大豆毛油中非水合磷含量传统测定方法的优化

刘大伟，黄 丹，黄振伟

(中储粮油脂工业盘锦有限公司，辽宁 盘锦 124000)

大豆毛油中的磷脂分为水合磷脂和非水合磷脂。水合磷脂可以根据自身的亲水性通过水合除去，非水合磷脂具有疏水性，不能通过水合除去，且非水合磷脂会影响油脂色泽及酸价，大幅降低油品品质[1-3]，所以在油脂精炼过程中需要在酸化条件下除去大部分的非水合磷脂。

毛油中的非水合磷脂含量在油脂加工行业一般用非水合磷含量表示。非水合磷含量的传统测定方法为模拟水化脱胶工艺，在加热条件下向油中注入热水，并通过搅拌促进水与亲水性磷脂结合，保温8～12 h，使水合磷脂充分析出，并通过离心分离，得到上层的油样，上层油样的总磷量即为非水合磷含量。非水合磷含量的高低直接影响油脂精炼的工艺参数和精炼得率，而传统水浴加热法测定非水合磷含量用时较长，结果有一定的滞后性，无法满足车间调整工艺的需要，因此优化非水合磷含量测定方法有重要的意义。

目前，对非水合磷的研究主要集中于微波处理及磷脂酶脱除处理的研究上[4-5]，而对采用超声波法优化非水合磷含量测定方法的研究却鲜有报道。超声波作为一种弹性机械波，在物质中进行机械振动，起到加热作用、空化作用和机械传质作用[6]，可以提升反应物质的接触效率，从而缩短物质反应时间。本实验在非水合磷含量测定的前处理中，采用超声波法可以有效促进磷脂的水合反应，与传统水浴加热法相比，具有反应充分、迅速等优点，可以为车间生产提供更及时有效的参考数据，对车间生产工艺调整具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

大豆毛油，中储粮油脂工业盘锦有限公司罐区。硫酸肼、钼酸钠、氧化锌、氢氧化钾、盐酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；磷酸二氢钾，光谱纯，国药集团化学试剂有限公司。

TD4N台式低速离心机，湘仪离心机仪器有限公司；CMAG-HS7磁力加热搅拌器，德国IKA公司；UV-2600紫外分光光度计，岛津仪器有限公司；HWS-26恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；KQ-500DB超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 标准曲线的绘制[7-8]

准确称取干燥的磷酸二氢钾0.438 7 g，用蒸馏水稀释定容至1 000 mL，此溶液为标准储备液，磷含量0.1 mg/mL；用移液管吸取标准储备液10 mL至100 mL容量瓶中，加蒸馏水稀释并定容，此溶液为磷酸盐标准溶液，磷含量0.01 mg/mL。取6个规格为50 mL的比色管，分别加入磷含量为0.01 mg/mL磷酸盐标准溶液0、1、2、4、6、8 mL，加入蒸馏水补齐至10 mL。同时分别加入8 mL硫酸肼溶液(0.015%)和2 mL 2.5%钼酸钠稀硫酸溶液，加塞，振摇混匀溶液，取下塞子，将比色管放入沸水浴中加热10 min，取出，冷却至室温。用水稀释至刻度，摇匀，静置10 min。将溶液移液到洁净、干燥的比色皿中，用空白试样调零，并在波长650 nm处分别测定吸光度。以吸光度为纵坐标，以磷含量(0.00、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08 mg)为横坐标绘制标准曲线，得回归方程为y=5.505 3x+0.007 3，r=0.999 6。

1.2.2 非水合磷含量的测定

传统测定方法：称取油样约100 g，加热至80～90℃，并在搅拌下缓慢加入5～8 mL高于油温1～2℃的热蒸馏水。将其置于80～90℃的磁力加热搅拌器上，以中速搅拌15 min，再低速搅拌20 min，置于85℃恒温水浴锅中8～12 h。将上部油样离心，取上清液，在(105±2)℃的烘箱中烘干2 h后取出，检测其非水合磷含量[9-10]。磷含量的测定方法参照GB/T 5537—2008《粮油检验 磷脂含量的测定》。

超声波测定方法：用超声波清洗器测定替换传统测定方法中恒温水浴锅低速搅拌20 min，在一定的超声温度和超声功率条件下处理一定时间，其余步骤保持不变。

非水合磷含量按下式计算。

P=(C×V1×103)/(V2×M)

式中：P为非水合磷含量，mg/kg；C为由标准曲线查得的被测液的磷含量，mg；V1为样品灰化后稀释的体积， mL；V2为比色时所取的被测液体积， mL；M为试样质量，g。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

实验中除考察因素外其他因素均保持恒定，在考察超声温度时，超声时间为1.5 h，超声功率为250 W；考察超声时间时，超声温度为80℃，超声功率为250 W；考察超声波功率时，超声时间为1.5 h，超声温度为80℃。单因素实验结果见图1～图3。

图1 超声温度对非水合磷含量的影响

图2 超声时间对非水合磷含量的影响

图3 超声功率对非水合磷含量的影响

由图1～图3可以看出：在超声时间和超声功率恒定的情况下，在70～90℃范围内，随着超声温度的升高，水合效果越来越充分，在80℃逐渐趋于平稳，至85℃水合效果变化很小；在超声温度和超声功率恒定的情况下，随着超声时间的延长，水合效果越来越充分，在2.0 h时逐渐趋于平稳；在超声温度和超声时间恒定的情况下，超声功率越大，水合效果越来越充分，在超声功率升至250 W以后水合效果逐渐趋于平稳。综合考虑实验结果及实验成本，以超声温度75、80、85℃，超声时间1.5、2.0、2.5 h，超声功率200、250、300 W设计正交实验确定最佳工艺条件。

2.2 正交实验

在单因素实验的基础上，以超声温度、超声时间、超声功率为考察因素，非水合磷含量为考核指标，采用正交实验优化工艺条件。正交实验设计及结果见表1。

表1 正交实验设计及结果

由表1可以看出，各种因素对大豆毛油非水合磷含量的影响顺序为超声时间>超声温度>超声功率，最佳工艺条件为A3B2C3，即超声温度85℃、超声时间2 h、超声功率300 W。在最佳工艺条件下，测得大豆毛油中非水合磷含量为78.36 mg/kg。

2.3 测定方法可行性验证

抽取10份不同大豆毛油的样品，采用最佳的超声波测定方法与传统方法对10份样品非水合磷含量进行测定，结果见表2。

GB/T 5537—2008《粮油检验 磷脂含量的测定》中要求两次独立测定结果的绝对差值不得超过算数平均值的10%，即相对偏差小于10%。由表2可知，测定同一样品大豆毛油中非水合磷含量，两种方法的相对偏差均小于10%，因此该实验方法可用于测定大豆毛油中非水合磷含量。

表2 传统方法与本实验方法结果对比

3 结 论

超声波法前处理测定非水合磷含量的最佳工艺条件为超声温度85℃、超声时间2 h、超声功率300 W，在此条件下测得的非水合磷含量结果与传统检测方法基本一致，且大幅缩短了测定时间，提高结果及时性、有效性，方便车间及时调整生产工艺参数，为指导车间生产提供理论依据。