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食品中脂肪測定國家標準的分析與探討

2021-06-19
本文通過比較被替代標準及脂肪檢測文獻的脂肪檢測原理、適用范圍及流程,綜述了食品中脂肪測定國家標準的制樣、取樣、萃取、恒重技術控制關鍵點。

2016 年底,國家衛生和計劃生育委員會發布了最新版《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》(GB5009.6-2016) [1] ,該標準整合并替代了 GB/T 5009.6-2003 [2] 、GB/T 9695.1-2008 [3] 、GB 5413.3-2010 [4] 、GB/T 9695.7 - 2008 [5] 、GB/T 14772 - 2008 [6] 、GB/T5512-2008 [7] 、GB/T 15674-2009 [8] 、GB/T 22427.3-2008 [9] 、GB/T 10359-2008 [10] 等 9 個食品及相關產品中脂肪檢測的國家標準。該標準適用于水果、蔬菜及其制品、糧食及糧食制品、肉及肉制品、蛋及蛋制品、乳及乳制品和嬰幼兒配方食品等產品中脂肪的測定。
該標準為食品中脂肪含量測定通用國家標準,為食品生產企業內部質控、檢驗檢測機構和監管機構依法檢測判定提供了標準依據。但是食品種類紛繁復雜,脂肪存在形式多樣,脂肪檢測常用的四種方法其原理依據也各不相同,所以通用性檢測標準可能存在選擇性差的缺點
[11-15] 。GB 5009.6-2016 標準僅說明了其與 GB/T 5009.3-2003 標準的差異,而沒有比較其與被其替代的其他標準的不同之處,其中不乏部分重要的解釋說明或限定的測試條件。所以本文就 GB 5009.6-2016 標準的檢測原理、適用范圍、與被其替代標準的差異等方面進行解讀和分析,并對標準文本中未提到、或解釋不全的技術要素進行了分析探討,讓檢測人員知其然亦知其所以然,以提高檢測效率。
1 檢測原理
GB 5009.6-2016 標準所列的索氏提取法、酸水解法和堿水解法的基本過程,都是用有機溶劑提取脂肪,然后通過蒸發去除有機溶劑,干燥后最后測得脂肪含量。索氏提取法[16-17] 中一般以乙醚作為提取劑,提取的物質除中性脂肪外,還有游離脂肪酸、蠟、磷脂、固醇及色素等脂溶性物質,故提出物只能稱為粗脂肪。索氏提取是有機物提取常用且提取率較高的方法,但是由于乙醚不能充分滲入樣品顆粒內部,或由于脂類與蛋白質或碳水化合物形成結合脂,特別是對于容易吸潮、結塊、難以烘干的食品,用索式抽提法并不能將其中的脂類完全提取出來。酸水解法[18-19] 可與索氏提取法結合,以提取產品中不同存在方式的脂肪[20-21] 。酸水解法(包括巴布科克法)和堿水解法(又稱羅紫-哥特里(Rose-Gottlieb)法)的原理相似:用酸或堿分解非脂肪組分,再用有機溶劑萃取,得游離態脂肪和結合態脂肪之和即總脂肪含量。但是酸水解法不適用于高糖或高磷脂樣品的處理,因為在熱強酸條件下,糖類易碳化,磷脂易分解為脂肪酸和堿[22] 。
表 1 脂肪檢測方法基本情況比較分析Table 1 Comparison and analysis of the basic situation of fat detection methods方法名稱 測定參數 適用范圍 不適用情況 過程及結果評價索氏提取法 游離態脂肪一般食品:脂肪含量較高,含結合態脂肪較少,能烘干磨細,不易吸潮結塊的樣品。結合態脂肪 耗時長易偏低酸水解法
游離態及結合態 脂 肪 或 總脂肪某些食品,其所含脂肪包含于組織內部,如淀粉及其焙烤制品(面條、面包之類),由于乙醚不能充分滲入樣品顆粒內部,或由于脂類與蛋白質或碳水化合物形成結合脂,特別是容易吸潮、結塊、難以烘干的食品。
高磷脂或高糖食 品,如 魚 貝蛋等固體樣品前處理及索氏提取繁瑣,易碳化或分解而偏低堿水解法游離態及結合態 脂 肪 或 總脂肪巴氏殺菌乳、滅菌乳、生乳、發酵乳、調制乳、乳粉、煉乳、奶油、稀奶油、干酪和嬰幼兒配方食。除上述乳制品外,還適用于豆乳或加水顯乳狀的食品。非乳狀食品國際通用乳及乳制品檢測方法 [17]
蓋勃法
游離態及結合態 脂 肪 或 總脂肪巴氏殺菌乳、滅菌乳、生乳。高糖或高磷脂食品及非乳狀食品精確度低,易碳化或分解而偏低GB 5009.6-2016 標準在酸水解法中對肉制品和淀粉的前處理做了特殊規定,所以酸水解法理應適用于肉制品、淀粉的總脂肪或脂肪含量測定,但是標準并未對含淀粉食品是否也可以用酸水解法來檢測進行說明,而王毅等[19] 的研究表明,含淀粉且高糖類的食品,如中式糕點,則不適合用酸水解法檢測。非乳制品脂肪測定應當以索氏提取法為基礎,了解食品中脂肪存在的主要形式,除高磷脂或高糖的情況,其余均可以考慮同時用酸水解法。乳及乳制品則以堿水解法為仲裁方法,蓋勃法為補充。李鵬等[23-24] 的研究表明,在 GB 5009.6-2016 標準中未被采用的氯仿-甲醇法,適用于含結合態酯類比較高,特別是磷脂含量高的樣品,如鮮魚、貝類、肉、禽、蛋等,對于含水量高的樣品則更為有效。
2 標準方法適用情況
被 GB 5009.6-2016 標準替代的 9 個標準中,明確規定測定參數為粗脂肪的有 4 個標準、游離脂肪的有 1 個標準、總脂肪的有 3 個標準。所以在應用GB 5009.6-2016 標準時,需要對測定參數和檢測范圍進行再確認。GB 5009.6-2016 標準中脂肪檢測方法基本情況見表 1。
3 檢測方法差異及分析
3.1 試樣前處理
3.1.1 干燥助劑或碾磨助劑 GB 5009.6-2016 標準對于固體樣品前處理過程,沒有提出需要添加干燥助劑或碾磨助劑,而多個被替代標準中均提出,樣品前處理時需加入干燥助劑或碾磨助劑[16] (海沙、石英砂、無水硫酸鈉、硅藻土等),因為干燥助劑(組織疏松劑)可以用于水分含量較大、粘稠度高的樣品,提高干燥程序,有利于前處理過程。對于某些難于磨碎的樣品,如糧食、油料餅粕等,加入適量的碾磨助劑,可以協助碾磨,也可以降低溫度,以免脂肪在溫度過高時氧化。另外,加入的助劑還需具有一定的吸附能力,當油脂由于碾磨過度溶出較多時,不至于被容器吸附或揮發,而是被吸附在助劑中,因此,被替代標準[2,6-8,10] 中均要求將助劑及擦拭器皿的擦拭紙轉移至萃取裝置中,防止脂肪過度溶出損失。
3.1.2 萃取前干燥處理 索氏提取法使用有機溶劑抽提,適用于干燥而分散的樣品。當使用乙醚作為提取劑時,乙醚中 1.5% ~2% 水分能夠使樣品中的非脂類水溶性物質隨著脂肪一同被提取出來,從而增加測試結果的正誤差[25] 。在舊版的 5 個標準中均在抽提前對樣品進行了去水操作,例如肉類[3] 和食用菌[8] 需在(103 ±2) ℃溫度下干燥30~60 min;中式糕點和西式糕點需分別在(103 ±2) ℃和(90 ±2) ℃溫度下干燥 2 h [6] ; 糧食 [7] 需在 105 ℃ 溫度下干燥30 min;油餅[10] 需在 80 ℃溫度下水浴加熱 30 min 或加無水硫酸鈉等。GB 5009.6-2016 標準規定直接使用無水乙醚,要求對液體或半固體試樣進行干燥處理,對固體樣品沒有要求,簡化了固體試樣的前處理步驟。
3.1.3 制樣細度要求 需要測定脂肪含量的食品種類紛繁復雜,脂肪存在方式各異,GB 5009.6-2016 標準為對樣品細度未做特殊規定,而被替代標準及相關文獻有所規定,一般情況下,肉及肉制品需要在絞肉機內至少攪碎兩次[2-3] ,部分標準規定需要過 40 目篩子[2] ,對于糧油產品和食用菌樣品,需要過 1、0.9 mm 圓孔篩子[7-8] ,對于油料餅粕等脂肪含量高、難以干燥和碾碎的樣品則做了更加細致的規定[10] 。如果不對樣品細度進行規定,很難保證脂肪抽提的完全性,必然會造成結果的誤差。
3.2 提取劑的選擇
GB 5009.6-2016 標準中索氏提取法和酸水解法使用的抽提劑為無水乙醚或石油醚,堿水解法使用無水乙醚和石油醚進行萃取。標準[7] 和文獻 [16] 中均有說明:不能用石油醚代替乙醚,因為它不能溶解全部的植物油脂類物質。因此,實驗中抽提劑選擇無水乙醚優于石油醚[27] 。文獻中也有使用正己烷、三氯甲烷-甲醇、二硫化碳等作為提取劑的情況[28-29] ,但此類試劑毒性較大,未被標準采用。
3.3 干燥溫度
脂肪種類繁多,其中芳香性油脂、揮發性油脂和熱不穩定油脂在脂肪測定中,需要控制干燥至恒重的溫度和時間[29] ,GB 5009.6-2016 標準規定恒溫條件為95~105 ℃,1 h。相比而言,最高溫度略高、恒重時間略短于其他標準。溫度過低不能達到干燥恒重的效果,溫度過高芳香性油脂、揮發性油脂和熱不穩定油脂等容易揮發損失造成負誤差,如椰子油、棕櫚仁油等,干燥溫度不宜高于 80 ℃,溫度過高,其中的熱不穩定油脂或分解或氧化造成數據失真[29] ,所以具有揮發性油脂的測定不在 GB 5009.6-2016 標準測定范圍內。因此,建議在分析可能含有芳香性油脂、揮發性油脂和熱不穩定油脂的樣品時,不采用此法。其脂肪的測定,一方面要控制恒重條件,降低溫度,或減少干燥時間,避免芳香性油脂的揮發和損失,可以采用真空干燥箱或惰性氣體保護來干燥;另一方面注意實驗觀察,如果有色澤、氣味上的變化,就應該修改實驗方案。
3.4 驗證提取
食品中脂肪檢測的關鍵控制點在脂肪抽提或者溶出效率,即是否完全將食品中的脂肪轉移到了有機溶劑中[28-29] 。各標準中索氏提取耗時較長,對于不同的樣品的提取溫度、回流速率及抽提時間也有差異,不同樣品脂肪抽提所采用的標準及建議條件如表 2 所示。
以乙醚為萃取溶劑時,加熱溫度一般為 65~75 ℃。具體溫度,視抽提管中乙醚回流速度而定,一般以 3~5 min 虹吸一次為標準。水浴溫度過高,乙醚流失,導致結果偏低[26] 。所以驗證提取是否完全成為實驗質控的重要環節。觀察實驗如出現以下三種情況中的一種可以認為提取完全:a.二次抽提,二次抽提產物恒重增量不超過0.1% [3,5] ;b.觀察抽提液乙醚滴在毛玻璃片上無油跡殘留[6,8] ;c.抽提至抽提管內的乙醚用玻璃片檢查無油跡[7] 。
GB 5009.6-2016 標準采用 b 法,具有較好的操作性和準確性。
3.5 空白試驗
空白實驗一方面可以用于試劑驗收,對于存在非揮發性物質的試劑,GB 5413.3-2010 乳與乳制品脂肪檢測中需要進行空白實驗,以 10 mL 水代替樣品進行測試,得出試劑空白,該值通常小于0.5 mg,在常規測定中,可忽略不計。如果全部試劑空白殘余物大于0.5 mg,則分別蒸餾100 mL 乙醚和石油醚,測定溶劑殘余物的含量,用空的控制瓶測得的殘余量和每種溶劑的殘余物的含量都不應超過 0.5 mg,否則應更換成合格的試劑或對試劑進行提純。另一方面空白實驗還用于驗證抽提效果和環境條件的校準,在 GB 5413.3-2010 中利用無水奶油(1 g)與樣品同時測定,以進行空白試驗,對測量操作和儀器設備進行同步驗證。
在 GB 5009.6-2016 標準中僅對乳及乳制品、嬰幼兒配方食品中脂肪測定的堿水解法做了空白實驗要求,其余樣品及方法未做空白實驗做解釋,可以認為一般情況下脂肪測定不需要做空白實驗,但是在試劑驗收和初次試驗驗證時,還是應進行空白實驗[28-29] 。
3.6 試劑驗收與回收由于乙醚中含有水分、乙醇等均會干擾脂肪的提取,使得提取物中含有糖類等非脂類成分[4] ,會引起正誤差。所以 GB 5009.6-2016 標準中規定使用的提取劑為無水乙醚。另一方面乙醚中如含有過氧化物,索氏提取操作容易發生爆炸[4,7,26] 。實驗室在采購乙醚后,可試試劑品質參照文獻[26]進行除氧化物、除水、除醇、操作。
為提高實驗室環境友好度、降低檢測成本,對脂肪測定中使用過的乙醚可以重復利用,重復利用前[4,7,26] 可參照文獻方法先做過氧化物檢驗及處理[4,26] ,再進行脫水處理 [26] 。
4 結論與展望
GB 5009.6-2016 標準整合并替代了之前的 9 個國家標準,是測定食品中脂肪含量的國家食品安全強制性標準,為生產企業開展內部質控、檢驗檢測機構和監管機構依法檢測判定等提供了標準依據。但是,該標準也存在一些通用型標準普遍存在的問題,比如標準適用范圍規定不具體,前處理過程阿里彩票偏于簡略等問題。而同時又因為食品種類紛繁復雜,脂肪存在形式多樣等特殊情況,所以,檢測人員在實際檢測過程中,必須在深刻理解檢測方法基本原理基礎上,根據樣品的具體特性,細化操作步驟和要求,并通過實驗驗證形成作業指導書,以便更加規范操作過程,保證檢測結果的準確性。

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