一、脂肪不是称出来的,是抽出来的

食品和农产品里的脂肪,不能用秤直接称出来。它藏在细胞里,和蛋白、糖、水分混在一起,肉眼看不见,称总重量没用。要得到这个数,只能把它从样品里“弄出来”,再称弄出来的那部分。弄的方法有几种,用得广的是溶剂提取:脂肪溶于有机溶剂,别的成分不溶,用溶剂把脂肪带走,再把溶剂赶掉,剩下的就是脂肪。这个思路一百多年没变,索氏抽提器就是照这个思路做的。样品装在滤纸筒里,放在抽提杯中,下面是溶剂,上面是冷凝管。溶剂受热汽化,沿侧管上升,被冷凝管冷却成液体,滴进滤纸筒,浸泡样品,把脂肪溶出来;液面高过虹吸管,溶了脂肪的溶剂被吸回烧瓶,再汽化,再冷凝,循环往复。循环几十次,脂肪就被“洗”干净了。

所以这个数叫粗脂肪,不叫脂肪。溶剂能溶出来的东西都算进去了:甘油三酯、游离脂肪酸、磷脂、蜡、色素、脂溶性维生素。真正要测脂肪酸组成,要用气相色谱,那是另一套方法。写写“粗脂肪”,是对结果负责;写“脂肪”,是把一个近似值说成了值。老式索氏器是玻璃的,全靠手工:装样、加溶剂、开电热套、看回流、算时间、换水。一个人看两台就到头了,晚上还要守着,怕烧干。恒美智造的 HM-ZF10 把这一套做成一台机器:井式电加热、六段程序控温、溶剂自动回收、抽提完自动停机,一个人看几台也不慌。

叫法跟着用途走。按方法叫索氏抽提仪、全自动索氏提取器,说的是同一个原理;按测的东西叫脂肪测定仪、粗脂肪测定仪、全自动脂肪测定仪,说的是同一个用途。招标文件里还写“脂肪分析仪”。四种叫法,一台机器,问清“做几个样、程序分几段”就行。这台机器能干的活比想象中多。除了食品和饲料的脂肪,还能做土壤有机质、洗涤剂中的油、纺织品的油脂、沥青中的可溶物,只要方法是“溶剂提取、烘干称重”这一路,都能用。方法不同,称样量、溶剂、温度、时间不同,机器本身不用改,改的是程序。

表1 四个行当,都要一个脂肪数

行当样品为什么测
粮油收储大豆、花生、油菜籽含油率定等定价
饲料生产豆粕、鱼粉、配合料配方与能量核算
食品加工肉制品、坚果、饼干标签与实际相符
检测机构委托样、仲裁样按标准出

表注:四类样品基质不同,前处理也不同;同一个脂肪数,背后的提取条件差别很大。

二、溶剂走一圈,脂肪留下来

整个过程分四段:浸泡、抽提、回收、烘干。浸泡是把样品泡在热溶剂里,让脂肪先溶出来一部分,省后面循环的次数。抽提是反复回流,溶剂次淋过样品,把剩下的脂肪带走。回收是把用过的溶剂冷凝下来,存起来再用。烘干是把样品杯里的残液赶掉,烘到恒重再称。四段里,抽提的时间是变量。回流次数够不够,取决于样品含油多少、粉碎到什么程度、溶剂沸点多高。含油高的样品要多循环几次,含油低的反之。恒美智造的 HM-ZF10 把升温分成六段,每段的温度和保持时间可以设,等于把“先低温泡、再升温抽、末了淋洗”这套经验做成了程序,不用人盯着调。

溶剂回收是省钱也是安全。用过的溶剂如果直排,一年买溶剂的钱可能比机器还贵,而且石油醚挥发到室内,味道大、有风险。这套机器的回收方式是冷凝后回收到储液罐,回收率标称不低于 85%,剩下的随废气走排风。回收率高低,主要看冷凝水温,水温高了,溶剂跑掉的多。烘干这一步常被低估。抽提完的杯子带着溶剂,直接称会偏高,偏得还不少;要在烘箱里烘到恒重,也就是两次称量的差小于规定值(一般 0.5 到 1 毫克)。烘干温度按溶剂沸点定,石油醚六十度上下,乙醚更低。温度高了,脂肪可能氧化,结果偏低;温度低了,烘不干,结果偏高。这四个动作在一台机器上闭合,就形成了“放进去、按开始、等结果”的流程。恒美智造的机器在这个闭合里补了几处保护:限温保护,超过设定上限自动断电;水位监测,加热腔缺水不启动;抽提完自动停机。这几处保护在正常时候看不见,在忘了看的时候救命。

表2 溶剂走一圈,脂肪跟着出来

阶段发生什么要点
浸泡样品泡在热溶剂里溶剂要没过样品
抽提溶剂回流,反复淋洗回流次数决定提没提净
回收溶剂冷凝后回收储存回收率与冷凝水温有关
烘干样品杯烘干到恒重烘干不到位,结果偏高

表注:抽提和烘干是两头,一头没提净结果偏低,一头没烘干结果偏高,两个错方向相反。

三、六个位,做一批

六位的意思是抽提架上能同时放六个样品。一批六个,一天做四批是二十四个样,五批是三十个。这个量与多数县级粮油站、中型饲料厂的日检测量对得上:收粮季一天二三十个样,正好四到五批。批量再大,就要上两台,或者换更多位的机型。六位还有一个好处是平行样方便。同一个样品做三个平行,占三个位;再带一个空白、一个标样,六个位刚好。做检测的人都知道,平行样是判断数据可信的基础,位太少,平行做不了,只能单样跑,出了问题找不出原因。

孔位之间的温度一致性,是这类机器容易被忽略的指标。六个位如果温差大,同样的样品在不同位上结果不一样,平行差就大。恒美智造用的是井式电加热,一个整体加热块钻六个孔,热量从块体传到每个孔,孔间温差小;水浴的方式靠水循环,循环一停,上下层就有温差。装样也有讲究。滤纸筒要装到八分满,样品不能压实,压实了溶剂渗不进去,抽不净;筒口要低于虹吸管口,高了溶剂漫不过样品;杯子要放平,歪了密封不严,溶剂漏出来。这些动作看着琐碎,做熟了两分钟一个样,做不熟一个样五分钟还漏。一批做完,要等降温再开盖。刚抽完的杯子温度高,溶剂蒸气重,马上开盖会扑出来,味道大还危险。恒美智造的机器有降温提示,温度降到设定值才允许开盖。这个提示不是多余,抢那几分钟,换来满屋子的溶剂味,不值。

表3 六个词,看前先弄清

词意思实际影响
索氏抽提用溶剂反复回流提取经典方法,结果可比
粗脂肪溶剂能溶出的全部脂类不等于脂肪酸组成
恒重两次烘干质量差小于规定值判烘干到没到位
回收率回收的溶剂占用了多少影响成本与排放
回流次数溶剂循环的次数决定提没提净
沸程溶剂的馏程范围影响提取温度与安全

表注:粗脂肪是“能溶出来的”,包括脂肪、蜡、色素、游离脂肪酸;写要写清是粗脂肪。

四、一台机器上的六个档

头一档是温度。控温范围从室温到二百度,覆盖石油醚、乙醚、正己烷、三氯甲烷几种常见溶剂的沸点。控温标称 ±0.2 度,这个对抽提够用:溶剂回流靠的是沸腾,温度差半度,回流速度差一点,但不影响结果。做土壤有机质这类要高温的,二百度也够。第二档是程序。六段升温,每段设温度和保持时间。典型设置是:四十度泡三十分钟,六十度抽两小时,七十度淋洗二十分钟,八十度回收十分钟。不同样品改这几个数就行,不用改硬件。恒美智造在随机资料里给了几套常用程序,粮油、饲料、肉制品各一套,客户照抄再微调。

第三档是安全。限温保护设一个上限,超过就断电;防干烧靠水位或者温度斜率判断,加热腔没液不启动;过流保护防短路。这三样在参数表上各占一行,实际是这台机器能不能放在普通实验室里用的前提。没有这三样,晚上不敢开机,白天要人守。第四档是回收。溶剂回收靠冷凝,冷凝靠自来水或者冷水机。回收率标称不低于 85%,实际多少看水温:水温十五度以下,回收率高;二十五度以上,跑掉的多。恒美智造在这一块给了两个接口,接自来水或者接冷水机,客户按实验室条件选。

第五档是显示与操作。二点五寸彩色液晶,同时显示设定温度和实际温度,保温时间倒计时,到点报警。屏幕不大,但够用:抽提的时候人不在旁边,要的是“到点能听见”,不是“屏幕好看”。按键是实体键,戴手套也能按。第六档是机身。关键部位用镜面不锈钢,耐腐蚀、好擦。抽提难免溅溶剂,普通喷漆的机身擦两次就花,不锈钢擦完还是亮的。外形五百六乘三百七乘六百八十五毫米,普通实验台放得下;三十二公斤,两个人抬得动,一个人搬费劲,装机时留好位置,别频繁挪。

表4 一台机器的六个面

项目指标说明
处理量6 个样/批装六个抽提杯
控温室温到 200 度控温 ±0.2 度
检测范围0.1% 到 100%覆盖高油与低油样品
溶剂回收自动回收,≥85%省溶剂也少排放
重现性RSD ±1%5% 到 100% 脂肪区间
程序6 阶段升温浸泡、抽提、淋洗分段

表注:六个面里,处理量与程序段数决定效率,回收率与重现性决定成本和可信度。

五、从称样到恒重

称样是头一步。固体样品先粉碎,过四十目筛,混匀;含油高的(花生、油菜籽)称一到两克,含油低的(豆粕、配合料)称三到五克,具体按标准。称到 0.001 克,记下来。称完装滤纸筒,筒口折一下,别让样品洒出来,也别折太紧堵住溶剂通道。装好筒放抽提杯,加溶剂。溶剂量要够,一般加到杯体的三分之二,太少抽不到一轮就干了,太多回收时间长。加完把杯子放到加热孔里,接好冷凝管,开冷却水,设程序,按开始。开机后先低温泡,泡够时间自动升温,之后按段走,不用人管。

抽提过程中要看一下回流速。回流太快,溶剂来不及浸泡就流回去了,提取不净;回流太慢,一批做四五个小时,效率低。正常是每分钟几十滴。流速不对,调温度,调冷却水,两样里总有一个能调过来。恒美智造在说明书里给了一张流速对照表,按溶剂种类查。抽提完自动回收,回收到位后停机。这时候杯子里的样品已经脱脂,但还带着溶剂,要拿出来烘。烘箱设六十到八十度,烘一小时,取出放干燥器冷却,称;再烘半小时,冷却,再称,两次差小于 0.5 毫克算恒重。不到恒重继续烘,别图快。算含量:抽提前后的质量差,除以样品质量,乘一百,就是粗脂肪含量。两次平行的差,按标准允许范围判断,超了重做。恒美智造的机器把抽提时间、温度、段数都记在记录里,导出来能对上每个样的条件,出了问题能查是哪一批、哪一段。

六、白皮书说不到的地方

头一条边界:测的是粗脂肪。溶剂能溶的都算,包括磷脂、蜡、色素、游离脂肪酸。要和脂肪酸组成挂钩,得用气相色谱。白皮书要把这一条写在前面,写清了,客户不会拿粗脂肪的数去对脂肪酸的账,也不会因为两个数不一样就怀疑机器。第二条边界:样品要能粉碎、能装筒。液体样品、膏状样品、含水量高的样品,不能直接做,要先处理:液体用滤纸吸附或者蒸发,膏状加无水硫酸钠脱水,高水分的先冻干。这几类样品直接放进机器,抽不净,结果偏低,而且偏低得没规律。白皮书要单独列一节讲前处理。

第三条边界:溶剂和温度要匹配。石油醚沸程三十到六十度,乙醚三十四度,正己烷六十九度。溶剂换一种,温度要跟着改,程序也要改。用乙醚要注意安全,闪点低,容易积聚,通风要好,电器要防爆。白皮书要把这几条写清,不能只写“可用多种溶剂”。第四条边界:不适用于所有基质。含糖高的样品,烘干时容易焦化,结果偏高;含盐高的样品,吸水,烘不干,结果偏高;含挥发性成分的样品,烘干时挥发物跑掉,结果偏低。这几类要在方法里注明,改前处理或者改判定方式,不能照常规做。末一条边界:数据要能追。这一批用的什么溶剂、什么批号、多少度、抽了多久、烘了几次、谁做的,都要记。缺一项,数据就只能自己看,出不了。恒美智造把记录做成表,从称样到恒重一条线,打印出来就是原始记录,审核时不用另补。