配制。

1.3 顯色試紙的組裝制備

使用溶膠-凝膠法，利用硅酸四乙酯水解形成的二氧化硅將Fe2+沉積在定性濾紙上形成Fe2+摻雜紙基納米材料。具體操作如下：將一片Whatman1#號(hào)定性試紙夾在砂芯漏斗中，依次安裝好抽濾裝置。先以無(wú)水乙醇沖洗試紙3 次，并持續(xù)抽真空5 min，確保試紙干燥。加入3 mL 硅酸四乙酯前體溶液（0.1 mol·L-1，甲苯∶乙醇=1∶1），停止抽濾保持浸潤(rùn)試紙3 min。徹底抽濾掉硅酸四乙酯溶液后，加入無(wú)水乙醇淋洗3 次。加入1 mL 硫酸亞鐵銨溶液（0.035 mol·L-1）浸沒(méi)試紙，使其徹底透過(guò)試紙片，再加入2 mL 硫酸亞鐵銨溶液，浸沒(méi)試紙3 min。徹底抽濾掉硫酸亞鐵銨溶液后用無(wú)水乙醇淋洗3 次。隨后再加入一定量抗壞血酸溶液處理濾紙片3 min，最后以無(wú)水乙醇沖洗抽濾5 min，即獲得Fe2+固定化濾紙，干燥后用打孔器切成直徑5 mm 的紙基圓片。將該試紙圓片貼在長(zhǎng)條形試紙背板末端，形成試紙條備用。取備用試紙條，將其放置于加熱板上，在每張?jiān)嚰垪l的小圓片上分別滴加5～10 μL 一定濃度的二甲酚橙溶液，加熱至干燥狀態(tài)，制備成品待測(cè)試紙。

1.4 顯色及灰度測(cè)定

取成品試紙條，在每張?jiān)嚰垪l的小圓片上分別滴加1.2所述的油脂樣品稀釋液5 μL，反應(yīng)一定時(shí)間后，將顯色完成的試紙放在攝影棚中，拍攝者持手機(jī)在棚外距離試紙30 cm 處拍照記錄。重復(fù)上述步驟，用ImageJ 軟件處理拍攝圖片，重復(fù)3 次測(cè)得灰度值，繪制灰度值與以0.1 為底的過(guò)氧化值對(duì)數(shù)之間的關(guān)系曲線(xiàn)。拍照記錄顯色情況，在經(jīng)過(guò)灰度處理的圖片中心部位選擇待測(cè)區(qū)域，并用ImageJ 軟件分析拍攝圖片的灰度值。

1.5 條件優(yōu)化

1.5.1 顯色劑濃度的選擇 在每張?jiān)嚰垪l的顯色圓片上分別滴加0.5、1.0、2.0 mmol·L-1二甲酚橙溶液5.0 μL，加熱至較干燥狀態(tài)得到不同顯色劑含量的試紙條，一張留作溶劑空白滴加5 μL 二氯甲烷，其余在每張?jiān)嚰垪l的小圓片上滴加5.0 μL 不同過(guò)氧化值的油脂樣品稀釋液，反應(yīng)一段時(shí)間，觀(guān)察顯色情況并拍照記錄。對(duì)3 組二甲酚橙濃度的顯色效果進(jìn)行觀(guān)察，選擇最佳顯色劑濃度。

1.5.2 上樣體積的選擇 在上述顯色劑濃度基礎(chǔ)上，分別在每張?jiān)嚰垪l的小圓片上滴加2.0～10.0 μL 油脂稀釋液，反應(yīng)一段時(shí)間，觀(guān)察每組顯色情況，拍照記錄，選擇最佳樣品滴加體積。

1.5.3 顯色時(shí)間的選擇 取5支1.5 mL離心管，其中4 支離心管中分別加入200 μL 二氯甲烷和20 μL 不同過(guò)氧化值的油樣，1支留作空白。取5張貼有小圓片的試紙條，一張留作空白滴加5 μL 二氯甲烷，其余在每張?jiān)嚰垪l的小圓片上滴加5 μL溶解在二氯甲烷中的不同過(guò)氧化值的油樣。分別于反應(yīng)2、4、6、8、10 min 時(shí)在攝影棚中拍照記錄，觀(guān)察顯色情況，選擇最佳顯色時(shí)間。

1.6 方法驗(yàn)證

1.6.1 線(xiàn)性范圍和檢出限 用優(yōu)化后的條件對(duì)不同過(guò)氧化值的油脂樣品稀釋液上樣檢測(cè)，顯色后用ImageJ軟件對(duì)顯色后條帶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，擬合建立平均灰度與過(guò)氧化值之間的線(xiàn)性關(guān)系，并對(duì)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，根據(jù)線(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算本方法的顯色識(shí)別最低檢出限。第一，直接通過(guò)試紙的顯色情況進(jìn)行分析判斷；第二，采用ImageJ和顏色識(shí)別器軟件對(duì)拍攝照片上的試紙進(jìn)行顯色分析，然后通過(guò)Excel 2016軟件對(duì)測(cè)得數(shù)值和過(guò)氧化值之間的關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并得出相關(guān)線(xiàn)性圖。

1.6.2 抗干擾分析 為防止油脂酸敗導(dǎo)致不同的酸價(jià)影響試紙顯色，首先直接通過(guò)試紙的顯色情況進(jìn)行分析判斷。再采用ImageJ軟件對(duì)拍攝照片上的試紙顯色進(jìn)行灰度值分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試紙制備與表征

通過(guò)溶膠-凝膠過(guò)程，可以形成不同金屬離子摻雜的氧化物納米材料［13］。將二價(jià)鐵離子通過(guò)溶膠-凝膠過(guò)程沉積在濾紙表面，在電鏡下可清晰觀(guān)察到纖維素表面構(gòu)筑成功的復(fù)合摻雜納米材料。掃描電鏡形貌及分散狀態(tài)如圖1所示，使用掃描電子顯微鏡掃描Fe2+α 納米二氧化硅復(fù)合物濾紙，還可以得到元素分布圖譜以及元素分析表格（電子附表1），可證實(shí)鐵離子被有效組裝在納米二氧化硅中，形成復(fù)合材料。經(jīng)過(guò)反復(fù)沉積組裝，最終獲得Fe2+-SiO2納米紙基材料。

圖1 Fe2+α納米二氧化硅復(fù)合物濾紙表面形貌Fig.1 Surface of Fe2+ α SiO2 composite filter paper

2.2 檢測(cè)參數(shù)與條件優(yōu)化

2.2.1 最佳顯色劑濃度的選擇 根據(jù)均相溶液中的顯色結(jié)果，改變顯色劑二甲酚橙的濃度進(jìn)行3組試驗(yàn)，在組裝試紙滴加顯色劑過(guò)程中，顯色劑濃度分別選擇0.5（A）、1.0（B）、2.0 mmol·L-1（C），顯色情況如圖2所示。

根據(jù)圖2中的綠色情況，表明使用0.5 mmol·L-1二甲酚橙顯色的顏色較淺，不同過(guò)氧化值之間的顯色差異也不明顯，使用更低濃度二甲酚橙進(jìn)行顯色將難以用軟件進(jìn)行分析。而使用2.0 mmol·L-1二甲酚橙顯色的顯色效果顏色過(guò)深，空白也呈現(xiàn)十分明顯的黃色，并且不同過(guò)氧化值之間的顯色差異也不明顯。相比之下，使用1.0 mmol·L-1二甲酚橙顯色呈現(xiàn)的顯色效果最佳，不同過(guò)氧化值之間的顯色差異明顯，顯色比較均勻。因此，最佳顯色劑濃度應(yīng)選擇1.0 mmol·L-1的二甲酚橙溶液。

圖2 不同顯色劑濃度的顯色情況Fig.2 The color results of different visualization agent concentration

2.2.2 最佳上樣量的選擇 改變?nèi)芙庠诙燃淄橹杏蜆拥牡渭芋w積進(jìn)行4 組試驗(yàn)，滴加樣品體積分別選擇2.5（A）、5（B）、7.5（C）、10 μL（D），每組的顯色情況如圖3所示。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)渭訕悠敷w積為2.5 μL時(shí)，顯色效果不明顯，不同過(guò)氧化值之間的顯色差異不明顯。當(dāng)?shù)渭訕悠敷w積為5 μL 時(shí)，顯色效果比較明顯，不同過(guò)氧化值之間呈現(xiàn)的顯色差異也比較明顯。而當(dāng)?shù)渭訕悠敷w積為7.5 μL 時(shí)，整體的顯色效果較淺，并且不同過(guò)氧化值之間的顯色差異不明顯，后續(xù)較難用軟件分析數(shù)值的差異。當(dāng)?shù)渭訕悠敷w積增加至10 μL時(shí)，顯色的效果以及不同過(guò)氧化值之間呈現(xiàn)的顯色差異也不夠明顯。綜上，最佳樣品滴加體積應(yīng)選擇5 μL。

圖3 不同樣品滴加體積的顯色情況Fig.3 Visualization results for different sample loading volumes

2.2.3 最佳顯色時(shí)間的選擇 分別在顯色2（A）、4（B）、6（C）、8（D）、10 min（E）時(shí)拍照獲得的顯色情況如圖4所示。顯色時(shí)間為2～4 min 時(shí)，整體的顯色效果較好，但不同過(guò)氧化值之間的顯色差異還不明顯。顯色時(shí)間為6 min 時(shí)，整體的顯色效果較為明顯，不同過(guò)氧化值之間的顯色差異比較明顯，但是顯色尚未完成。當(dāng)顯色時(shí)間為8～10 min時(shí)，不同過(guò)氧化值之間的顯色差異較為明顯，且顯色達(dá)到較為穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，最佳的顯色時(shí)間應(yīng)該選擇8～10 min。

圖4 不同時(shí)間的顯色情況Fig.4 Visualization results at different times

2.3 檢測(cè)線(xiàn)性與響應(yīng)

使用優(yōu)化后的條件，即二甲酚橙濃度選擇0.001 mol·L-1、滴加樣品體積選擇5 μL、顯色時(shí)間選擇8～10 min進(jìn)行試紙顯色，顯色情況如圖5所示。

圖5 優(yōu)化后的試紙顯色Fig.5 Test paper colorization result under optimized conditions

進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，計(jì)算不同過(guò)氧化值試紙3次平行試驗(yàn)顯色的平均灰度值，同時(shí)以MATLAB 軟件做擬合得到的數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得到線(xiàn)性回歸方程y= 7.537 1x+130.99，R2= 0.978 3，有較強(qiáng)的相關(guān)性。用優(yōu)化后的條件進(jìn)行試紙顯色，結(jié)果表明，隨著過(guò)氧化值的升高，試紙顯色也逐漸加深，其顯色梯度有著明顯的區(qū)分度，配合標(biāo)準(zhǔn)參比色卡可以適用于現(xiàn)場(chǎng)快速分析。說(shuō)明當(dāng)過(guò)氧化值經(jīng)過(guò)以0.1 為底數(shù)的對(duì)數(shù)處理后能與灰度值形成較明顯的線(xiàn)性關(guān)系，但該曲線(xiàn)的斜率較低，這可能是由于灰度值是RGB 三基色相等時(shí)的色階綜合表現(xiàn)，導(dǎo)致該試紙不能精確反映過(guò)氧化值的變化。進(jìn)一步用顏色識(shí)別器軟件檢測(cè)計(jì)算出的平均R 值、G 值、B 值分別與經(jīng)對(duì)數(shù)處理的過(guò)氧化值做線(xiàn)性相關(guān)分析。根據(jù)表1 中l(wèi)og 以0.1 為底的過(guò)氧化值和分別測(cè)得的平均RGB 值的數(shù)值，運(yùn)用Excel 2016 軟件作出的關(guān)系分析圖如圖6所示。得到的相關(guān)系數(shù)分別為0.967 2、0.985 2、0.739 1，說(shuō)明G 值與經(jīng)對(duì)數(shù)處理的過(guò)氧化值之間存在較好的線(xiàn)性關(guān)系。經(jīng)過(guò)擬合得到本試紙對(duì)過(guò)氧化值的線(xiàn)性范圍為0.33～14.13 mmol·kg-1，最低分辨檢出限為0.25 mmol·kg-1，曲線(xiàn)斜率達(dá)到12.86，相較于灰度值更加靈敏準(zhǔn)確。按照《GB 2716-2018 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》［14］中食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，食用植物油過(guò)氧化值應(yīng)不超過(guò)10 mmol·kg-1，此限值落在該曲線(xiàn)線(xiàn)性范圍內(nèi)，因此，該方法可以判斷食用植物油的過(guò)氧化值是否超標(biāo)。

圖6 擬合后的過(guò)氧化值與RGB值之間的關(guān)系圖Fig.6 Plot between treated peroxide values and RGB intensity values

表1 樣品過(guò)氧化值與平均灰度值關(guān)系表Table 1 Relationship between sample peroxide values and mean grey values

2.4 穩(wěn)定性測(cè)試和實(shí)際樣品驗(yàn)證

前期研究發(fā)現(xiàn)，基于硫氰酸鉀為顯色劑的油脂過(guò)氧化值試紙對(duì)因油脂酸敗導(dǎo)致的pH變化敏感，其測(cè)定結(jié)果易受到油脂不同酸價(jià)的干擾。本研究對(duì)這兩種顯色體系做了pH 干擾性試驗(yàn)。通過(guò)在同一油樣溶解液中添加不同濃度的冰乙酸模擬油脂酸敗后的酸價(jià)差異。用打孔器將精密pH試紙制成同等尺寸的小圓片，分別在pH 試紙和本研究制備的過(guò)氧化值試紙上滴加10 μL 模擬油樣溶解液。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)比色卡，讀出接近的pH 值，再將pH 值不同的油脂模擬溶液分別滴加到以硫氰酸鉀和二甲酚橙為顯色劑的試紙上，對(duì)比兩種試紙受模擬酸價(jià)的影響情況，拍照記錄并用顏色識(shí)別器軟件測(cè)定G值。以硫氰酸鉀為顯色劑的試紙和以二甲酚橙為顯色劑的試紙?jiān)谙嗤^(guò)氧化值、不同pH值下的顯色情況，以及用顏色識(shí)別器軟件測(cè)定兩種試紙顯色的G值變化，測(cè)得G值隨模擬酸價(jià)的變化情況如表2所示。

由電子附圖1 可知，在硫氰酸鉀試紙和二甲酚橙試紙上滴加相同過(guò)氧化值的溶解油樣，硫氰酸鉀試紙受油脂模擬酸價(jià)的影響，在試紙上的顯色呈現(xiàn)較大差異，而二甲酚橙試紙顯色差異較小。進(jìn)一步結(jié)合表2 中兩種試紙顯色測(cè)得的G 值來(lái)看，以二甲酚橙為顯色劑的試紙測(cè)得的G 值較為穩(wěn)定，差異較小。參照《GB 2716-2018 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》［14］，食用植物油的酸價(jià)應(yīng)不超過(guò)3.0 mg KOH·g-1（約相當(dāng)于表2 中pH 值4.5）。表2 結(jié)果顯示，隨著pH 值的增加，以硫氰酸鉀為顯色劑的試紙顯色灰度持續(xù)增加，而以二甲酚橙為顯色劑的試紙則較為穩(wěn)定，受油脂酸價(jià)的影響較小，這也是當(dāng)前顯色方案的優(yōu)勢(shì)所在［15-17］。對(duì)實(shí)際樣品分別用國(guó)標(biāo)滴定法獲得的預(yù)測(cè)值和試紙實(shí)測(cè)法結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表3，說(shuō)明當(dāng)前方法更為耐受來(lái)自酸價(jià)的干擾。

表3 實(shí)際樣品模擬測(cè)試Table 3 The detection result of real sample/（mmol·kg-1）

電子附圖1 不同酸值下相同過(guò)氧化值樣品在pH試紙、硫氰化鉀試紙以及二甲酚橙顯色試紙上的顯色效果Electronic Fig.S1 The color effect of the sample with the same peroxide value under the different acid value on pH test paper，potassium thiocyanate test paper and xylenol orange test paper

表2 G值與樣品模擬酸價(jià)的關(guān)系表Table 2 Relationship between green intensity values and simulated acid values of samples

3 討論

食用油脂特別是植物源性油脂富含多不飽和脂肪酸，而環(huán)境中的三線(xiàn)態(tài)氧（3O2）受激發(fā)后形成的單線(xiàn)態(tài)氧（1O2）具有親電性，極易對(duì)碳碳雙鍵發(fā)生直接進(jìn)攻，形成氫過(guò)氧化物［18］。在油脂加工儲(chǔ)藏過(guò)程中，不良的儲(chǔ)藏條件或加工方式會(huì)給油脂帶來(lái)多種形式的能量，包括強(qiáng)烈的光能、熱能等，從而誘導(dǎo)油脂中自由基R·的形成和積累，引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)［19］。氫過(guò)氧化物是油脂氧化過(guò)程中極不穩(wěn)定的一種中間產(chǎn)物，隨著氧化程度的加深而分解成醛、酮、酸、醇、環(huán)狀化合物等小分子物質(zhì)，同時(shí)RO·也會(huì)裂解、聚合形成異味醛類(lèi)化合物［20-21］?？寡趸瘎┑氖褂糜兄诰徑庥椭^(guò)氧化值的異常增加［22］。及時(shí)快速動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)油脂加工過(guò)程中的過(guò)氧化值變化具有重要意義。

如前所述，近年來(lái)發(fā)展的分光光度法成為快速分析油脂過(guò)氧化值的有力手段。最早報(bào)道二甲酚橙-亞鐵離子顯色可見(jiàn)于Jiang 等［15］以及Jaffar 等的研究［16］，利用二甲酚橙-亞鐵離子氧化還原法成功測(cè)出了21種植物油中所含的氫過(guò)氧化物。二價(jià)鐵離子在很多相關(guān)的分析方法中被應(yīng)用到，如利用Fe2+/ Ce4+的氧化還原作用基可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的庫(kù)倫滴定分析［23］。與均相溶液中反應(yīng)不同的是，固定化后的鐵離子也可以在界面上發(fā)生氧化還原傳遞反應(yīng)。劉海弟等［24］制備了介孔二氧化硅摻雜鐵離子材料，該材料在雙氧水協(xié)同下可以高效催化苯酚降解。這是由于鐵元素被牢固負(fù)載于多孔二氧化硅的骨架上，可以避免其在高pH值下發(fā)生的水解反應(yīng)。本研究利用溶膠-凝膠還原反應(yīng)形成了固定摻雜二價(jià)鐵離子的納米SiO2材料，固定化鐵離子在紙基界面上與油脂過(guò)氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終產(chǎn)生顯色效果。所制備的鐵離子摻雜復(fù)合材料不僅能適應(yīng)樣品溶液的pH值變化與波動(dòng)，其包被材料二氧化硅和顯色劑二甲酚橙也不會(huì)產(chǎn)生任何背景顯色，這有助于鐵離子在顯色反應(yīng)中的顏色螯合轉(zhuǎn)變。因此，當(dāng)前制備的介孔二氧化硅是包埋摻雜鐵離子的良好材料。在優(yōu)化條件下，顯色劑XO 與氧化形成的Fe3+反應(yīng)形成紫紅色螯合物，相關(guān)顯色螯合機(jī)制如圖7所示。

圖7 二甲酚橙與三價(jià)鐵離子顯色原理示意圖Fig.7 Diagram of color rendering principle of xylenol orange and ferric ion

一般來(lái)說(shuō)，試紙分析中的顯色斑點(diǎn)顏色深淺度與樣品的濃度存在直接相關(guān)關(guān)系。本研究采用顯色斑點(diǎn)的顏色深淺度（灰度值）作為半定量指標(biāo)。結(jié)果表明，界面顯色完成后的顯色斑點(diǎn)顏色深淺度與樣品濃度之間存在相關(guān)關(guān)系，ImageJ 軟件的分析結(jié)果也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。最終優(yōu)化后的紙基界面顯色分析方法是一個(gè)可控的體系，表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性及精密度。

目前，油脂中過(guò)氧化值的檢測(cè)手段以滴定法（電位滴定）為主［3，25-30］。這些常規(guī)理化方法結(jié)果雖較為精確，但操作相對(duì)繁瑣，有著嚴(yán)苛的試驗(yàn)條件要求。與此類(lèi)方法相比，本研究開(kāi)發(fā)的試紙方法操作相對(duì)便捷，無(wú)需滴定操作即可在數(shù)分鐘內(nèi)完成，并可利用手機(jī)拍照完成半定量分析。同時(shí)，該試紙由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，耐儲(chǔ)存且較為穩(wěn)定，只需適量的溶劑稀釋液對(duì)粘稠的油脂樣品展開(kāi)稀釋即可立即實(shí)現(xiàn)顯色分析，成本較低。此外，在日常監(jiān)測(cè)過(guò)程中，多條試紙同時(shí)展開(kāi)顯色分析可以有效提升檢測(cè)的通量，可同時(shí)進(jìn)行大批量樣品的檢測(cè)，且樣品稀釋后完成顯色僅需10 min，這是儀器和常規(guī)滴定方法難以實(shí)現(xiàn)的［30］。綜上，本研究開(kāi)發(fā)的方法在油脂安全快速分析領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

本研究基于溶膠-凝膠策略在濾紙表面構(gòu)筑了一種新型二價(jià)鐵離子摻雜的紙基顯色納米材料，同時(shí)使用二甲酚橙作為顯色劑構(gòu)筑到試紙上，實(shí)現(xiàn)一步顯色。隨著過(guò)氧化值的升高，所制備的顯色試紙顯出的橙紅色逐漸加深，通過(guò)顏色識(shí)別器軟件分析測(cè)得的G值與經(jīng)對(duì)數(shù)處理的過(guò)氧化值之間存在線(xiàn)性關(guān)系，相關(guān)性較強(qiáng)，對(duì)油脂過(guò)氧化值的線(xiàn)性范圍為0.33～14.13 mmol·kg-1，最低分辨檢出限為0.2 mmol·kg-1，相較于直接用灰度值檢測(cè)更加靈敏。經(jīng)顯色參數(shù)優(yōu)化后獲得的顯色試紙具有顯色穩(wěn)定和抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，適用于油脂過(guò)氧化值現(xiàn)場(chǎng)快速分析。