顏毅堅(jiān)+何東平+曹文明+馬軍

離子遷移譜技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟的檢測(cè)技術(shù)，已成功地應(yīng)用于可揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）和化學(xué)戰(zhàn)劑（CWA）測(cè)量。但將離子遷移譜技術(shù)應(yīng)用到“地溝油”的檢測(cè)鑒別領(lǐng)域尚未見(jiàn)報(bào)道。

食用植物油的安全問(wèn)題日益突出，加強(qiáng)食用植物油生產(chǎn)和銷售監(jiān)管的同時(shí)，建立一種科學(xué)、簡(jiǎn)便、快速、有效、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，在“地溝油”檢測(cè)鑒別以及食用植物油真實(shí)性檢測(cè)鑒別上是十分重要而迫切的。

地溝油最初是指餐飲業(yè)使用后廢棄在下水道或者隔油池中撈取的油膩漂浮物經(jīng)提煉后的油，“地溝油”的概念通常泛指以下幾種：（1）餐廚垃圾形成的油脂（俗稱泔水油）：收集餐飲行業(yè)餐廚垃圾經(jīng)過(guò)加工提煉而形成的油脂。這種方法是地溝油來(lái)源的主要途徑；（2）煎炸老油：餐飲業(yè)經(jīng)過(guò)反復(fù)高溫烹調(diào)或煎炸后的剩余油脂，經(jīng)過(guò)濾或摻兌新鮮油脂再利用，這種現(xiàn)象非常普遍；（3）陰溝油：在餐飲店或食堂附近的隔油池或下水道中撈取油膩的漂浮物，經(jīng)過(guò)加工提煉而形成的油脂，這便是地溝油名稱的最初由來(lái)；（4）不合格的動(dòng)物組織形成的油脂：用未經(jīng)過(guò)衛(wèi)生部門檢疫的、或不合格的、或變質(zhì)腐爛的家禽、牲畜的內(nèi)臟或組織提煉而成的油脂；（5）還包括其他加工過(guò)程廢棄油脂，如烤鴨油、化工油等。

“地溝油”的檢測(cè)根據(jù)其理化性質(zhì)通常從酸值、過(guò)氧化值、膽固醇含量等方面進(jìn)行檢測(cè)，采用的檢測(cè)方法包括：常規(guī)理化指標(biāo)法、薄層色譜法、紫外分光光度法、膽固醇含量判定法、電導(dǎo)率和極性物質(zhì)測(cè)定法、真菌毒素測(cè)定法、表面活性劑測(cè)定法、氣相色譜測(cè)揮發(fā)性成分、脂肪酸相對(duì)不飽和度、快速檢測(cè)試紙法等。但是，由于“地溝油”不是一種化學(xué)組分固定不變的物質(zhì)，因來(lái)源不同、精煉加工程度不同，其內(nèi)在物質(zhì)組成會(huì)呈現(xiàn)或多或少的差異。上述例舉的“地溝油”檢測(cè)技術(shù)都未能適用所有類型的“地溝油”。

離子遷移譜技術(shù)在地溝油檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

離子遷移譜（IMS）技術(shù)原理是，大氣壓條件下利用化學(xué)電離手段電離已氣體化的待檢測(cè)物質(zhì)，并在電場(chǎng)與反向遷移氣體的共同作用下遷移，使得不同種類離子的分離而形成的離子時(shí)間分辨譜。IMS技術(shù)特點(diǎn)之一，就是對(duì)眾多類的有機(jī)分子特征譜產(chǎn)生高靈敏度的信號(hào)響應(yīng)，對(duì)有機(jī)混合物的響應(yīng)譜圖所含的物質(zhì)信息豐富而完整。本次研究采用的是矽感科技研制的IMS-100型設(shè)備。該設(shè)備的進(jìn)樣方式是將待測(cè)樣本滴入樣品盒中直接進(jìn)入IMS檢測(cè)，獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)。IMS測(cè)試分析條件：遷移管溫度：60℃；進(jìn)樣端溫度：170℃；氣流：280mL/min；進(jìn)樣量：4μL。

1.加溫對(duì)油脂的影響以及在IMS設(shè)備上的反應(yīng)。

地溝油的前身是天然油脂，是動(dòng)物油脂和植物油脂的混合物，其主要成分是三甘油酯。地溝油來(lái)源復(fù)雜，至今未能找到一種能夠準(zhǔn)確有效地表述地溝油特性的物質(zhì)。但是，地溝油唯一的共同點(diǎn)就是反復(fù)被加溫。加溫會(huì)改變油脂的內(nèi)部物質(zhì)組成成分及分布，IMS能夠清晰、靈敏地反映出這種變化。

選取一種植物油，在150℃、180℃以及210℃的溫度下分別加熱2h、4h、6h和8h，加熱完成后室溫下靜置4h之后用IMS測(cè)試。油脂在加熱過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)。隨著加熱溫度的升高，或加熱時(shí)間的加長(zhǎng)，產(chǎn)生醛酮類、烴類、酯類、酸類、呋喃以及醇類等揮發(fā)性物質(zhì)，并且脂肪酸和脂肪的聚合反應(yīng)產(chǎn)生二聚物及多聚物，同時(shí)甘油三酯在熱和水的共同作用下會(huì)水解生成單酰甘油以及游離脂肪酸，這一系列的氧化聚合及水解等反應(yīng)，都使得油脂樣本中揮發(fā)性物質(zhì)增多，當(dāng)用IMS檢測(cè)該油脂樣本時(shí)，其圖譜強(qiáng)度也越來(lái)越強(qiáng)，呈現(xiàn)線性遞增的趨勢(shì)。

2.“地溝油”或食用植物油類別的快速檢測(cè)和鑒別方法研究。

采集了國(guó)內(nèi)各地“地溝油”樣品1000多種，以及國(guó)內(nèi)外正常食用植物油樣品800多種進(jìn)行研究。“地溝油”樣本中有泔水原油、陰溝原油以及老油原油等，還包括各種精煉的二次油，如泔水脫臭油、泔水脫色油、陰溝脫臭油、陰溝脫色油等。本次實(shí)驗(yàn)共采集了22435組有效數(shù)據(jù)。

從圖1、圖2的對(duì)比來(lái)看，1/K0在0.9～1.3范圍內(nèi)，地溝油與正常植物油的IMS譜圖有著十分明顯的區(qū)別。全面考慮特異性數(shù)據(jù)和非特異性數(shù)據(jù)，通過(guò)小波分解、一階導(dǎo)數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林等方法的組合運(yùn)用，找出地溝油的特征指數(shù)，建立地溝油的識(shí)別模型。“地溝油”識(shí)別模型對(duì)已知樣本庫(kù)2184種油脂的識(shí)別結(jié)果是：食用植物油識(shí)別正確率96.19%，“地溝油”識(shí)別正確率81.45%。

3.“地溝油”識(shí)別模型的驗(yàn)證。

純品油驗(yàn)證：通過(guò)油脂生產(chǎn)企業(yè)和質(zhì)監(jiān)部門的協(xié)作，收集了99個(gè)正常植物油樣本和10個(gè)地溝油樣本對(duì)“地溝油”識(shí)別模型進(jìn)行盲樣驗(yàn)證，99個(gè)正常植物油正確識(shí)別率97.0%，誤判率（假陽(yáng)性3個(gè)）3.0%；10個(gè)地溝油樣本，正確識(shí)別率為90%，誤判率（假陰性1個(gè)）為10%。

地溝油摻混驗(yàn)證：分別在芝麻油樣本中摻入泔水油、陰溝油和煎炸老油，摻入量設(shè)置為5%、10%和20%，驗(yàn)證地溝油識(shí)別模型。經(jīng)過(guò)地溝油摻混芝麻油的檢測(cè)驗(yàn)證，整體正確識(shí)別率為96.3%，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)主要是被識(shí)別為“芝麻調(diào)和油”，識(shí)別地溝油摻混的最低檢出限是5%。

結(jié)論

本文利用離子遷移譜儀作為地溝油檢測(cè)判別工具，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、直觀判別等建模手段，對(duì)800種正常植物油和1500種地溝油進(jìn)行了檢測(cè)和判別，得到的正常植物油識(shí)別率大于96%，地溝油識(shí)別率大于81%的初步結(jié)果。endprint