食品中脂肪测定国家标准的分析与探讨

张晓婷,潘建君,王 知,孙晨悦,叶 丽,汤燕丽

(1.湖州出入境检验检疫局,浙江湖州 313000; 2.无锡市计量测试院,江苏无锡 214101)

2016年底,国家卫生和计划生育委员会发布了最新版《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》(GB 5009.6-2016)[1],该标准整合并替代了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/T 5512-2008[7]、GB/T 15674-2009[8]、GB/T 22427.3-2008[9]、GB/T 10359-2008[10]等9个食品及相关产品中脂肪检测的国家标准。该标准适用于水果、蔬菜及其制品、粮食及粮食制品、肉及肉制品、蛋及蛋制品、乳及乳制品和婴幼儿配方食品等产品中脂肪的测定。

该标准为食品中脂肪含量测定通用国家标准,为食品生产企业内部质控、检验检测机构和监管机构依法检测判定提供了标准依据。但是食品种类纷繁复杂,脂肪存在形式多样,脂肪检测常用的四种方法其原理依据也各不相同,所以通用性检测标准可能存在选择性差的缺点[11-15]。GB 5009.6-2016标准仅说明了其与GB/T 5009.3-2003标准的差异,而没有比较其与被其替代的其他标准的不同之处,其中不乏部分重要的解释说明或限定的测试条件。所以本文就GB 5009.6-2016标准的检测原理、适用范围、与被其替代标准的差异等方面进行解读和分析,并对标准文本中未提到、或解释不全的技术要素进行了分析探讨,让检测人员知其然亦知其所以然,以提高检测效率。

1 检测原理

GB 5009.6-2016标准所列的索氏提取法、酸水解法和碱水解法的基本过程,都是用有机溶剂提取脂肪,然后通过蒸发去除有机溶剂,干燥后最后测得脂肪含量。索氏提取法[16-17]中一般以乙醚作为提取剂,提取的物质除中性脂肪外,还有游离脂肪酸、蜡、磷脂、固醇及色素等脂溶性物质,故提出物只能称为粗脂肪。索氏提取是有机物提取常用且提取率较高的方法,但是由于乙醚不能充分渗入样品颗粒内部,或由于脂类与蛋白质或碳水化合物形成结合脂,特别是对于容易吸潮、结块、难以烘干的食品,用索式抽提法并不能将其中的脂类完全提取出来。酸水解法[18-19]可与索氏提取法结合,以提取产品中不同存在方式的脂肪[20-21]。酸水解法(包括巴布科克法)和碱水解法(又称罗紫-哥特里(Rose-Gottlieb)法)的原理相似:用酸或碱分解非脂肪组分,再用有机溶剂萃取,得游离态脂肪和结合态脂肪之和即总脂肪含量。但是酸水解法不适用于高糖或高磷脂样品的处理,因为在热强酸条件下,糖类易碳化,磷脂易分解为脂肪酸和碱[22]。

GB 5009.6-2016标准在酸水解法中对肉制品和淀粉的前处理做了特殊规定,所以酸水解法理应适用于肉制品、淀粉的总脂肪或脂肪含量测定,但是标准并未对含淀粉食品是否也可以用酸水解法来检测进行说明,而王毅等[19]的研究表明,含淀粉且高糖类的食品,如中式糕点,则不适合用酸水解法检测。非乳制品脂肪测定应当以索氏提取法为基础,了解食品中脂肪存在的主要形式,除高磷脂或高糖的情况,其余均可以考虑同时用酸水解法。乳及乳制品则以碱水解法为仲裁方法,盖勃法为补充。李鹏等[23-24]的研究表明,在GB 5009.6-2016标准中未被采用的氯仿-甲醇法,适用于含结合态酯类比较高,特别是磷脂含量高的样品,如鲜鱼、贝类、肉、禽、蛋等,对于含水量高的样品则更为有效。

2 标准方法适用情况

被GB 5009.6-2016标准替代的9个标准中,明确规定测定参数为粗脂肪的有4个标准、游离脂肪的有1个标准、总脂肪的有3个标准。所以在应用GB 5009.6-2016标准时,需要对测定参数和检测范围进行再确认。GB 5009.6-2016标准中脂肪检测方法基本情况见表1。

表1 脂肪检测方法基本情况比较分析Table 1 Comparison and analysis of the basic situation of fat detection methods

3 检测方法差异及分析

3.1 试样前处理

3.1.1 干燥助剂或碾磨助剂 GB 5009.6-2016标准对于固体样品前处理过程,没有提出需要添加干燥助剂或碾磨助剂,而多个被替代标准中均提出,样品前处理时需加入干燥助剂或碾磨助剂[16](海沙、石英砂、无水硫酸钠、硅藻土等),因为干燥助剂(组织疏松剂)可以用于水分含量较大、粘稠度高的样品,提高干燥程序,有利于前处理过程。对于某些难于磨碎的样品,如粮食、油料饼粕等,加入适量的碾磨助剂,可以协助碾磨,也可以降低温度,以免脂肪在温度过高时氧化。另外,加入的助剂还需具有一定的吸附能力,当油脂由于碾磨过度溶出较多时,不至于被容器吸附或挥发,而是被吸附在助剂中,因此,被替代标准[2,6-8,10]中均要求将助剂及擦拭器皿的擦拭纸转移至萃取装置中,防止脂肪过度溶出损失。

3.1.2 萃取前干燥处理 索氏提取法使用有机溶剂抽提,适用于干燥而分散的样品。当使用乙醚作为提取剂时,乙醚中1.5%～2%水分能够使样品中的非脂类水溶性物质随着脂肪一同被提取出来,从而增加测试结果的正误差[25]。在旧版的5个标准中均在抽提前对样品进行了去水操作,例如肉类[3]和食用菌[8]需在(103±2) ℃温度下干燥30～60 min;中式糕点和西式糕点需分别在(103±2) ℃和(90±2) ℃温度下干燥2 h[6];粮食[7]需在105 ℃温度下干燥30 min;油饼[10]需在80 ℃温度下水浴加热30 min或加无水硫酸钠等。GB 5009.6-2016标准规定直接使用无水乙醚,要求对液体或半固体试样进行干燥处理,对固体样品没有要求,简化了固体试样的前处理步骤。

3.1.3 制样细度要求 需要测定脂肪含量的食品种类纷繁复杂,脂肪存在方式各异,GB 5009.6-2016标准为对样品细度未做特殊规定,而被替代标准及相关文献有所规定,一般情况下,肉及肉制品需要在绞肉机内至少搅碎两次[2-3],部分标准规定需要过40目筛子[2],对于粮油产品和食用菌样品，需要过1、0.9 mm圆孔筛子[7-8],对于油料饼粕等脂肪含量高、难以干燥和碾碎的样品则做了更加细致的规定[10]。如果不对样品细度进行规定,很难保证脂肪抽提的完全性,必然会造成结果的误差。

3.2 提取剂的选择

GB 5009.6-2016标准中索氏提取法和酸水解法使用的抽提剂为无水乙醚或石油醚,碱水解法使用无水乙醚和石油醚进行萃取。标准[7]和文献[16]中均有说明:不能用石油醚代替乙醚,因为它不能溶解全部的植物油脂类物质。因此,实验中抽提剂选择无水乙醚优于石油醚[27]。文献中也有使用正己烷、三氯甲烷-甲醇、二硫化碳等作为提取剂的情况[28-29],但此类试剂毒性较大,未被标准采用。

3.3 干燥温度

脂肪种类繁多,其中芳香性油脂、挥发性油脂和热不稳定油脂在脂肪测定中，需要控制干燥至恒重的温度和时间[29],GB 5009.6-2016标准规定恒温条件为95～105 ℃,1 h。相比而言，最高温度略高、恒重时间略短于其他标准。温度过低不能达到干燥恒重的效果,温度过高芳香性油脂、挥发性油脂和热不稳定油脂等容易挥发损失造成负误差,如椰子油、棕榈仁油等,干燥温度不宜高于80 ℃,温度过高,其中的热不稳定油脂或分解或氧化造成数据失真[29],所以具有挥发性油脂的测定不在GB 5009.6-2016标准测定范围内。因此,建议在分析可能含有芳香性油脂、挥发性油脂和热不稳定油脂的样品时,不采用此法。其脂肪的测定,一方面要控制恒重条件,降低温度，或减少干燥时间,避免芳香性油脂的挥发和损失，可以采用真空干燥箱或惰性气体保护来干燥;另一方面注意实验观察,如果有色泽、气味上的变化,就应该修改实验方案。

3.4 验证提取

食品中脂肪检测的关键控制点在脂肪抽提或者溶出效率,即是否完全将食品中的脂肪转移到了有机溶剂中[28-29]。各标准中索氏提取耗时较长,对于不同的样品的提取温度、回流速率及抽提时间也有差异,不同样品脂肪抽提所采用的标准及建议条件如表2所示。

表2 不同样品脂肪抽提的标准及建议条件Table 2 Standards and recommended conditions for the extraction of fat of different samples

以乙醚为萃取溶剂时,加热温度一般为65～75 ℃。具体温度,视抽提管中乙醚回流速度而定,一般以3～5 min虹吸一次为标准。水浴温度过高,乙醚流失，导致结果偏低[26]。所以验证提取是否完全成为实验质控的重要环节。观察实验如出现以下三种情况中的一种可以认为提取完全:

a. 二次抽提,二次抽提产物恒重增量不超过0.1%[3,5];b. 观察抽提液乙醚滴在毛玻璃片上无油迹残留[6,8];c. 抽提至抽提管内的乙醚用玻璃片检查无油迹[7]。

GB 5009.6-2016标准采用b法,具有较好的操作性和准确性。

3.5 空白试验

空白实验一方面可以用于试剂验收,对于存在非挥发性物质的试剂,GB 5413.3-2010乳与乳制品脂肪检测中需要进行空白实验,以10 mL水代替样品进行测试,得出试剂空白,该值通常小于0.5 mg,在常规测定中,可忽略不计。如果全部试剂空白残余物大于0.5 mg,则分别蒸馏100 mL 乙醚和石油醚,测定溶剂残余物的含量,用空的控制瓶测得的残余量和每种溶剂的残余物的含量都不应超过0.5 mg,否则应更换成合格的试剂或对试剂进行提纯。另一方面空白实验还用于验证抽提效果和环境条件的校准,在GB 5413.3-2010中利用无水奶油(1 g)与样品同时测定,以进行空白试验,对测量操作和仪器设备进行同步验证。

在GB 5009.6-2016标准中仅对乳及乳制品、婴幼儿配方食品中脂肪测定的碱水解法做了空白实验要求,其余样品及方法未做空白实验做解释,可以认为一般情况下脂肪测定不需要做空白实验,但是在试剂验收和初次试验验证时，还是应进行空白实验[28-29]。

3.6 试剂验收与回收

由于乙醚中含有水分、乙醇等均会干扰脂肪的提取,使得提取物中含有糖类等非脂类成分[4],会引起正误差。所以GB 5009.6-2016标准中规定使用的提取剂为无水乙醚。另一方面乙醚中如含有过氧化物,索氏提取操作容易发生爆炸[4,7,26]。实验室在采购乙醚后,可试试剂品质参照文献[26]进行除氧化物、除水、除醇、操作。

为提高实验室环境友好度、降低检测成本,对脂肪测定中使用过的乙醚可以重复利用,重复利用前[4,7,26]可参照文献方法先做过氧化物检验及处理[4,26],再进行脱水处理[26]。

4 结论与展望

GB 5009.6-2016标准整合并替代了之前的9个国家标准,是测定食品中脂肪含量的国家食品安全强制性标准,为生产企业开展内部质控、检验检测机构和监管机构依法检测判定等提供了标准依据。但是,该标准也存在一些通用型标准普遍存在的问题,比如标准适用范围规定不具体,前处理过程描述偏于简略等问题。而同时又因为食品种类纷繁复杂,脂肪存在形式多样等特殊情况,所以,检测人员在实际检测过程中,必须在深刻理解检测方法基本原理基础上,根据样品的具体特性,细化操作步骤和要求,并通过实验验证形成作业指导书,以便更加规范操作过程,保证检测结果的准确性。