第 卷 第 期 年 月 西北农林科技大学学报 自然科学版!"#$%& '! "' ' ( ) 网络出版时间 ++, - /1 ' 1 网络出版地址 " '! "(! ' /, / 食用油掺伪的 ( )+ 判别 郝景昊 李中贤 何金环 王 强 河南牧业经济学院基础部 河南郑州, 河南省科学院高新技术研究中心 河南郑州, 摘 要 目的 建立新的食用油掺伪判别方法 为掺伪食用油的快速鉴定和监管提供支持 方法 以 / 份常见的菜籽油 玉米油 大豆油 花生油 棉籽油 葵花籽油 芝麻油 棕榈油等食用油为研究对象 利用已知正品食用油 ; 谱中各信号峰的积分面积 选取其中 组或 / 组积分面积制作标准图 建立不同种类正品食用油图谱库 用同样的方法对未知食用油进行测试 将得到的数据代入相应标准食用油图谱进行对比以鉴别是否掺伪 结果 利用 组积分面积得到的二维图谱能够对食用油的种类进行分类判别 利用 / 组积分面积制作三维图 能够对掺伪食用油进行准确判别 可准确判别的最低掺伪量为 << 所建立的判别方法对各种磁场强度的核磁共振波谱仪检测得到的数据均可采用 而且该方法所用软件简单易用 成本较低 结论 基于 ; 的掺伪食用油判别方法简单 快捷 经济 值得推广应用 关键词 食用油 ; 积分值 掺伪判别 中图分类号, 文献标志码 # 文章编号 + /+/+ # %% % " + ;#' <: ' ; ' # D' &' ' -! %&!! &!'$ %!/ "&$ " $6# # %,# # 5 # $! &# ' & " $!6# # %,# 1! '! 5'""(!" '"!( "'! (!!(('" ' '!!!('! ' " (! '!( ; "! /! '!('!' "!"' ('!"!!(' " ' ""! ' "! ' " "!!(' ""! ' ""!"!' " ( ' "!! '!(! "!!! (!'!! "'! "!"'!( 5!!!'!!"!"'! "!!"!(!" '"- /-" ( ((' " "! '!('!' "( + "!" #! ("!'!!"!('!' "!! '!( (('"' '"!( ' '!" ( (( "!!" 5! '!!"!! "' ; ('"' '"!!!('!' " 5!!!'!!"!! "' ; ('" ' '!! (! '!('!' " '!!"(!! ' ' ' ' << 8!(! '!!! (! '"!( "! '(! ' ' # ( (!"!(!!!!! '!(!' "! " '('!!!' '! ('! "''!" %!!!"! "'!! "'! (! " "! 8 + "' "' '""(!" '"!( "'!6' (! '!(('" ' '!! ( +! '!('!' "!('!' " ; '!! (! ' ('" ' ' ' 收稿日期 ++ 基金项目 国家自然科学基金 + 河南人才培养联合基金项目 & 河南省重点科技攻关项目,/ 河南省资助留学人员回国基金项目 作者简介 郝景昊 男 河南上蔡人 讲师 博士 主要从事电化学研究 + ' 1 通信作者 王 强 男 河南孟州人 副研究员 博士 主要从事核磁共振研究 + ' 6' '
% 西北农林科技大学学报 自然科学版 第 卷 食用植物油是日常膳食的重要组成部分 直接影响到食物的口感和营养 众所周知 食用油由甘油三酯分子组成 影响人体健康的主要是脂肪酸种类 富含不饱和脂肪酸如油酸!+ 和亚麻酸!+ / 的油脂有利于人体健康 我国是世界上最大的食用植物油生产 消费和进口国 随着人口增长和人们生活水平的提高 植物油市场也变得日益多样化 细分化和高档化 目前市场上流通的食用油有大豆油 花生油 菜籽油 葵花籽油 芝麻油 玉米油 橄榄油等 植物油的价格与其类型和营养价值有关 不同来源的食用油价格相差巨大 因此一些不法商家为了追求暴利 以相对廉价的植物油冒充或者勾兑高端植物油 植物油的掺伪不仅扰乱市场秩序 侵犯消费者权益 更严重的甚至危害消费者的身体健康 因此 食用植物油的品质检测 对餐饮和食品工业中食用油的选择以及食物的质量控制尤为重要 传统食用油脂肪酸组成的检测方法是气相色谱法 这是由美国油脂化学会制定的用于检测脂肪酸含量的美国分析化学家协会 #"" ' ' ' ' / # ' 8! '""##8 的官方方法 但该方法费力 耗时且耗费试剂 涉及到甘油三酯的水解 游离脂肪酸与甲醇的酯化或直接进行的酯交换反应 等过程 然后需要分离 鉴定后再用 8 来定量 另外 还存在衍生化过程中样品的氧化 甲酯后续的,+ 分离和鉴定等问题以及脂肪酸标准品的购置等 因此急需寻找更简便 准确 快捷 经济的检测方法 食用植物油中甘油三酯的脂肪酸种类和含量因来源植物的不同而变化 每一种植物油因其物种不同而有其特征组成 即可以通过脂肪酸种类和含量的不同来鉴别食用植物油的真伪 核磁共振 +!!'!"! 通常用于化学结构 构型和纯度的检测 近年来 核磁共振结合化学计量学已经快速进入混合物分析和质量控制领 + 域 相较于其他光谱技术 核磁共振具有很多优点 尤其是在 谱中可以获得大量的信息 例如 对未进行任何前处理的研究样品直接进行采样获得的 图谱会随样品的变化而变化 故可通过每一个化合物的 特征信号对复杂混合物的每一个成分进行鉴别和定量 利用这种特征 每一个脂肪酸 主要是不饱和脂肪酸 由于其 ; 和 / 8 谱特征信号都不同 因此用其来进行分析和,+ 检测是可行的 由于 / 8 核的天然丰度很低 而且定量碳谱每次 采样之间的延迟时间需要设置得较长 以使碳原子能够充分弛豫 这就导致检测时间大大延长 而 ; 谱检测的氢原子具有很高的天然丰度 使得氢谱只需要几次采集即可得到信噪比很高的图谱 因此 通常选用 ; 谱作为检测脂肪酸组成的工具 应用 对食品或油脂进行检测的常用方法是采集核磁共振氢谱后 对图谱各峰进行积分或分段积分 或者通过计算得到一些数据 然后再用 8# < ;<# 等聚类分析方法来进行分类和 +, 判断 但该方法也存在一定的不足 比如分段积分的主要弊端在于不同磁场强度的仪器得到的数据不能通用 计算得到的数据不直观 另外聚类分析方法比较复杂 而且分析软件的价格比较昂贵 如 8#+ & "! 等 普及率不高 为此 本研究拟基于食用油的 ; 谱 通过对各峰积分值进行制图比较 探索一种方便 快速 有效鉴别掺伪食用油及食用油种类的方法 以期为掺伪食用油的有效快速判定提供支持 材料与方法 原料 试剂及样品制备供试花生油 份 大豆油 份 芝麻油 份 葵花籽油 份 玉米油 份 均购自国内超市 品牌包括福临门 金龙鱼 鲁花 春芝 李耳 一滴香 爱厨等 棕榈油 份 棉籽油 份 菜籽油 份 来自国内食用油生产厂商 氘代氯仿 8-8 / 购自 8<8 '(!"!< '!" 氘代度 含 / 5 取,< 油脂样品置于, 样品管中 加入 < 8-8 / 涡旋振荡摇匀备用 仪器型号和试验参数仪器型号 2& #!/ 和 # '! 核磁共振波谱仪 ; 谱测定参数为 温度, 谱宽 ; 脉冲间隔 " 扫描次数 次 以四甲基硅烷 5 氢的化学位移 ; 为内标 / 图谱采集和数据处理制备各类油脂的 8-8 / 溶液 分别在 / 和 ; 仪器上采集 ; 谱 将采集到的 %- 信号用!"!!"!!"! < ' 进行傅里叶变换处理 然后进行相位校正和基线校正 并以 5 信号峰进行位移校正后 根据积分区间自低场到高场分别对峰 #;,, 峰 2; / / 峰 8;
第 #$ 期 郝景昊'等#食用油掺伪的#Y /_R 判别 %< """+峰 E!!#"%< %#"+峰?! #D" #Y k%< #Y k%< #< M#"+峰! HG"#< D$"+峰 W!!!" 信号 %G&(根据食用油有无亚麻酸的甲基 信号 峰可 将 #< #""+峰 Y! $#"$< M""及 峰 F! M"" #Y k$< $< HH"M 个 峰 进 行 手 动 积 分!图 #"'将 峰 P! #Y k 见的 为 大 豆 油 和 菜 籽 油,另 # 组 为 不 包 含 亚 麻 酸 的 MM"的积分面积定为 #!甘 油 的 % 个 亚 甲 基!< GM"G< 峰"'从而可以得到其他各组峰的相对积分面积(!不包括峰 P'因其作为积分基准面积均设为 #"的任 %! 结果与分析 因大豆油核磁共振氢谱中的信号峰能够 展示 所 有 油 脂 中 的 峰'因 此 可 用 大 豆 油 的 核 磁 共 振 氢 谱 来 标注 食 用 油 中 各 种 质 子 的 位 移'结 果 如 图 # 所 示( 由图 # 可以看出' $#"$< M!!峰 Y"的 峰为 亚 麻酸! C G"的甲基信号'并非所有的 食用油 都有 这组 食用油分为 % 组'其中 # 组为含有亚麻酸的 油脂'常 油 脂( 选 取 已 知 的 食 用 油 核 磁 共 振 氢 谱 中 H 组 峰 意 % 组!如 5V+5E+PE 等 "或 G 组 峰!如 5VE+ 5V?+ PE? 等"的 积 分 面 积 输 入 ( +"< #!B + C O O `,\V( K(, (+'8=5"软 件'本 研 究 选 择 5V% 组 及 5V?G 组'然后以不同积分面积 值分 别作 为横 坐 标! L"+纵坐标! W "或 轴 向 坐 标! T"制 作 二 维 或 者 三 维图'得到已知正品油脂的标准图谱库'然后 将未 知 样品按照上述操作所得到的对应峰的积分值代 入上 述二维图+三维图进行比对鉴定( 图 #! 大豆油#Y /_R 谱各信号峰的归属 #!#Y /_R, ( (;\,+( O+L+ %< #! 各类油脂的判别 在低场核磁共振! G$$"!$$ _Y]"中'脂肪酸双 峰 5 和峰 V 的积分面积分别为横 坐标 和纵 坐标'得 到二 维 图 如 图 G 所 示( 从 图 G 可 以 看 出'通 过 制 作 键质子和甘油次甲基 质 子! # 和 %"的 信 号 往 往 不 能 二维 图'这 几 种 不 包 含 亚 麻 酸 的 油 脂 也 能 够 完 美 分 完全分开'为适应各种不同 磁 场 强 度 的 仪 器'将 这 % 离并 各 自 聚 类( 图 % 和 图 G 表 明'选 取 食 用 油 组质子合并 作 为 峰 5 来 进 行 积 分( 大 豆 油 和 菜 籽 油分别以峰 5 和 峰 V 的 积 分 面 积 作 为 横 坐 标 和 纵 # 坐标'得到二维图如图 % 所示(从图 % 可以 看 出'大 各种磁场强度的仪器测试得到的核磁共振氢谱 中各 豆油和菜籽油利 用 峰 5 和 峰 V 的 积 分 面 积 能 够 完 组峰的积分数据均可使用'且不影响结果的判定( 全分开并各自聚类( 另外'对花生油+芝 麻 油+棕 榈 油+玉 米 油+棉 籽 %< %! 掺伪油脂的判别 不法商贩为了 获 得 更 高 的 经 济 利 益'通 常 会 在 油和葵花籽油这 些 不 包 含 亚 麻 酸!峰 Y"的 油 脂'以 价值高的食用油中掺入价值较低的食用油( 为了 实 Y /_R谱中各信号峰积分面积中的 % 个制 作二 维 图'即能够对食用油脂的种类进行准确判别'并且 对
西北农林科技大学学报!自然科学版" 1 第!" 卷 现 掺 伪 食 用 油 的 辨 别'本 研 究 配 置 了 一 些 掺 伪 油 脂 进行分析判断(常见食用油脂中芝麻油价格相对 较 高'故本研究配置的掺伪油脂以芝麻油为基 础'掺入 其他相对廉价的食用油( 图!! 花生油+芝麻油+葵花籽油及掺葵花籽油或 花生油的 % 种芝麻油的二维图!!%E@ K ( ' ' )+ (2 ( ' )+ (2 (,+@K (,@), @ 图 %! 大豆油和菜籽油的二维图 %!%E@ (;\,+(,+@,K @(!! 从 图! 可 以 清 晰 看 出'掺 伪 芝 麻 油 与 纯 芝 麻 油 在图中混在一起'不能准确判别'因此增加另 一个 判 别因 子'即 峰? 的 积 分 面 积 作 为 T 坐 标 制 作 三 维 图'结果见图 D( 图 G! 花生油+芝麻油+棕榈油+玉米油+棉籽油 和葵花籽油的二维图 G!%E@ K ( ' ' -L( ' K, > ( +( ' > ( (+ @(,+@)+ (2 ( 本研究在芝麻油中分别掺入的廉价油脂 为葵 花 籽油和花生油'两者的掺入量均为 %!'!&' M#' #G$ 和 图 D! 花生油+芝麻油+葵花籽油及掺葵花籽油或 #"HL`$`'分别制得 D 份掺有葵花 籽油和 花生 油的 掺伪芝麻油油脂(未选择价格更低的大豆油作为 掺 花生油的 % 种芝麻油的三维图 D!GE@ K ( ' ' )+ (2 伪食用油'是因为掺入 %!L`$` 的大 豆油 便能在 图 )+ (2 (,+@K (,@), @ ( ' 谱中发现 $#"$< M!!峰 Y"的亚 麻酸峰'即可 判别不是芝麻油( 从图 D 可以看 出'掺 葵 花 籽 油 和 掺 花 生 油 的 芝 麻油'与纯正芝麻油能够完全分开'说明掺伪 芝麻 油 能够被准确辨认'表明利用 G 个变量!本研究 中为 峰 将按照前述样品制备方法! #< # 节"得 到 的 D 份 掺伪芝麻油样品于 PR8Q?R 5:,+> G$$ 核磁共振 5+ V 和? 的 积 分 值'采 用 其 他 任 意 G 组 积 分 值 均 波谱仪上测定氢谱'并进行图谱采集和数据处 理等' 可"就能够对 掺 伪 油 脂 进 行 有 效 判 别( 需 要 说 明 的 得到的积分数据!峰 5 和 V"代入包含纯芝麻油的标 是'虽然该方法可以区分油脂是否掺伪'但同 一种 掺 准图谱!图 G"中'结果如图! 所示( 伪油 脂 在 不 同 掺 伪 量 之 间 并 无 明 显 区 别'若 需 知 道
第 期 郝景昊 等 食用油掺伪的 ; 判别 % 掺伪量 还需采用其他方法进一步测定 但从本研究来看 最低掺伪量 << 很小 该掺伪量已无法给不法商贩带来经济利益 故可作为本检测方法的最低检测限 / 掺假食用油 ; 判别的影响因素分析值得注意的是 食用油 ; 图谱的处理情况 相位校正 基线校正 积分区间等 能够影响食用油的判别结果 化学位移 相位和基线的校正是影响判别结果的一个方面 其中化学位移和相位很容易准确校正 但需要注意的是 由于基线校正的方法较多 如多项式拟合 '! '!" 等 所有图谱均要使用同一种基线校正方法 否则得到的积分数值差异很大 此外 仪器的 脉宽要测量准确 采样程序中脉冲的激发角度和脉冲间隔要设置一致 测试中发现 甘油三酯的纵向弛豫时间 一般为," 因此要使甘油三酯分子充分弛豫 脉冲间隔应在,/" 但这样设置会导致采样时间太长 为了节约试验时间 可以不用,@ 的脉冲间隔 但不同仪器不同样品的脉冲间隔一定要保持一致 以便得到正确的判别结果 为了显示不同的脉冲间隔对积分值及判断结果的影响 选取大豆油在 # '! 仪器上进行测定 将分别用 和," 的脉冲间隔得到的积分面积分别用大豆油 大豆油 和大豆油, 表示 并与同样条件下得到的脉冲间隔 " 的菜籽油的积分面积 采用 ' ' 制作二维图如图 所示 其影响较大 而峰 8 是连接在 个不饱和双键之间饱和亚甲基碳上的质子 弛豫时间相对较短 所以脉冲间隔的改变对其影响不大 / 结 论 通过各种食用油测试得到 ; 图谱 对其各个信号峰进行积分并利用其中 组积分面积制作二维图 能够对各种食用油进行准确分类 同时利用 / 组积分值 可以对掺伪食用油进行准确判别 最低掺伪量为 << 表明该方法是一种快速 准确 经济的食用油掺伪鉴别方法 可以作为现行食用油检测判定方法的补充 如何通过食用油 ; 图谱中各峰的积分值 来对调和油中各组分的种类和比例进行判定 将是下一步研究的重点内容 参考文献 '"+!! " 5 # C! ;' + + "!( '(('!"! "!"! ( '+!! ' " # 8 ' +, %! (!")! 5!! +/ '("'! (('"! "!!" // +, /2 '" #( ' 8 8 "%! #"'!!+ (!(!! ' ' '( "'' '!('+!' " ; "! "!"8! +, 8 "!-2 8- " '6'( "'"! '( "'' " (' " " "! ' # ' 8! /+, '!(' #!!!+ '!"! ("!+"! ' ' (!! ' '! +/ "!( '("' '" ' '(" # ' 8! //,+ "'5# " ( ;' C! (!" '!6 '+ '!(!! ' ' ( "!! ' '( ( +/ '(" ' '"' " ' +!" ' ;!!'!"! "! " # ' 8! /+ <'8< --C!C%! ; ( ' '!( "'"!! ' "'!!!!! (6 ' ( 图 菜籽油和大豆油不同脉冲延迟时间的二维图 %' -('!"!!(' " ("! ' " '('!!! ' (! '!" 从图 可以看出 随着脉冲间隔的延长, " 峰 # 的面积也随之增大 而峰 8 增大的趋势不明显 这是因为峰 # 主要包含的是不饱和的双键碳上的质子 弛豫时间较长 所以脉冲间隔的变化对! %(8! '" /+ 8 " '8 ' '<2!!! '%! (! +! '!("! ' '! ' ' " ' ( ('' " ' '! (! # 8' # /+ -!2 "#2!! ;' +!" '!!'!"!"! " ( ' '! "'"!! ' '!! # ' %(8!,,+
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