張培強(qiáng)，張 進(jìn)，樊智楠，王 賓，童小凡，吳 旭

(沈陽工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，沈陽 110870)

油脂安全

二階導(dǎo)數(shù)傅里葉變換紅外光譜鑒別植物油和地溝油

張培強(qiáng)，張 進(jìn)，樊智楠，王 賓，童小凡，吳 旭

(沈陽工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，沈陽 110870)

利用傅里葉變換紅外光譜法測(cè)定了食用植物油、地溝油和模擬的復(fù)熱油的光譜并進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)處理分析。結(jié)果表明：地溝油和模擬的復(fù)熱油的飽和脂肪酸、反式脂肪酸的含量均明顯高于正常食用油的；二階導(dǎo)數(shù)光譜中3 009、1 737、966、723 cm-14處特征吸收峰的變化可作為判定是否為地溝油的參考。用此方法鑒別油品用量少且無需樣品預(yù)處理，分析速度快，可為地溝油檢測(cè)方法的建立提供依據(jù)。

傅里葉變換紅外光譜；地溝油；植物油；二階導(dǎo)數(shù)

近年來地溝油已成為全民關(guān)注的社會(huì)問題，其鑒別一直缺乏有效的方法，目前國(guó)內(nèi)尚未制定地溝油檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因是地溝油成分比較復(fù)雜，檢測(cè)的特異性指標(biāo)還處于研討階段，準(zhǔn)確定性、定量比較困難[1-4]。因此，地溝油的檢測(cè)方法成為分析工作者研究的熱點(diǎn)。

傅里葉變換紅外光譜法具有快速、高靈敏度、檢測(cè)試樣用量少、能分析各種狀態(tài)試樣等特點(diǎn)。物質(zhì)在中紅外光譜(MIRS)頻段范圍(400～4 000 cm-1)內(nèi)的光譜信息具有良好的指紋特征，目前紅外光譜技術(shù)已被用于食用油脂的摻假摻雜[5-7]、品質(zhì)檢測(cè)[8-9]、種類鑒定[10]和其他定性和定量檢測(cè)以及 地溝油的鑒定[11-14]。

本文利用傅里葉變換紅外光譜法對(duì)多種植物油、加熱不同時(shí)間和溫度的復(fù)熱油[15]以及地溝油樣品的中紅外光譜和二階導(dǎo)數(shù)光譜進(jìn)行分析比較，從峰型、峰高的變化研究多種食用植物油中飽和脂肪酸、反式脂肪酸含量[16]的改變，為地溝油及反復(fù)加熱食用植物油檢測(cè)方法的建立提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

食用油樣品為市售大豆油9種、葵花籽油5種、芝麻油7種、玉米油2種、玉米胚芽油2種、亞麻籽油3種、橄欖油1種、菜籽油1種，沙棘油1種，椰子油1種，葡萄籽油1種，稻米油1種，核桃油1種、調(diào)和油1種共36種，地溝油4種。其中9種食用油樣品的基本信息如表1所示。溴化鉀(光譜純，PIKE Technologies 公司)。

表1 9種食用油樣品的基本信息

1.1.2 儀器與設(shè)備

IR Prestige-21型傅里葉變換紅外光譜儀(日本島津公司)，BS244S分析天平，DZF-6050型真空干燥箱。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 復(fù)熱油樣品制備

分別移取50 mL大豆油、稻米油油樣于250 mL燒瓶中，分別在120、190、300℃加熱15 h，分別在1、5、10、15 h各取樣1次，每次取5 mL。

1.2.2 樣品紅外光譜采集

均勻涂抹一薄層油樣(2 μL)于兩個(gè)光滑的溴化鉀片之間，以兩個(gè)溴化鉀片作為空白，分辨率4 cm-1，掃描范圍4 000～400 cm-1，DTGS檢測(cè)器，掃描次數(shù)10次。應(yīng)用IR Solution軟件采集、保存、處理紅外光譜圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 食用油的紅外吸收光譜

圖1 9種食用油的紅外吸收光譜圖

2.2 復(fù)熱油的紅外吸收光譜和二階導(dǎo)數(shù)光譜

2.2.1 不同加熱溫度下復(fù)熱油的紅外吸收光譜和二階導(dǎo)數(shù)光譜圖

對(duì)在120、190℃和300℃下加熱5、10 h的油樣的紅外光譜圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)加熱溫度300℃時(shí)，在966 cm-1處出現(xiàn)了在加熱120、190℃時(shí)沒有出現(xiàn)的新的吸收峰；加熱溫度在300℃時(shí)，3 009 cm-1處吸收峰強(qiáng)度明顯弱于加熱溫度120、190℃下在此處的吸收峰。且加熱5 h的吸收峰變化更為明顯。大豆油加熱10 h的紅外吸收光譜圖如圖2所示。

將上述譜圖轉(zhuǎn)換成二階導(dǎo)數(shù)光譜，見圖3。從圖3可以看出，波數(shù)在966、723 cm-1處，吸收峰強(qiáng)度與加熱溫度成正比。因?yàn)殡S著加熱溫度的升高，不飽和脂肪酸烯烴碳鏈結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，從烯烴的順式結(jié)構(gòu)變成反式結(jié)構(gòu)；同時(shí)，雙鍵打開，不飽和脂肪酸變成飽和脂肪酸。

圖2 在120、190、300℃下加熱10 h的大豆油的紅外吸收光譜圖

圖3 在120、190、300℃下加熱10 h的大豆油的二階導(dǎo)數(shù)光譜圖

2.2.2 不同加熱時(shí)間的復(fù)熱油二階導(dǎo)數(shù)光譜圖

將大豆油在300℃下，加熱1、5、10 h的二階導(dǎo)數(shù)光譜圖進(jìn)行比較，如圖4所示。

從圖4可以看出，3種油樣均在波數(shù)為3 009、1 737、723 cm-1處有規(guī)律性變化。3 009 cm-1處峰值高低體現(xiàn)出不飽和碳?xì)滏I含量的多少，峰值越高，所含不飽和碳?xì)滏I越多，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)峰高明顯降低；1 737 cm-1處峰值高低體現(xiàn)出不飽和碳氧雙鍵含量的多少，峰值越高，所含不飽和碳氧雙鍵越多，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)峰高明顯降低；723 cm-1處峰值高低體現(xiàn)出亞甲基含量的多少，峰值越高，所含亞甲基含量越多，亞甲基含量增多是由于不飽和碳?xì)滏I轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡吞細(xì)滏I，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)峰高明顯升高。以上說明不飽和碳?xì)滏I、碳氧雙鍵經(jīng)過不斷加熱變得不穩(wěn)定，烯烴雙鍵、碳氧雙鍵打開變成飽和鍵。

2.3 食用油與地溝油的二階導(dǎo)數(shù)光譜

2種地溝油、大豆油與模擬的復(fù)熱油的紅外譜圖轉(zhuǎn)換為二階導(dǎo)數(shù)光譜，如圖5所示。

3 結(jié) 論

本文以食用油、地溝油和模擬的復(fù)熱油為研究對(duì)象，利用傅里葉變換光譜法結(jié)合二階導(dǎo)數(shù)光譜進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)地溝油和模擬的復(fù)熱油與正常食用油相比不飽和脂肪酸含量明顯減少，這是因?yàn)榈販嫌徒?jīng)過一系列加工過程使得不飽和脂肪酸的烯烴結(jié)構(gòu)雙鍵打開變成更穩(wěn)定的飽和脂肪酸，碳氧雙鍵打開變?yōu)樘佳鯁捂I。研究發(fā)現(xiàn)二階導(dǎo)數(shù)光譜在3 009、1 737、966、723 cm-14處特征吸收峰強(qiáng)度成規(guī)律性變化，以此來判定是否為地溝油，為快速鑒別地溝油奠定了基礎(chǔ)。

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Discerningofvegetableoilsandswill-cookeddirtyoilsbysecondderivativeFouriertransforminfraredspectroscopy

ZHANG Peiqiang, ZHANG Jin, FAN Zhinan, WANG Bin, TONG Xiaofan, WU Xu

(College of Sciences, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870,China)

The second derivative spectra of edible vegetable oils, swill-cooked dirty oils, and simulated reheated edible vegetable oils were analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy method. The results showed that the contents of saturated fatty acids andtransfatty acids in swill-cooked dirty oils and simulated reheated edible vegetable oils were significantly higher than those of normal edible oil. The changes of characteristic absorption peaks at 3 009,1 737,966,723 cm-1in second derivative spectra could be used to identify swill-cooked dirty oils. The method had the items of less consumption of samples, no pre-treatment and rapid velocity of analysis. The results provided the foundation to establish an identification method of swill-cooked dirty oils.

Fourier transform infrared spectroscopy; swill-cooked dirty oil; vegetable oil; second derivative spectra

2016-12-09

沈陽工業(yè)大學(xué)2015年創(chuàng)新項(xiàng)目

張培強(qiáng)(1993)，男，在讀本科，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)(E-mail)Zhangpq423sj@163.com。

張 進(jìn)，副教授(E-mail)ssgzh@163.com。

TS225.1;TS227

：A

1003-7969(2017)08-0086-04