黄伯熹，巫莹柱，杜文琴，文珊，叶黎燕，吴庆晖

（1.广东检验检疫技术中心 纺织实验室，广东 广州 510623；2.五邑大学 纺织服装学院，广东 江门 529020；3.中国广州分析测试中心，广东 广州 510070）

核磁共振法快速测定白羽绒残脂率的研究

黄伯熹1，巫莹柱2，杜文琴2，文珊2，叶黎燕2，吴庆晖3

（1.广东检验检疫技术中心 纺织实验室，广东 广州 510623；2.五邑大学 纺织服装学院，广东 江门 529020；3.中国广州分析测试中心，广东 广州 510070）

为缩短羽绒残脂率的检测时间，首次尝试采用核磁共振法测定羽绒表面残脂率. 即按索氏萃取法测定羽绒样品残脂率，考量核磁共振法工作曲线的有效性并以之测样品的残脂率. 结果表明：与传统萃取法相比，用MQA7020核磁共振仪可准确快速测定白绒残脂率，测试时间从2个工作日缩短到几分钟，该方法高效、误差小、结果重现性好、无损伤、无毒无害，但灰羽绒里的铁磁性物质会极大影响测试结果.

羽绒；残脂率；核磁共振法

羽绒残脂率是指水洗后单位质量的羽绒（羽毛）内含有的脂肪和吸附其他油脂的质量. 羽绒的残脂率不仅影响羽绒的价格和储存保养，也影响其进一步加工处理的其他性能，如膨松保暖性、透气性、渗水性等，GB/T 17685—2003和FZ/T 81002—2002规定羽绒的残脂率≤1.0%.

对羽绒油脂含量的检测，国内外都采用化学萃取法，如我国按GB/T 17685—2003和FZ/T 81002—2002采用以无水乙醚为溶剂的索氏萃取法. 此法耗时长（约2个工作日）、效率低、重现性较差. 目前，核磁共振技术（NMR）在测定化纤油剂[1-2]和种子谷物含油率[3]上有较成熟的应用，但是羽绒表面油脂是浅黄色蜡状固体，其分子量远比化纤油剂和种子谷物植物油的分子量大，不能直接采用测定化纤油剂和谷物油脂的测试条件. 本文尝试采用 NMR测定羽绒残脂率，以期为羽绒残脂率快速测定方法的开发提供实验依据.

1 NMR检测羽绒残脂率的依据

NMR测试原理是磁体向纤维样品发射脉冲磁场，当磁场取消时，固体的信号比液体衰减快，根据核磁信号衰减差异算出样品中各成分的比例.

纤维、油剂或油脂种类不同，其磁信号衰减速度也不一样. 羽绒本体由各种氨基酸组成，羽绒纤维最外层为甾醇与三磷酸酯构成的双分子层细胞膜[4-7]. 从羽绒本体和表面油脂的成分和结构看，表面油脂的分子量比羽绒纤维本体的分子量小，根据 NMR测试原理，羽绒纤维核磁信号衰减速度应比油脂快，根据二者的差异可算出油脂成分的比例.

2 实验部分

通过实验验证MQA 7020核磁共振仪测定羽绒残脂率的准确性及重现性. 用MQA 7020核磁共振仪测定化纤表面油剂时，曾浩[8]认为在40 ℃水浴中恒温30 min可达到最佳的检测精度. 由于羽绒表面油脂分子量比化纤油剂的大、核磁信号衰减更快，为了使结果更可靠，本实验将恒定温度提高到60 ℃以便核磁信号稳定.

2.1 实验样品

羽绒样品来自广东省出入境检验检疫局纺织实验室收检的羽绒样品一批，包括白绒、灰绒（不分鸭绒鹅绒），主要选择白绒，以少量灰绒作对比.

2.2 主要仪器设备

台式核磁共振仪：MQA 7020，精度0.1%；全谱直读等离子体发射光谱仪（ICP）：德国Spectro Ciros；显微红外光谱仪：美国Nicolet iN10；索氏抽提器；电子天平：Sartorius BSA224S-CW，精度0.1 mg；

2.3 测定步骤

2.3.1 索氏萃取法测定羽绒残脂率

先采用索氏萃取法检测全部样品的残脂率，每个样品同时做2个平行实验，剔除平行样结果之间差异较大的样品，减少因样品不均匀对实验结果的影响. 选择出 5个分布较广较均匀的、不同残脂率的样品作为建立工作曲线的试样，其他样品作为验证样品，具体操作如下：

1）准确称取两份试样各 2～3 g，经干燥处理后，用定性快速滤纸包好放入备用的抽提管中，应同时做两个试样；

2）接收瓶干燥至恒重，装好抽提装置；

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

4）将样品和接收瓶移置通风橱内，让残留乙醚自然挥发2～3 h；

5）将接收瓶置于（105±2）℃烘箱中烘2～4 h，烘至恒重（前后两次重量相差小于0.001 g）.

2.3.2 建立NMR标准检量曲线

1）开启MQA7020 0.5 h后，设定保温温度60 ℃，待磁场稳定；

2）在主界面上，点击Optimise按钮，进入检量线绘制状态，并创建分析方法；

3）放入准备好的样品（无次序要求），点击运行按钮开始检测，几十秒钟测试完毕，在弹出的对话框中输入检量点名称和已知的残脂率，点击确认按钮退出；

4）连续检测其他样品，直至完成所有检量点.

图 1是采用 5个白绒样品建立的检量工作曲线， R2= 0.996，线性较好，和文献[9]报道的化纤油剂含量检量曲线的线性相当，可以作为检测的工作曲线. 其中油脂零含量样品虽然去除了表面油脂，却依然可以检测到羽绒纤维发出的残留信号，但其不影响检测结果准确性.

2.3.3 样品测试

1）点击分析键“Analyse”，进入分析界面；

2）用不锈钢镊子取适当的羽绒样品，放入测试试管中，用塞子压至刻度线以下；

3）将样品放入测试口中，点击“F5”键，输入样品号. 约20 s，分析结束，保存.

4）查NMR检量曲线找到相应信号对应的残脂率.

3 结果与讨论

3.1 残脂率测定结果的比较

与索氏萃取法所测油脂含量相比，NMR测定的白绒残脂率偏差不超过0.07%，准确性好、误差小、速度快，达到了预期目标. 但是灰绒的测试结果比索氏萃取法要低很多，偏差较大，且其误差与油脂含量之间的规律性不强. 具体数据见表1.

3.2 NMR的重现性分析

表1 测试结果比较 %

取3号白绒样品分别进行 5次测定，验证实验的重现性，测试结果见表2. 从表2可看出，采用NMR测定白绒残脂率的重现性好，符合要求.

表2 测量结果的重现性 %

3.3 羽绒中主要金属含量的测定

通过分析表1发现，羽绒颜色对测试结果有很大影响，因此要对白绒和灰绒的结构和成分进行比较.

从图2可看出，白绒、灰绒的分子结构和成分一样，结构、成分差异不是导致灰绒测试结果偏差大的原因. 但从核磁共振的理论可知，磁场中的铁磁性物质对电磁场信号分布有很大影响，所以初步推测是灰绒含铁磁性物质比白绒多，导致磁场信号不稳定，进而造成灰绒测试结果偏差过大. 表3是2个白绒和2个灰绒的铁、镁、钙、钾和钠的含量.

为了进一步说明规律，将测试结果的偏差大小对铁含量作图，见图 3. 从图 3可看出，铁元素含量与误差大小呈显著正相关：铁含量越高，误差越大，但不呈线性关系；当含铁量超过83 mg/kg时，其偏差将超过0.1%.

图2 白绒和灰绒的红外光谱图

表3 白绒和灰绒中的主要几种金属含量

图3 铁元素含量对偏差的影响

综合表3和图3，由于灰绒的铁元素含量比白绒的要高许多，在测试时，其核磁信号不稳定，严重干扰了正常信号的衰减规律，造成偏差很大：因此铁磁性物质含量是影响测试结果的最主要因素.

4 结论

从抽取的白绒样品的测试结果看，用 MQA7020核磁共振仪测定白绒残脂率偏差小、结果重现性好、检测速度快、效率高、无损伤、无毒无害. 由于灰绒中铁磁性物含量较白绒高并影响到NMR信号的稳定，因此NMR暂不适用于灰绒残脂率的测定.

[1] 曾晓玲. 核磁共振法测定纤维含油率[J]. 合成技术及应用，2003(2): 52-54.

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[3] 肖志红，李昌珠，陈永忠. 核磁共振法测油茶籽含油率的研究[J]. 粮油加工，2008(10): 55-56.

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[8] 曾浩. 核磁共振法检测涤纶长丝含油率[J]. 纺织导报，2004(2): 100-101.

[9] 尤琦. 涤纶短纤维含油率测试方法的比较[J]. 合成纤维工业，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

黄伯熹（1965—），男，广东深圳人，工程师，本科，主要研究方向为纺织品检测.

1006-7302（2012）04-0019-04

TS107.2

A

2012-07-22

广东出入境检验检疫局科技计划项目（2009GDK67）；五邑大学青年基金资助项目（200906151545567）

熊玉涛]