磁力攪拌儀以及抽提泵在堿水解法測定脂肪過程中的應用

謝飛鴻

（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

脂肪是食物中具有很高能量的營養素，也是食品中三大營養素之一，食品中的脂肪含量是衡量食品營養價值高低的重要指標之一[1]。通過測定食品脂肪含量，可評估食品的品質、衡量食品的營養價值，在生產上對產品質量進行管控、生產工藝進行監督，在科研上，對探討食品的儲存方式是否恰當等都有重要的意義[2]。

脂肪含量是乳制品國家標準中的考核指標，隨著國家對乳制品質量的重視[3]，GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中的堿水解法（第三法）應用比重也越來越大[4]，因此，提高此方法的檢測效率成為了檢測機構必須重視的問題[5]。另一方面，環境保護對實驗室排放的要求也越來越嚴格，降低有機試劑的排放，減輕污染也是檢測機構所關注的問題。為了提高檢測效率，降低有機試劑排放，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用具有一定現實意義。

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、多個抽提容器，每個抽提容器內均配置有硬幣狀磁性攪拌子。所述磁性攪拌組件設置于架體的中間位置且可以沿中心軸進行轉動，多個抽提容器環繞磁性攪拌組件設置于架體上；磁性攪拌子能跟隨磁性攪拌組件轉動時的變化磁場進行轉動，從而對抽提容器內的溶液進行攪拌。通過磁力攪拌液液萃取儀可以實現同步驅動多個磁性攪拌子轉動對抽提容器進行攪拌，從而達到用機械代替人工攪拌，提高效率、環保節能的目的。

1 材料與方法

1.1 儀器和設備

磁力攪拌液液萃取儀：上海潤誓儀器設備有限公司；

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

鼓風電熱恒溫干燥箱：101A-1型，上海實驗儀器廠有限公司；

電熱恒溫水浴鍋：DK-S26，上海精宏實驗設備有限公司。

1.2 試劑和材料

氨水：質量分數約25%；乙醇：體積分數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，現用現配；市售奶粉、煉乳、牛奶。

檢測樣品為市場隨機抽查樣本，其他試劑均購于國藥集團化學試劑有限公司。

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《食品安全國家標準 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，烘干，恒重。

其中應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械抽提，用國家標準GB 5009.6—2016（第三法）堿水解法抽提脂肪以下簡稱國標抽提。

2 應用機械抽提脂肪條件的確定

2.1 應用抽提泵抽提脂肪條件的確定

隨機選取市售的一種樣品（奶粉1）進行試驗，參照GB 5009.6-2016（第三法）堿水解法[6]，在抽提脂肪的過程，應用抽提泵抽提上層清液，抽提泵轉速量程為：0～350 r/min，經實驗觀察后，分別對抽提泵的6個不同的轉速進行抽提實驗，實驗結果如圖1。

圖1 抽提泵不同轉速的抽提時間

通過圖1比對可以看出，轉速為350 r/min時，抽提泵抽取速度最快，抽提所用時間最短，從實驗過程觀察發現此抽提速度在抽提上層清液的同時不會把雜質吸取，故抽提泵抽提脂肪的最佳轉速為350 r/min。

相比國家標準的手動抽提脂肪，抽提泵抽提脂肪的速度得到巨大的提升，縮短實驗時間，并且降低了抽提失誤的概率。

2.2 應用磁力攪拌液液萃取儀測定脂肪含量的最佳試驗條件的確定

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

2.2.1 轉速條件的確定

磁力攪拌液液萃取儀轉速量程為：0～1200 r/min，經肉眼觀察后，選擇6個帶動待測液效果較好的轉速段來進行比較。使用1.3中所述的方法，設置抽提泵轉速為350 r/min，磁力攪拌旋轉時間為10 min，抽提3次，分別對磁力攪拌儀的6個不同的轉速進行抽提實驗，實驗結果如圖2。

圖2 磁力攪拌不同轉速下抽提的脂肪含量

在實驗過程中觀察現象發現，轉速為550 r/min時，帶動樣品的旋轉速度是效果最好。轉速偏低，樣品雖被攪拌子然帶動旋轉，但是帶動幅度小，脂肪不能完全釋放；轉速過高，攪拌子旋轉時，無法帶動樣品同時旋轉。圖2實驗結果也表明，轉速550 r/min時，對脂肪的抽提最完全，故磁力攪拌抽提脂肪的最佳轉速為550 r/min。

相比較國家標準的手動振搖，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 磁力攪拌旋轉時間的確定

為了測定磁力攪拌抽提脂肪最佳旋轉時間，測定過程中選擇6個時間點來進行比較。使用1.3中所述的方法，設置抽提泵轉速為350 r/min，磁力攪拌轉速為550 r/min，抽提3次，分別對磁力攪拌儀的6個不同的旋轉時間進行抽提實驗，實驗結果如圖3。

圖3 不同旋轉時間的脂肪含量

圖3結果顯示，磁力攪拌旋轉時間到達4 min，脂肪含量就不再增加，故磁力攪拌旋轉時間為4 min時，抽提脂肪已完全。旋轉時間超過4 min，從現場實驗觀察來看會增加樣品乳化的可能性，增加后續抽提上層清液難度，故磁力攪拌最佳旋轉時間為4 min。

相比較國家標準的手動抽提脂肪，磁力攪拌液液萃取儀可同時多個樣品進行磁力攪拌抽提脂肪，降低實驗周期，提高工作效率。

2.2.3 抽提脂肪次數的確定

為了確定最佳抽提脂肪次數，測定過程中選擇了5個抽提次數來進行比較。使用1.3中所述的方法，設置抽提泵轉速為350 r/min，磁力攪拌轉速為550 r/min，磁力攪拌旋轉時間為4 min，分別對磁力攪拌儀的5個不同的抽提次數進行抽提實驗，實驗結果如圖4。

圖4 不同抽提脂肪次數的脂肪含量

表1 最佳條件下磁力攪拌測定的脂肪含量（單位：g/100g）

表2 機械抽提與國標抽提測定的脂肪含量的比較（單位：g/100g）

圖4結果顯示，抽提次數從第2次到第5次的脂肪含量基本不變，表明抽提脂肪2次時，脂肪已經完全抽提，故磁力攪拌最佳抽提次數為2次。

相比國家標準注明的抽提3次，從實驗表明使用磁力攪拌液液萃取儀抽提次數可減少一次，縮短實驗時間，降低實驗成本，減少有機試劑的使用，也減少有機試劑的排放。

2.3 最佳實驗條件的確定

通過四個不同條件下的測定實驗，從圖1、圖2、圖3、圖4的數據可以得出，機械抽提脂肪在抽提泵轉速為350 r/min，磁力攪拌液液萃取儀轉速為550 r/min、旋轉時間為4 min，抽提脂肪次數為2次條件下，為最佳實驗條件。

2.4 重復性試驗

在最佳條件下（2.3），準確稱取2.1的樣品（奶粉1）進行重復性試驗，每份樣品重復測定6次，測定的脂肪含量以平均值為計算結果。

國家標準要求，當樣品中脂肪含量≥15%時,兩次獨立測定結果之差≤0.3 g/100g，從表1可以得出6個平行樣之間結果之差都小于0.3 g/100g，符合國家標準要求。

3 機械抽提與國標抽提脂肪的結果比較及分析

為了驗證機械抽提脂肪應用在堿水解法的準確性、穩定性以及廣泛適用性，對市售的6種乳制品（含液態、固態等不同狀態、不同脂肪含量的樣品）進行重復性試驗，在最佳實驗條件下（即抽提泵轉速為350 r/min，磁力攪拌液液萃取儀轉速為550 r/min、旋轉時間為4 min，抽提脂肪次數為2次），用機械抽提與國標抽提脂肪含量的測定進行比較分析，不同次數條件下的每份樣品重復測定6次，脂肪含量以平均值為計算結果。

從表2中的奶粉1（樣品同2.1）的數據比較可以得出，應用機械抽提測定脂肪含量的最佳實驗條件抽提脂肪完全，最佳實驗的條件成立。另外，從表2中6個樣品的機械抽提和國標抽提脂肪實驗數據比較，可以分析出機械抽提測定脂肪含量的方法，在最佳實驗條件下，不管實驗樣品的狀態是固體還是液體，實驗樣品的脂肪含量不管高脂肪含量還是低脂肪含量，實驗結果都符合國家標準的誤差，并且都有較高的準確性以及穩定性，因此該方法具有較高的使用價值。

4 結論

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，并且大大降低了實驗人員與有害試劑的接觸。通過磁力攪拌液液萃取儀的自動攪拌，讓儀器代替了人工操作，在節約試劑、降低對實驗室污染的同時，更節省了人力成本，提高了檢驗效率。同時輔助使用抽提泵，操作簡單，提高效率，降低人力成本，從手動轉為機械化以后，操作簡單并且減少了人為操作的失誤率。該方法結果與GB 5009.6-2016（第三法）堿水解法脂肪測定的方法進行比對，兩者結果偏差較小，同時重復性結果滿意。因此本方法在保證實驗的準確性的同時，又能減輕污染，減少有機試劑用量，降低人力成本，對實驗室的脂肪含量堿水解法的批量檢測有著重要的意義。