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检测食用植物油中维E的研究方法和重点

添加时间:2016-12-14 14:42 来源:现代仪器与医疗 作者:别玮 刘韦华 王琳丽
摘要
  食用植物油是以植物油料或植物原油为原料制成的食用植物油脂,常见种类有大豆油、花生油、橄榄油、玉米油和棕榈油等。植物油化学组成复杂,主要有脂肪酸、甘油三酯、甾醇和天然维生素E等[1].天然维生素E是指含苯并二氢吡喃结构,是生育酚(Tocopherol)和生育三烯酚(Tocotrienol)以及具有D-α-生育酚生理活性衍生物(如酯类等)总称。由于不同植物油中维生素E种类和含量各不相同,所以可作为植物油一种指纹图谱,用于植物油鉴别和质量控制[2].
  
  本文对近年来食用植物油中天然维生素E检测仪器分析技术研究进展进行评述,并对各种分析技术在生育酚类和生育三烯酚类化合物检测中应用前景进行展望。
  
  1 比色法和分光光度法
  
  利用溶液颜色深浅变化测定物质含量方法称比色分析法。随着测试仪器发展,从早期目视比色到分光光度法。早期文献利用维生素E结构中含有游离酚羟基,可被强氧化剂氧化后生成棕红色物质而进行比色测定,这也是用分光光度法进行测定基础[3].现在主要利用氧化剂Fe Cl3、Cu Cl2和Ce(SO4)2等定量氧化维生素E中游离酚羟基,氧化剂被还原后生成还原产物可与显色剂生成有色络合物,从而用分光光度法间接分析维生素E.周鸿智等[4]就以Fe Cl3为氧化剂,α,α-联吡啶为显色剂,利用紫外分光光度计测定食用油和饲料中维生素E含量,取得较好效果。崔恩惠等[5]也以Fe Cl3为氧化剂,以1, 10-菲罗啉为显色剂,测定天然维生素E含量,回收率高达97.4%.此外,还可基于维生素E被氧化产物可同有机试剂作用形成摩尔吸收系数较高化合物,用分光光度法间接测定维生素E含量。
  
  用分光光度法测定食品中维生素E,具有分析成本低、设备简单、易于推广等优点,但是只能测定总生育酚含量,不能测定各个生育酚含量,选择性较差,无法满足现今实验要求,因此已经逐渐被其他更精确和快速方法所取代。
  
  2 光谱法
  
  2.1 红外光谱法
  
  近红外光谱主要反映分子中C-H、N-H、O-H基团倍频和合频振动吸收,所以近红外光谱法(NearInfrared Spectroscopy,简写为NIR Spectroscopy)常被用来测定含有C-H、N-H、O-H基团有机物含量。因天然维生素E含有C-H、O-H基团,史月华等[6]利用NIR法定量分析高浓度维生素E,对浓度在93%~97.4%之间维生素E,选择5777cm- 1最大吸收峰,利用其峰面积与维生素E含量间函数关系,建立了定标方程,并利用方程对已知浓度样品进行预测,检验它与浓度间拟合度,结果较好。对浓度在80% -97%之间维生素E,应用PLS,对其吸收值和浓度关系建模,用已知浓度维生素E进行校验得到比较理想结果。Edward等[7]利用NIR法测定食用油中 α-生育酚含量,应用偏最小二乘法回归模型,以决定系数、模型校正标准误差和预测标准误差为评价指标,选择6500-4500cm-1之间谱图信息建立 α-生育酚含量在0.54~53.54 mg/m L化学计量校准模型,结果与HPLC测定结果相似,因此近红外光谱法可用于食用油中 α-生育酚含量在17.53mg/100 g~57.10mg/100 g之间含量测定。
  
  Sandra等[8]利用傅里叶变换红外光谱法检测13种植物油中 α-生育酚含量,应用偏最小二乘法来分析 α-生育酚在1472~1078 cm-1之间FT-IR光谱区域数据,建立偏最小二乘法回归模型,与HPLC法测定结果没有明显差异。此外还有Ahmed等[9]也基于FTIR法检测了植物油中总生育酚和总生育三烯酚含量。
  
  红外光谱法测定维生素E快速简便,不需要对样品进行复杂前处理,但其主要应用于植物油中 α-生育酚含量测定,应用范围有限。
  
  2.2 荧光分析法
  
  荧光法测定维生素E,一般要经过提取、皂化、纯化等前处理。由于食用植物油成分不一,因此前处理方法不尽相同。如对精制过油样,可称取一定量直接皂化。而对市售食用油,因所含杂质多,需经过脂肪提取步骤。夏贤明等[10]用此法测定了多种食品中总维生素E,实验表明,当维生素E含量小于100μg/m L时,其荧光强度和浓度间有线性关系,可用定点直接比较法计算待测物含量。因维生素E易被紫外光破坏,测定时要尽量减少光照时间,且应加入抗氧化剂。阚健全等[11]用石油醚(30℃~60℃)作抽提剂和萃取剂,借乙醇介质中抗坏血酸使维生素E避免氧化,选用用55%氢氧化钾溶液2.0~2.5m L皂化植物油样品,用60%硫酸抑制维生素A对维生素E干扰作用,用荧光法在Ex295nm和EM340nm处即可简便、快速地测定维生素E含量。郭健等[12]提出若样品为植物油等,可稀释后过滤直接上机测定,用荧光法在Ex295nm和EM325nm处检测维生素E含量。
  
  荧光分析法特异性强,干扰少,灵敏、快速,是测定样品中总维生素E含量较好方法,但由于维生素E特殊物理性质,正确操作及严格样品处理方法对测定结果有极大影响。
  
  3 电化学法
  
  Diaz等[13]将橄榄油经过硅胶柱净化后,以正己烷-乙醇(40:60)作为溶剂,分别采用直流极谱、差示脉冲和方波伏安法研究 α-、β-、γ-、δ-生育酚在玻碳电极上电化学行为。研究发现 β-、γ-生育酚氧化峰发生重叠,用PLS化学计量学方法,可确定不同植物油样品中 α-、(β-+γ-)、δ-生育酚含量。尹淑涛等[14]利用微分脉冲伏安技术作为检测方法,用聚吡咯修饰铂电极快速测定植物油中维生素E,研究发现维生素E氧化峰电流与其浓度在6×10-6mol /L~3×10-3mol /L范围内呈良好线性关系,线性相关系数为0.9963,应用该电极可以简便、准确、快速测定植物油中维生素E含量。顾玲等[15]用疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸作粘合剂制备了离子液体修饰碳糊电极,采用循环伏安法研究了维生素E氧化产物生育酚红在离子液体修饰碳糊电极和未修饰碳糊电极上电化学行为,结果表明离子液体修饰碳糊电极对生育酚红氧化还原反应具有良好电催化作用。采用方波伏安法发现生育酚红氧化峰电流与其浓度在1.53×10-4mol /L~8. 39×10-7mol /L范围内呈线性关系,检出限为1.58×10-8mol /L,表明该法可用于维生素E实际样品分析测定。Robledo等[16]采用方波伏安法结合非线性化学计量学法(ANNs)测定食用植物油中生育酚同系物含量,方法回收率在94%~99%之间,通过实验发现,食用油中生育酚含量实测值和生产商标注维生素E含量差1.4%~6.8%.
  
  电分析化学法是一种分析速度快、灵敏度高、操作简便检测方法,分析浓度范围宽,检测限低,样品分析所需时间短,可广泛应用于植物油中生育酚同系物定量分析。
  
  4 色谱法
  
  色谱法具有分离效果好,准确度和灵敏度高、特异性强、操作检查等特点,因此广泛应用于食用植物油中维生素E含量测定。目前,维生素E分析检测中常见色谱法包括气相色谱法、高效液相色谱法和超临界色谱法等。
  
  4.1 气相色谱法
  
  随着气相色谱技术快速发展,检测维生素E气相色谱柱已经从填充柱发展到毛细管柱形式,使用毛细管表面修饰或化学改性色谱柱,提高了气相色谱分析检测灵敏度,缩短了检测时间,而且用毛细管气相色谱法测定混合生育酚产品时不需要衍生化即可进样分析。表1总结了国内外利用气相色谱法分离植物油中生育酚类化合物技术参数。
  
  4.2 高效液相色谱法
  
  高效液相色谱法具有灵敏度高、分离效果显着、重复性好等特点,采用高效液相色谱法,可无需经皂化萃取浓缩等步骤,直接进样,简化样品前处理程序和减少操作过程可避免维生素E损失,所以该技术成为目前文献报道测定维生素E最普遍和最标准方法。
  
  气相色谱法分析生育酚类化合物技术参数
  
  4.2.1 正相色谱法 正相色谱法对食用植物油中α-、β-、γ-、δ-生育酚和 α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚都有较好分离和检测。正己烷-异丙醇组成流动相在生育酚类化合物正相色谱法中应用较多,楼建华等[25]以Nucleosil硅胶柱为固定相,正己烷和含有0.5%异丙醇正己烷为流动相,紫外检测器,梯度洗脱检测棕榈油里生育酚和生育三烯酚,获得较理想分离效果,而且该方法样品前处理简单,仅需要进行稀释定容就可上机检测,方便快捷。乔海鸥等[26]发现由于有机溶剂中往往含有痕量水(质量分数约为百万分之一),在样品处理过程中,很难保证将水全部除去,维生素E4种生育酚异构体因痕量水残留在样品中在正相柱上不能够得到恒定保留时间,因此加入可与水反应生成甲醇和丙酮2,2-二甲氧基丙烷,用以除去流动相中含有极微量水,并且为了便于对4种生育酚类化合物进行定性和定量,用极性弱于异丙醇叔丁基甲醚作为流动相和正己烷配比,方法精密度小于3%.陈祎清等[27]考察了正相色谱法和反相色谱法对玉米油中4种生育酚类化合物测定,结果发现:正相色谱法样品预处理只需将称取样品用正己烷溶解定容即可制备得到,样品预处理步骤少、耗时短、样品消耗量少,而反相色谱法样品预处理要经称样、皂化、提取、脱水、浓缩多个步骤,耗时长、样品消耗量多、预处理过程使用试剂多、成本高 ;在液相色谱检测时间方面,正相色谱法测定4个生育酚含量只需30分钟,出峰顺序为 α-、β-、γ-、δ-生育酚,且能较好分离,而反相色谱法测定则需60分钟,由于检测方法限制,β-、γ-生育酚相互重叠,不能进行有效分离,出峰顺序为 δ-生育酚、(β-、γ-)生育酚、α-生育酚。因此用正相色谱法检测玉米油生育酚含量更为可靠、稳定、检测时间短,而且成本低。Cunha等[28]在检测橄榄油中生育酚时,对蒸发光散射检测器、荧光检测器和紫外检测器进行了比较,发现上述3种检测器灵敏度大致顺序为荧光检测器、紫外检测器、蒸发光散射检测器。
  
  4.2.2 反相色谱法 反相色谱法具有色谱柱稳定性高、保留时间和重现性好、易于平衡等优点,但甲醇、乙腈和水等极性溶剂易造成脂溶性大分子化合物在柱内沉淀,需经常清洗色谱柱,也可能造成色谱峰形不理想。Lanina等[29]比较了乙腈-水和甲醇-水这2种流动相对葵花籽油中 α-、β-、γ-、δ-生育酚分离效果,发现乙腈-水对 β-、γ-生育酚分离度不够而且分析时间太长,研究还发现如果用10m M乙酸水溶液或三氟乙酸水溶液和甲醇配比,可以有效改善峰型和缩短出峰时间。近年,通过反相色谱法不断发展,使用混合有机溶剂如甲醇-乙腈等为流动相非水反相色谱法逐渐常用。这种方法有利于脂溶性维生素E在流动相中溶解,洗脱速度更快,在固定相中分离效果好,同时又减少了试样对色谱柱污染,延长了柱寿命。Anna等[30]用甲醇-乙腈为流动相,荧光检测器,快速测定食用植物油中生育酚类化合物,对 δ-、(β-+γ-)生育酚检出限仅为8 ng/ml,对 α-生育酚检出限为28 ng/ml,而且该方法样品前处理简单,不需皂化,仅需要用异丙醇进行稀释定容就可上机检测,方便快捷。对于生育酚特别是 β-和 γ-生育酚,采用传统反相液相色谱很难达到完全分离,因此,多数情况下采用正相液相色谱来进行完全分离。对于这种情况,Wong等[31]采用Kinetex PFP柱,甲醇-水梯度洗脱,成功分离和检测了植物油中 α-、β-、γ-、δ-生育酚和 α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚。
  
  4.3 超临界色谱法
  
  超临界流体色谱技术是20世纪80年代发展起来一种崭新色谱技术,该法具有高效快速、安全无毒等优点,适于类似于维生素E等脂溶性物质分析。Yarati等[32]在ODS硅胶柱上用以超临界CO2作流动相,为改善生育酚在超临界色谱中峰形,加入少量甲醇作改性剂,紫外检测器290nm处测定植物油中4种生育酚异构体含量,测定结果与正相色谱法基本一致。蒋崇文等[33]用超临界色谱法分析生育酚混合物,3种生育酚异构体在7分钟内即已达到基线分离,比正相色谱法分析时间约缩短一半。
  
  目前,报道用超临界色谱法检测食用植物油中维生素E文献尚不多见,但是由于它具有气相和液相所没有优点,并能分离和分析气相和液相色谱不能解决一些对象,因此超临界色谱法是对气相色谱法和液相色谱法有效补充,可作为检测食用油中生育酚和生育三烯酚类化合物重点研究方向之一。
  
  5 结语
  
  目前,食用植物油中天然维生素E分析方法已多达十几种,各种技术方法灵敏度、精确度、检测限和实验前处理简繁程度等各不相同,液相色谱法由于具有简便、快速、分辨率高、检测限低等特点而备受青睐。它不仅适合于维生素E总量分析,同时也可作同分异构体分离,随着色谱技术不断发展,采用更高性能色谱柱和与不同检测器联用,必将进一步简化操作并缩短检测时间,提高检测效率,使液相色谱法成为检测食用植物油中天然维生素E主流。此外,超临界色谱法因其该法具有高效快速、安全无毒,可作为液相色谱法有效补充。
  
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