油茶籽油质量浓度与紫外吸光度之间的相关性研究

黄三萍，权 婷，肖新生，唐满生，欧光川

(湖南科技学院 化学与生物工程学院，湘南优势植物资源综合利用湖南省重点实验室，湖南 永州 425199)

样品中脂类含量的分析通常采用索氏提取法或其他的抽提方法进行，这些方法具有较高的准确性，但涉及到干燥恒重，操作步骤复杂、测定周期长，因此寻找快速简单的测定方法具有重要意义[1-2]。紫外吸收光谱是一种分子吸收光谱，在物质的定性定量分析方面有着广泛的应用[3-8]。根据朗伯比尔定律，物质吸收某一特征波长的紫外光，引起分子中价电子跃迁，而吸光度与该物质的浓度成正比。根据文献资料[9-10]，酮羰基或酯羰基的n-π*电子跃迁在210 nm附近有较强的吸收，而食用油脂的主要成分为甘油脂肪酸酯等脂类，这些脂类物质在紫外区有较强的吸收，因此采用紫外吸收光谱法进行定量分析具有可行性[11-13]。GB/T 22500—2008《动植物油脂 紫外吸光度的测定》中对植物油的紫外吸收光谱进行了分析，该标准采用动植物油脂特性指标“紫外吸光度”(百分吸光系数)的测定方法，可用于判断油脂加工精炼程度。但是该标准没有涉及到紫外吸光度法在定量方面的应用。本文以油茶籽油为研究对象，利用油茶籽油中甘油酯羰基的特征吸收与质量浓度的定量关系，探讨了1 μg/mL～10 mg/mL质量浓度范围内油茶籽油的紫外吸收规律。该方法可以通过稀释比色法快速测定油茶籽油提取过程中混合油的质量浓度；同时还可以监控溶剂回收过程中是否发生液泛现象，从而导致回收的溶剂中残油率过高问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

精炼油茶籽油(金龙鱼，规格为5 L)，购于超市；正己烷(色谱纯)，购于探索平台。

UV2800型紫外可见分光光度计，ATX124型精密电子分析天平。

1.2 试验方法

1.2.1 不同质量浓度油茶籽油溶液的配制

准确称量1.000 g油茶籽油，用正己烷定容于100 mL容量瓶中，得到初始质量浓度为10 mg/mL的油茶籽油溶液。以10 mg/mL的油茶籽油溶液为母液，分别用正己烷稀释配制质量浓度为1 μg/mL～10 mg/mL的油茶籽油溶液。

1.2.2 油茶籽油溶液紫外吸收光谱的测定

测量前0.5 h将紫外可见光光谱器打开，预热使其稳定。在两个10 mm×10 mm石英比色皿中加入正己烷做空白校准，校准完后，向样品比色皿加入试样，在190～300 nm范围内扫描油茶籽油溶液，得到不同质量浓度油茶籽油溶液紫外吸收光谱图。绘制油茶籽油质量浓度与吸光度的关系曲线。

1.2.3 混合油中油茶籽油质量浓度的紫外吸收光谱法验证

称取2.50 g油茶籽油，用6号溶剂油定容至10.0 mL，得到质量浓度为0.25 g/mL的混合油。取混合油1 mL于100 mL容量瓶中，加正己烷定容，然后按1.2.2的步骤，在240 nm测定样品的吸光度。将测定的混合油质量浓度与传统测定方法[14]对比，考察其可靠性。

2 结果与讨论

2.1 油茶籽油质量浓度与吸光度之间关系的分段探讨

本研究主要探讨了1 μg/mL～10 mg/mL的油茶籽油溶液的紫外吸收光谱。由于在不同的质量浓度范围内，吸光度与质量浓度的关系有所差异，分1～10 μg/mL、10～100 μg/mL、0.1～1 mg/mL、1～10 mg/mL 4个区间探讨油茶籽油质量浓度与吸光度的定量关系。

2.1.1 1～10 μg/mL质量浓度范围内谱图结果分析

通过稀释定容法，配制质量浓度为1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 μg/mL的油茶籽油溶液，然后进行紫外光谱扫描，结果见图1。

图1 质量浓度为1～10 μg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱

从图1可以看出，当油茶籽油质量浓度在1～10 μg/mL时，最大吸收波长在195 nm附近，同时吸光度随样品质量浓度的增加而增加。为了探讨质量浓度与吸光度的线性关系，分别选取了195、200、210 nm 3个波长下吸光度与样品质量浓度的数据，采用Excel软件作图并进行一次线性回归分析，结果见图2。

图2 油茶籽油质量浓度为1～10 μg/mL时各波长下

从图2可以看出，3个波长下吸光度与质量浓度均有较好的线性关系。根据朗伯比尔定律，对不同波长下的质量吸收系数K进行考察，发现有较大的差异。在195、200、210 nm波长处，质量吸收系数分别为34、28、6.2 L/(g·cm)。随着吸收波长的增加，质量吸收系数逐渐变小，但是质量浓度与吸光度的线性相关系数R2值越接近于1。然而当吸收波长为210 nm时，吸光度小于0.1，其质量吸收系数为6.2 L/(g·cm)，得到的数据缺乏可信性。综上，选择200 nm作为该质量浓度区间样品的测定波长。

2.1.2 10～100 μg/mL质量浓度范围内谱图结果分析

考察了质量浓度为10～100 μg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱，结果见图3。

图3 质量浓度为10～100 μg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱

由图3可以看出，随着样品质量浓度的增加，吸光度逐渐增加，同时波峰位置也逐渐向长波方向移动。当吸收波长在200 nm以上时，样品质量浓度与吸光度有正相关性，选定波长分别为195、200、205、210 nm和215 nm，探讨吸光度与样品质量浓度的关系，结果见图4。

图4 油茶籽油质量浓度为10～100 μg/mL时各波长下质量浓度与吸光度的关系

从图4可以看出，在195 nm与200 nm处，尽管吸光度随质量浓度增加而增加，但是在10～100 μg/mL质量浓度范围内并不成线性关系。而在205、210 nm与215 nm处具有线性关系。在205 nm处质量吸收系数为11.5 L/(g·cm)，210 nm处质量吸收系数为4.5 L/(g·cm)，215 nm处质量吸收系数为1.2 L/(g·cm)。210 nm处的线性相关系数R2值最大，因此在此质量浓度范围内可以选择210 nm作为测定波长。

2.1.3 0.1～1 mg/mL质量浓度范围内谱图结果分析

对质量浓度为0.1～1 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱进行测定，结果见图5。

图5 质量浓度为0.1～1 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱

从图5可以看出，随着样品质量浓度的增加，紫外吸收光谱最大吸收波长进一步向长波方向移动。同时吸光度在210 nm以上时，吸光度随质量浓度的增大而增大。选取200、210、215 nm和220 nm探讨样品质量浓度与吸光度的关系，结果见图6。

图6 油茶籽油质量浓度为0.1～1 mg/mL时各波长下质量浓度与吸光度的关系

由图6可知，在215 nm与220 nm处，质量浓度与吸光度之间具有较好的线性关系，215 nm处的线性相关系数优于220 nm处的，同时215 nm处吸光度数值也在理想的范围之内。故在0.1～1 mg/mL质量浓度范围内，测定波长以215 nm为佳。

2.1.4 1～10 mg/mL质量浓度范围内谱图结果分析

对质量浓度为1～10 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱进行测定，结果见图7。

图7 质量浓度为1～10 mg/mL油茶籽油的紫外吸收光谱

从图7可以看出，随着样品质量浓度的增加，紫外吸收光谱最大吸收波长进一步向长波方向移动。同时波长在220 nm以上时，吸光度随质量浓度的增大而增大。选取210、220、230、240 nm和250 nm探讨样品质量浓度与吸光度的关系，结果见图8。

图8 油茶籽油质量浓度为1～10 mg/mL时各波长下质量浓度与吸光度的关系

从图8可以看出，在220、230、240 nm与250 nm处，质量浓度与吸光度之间具有较好的线性关系，240 nm处的线性相关系数优于220、230 nm及250 nm，同时240 nm处吸光度数值也在理想的范围之内。故在1～10 mg/mL质量浓度范围内，测定波长以240 nm为佳。

2.2 最大吸收峰对应的波长及吸光度与油茶籽油质量浓度之间的关系分析

通过对各质量浓度下紫外吸收光谱图的分析，研究发现当油茶籽油质量浓度大于10 μg/mL时，最大吸收峰所对应的波长与样品质量浓度之间有一定的关系。样品质量浓度越大，最大吸收峰越向长波方向移动。为此，绘制了最大吸收峰对应的波长λmax与油茶籽油质量浓度之间的关系曲线，结果见图9。

从图9可以看出，低质量浓度时波长增长比较快，高质量浓度时波长增长比较慢，符合对数方程的特点。因此，对其进行对数曲线的拟合，得到曲线方程y=3.261 7lnx+187.28，式中：x为样品的质量浓度，μg/mL；y为最大吸收波长λmax，nm。该关系式具有较好的拟合度(R2=0.993 9)。

图9 油茶籽油质量浓度与最大吸收波长的关系曲线

同时还绘制了不同油茶籽油质量浓度下，最大吸收波长处吸光度与样品质量浓度之间的关系曲线，结果见图10。

图10 油茶籽油质量浓度与最大吸收波长处吸光度的关系曲线

由图10可以看出，油茶籽油质量浓度与最大吸收波长处吸光度之间存在对数关系，其曲线方程为y=0.426 1lnx-0.643 8，式中：x为样品的质量浓度，μg/mL；y为最大吸收波长处的吸光度。该关系式也具有一定的拟合度(R2=0.990 7)。

2.3 紫外吸收光谱法测定油茶籽混合油质量浓度的验证

在利用浸出法制取食用油的过程中，混合油中油的含量一般在15%～40%之间。将混合油稀释100倍，其含量为0.15%～0.4%之间，因此其质量浓度在1～10 mg/mL的范围内。为了考察该方法测定混合油质量浓度的准确性，参考浸出法工业化生产中混合油质量浓度，配制了质量浓度为0.25 g/mL的油茶籽油6号溶剂油溶液，将其稀释100倍，则其质量浓度在1～10 mg/mL的范围内，平行测定5次吸光度，套用公式y=0.108 1x+0.012 9，得出混合油的质量浓度，同时参照文献[14]采用传统的蒸发恒重法进行了5次测量，结果见表1。

表1 紫外吸收法与传统方法测定的油茶籽油混合油质量浓度

由表1可知，两种方法测定的平均值接近，紫外吸收法的相对标准偏差稍大。利用Excel进行单因素方差分析，结果见表2。

表2 单因素方差分析

由表2可知，F

对于一个质量浓度未知的样品，可以利用图9中油茶籽油质量浓度与最大吸收波长λmax的关系曲线或图10油茶籽油质量浓度与最大吸收波长处吸光度的关系曲线判断其大致的质量浓度范围，然后采用相应质量浓度区间对应的最佳测定波长进行测量，并套用相应的公式进行计算。具体操作如下：可以先取一定量样品，稀释100倍，然后进行全波长扫描，测定其最大吸收波长或最大吸收波长处吸光度。然后根据最大吸收波长或最大吸收波长处吸光度，计算出其大致的质量浓度，判断出其质量浓度区间。接着采用相应质量浓度区间对应的最佳测定波长进行测量，并套用相应的公式进行计算。如果稀释后最大吸收波长处对应的吸光度小于0.1，则样品无需稀释，直接进行全波长扫描确定质量浓度区间。假设不稀释，最大吸收波长处所对应的吸光度仍然小于0.07，则其质量浓度低于1 μg/mL，超出本方法的测定范围。

3 结 论

本研究表明油茶籽油质量浓度与吸光度之间具有良好的线性关系。当油茶籽油质量浓度在 1～10 μg/mL时，最佳测定波长为200 nm，其曲线方程为y=0.028x+0.037 3；当油茶籽油质量浓度在10～100 μg/mL时，最佳测定波长为210 nm，其曲线方程为y=0.004 5x+0.021 6；当油茶籽油质量浓度在0.1～1 mg/mL时，最佳测定波长为215 nm，其曲线方程为y=0.993 3x+0.023 3；当油茶籽油质量浓度在1～10 mg/mL时，最佳测定波长为240 nm，其曲线方程为y=0.108 1x+0.012 9。同时研究还发现了最大吸收峰对应的波长及对应的吸光度均与样品质量浓度之间存在对数关系，因此利用最大吸收峰的波长或其对应的吸光度进行定量分析也是一条值得研究的途径。对于该方法在其他食用油脂的适用性以及不同仪器和溶剂体系中的比较，还需进一步的研究过程。