米糠毛油摻偽食用植物油的低場(chǎng)核磁共振檢測(cè)＊

周凝,劉寶林,王欣,汪宏志,楊培強(qiáng),周航

毛油是指從動(dòng)物或植物油料中制取、未經(jīng)過(guò)精煉加工的初級(jí)油。毛油中大量的雜質(zhì)、水分、膠質(zhì)等物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響油品使用質(zhì)量,縮短油脂儲(chǔ)存時(shí)間,而較高的游離脂肪酸含量則會(huì)導(dǎo)致食品很快酸敗變質(zhì)。酸敗產(chǎn)物過(guò)氧化脂質(zhì)進(jìn)入人體后,極易襲擊細(xì)胞膜和酶而誘發(fā)癌癥、動(dòng)脈粥樣硬化、細(xì)胞的衰老等,嚴(yán)重危害人體健康。但一些不法分子將毛油冒充精煉油銷售[1],或摻入其他優(yōu)質(zhì)油品中牟取暴利,極大地危害人民的身體健康。

目前,我國(guó)食用油中摻偽事件時(shí)有發(fā)生,近年來(lái)的報(bào)道與研究主要集中在地溝油摻偽上,而另一種常見的摻偽方式——摻入未精煉的毛油則鮮有研究。因此,本試驗(yàn)以米糠毛油為例,對(duì)毛油的摻偽進(jìn)行初步研究。據(jù)報(bào)道,未精制的米糠毛油約含有 25%的游離酸,3%～5.5%不皂化物,3%～9%的糠蠟,1%～2%的磷脂以及少量其他雜質(zhì)等[2]。

鑒定食用油變質(zhì)及摻偽的傳統(tǒng)理化方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且誤差大,而常用的儀器鑒定法如色譜法、光譜法等費(fèi)用昂貴且需對(duì)進(jìn)行前處理[3]。核磁共振 (簡(jiǎn)稱NMR)是基于原子核磁性的一種波譜技術(shù),是一種鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)和研究化學(xué)動(dòng)力學(xué)等的現(xiàn)代儀器分析方法。相比于其他檢測(cè)方法,核磁共振法具有無(wú)損、快速、精確、重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)[4]。在油脂工業(yè),研究主要集中于食用油品質(zhì)的檢測(cè),國(guó)內(nèi)應(yīng)用 NMR進(jìn)行食用油摻假檢測(cè)的報(bào)道較少,僅有王樂(lè)利用 NMR測(cè)定對(duì)食用植物油中摻入餐飲廢油的現(xiàn)象做過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)測(cè)出固體脂肪含量 (SFC值)可定量測(cè)出廢油脂的摻入量[5],但樣品前處理時(shí)間較長(zhǎng)。國(guó)外研究主要集中于使用31P核磁共振技術(shù)檢測(cè) D值,根據(jù)不同種類橄欖油中甘油二酯 (DG)的含量的差別,監(jiān)測(cè)是否摻有低級(jí)橄欖油或低至 5%的其他種類油脂[6-7]。

本試驗(yàn)利用較普及的低場(chǎng) H譜核磁共振技術(shù),測(cè)定不同純品植物油及其摻偽米糠毛油后的弛豫圖譜,通過(guò)分析弛豫時(shí)間T2及組分分布情況,探索一種能夠快速檢測(cè)食用植物油摻偽毛油的新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

米糠毛油,從米糠油加工點(diǎn)收集,過(guò)濾后待用。

對(duì)照組:花生油 (魯花牌,上海嘉里糧油工業(yè)有限公司生產(chǎn)),橄欖油 (嘉里糧油 Olivoilá系列,原產(chǎn)于意大利),葵花籽油 (多力牌,上海佳格食品有限公司生產(chǎn)),均購(gòu)于超市。

1.2 主要儀器

PQ-001型核磁共振分析儀 (上海紐邁電子科技有限公司),T-invfit反演擬合軟件,15mm核磁共振專用測(cè)試管。

1.3 樣品配制

按體積百分比分別配制不同比例的模擬摻偽油樣,將米糠毛油按 5%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%的比例分別摻入到花生油、橄欖油和葵花籽油 3種優(yōu)質(zhì)油樣中,共配制模擬摻偽油樣 30組,將摻偽樣品置于樣品瓶中,并充分振搖,使其混合均勻,在常溫條件下存放。

1.4 NM R自旋-自旋弛豫時(shí)間(T2)測(cè)量

利用 CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-G ill)脈沖序列測(cè)定樣品的自旋-自旋弛豫時(shí)間 (T2)[8]。將大約 2 mL樣品移入直徑 15mm的核磁共振專用試管,分別置于永磁場(chǎng)中心位置的射頻線圈的中心進(jìn)行測(cè)定,質(zhì)子共振頻率為 22.6 MHz,測(cè)量溫度為 32℃。設(shè)置參數(shù)如下:采樣點(diǎn)數(shù) TD=500 170,譜寬 S W=250 kHz,采樣重復(fù)時(shí)間TR=1 500 ms,重復(fù)掃描次數(shù) NS=4,回波時(shí)間τ=200μs,回波個(gè)數(shù) Echo Count=5 000。

1.5 NM RT2數(shù)據(jù)的處理

1.6 數(shù)據(jù)分析處理

應(yīng)用Origin8.0軟件進(jìn)行圖形繪制并進(jìn)行線性擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一油樣分析

在相同參數(shù)條件下對(duì)花生油、橄欖油、葵花籽油和米糠毛油的純油樣品進(jìn)行 CPMG測(cè)定并用 T-invfit軟件進(jìn)行反演,4種油品的弛豫圖譜如圖1所示 (由于總體信號(hào)段較長(zhǎng)使得圖像過(guò)于集中,為了便于觀察對(duì)比,將無(wú)信號(hào)的首尾段去除,只顯示 5～500 ms段的測(cè)量結(jié)果),弛豫時(shí)間T2及組分分布如表1所示。

圖1 花生油、橄欖油、葵花籽油和米糠毛油弛豫圖譜

表1 四種油品弛豫時(shí)間 T2及組分分布

由圖1及表1可看出,花生油、橄欖油、葵花籽油及米糠毛油在相同參數(shù)條件下的所測(cè)得弛豫圖譜存在明顯差異。4種油品弛豫圖譜中均有 2個(gè)相互重疊的弛豫主峰出現(xiàn),其弛豫時(shí)間分別記為T22和T23,說(shuō)明油脂中有兩類物質(zhì)在外加磁場(chǎng)條件下產(chǎn)生了磁共振信號(hào)。其中T22均出現(xiàn)在 60 ms左右,而T23則在200 ms左右,且葵花籽油的T22和T23明顯大于其他 3種油品。

S2為各弛豫峰對(duì)應(yīng)面積,其比例對(duì)應(yīng)于該弛豫組分在所有組分中的相對(duì)含量。由表1還可看出,不同油品S22和S23比例存在差別,S22為花生油、橄欖油和米糠毛油所占比例較大,而S23為葵花籽油所占比例較大。說(shuō)明不同油品兩大弛豫組分的組成和比例不同,這是由于不同油脂的脂肪酸組成不同造成的,因此,不同油品的標(biāo)準(zhǔn)弛豫圖譜必定不同。

從圖1中還可看出,米糠毛油弛豫圖譜中,兩主成分峰的左邊還出現(xiàn)了一個(gè)明顯小峰,而其他 3種油品均未檢出,記為T21,弛豫時(shí)間在 10 ms左右,這是與其他 3種合格油品弛豫圖譜的最大區(qū)別,說(shuō)明除了油脂中的兩大主成分外,米糠毛油中還含有少量的第3類反應(yīng)組分,由于未經(jīng)精煉的米糠毛油中含有大量雜質(zhì)和游離脂肪酸,使得油脂組分發(fā)生改變,進(jìn)而使其 NMR特性發(fā)生變化。對(duì)于油脂內(nèi)部組分而言,黏度越大的組分弛豫時(shí)間越短,因此T21峰表征的是米糠毛油中使其黏度大于合格食用油的物質(zhì),具體成分需進(jìn)一步驗(yàn)證。這一小峰是米糠毛油區(qū)別于花生油、橄欖油和葵花籽油的特征弛豫峰,在下一步摻偽油樣試驗(yàn)中可據(jù)此峰判定食用植物油中是否摻有米糠毛油。

2.2 摻偽油樣分析

在相同參數(shù)條件下,對(duì) 30個(gè)摻偽油樣品進(jìn)行CPMG測(cè)定并用 T-invfit軟件進(jìn)行反演,將單一油樣分析中花生油、橄欖油和葵花籽油的測(cè)定結(jié)果定義為摻偽量 0%,米糠毛油的測(cè)定結(jié)果定義為摻偽量100%,3種食用油樣分別按比例 (0%～100%)摻偽米糠毛油的對(duì)比弛豫圖譜如圖2～圖7所示 (由于樣品較多,為避免圖像重疊不清,將每類摻偽樣品的測(cè)量結(jié)果分為 2張圖顯示),弛豫時(shí)間T2及組分分布如表2～表4所示。

圖2 0%～40%米糠毛油摻偽花生油對(duì)比弛豫圖譜

圖3 50%～100%米糠毛油摻偽花生油對(duì)比弛豫圖譜

圖4 0%～40%米糠毛油摻偽橄欖油對(duì)比弛豫圖譜

圖5 50%～100%米糠毛油摻偽橄欖油對(duì)比弛豫圖譜

圖6 0%～40%米糠毛油摻偽葵花籽油對(duì)比弛豫圖譜

圖7 50%～100%米糠毛油摻偽葵花籽油對(duì)比弛豫圖譜

表2 花生油摻偽米糠毛油后弛豫時(shí)間 T2及組分分布

表3 橄欖油摻偽米糠毛油后弛豫時(shí)間 T2及組分分布

表4 葵花籽油摻偽米糠毛油后弛豫時(shí)間 T2及組分分布

由圖2～圖7及表2～表4可看出,當(dāng)米糠毛油摻入到花生油、橄欖油和葵花籽油中時(shí),3種食用油的弛豫峰的位置和比例均發(fā)生不同程度的變化。雖然弛豫時(shí)間T22和T23及其面積比例改變程度不大,但摻偽油的特征峰T21改變就很明顯。在所有摻偽油樣的弛豫圖譜中均能檢測(cè)出T21峰,且隨著摻偽量的增加S21的比例也隨之上升。因此,可將此弛豫峰作為是否摻偽有米糠毛油的定性物[9],在本研究中,當(dāng)摻偽量達(dá)到 5%時(shí)即可測(cè)出。

2.3 食用油摻偽米糠毛油檢測(cè)的工作曲線

由分析可知,花生油、橄欖油和葵花籽油中不存在T21峰。因此,可將此弛豫峰作為檢測(cè)本試驗(yàn)中 3種食用油是否摻偽有米糠毛油的定性物。選T21峰作為摻偽特征峰,取 3種油品摻偽實(shí)驗(yàn)測(cè)試值,用S21所占比例作為橫坐標(biāo),米糠毛油摻偽量作為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,如圖8所示。

植物油摻米糠毛油曲線的回歸方程為:

式中:K,摻偽量,%;ω,S21所占比例,%。

圖8 米糠毛油摻偽曲線

取花生油摻偽米糠毛油測(cè)定結(jié)果代入上式進(jìn)行驗(yàn)證,計(jì)算得出的摻偽量與實(shí)際摻偽量對(duì)比見表5,并進(jìn)行方差分析計(jì)算,結(jié)果見表6。

表5 花生油摻偽米糠毛油的實(shí)際摻偽量與計(jì)算摻偽量對(duì)比

表6 兩組數(shù)據(jù)方差分析結(jié)果

由表6可得出,F＜F crit且P＞0.05,表明通過(guò)本實(shí)驗(yàn)擬合摻偽公式計(jì)算出的摻偽量與實(shí)際摻偽量之間差異不顯著,因此,只要檢測(cè)出樣品中T21峰面積所占比例ω,即可通過(guò)該擬合公式中大致得出米糠毛油的摻偽比例。

3 結(jié)論與討論

(1)低場(chǎng)核磁共振分析技術(shù)通過(guò)測(cè)定弛豫圖譜、分析弛豫時(shí)間T2及各組分分布情況能快速準(zhǔn)確的區(qū)分合格食用油與米糠毛油的差別。只需要檢測(cè)出樣品中摻偽特征峰T21及其面積所占比例,即可從擬合曲線K/%=48.792ω+2.283 1中得出米糠毛油的摻偽比例。

(2)與傳統(tǒng)的油脂測(cè)偽測(cè)量方法相比[10],核磁共振法能夠保持的樣品的完整性;操作簡(jiǎn)單快速,每個(gè)樣品的測(cè)量時(shí)間只需 8s,重復(fù)性高;樣品無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的前處理,可以直接檢測(cè);定量測(cè)定無(wú)需標(biāo)樣;測(cè)量精確高。因此,核磁共振技術(shù)是一種非常有潛力的油脂快速測(cè)偽新技術(shù)。

(3)在同類測(cè)定還發(fā)現(xiàn),不合格油脂如其他種類毛油、煎炸油、酸敗油的弛豫圖譜均在 10 ms左右出現(xiàn)了特征小峰T21峰,因此本試驗(yàn)方法可以進(jìn)一步應(yīng)用到其他油脂定量摻偽研究中,用于初步食用油摻偽的初步判定。

(4)合格食用油中T22峰和T23峰的對(duì)應(yīng)于兩類磁共振組分,與不同種類油脂所含脂肪酸的種類和相對(duì)不飽和度相關(guān)[11],油脂不飽和度越大,弛豫時(shí)間越長(zhǎng);僅有不合格油品中能測(cè)定出 T21峰,且弛豫時(shí)間較短,經(jīng)分析為米糠毛油中使其黏度大于合格食用油的物質(zhì),如某些凝固點(diǎn)較高的脂肪酸等?？蛇M(jìn)一步試驗(yàn)對(duì)所有磁共振組分進(jìn)行驗(yàn)證。

(5)由于只依靠一種特征峰的變化規(guī)律,有時(shí)也很難對(duì)于摻偽油品進(jìn)行準(zhǔn)確的定性及定量,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,摻偽后油樣中其他弛豫峰也呈現(xiàn)一定的變化,但目前未能確定其變化規(guī)律。因此,可以利用低場(chǎng)核磁共振進(jìn)一步測(cè)定樣品的T1弛豫時(shí)間及擴(kuò)散系數(shù) D,以便對(duì)于摻偽油樣進(jìn)一步準(zhǔn)確分析。

[1] 董淑炎.偽劣食品鑒別大全 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:30-39.

[2] 羅曉嵐,朱文鑫.浸出米糠油精煉工藝及難點(diǎn)分析[J].中國(guó)油脂,2008,33(11):57-60.

[3] 唐佳妮,劉東紅.食用植物油摻假鑒別方法研究進(jìn)展[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2009,24(11):158-162.

[4] 周凝,劉寶林,王欣.核磁共振技術(shù)在食品分析檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技,2011,32(1):325-329.

[5] 王樂(lè),黎勇,胡健華.核磁共振法鑒別食用植物油摻偽餐飲業(yè)廢油[J].中國(guó)油脂,2008,33(10):75-77.

[6] Fragaki G,Spyros A,Siragakis G,et a1.Detection of extra virgin olive oil adulteration with lampante olive oil and refined olive oil using nuclear magnetic resonance spectrosco-PY and multivariate statistical analysis[J].J Amc Food Chem,2005,53(8):2 810-2 816.

[7] Vigli G,PhihppidisA,SpyrosA,et a1.Classification of edible oils by employing31P and1H NMR spectroscopy in combination with multivariate statistical analysis.A proposal for the detection of seed oil adulteration in virgin olive oils[J].J Agica Food Chem,2003,51(19):5 715-5 722.

[8] 汪紅志,張學(xué)龍,武杰.核磁共振成像技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:科學(xué)出版社,2008:90-102.

[9] 王龍霞,王曉靜,劉延奇.花生油摻偽棉籽油的檢驗(yàn)鑒別[J].農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊,2009,184(9):81-83.

[10] 戴軍.食品儀器分析技術(shù) [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:245-255.

[11] 楊月欣.中國(guó)食物成分表[M].北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2005:203-206.