毛立新，郭建榮，吳 旭，郭潔麗

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

隨著人們對食品營養(yǎng)與保健功能認知的逐漸提高，保健食品市場需求逐年提高[1]，保健食品的生產(chǎn)銷售越來越多，其中以不飽和脂肪酸為功能因子的保健油更是品種繁多。例如，國外進口橄欖油、國內(nèi)沙棘油、沙棘籽油、核桃油、亞麻籽油等高端食用油市場前景廣闊[2-4]。然而由于這類油品價格昂貴，各種摻雜低價食用油的假冒產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，這類產(chǎn)品不僅損害了國內(nèi)食用油行業(yè)的聲譽，更極大的威脅著人民健康和生命安全[5-9]。

如何區(qū)分和鑒別食用油越來越受到人們的關(guān)注。為了從根本上杜絕假冒偽劣高端食用油，除了需要在道德上加強誠信教育，從法律、法規(guī)上規(guī)范食用油生產(chǎn)銷售，做到有法可依之外，同樣需要探索方便快捷的食用油檢測方法，確立先進可靠的檢測方法，為食用油監(jiān)管提供科學有效、方便快捷的檢測方法。目前已報道的鑒別食用油的方法主要有氣相色譜法、氣-質(zhì)聯(lián)用方法、核磁共振法等[10]，這些方法雖然已經(jīng)比較成熟，但需要昂貴的儀器、檢測時間較長且需要具有專業(yè)檢測知識和經(jīng)驗的操作人員。

光譜分析法具有快速無損、費用低等特點，目前已廣泛應用于材料學、化學、生物學、礦物寶石、公安法學等研究領(lǐng)域。近年來，光譜技術(shù)在油脂和食品快速檢測及鑒別方面的應用研究發(fā)展迅速[11-17]。如熒光光譜用于葡萄酒質(zhì)量控制[18]、蜂蜜成分分析[19]、果汁成分檢測[20]、乳制品鑒別[21]、啤酒鑒別[22]和其他食品檢測[23-24]。但該方法較色譜法選擇性差，在定性和定量檢測方面需要借助多元回歸、模式識別等統(tǒng)計學方法或人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法才能實現(xiàn)。由于不同食用油含有不同組分，其含量和相互比例關(guān)系不同，構(gòu)成了各種食用油的不同光譜學特征，因此可以利用該特征進行鑒別。

熒光光譜法用于復雜樣品檢測時具有非常大的潛力，其選擇性更強、靈敏度更高、試劑消耗更少，樣品處理更簡單[25]。但是傳統(tǒng)熒光光譜法依賴于固定激發(fā)或發(fā)射光波長，因此對于復雜成分的物質(zhì)檢測能力較差，而同步熒光則可以彌補傳統(tǒng)熒光光譜法的不足[25]。

主成分分析方法是一種聚類分析或點群分類方法，主要目的是通過將大量的變量降低到一定數(shù)量的主成分，這些主成分可以表達絕大多數(shù)變量，從而降低原始變量的維數(shù)，直觀的進行變量表達、回歸以及判別多維數(shù)據(jù)[26]。

本研究對市售6 種食用油進行同步熒光掃描并通過繪圖軟件合成同步熒光光譜圖和三維圖，通過圖譜分析和主成分析，建立了一種簡便快速的鑒別食用油的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

沙棘果油、沙棘籽油由山西省林業(yè)科學研究院提供；核桃油、亞麻仁油、芝麻油和菜籽油購于太原美特好超市；樣品避光貯藏于0～4 ℃待測，測定時將樣品從冰箱取出室溫放置4 h后可測定。

1.2 儀器與設備

RF-530熒光檢測計 日本島津公司。經(jīng)過改裝，將激發(fā)單色儀和發(fā)射單色儀連接2臺步進電機，步進電機采用數(shù)控軟件自動控制步進電機運轉(zhuǎn)速度、停留位置，實現(xiàn)自動掃描（20次掃描誤差0.1%）；N3000色譜工作站浙江大學智能信息研究所。

1.3 方法

1.3.1 同步熒光光譜采集

將食用油與正己烷按1∶1混合；光源為75 W氙燈；儀器靈敏度設為High；采用激發(fā)光單色儀和發(fā)射光單色儀以720 nm/min進行同步掃描；激發(fā)單色儀波長范圍250～720 nm；發(fā)射波長與激發(fā)波長相差間隔從10～130 nm，掃描13 次，得到13 個同步熒光光譜數(shù)據(jù)。

1.3.2 統(tǒng)計分析

使用Origin 7.0以激發(fā)波長和波長間隔為橫、縱坐標軸，結(jié)合相對熒光強度繪制同步熒光等高線指紋光譜圖；使用Unscrambler 9.8 軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 二維同步熒光光譜

由圖1可知，沙棘果油在315～450 nm波長范圍內(nèi)有1 個強熒光吸收峰，550～670 nm波長范圍內(nèi)有弱熒光吸收峰，且隨著波長差的增加其熒光強度逐漸增加。

沙棘籽油在520～650 nm波長范圍內(nèi)之間有1 個強熒光吸收峰；在650～700 nm波長范圍內(nèi)有1個弱熒光吸收峰，一般認為是葉綠素熒光吸收峰，且總熒光強度比沙棘果油的低40倍左右，這與Poulli等[18]的研究結(jié)果一致。

圖1 不同激發(fā)波長與發(fā)射波長間隔同步熒光光譜Fig.1 Synchronous fluorescence spectra at different wavelengh interva ls

核桃油在315～490 nm波長范圍內(nèi)有1個強熒光吸收峰，在560～670 nm波長范圍內(nèi)有1個弱熒光吸收峰峰；隨著波長間隔的增加，熒光強度逐漸增加；在650～700 nm范圍內(nèi)熒光峰消失，這可能由于核桃油經(jīng)過精煉，葉綠素被吸附或破壞的緣故。

亞麻仁油在300～500 nm波長范圍內(nèi)有1個熒光吸收峰，隨著波長間隔增加，熒光強度逐漸減弱，無葉綠素熒光吸收峰。

芝麻油在300～550 nm波長范圍內(nèi)有1個強熒光吸收峰，而且隨著波長間隔增大，熒光強度逐漸減弱，在560～670 nm波長范圍內(nèi)有1個弱熒光吸收峰。

菜籽油有2個熒光吸收峰，分別為300～490（強熒光吸收峰）、560～670 nm（弱熒光吸收峰）。熒光強度在20～100 nm波長間隔之間隨波長差的增加而增大，隨后又降低。

2.2 三維同步熒光光譜

圖2 5 種食用油的同步熒光等高線光譜圖和三維光譜圖（激發(fā)波長范圍250～7200 nnmm）Fig.2 Contour and 3D plots for the synchronous fluorescence spe ctra of five kinds of vegetable oils ( λex = 250–720 nm)

由圖2可知，沙棘果油在300～600 nm波長范圍內(nèi)有熒光吸收，有2 個明顯的熒光吸收峰和1個弱的熒光吸收峰，320～350 nm波長范圍內(nèi)有1個最大熒光吸收峰，波長間隔在50～87 nm。

沙棘籽油在550～670 nm波長范圍內(nèi)只有1個熒光吸收峰，最大激發(fā)波長在580～590 nm。

核桃油在345～360 nm波長范圍內(nèi)有1個強熒光吸收峰，在410～500 nm波長范圍內(nèi)有2 個嚴重重疊峰。

菜籽油熒光范圍為300～580 nm，與核桃油相似，但在300～350 nm波長范圍內(nèi)的熒光峰與350～360 nm之間的最大熒光峰重疊。

由于不同食用油熒光物質(zhì)組成成分和含量不同，其同步熒光光譜具有明顯的差異，所以同步熒光光譜比傳統(tǒng)固定波長熒光光譜富含更多的信息量，可以作為食用油的指紋圖譜。

2.3 主成分分析

由圖1可知，6 種食用油的同步熒光光譜在波長差為90 nm時的熒光強度都比較大，所以選擇激發(fā)光譜250～720 nm、波長間隔90 nm的同步熒光光譜數(shù)據(jù)，進行主成分分析。結(jié)果顯示前2 個主成分可以解釋97.5%光譜數(shù)據(jù)變量，可以將供試食用油很好的分開（圖3、表1）。

表1 6 種食用油主成分分析結(jié)果Table1 Principle component analysis of different vegetable oils

圖3 6種食用油同步熒光光譜數(shù)據(jù)主成分得分圖Fig.3 PC1-PC2 score plot from PCA analysis

3 結(jié) 論

同步熒光光譜可以簡便快捷的鑒別食用油一些特征性的熒光光譜，如葉綠素熒光光譜，可以直觀地判別食用油的種類。實驗結(jié)果證明，可以通過1次同步熒光光譜掃描鑒別不同食用油樣品。本研究方法不需要樣品的復雜處理就可以進行食用油的分析鑒別，在食用油摻假和油品種類分析檢測方面具有一定的實用價值。

[1] 陶國琴, 李晨.α-亞麻酸的保健功效及應用[J].食品科學, 2000,21(12): 140-143.

[2] 劉鳳云.沙棘油的藥理研究[J].生物學通報, 2005, 40(2): 13-15.

[3] 林非凡, 譚竹鈞.亞麻籽油中α-亞麻酸降血脂功能研究[J].中國油脂, 2012, 37(9): 44-47.

[4] 聶斌英.沙棘油的綜合利用研究及發(fā)展前景[J].食品研究與開發(fā),2008, 29(5): 190-192.

[5] 李書國, 李雪梅, 陳輝.我國食用油質(zhì)量安全現(xiàn)狀、存在問題及對策研究[J].糧食與油脂, 2005, 19(12): 3-6.

[6] 張蜀艷.劣質(zhì)食用油鑒別體系及研究綜述[J].食品與發(fā)酵科技,2012, 48(4): 12-14.

[7] 孫通, 許文麗, 劉木華, 等.地溝油鑒別的研究現(xiàn)狀與展望[J].食品工業(yè)科技, 2012, 33(24): 418-422.

[8] 孫艷輝, 安海洋, 賈小麗, 等.利用同步熒光光譜快速鑒別潲水油[J].光譜學與光譜分析, 2012, 32(10): 2726-2729.

[9] 趙守敬, 陳斌, 陸道禮.基于熒光光譜法的植物油加熱氧化規(guī)律[J].中國糧油學報, 2012, 27(3): 104-109.

[10] 王龍星, 金靜, 王淑秋.非正常食用油鑒別新方法(一): 三種辣椒堿殘留量的液相色譜-質(zhì)譜分析[J].色譜, 2012, 30(11): 1094-1099.

[11] 朱麗麗, 張前前, 安偉, 等.高濃度同步熒光法鑒別溢油[J].光譜學與光譜分析, 2011, 31(3): 737-741.

[12] 方惠敏.植物油的熒光光譜法研究[J].生物學雜志, 2009, 26(6): 83-91.

[13] 劉小靜, 吳曉燕, 齊彩亞, 等.三維熒光光譜分析技術(shù)的應用研究進展[J].河北工業(yè)科技, 2012, 29(6): 422-431.

[14] 孫艷輝, 吳霖生, 翁長晟, 等.應用同步熒光光譜和支持向量機快速鑒別油茶籽油真?zhèn)蝃J].食品工業(yè)科技, 2012, 33(4): 52-55.

[15] 王艷, 范璐, 霍權(quán)恭.用三維熒光光譜法測定8 種植物油脂的熒光信息[J].河南工業(yè)大學學報: 自然科學版, 2010, 31(6): 36-39.

[16] 尹曉楠, 張海江.基于三維熒光光譜和主成分分析的溢油風化研究[J].湖南大學學報: 自然科學版, 2012, 39(8): 57-60.

[17] AIRADO-RODRIGUEZ D, DURAN-MERAS I, GALEANO-DAAZ T,et al.Frontface fluorescence spectroscopy: a new tool for cont rol in the wine industry[J].Journal of Food Composition and Analysis, 2011,24(2): 257-264.

[18] POULLI K I, CHANTZOS N V, MOUSDIS G A, et al.Synchronous fluorescence spectroscopy: tool for monitoring thermally stress ed edible oils[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 200 9,57(18): 8194-8201.

[19] SERGIEL I, POHL P, BIESAGA M, et al.Suitability of threedimensional synchronous fluorescence spectroscopy for fingerpri nt analysis of honey samples with reference to their phenolic prof iles[J].Food Chemistry, 2014, 145: 319-326.

[20] TOWMEY M, DOWNEY G, McNULTY B, et al.The potential of NIR spectroscopy for the detection of adulteration of orange ju ice[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 1995, 67(1): 77 -84.

[21] WOO Y A, TERAZAWA Y, CHEN J Y, et al.Development of a new measurement unit (MilkSpec-1) for rapid determination of fa t,lactose, and protein in raw milk using near-infrared transmitta nce spectroscopy[J].Applied Spectroscopy, 2002, 56(5): 599-604.

[22] INSINSKA-RAK M, SIKORSKA E, CZERWINSKA I, et al.Fluorescence spectroscopy for analysis of beer[J].Polish Journ al of Food and Nutrition Sciences, 2007, 57(4): 239-243.

[23] SAHAR A, BOUBELLOUTA T, DUFOUR E.Synchronous frontface fluorescence spectroscopy as a promising tool for the rapi d determination of spoilage bacteria on chicken breast fillet[J].Food Research International, 2011, 44(1): 471-480.

[24] POWE A M, FLETCHER K A, St.LUCE N N, et al.Molecular fluorescence, phosphorescence, and chemiluminescence spectromet ry[J].Analytical Chemistry, 2004, 76(16): 4614-4634.

[25] KAROUI R, BLECKER C.Fluorescence spectroscopy measurement for quality assessment of food systems: a review[J].Food and Bioprocess Technology, 2011, 4(2): 364-386.

[26] TZOUROS N E, ARVANITOYANNIS I S.Agricultural produces:synopsis of employed quality control methods for the authentica tion of foods and application of chemometrics for the classification of foods according to their variety or geographical origin[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2001, 41(4): 287-319.