黃伯熹，巫瑩柱，杜文琴，文珊，葉黎燕，吳慶暉

（1.廣東檢驗檢疫技術(shù)中心 紡織實驗室，廣東 廣州 510623；2.五邑大學 紡織服裝學院，廣東 江門 529020；3.中國廣州分析測試中心，廣東 廣州 510070）

核磁共振法快速測定白羽絨殘脂率的研究

黃伯熹1，巫瑩柱2，杜文琴2，文珊2，葉黎燕2，吳慶暉3

（1.廣東檢驗檢疫技術(shù)中心 紡織實驗室，廣東 廣州 510623；2.五邑大學 紡織服裝學院，廣東 江門 529020；3.中國廣州分析測試中心，廣東 廣州 510070）

為縮短羽絨殘脂率的檢測時間，首次嘗試采用核磁共振法測定羽絨表面殘脂率. 即按索氏萃取法測定羽絨樣品殘脂率，考量核磁共振法工作曲線的有效性并以之測樣品的殘脂率. 結(jié)果表明：與傳統(tǒng)萃取法相比，用MQA7020核磁共振儀可準確快速測定白絨殘脂率，測試時間從2個工作日縮短到幾分鐘，該方法高效、誤差小、結(jié)果重現(xiàn)性好、無損傷、無毒無害，但灰羽絨里的鐵磁性物質(zhì)會極大影響測試結(jié)果.

羽絨；殘脂率；核磁共振法

羽絨殘脂率是指水洗后單位質(zhì)量的羽絨（羽毛）內(nèi)含有的脂肪和吸附其他油脂的質(zhì)量. 羽絨的殘脂率不僅影響羽絨的價格和儲存保養(yǎng)，也影響其進一步加工處理的其他性能，如膨松保暖性、透氣性、滲水性等，GB/T 17685—2003和FZ/T 81002—2002規(guī)定羽絨的殘脂率≤1.0%.

對羽絨油脂含量的檢測，國內(nèi)外都采用化學萃取法，如我國按GB/T 17685—2003和FZ/T 81002—2002采用以無水乙醚為溶劑的索氏萃取法. 此法耗時長（約2個工作日）、效率低、重現(xiàn)性較差. 目前，核磁共振技術(shù)（NMR）在測定化纖油劑[1-2]和種子谷物含油率[3]上有較成熟的應(yīng)用，但是羽絨表面油脂是淺黃色蠟狀固體，其分子量遠比化纖油劑和種子谷物植物油的分子量大，不能直接采用測定化纖油劑和谷物油脂的測試條件. 本文嘗試采用 NMR測定羽絨殘脂率，以期為羽絨殘脂率快速測定方法的開發(fā)提供實驗依據(jù).

1 NMR檢測羽絨殘脂率的依據(jù)

NMR測試原理是磁體向纖維樣品發(fā)射脈沖磁場，當磁場取消時，固體的信號比液體衰減快，根據(jù)核磁信號衰減差異算出樣品中各成分的比例.

纖維、油劑或油脂種類不同，其磁信號衰減速度也不一樣. 羽絨本體由各種氨基酸組成，羽絨纖維最外層為甾醇與三磷酸酯構(gòu)成的雙分子層細胞膜[4-7]. 從羽絨本體和表面油脂的成分和結(jié)構(gòu)看，表面油脂的分子量比羽絨纖維本體的分子量小，根據(jù) NMR測試原理，羽絨纖維核磁信號衰減速度應(yīng)比油脂快，根據(jù)二者的差異可算出油脂成分的比例.

2 實驗部分

通過實驗驗證MQA 7020核磁共振儀測定羽絨殘脂率的準確性及重現(xiàn)性. 用MQA 7020核磁共振儀測定化纖表面油劑時，曾浩[8]認為在40 ℃水浴中恒溫30 min可達到最佳的檢測精度. 由于羽絨表面油脂分子量比化纖油劑的大、核磁信號衰減更快，為了使結(jié)果更可靠，本實驗將恒定溫度提高到60 ℃以便核磁信號穩(wěn)定.

2.1 實驗樣品

羽絨樣品來自廣東省出入境檢驗檢疫局紡織實驗室收檢的羽絨樣品一批，包括白絨、灰絨（不分鴨絨鵝絨），主要選擇白絨，以少量灰絨作對比.

2.2 主要儀器設(shè)備

臺式核磁共振儀：MQA 7020，精度0.1%；全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀（ICP）：德國Spectro Ciros；顯微紅外光譜儀：美國Nicolet iN10；索氏抽提器；電子天平：Sartorius BSA224S-CW，精度0.1 mg；

2.3 測定步驟

2.3.1 索氏萃取法測定羽絨殘脂率

先采用索氏萃取法檢測全部樣品的殘脂率，每個樣品同時做2個平行實驗，剔除平行樣結(jié)果之間差異較大的樣品，減少因樣品不均勻?qū)嶒灲Y(jié)果的影響. 選擇出 5個分布較廣較均勻的、不同殘脂率的樣品作為建立工作曲線的試樣，其他樣品作為驗證樣品，具體操作如下：

1）準確稱取兩份試樣各 2～3 g，經(jīng)干燥處理后，用定性快速濾紙包好放入備用的抽提管中，應(yīng)同時做兩個試樣；

2）接收瓶干燥至恒重，裝好抽提裝置；

3）接通冷凝水，注入120 mL無水乙醚，水浴溫度50 ℃左右（回流5～6次/h），抽提5 h；

4）將樣品和接收瓶移置通風櫥內(nèi)，讓殘留乙醚自然揮發(fā)2～3 h；

5）將接收瓶置于（105±2）℃烘箱中烘2～4 h，烘至恒重（前后兩次重量相差小于0.001 g）.

2.3.2 建立NMR標準檢量曲線

1）開啟MQA7020 0.5 h后，設(shè)定保溫溫度60 ℃，待磁場穩(wěn)定；

2）在主界面上，點擊Optimise按鈕，進入檢量線繪制狀態(tài)，并創(chuàng)建分析方法；

3）放入準備好的樣品（無次序要求），點擊運行按鈕開始檢測，幾十秒鐘測試完畢，在彈出的對話框中輸入檢量點名稱和已知的殘脂率，點擊確認按鈕退出；

4）連續(xù)檢測其他樣品，直至完成所有檢量點.

圖 1是采用 5個白絨樣品建立的檢量工作曲線， R2= 0.996，線性較好，和文獻[9]報道的化纖油劑含量檢量曲線的線性相當，可以作為檢測的工作曲線. 其中油脂零含量樣品雖然去除了表面油脂，卻依然可以檢測到羽絨纖維發(fā)出的殘留信號，但其不影響檢測結(jié)果準確性.

2.3.3 樣品測試

1）點擊分析鍵“Analyse”，進入分析界面；

2）用不銹鋼鑷子取適當?shù)挠鸾q樣品，放入測試試管中，用塞子壓至刻度線以下；

3）將樣品放入測試口中，點擊“F5”鍵，輸入樣品號. 約20 s，分析結(jié)束，保存.

4）查NMR檢量曲線找到相應(yīng)信號對應(yīng)的殘脂率.

3 結(jié)果與討論

3.1 殘脂率測定結(jié)果的比較

與索氏萃取法所測油脂含量相比，NMR測定的白絨殘脂率偏差不超過0.07%，準確性好、誤差小、速度快，達到了預(yù)期目標. 但是灰絨的測試結(jié)果比索氏萃取法要低很多，偏差較大，且其誤差與油脂含量之間的規(guī)律性不強. 具體數(shù)據(jù)見表1.

3.2 NMR的重現(xiàn)性分析

表1 測試結(jié)果比較 %

取3號白絨樣品分別進行 5次測定，驗證實驗的重現(xiàn)性，測試結(jié)果見表2. 從表2可看出，采用NMR測定白絨殘脂率的重現(xiàn)性好，符合要求.

表2 測量結(jié)果的重現(xiàn)性 %

3.3 羽絨中主要金屬含量的測定

通過分析表1發(fā)現(xiàn)，羽絨顏色對測試結(jié)果有很大影響，因此要對白絨和灰絨的結(jié)構(gòu)和成分進行比較.

從圖2可看出，白絨、灰絨的分子結(jié)構(gòu)和成分一樣，結(jié)構(gòu)、成分差異不是導(dǎo)致灰絨測試結(jié)果偏差大的原因. 但從核磁共振的理論可知，磁場中的鐵磁性物質(zhì)對電磁場信號分布有很大影響，所以初步推測是灰絨含鐵磁性物質(zhì)比白絨多，導(dǎo)致磁場信號不穩(wěn)定，進而造成灰絨測試結(jié)果偏差過大. 表3是2個白絨和2個灰絨的鐵、鎂、鈣、鉀和鈉的含量.

為了進一步說明規(guī)律，將測試結(jié)果的偏差大小對鐵含量作圖，見圖 3. 從圖 3可看出，鐵元素含量與誤差大小呈顯著正相關(guān)：鐵含量越高，誤差越大，但不呈線性關(guān)系；當含鐵量超過83 mg/kg時，其偏差將超過0.1%.

圖2 白絨和灰絨的紅外光譜圖

表3 白絨和灰絨中的主要幾種金屬含量

圖3 鐵元素含量對偏差的影響

綜合表3和圖3，由于灰絨的鐵元素含量比白絨的要高許多，在測試時，其核磁信號不穩(wěn)定，嚴重干擾了正常信號的衰減規(guī)律，造成偏差很大：因此鐵磁性物質(zhì)含量是影響測試結(jié)果的最主要因素.

4 結(jié)論

從抽取的白絨樣品的測試結(jié)果看，用 MQA7020核磁共振儀測定白絨殘脂率偏差小、結(jié)果重現(xiàn)性好、檢測速度快、效率高、無損傷、無毒無害. 由于灰絨中鐵磁性物含量較白絨高并影響到NMR信號的穩(wěn)定，因此NMR暫不適用于灰絨殘脂率的測定.

[1] 曾曉玲. 核磁共振法測定纖維含油率[J]. 合成技術(shù)及應(yīng)用，2003(2): 52-54.

[2] 張葉興，黃猛富，陳潔秋，等. 幾種化學纖維含油率測試方法的比較分析[J]. 中國纖檢，2012(1): 59-61.

[3] 肖志紅，李昌珠，陳永忠. 核磁共振法測油茶籽含油率的研究[J]. 糧油加工，2008(10): 55-56.

[4] 金陽，李益民，李薇雅. 羽絨纖維與其它蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的比較[J]. 紡織學報，2003(5): 41-42.

[5] 姚穆. 紡織材料學[M]. 北京：紡織工業(yè)出版社，1990: 93-98.

[6] 付賢文，高晶. 鵝、鴨絨纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)差異及對保暖性能的影響[J]. 紡織學報，2011(12): 10-14.

[7] GAO Jing, YU Weidong, PAN Ning. Structures and properties of the goose down as a material for thermal insulation[J]. Textile Research Journal, 2007, 77(8): 617-626.

[8] 曾浩. 核磁共振法檢測滌綸長絲含油率[J]. 紡織導(dǎo)報，2004(2): 100-101.

[9] 尤琦. 滌綸短纖維含油率測試方法的比較[J]. 合成纖維工業(yè)，2006(02): 63-65.

NMR: A Rapid Method for Determining the Fat and Oil Content in White Down

HUANG Bo-Xi1, WU Ying-Zhu2, DU Wen-Qin2, WEN Shan2, YE Li-Yan2, WU Qing-Hui3
(1. Guangdong Inspection and Quarantine Technology Center Textiles Lab., Guangzhou 510623, China; 2. School of Textile and Clothing, Wuyi University, Jiangmen 529020, China; 3. China National Analytical Center, Guangzhou 510070, China)

In order to reduce the testing time of fat and oil content of down, the paper aim to measure the fat and content (FOC) by using nuclear magnetic resonance (NMR) method for the first time. That is, Soxhlet extraction method is used for measuring the FOC of down samples, then the effectiveness of NMR work curve is examined. The results indicate that MQA7020 NMR analyzer is advantage to determine FOC of white down quickly and accurately. The testing time is decreased from 2 days to a few minutes. This method has the advantages of high efficiency, small error, high reproducibility, no damage to sample, non-toxicity and harmlessness. But the ferromagnetic martial in down would influence the experiment results.

down; fat and oil content; nuclear magnetic resonance (NMR) method

黃伯熹（1965—），男，廣東深圳人，工程師，本科，主要研究方向為紡織品檢測.

1006-7302（2012）04-0019-04

TS107.2

A

2012-07-22

廣東出入境檢驗檢疫局科技計劃項目（2009GDK67）；五邑大學青年基金資助項目（200906151545567）

熊玉濤]