基于脂肪酸和甘三酯組成的茶油摻偽檢測(cè)參數(shù)的確定

朱曉陽 龍奇志 鐘海雁 周 波(中南林業(yè)科技大學(xué)食品學(xué)院，長(zhǎng)沙 40004)(糧油深加工與品質(zhì)控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 40004)(經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 40004)

茶油是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值已經(jīng)得到國(guó)際公認(rèn)的健康植物油，由于其價(jià)格相對(duì)于其他常見植物油較高，常被摻入價(jià)格較低的大豆油、玉米油、菜籽油等以獲得不法盈利。為維護(hù)食用油消費(fèi)者和合法生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者的權(quán)益，需要建立有效的茶油摻偽檢測(cè)方法。

目前，茶油摻偽檢測(cè)主要分為定性和定量檢測(cè)。定性檢測(cè)依據(jù)GB/T 5539—2008《糧油檢驗(yàn) 油脂定性試驗(yàn)》。定量檢測(cè)的方法主要有紅外光譜法、色譜法、電子鼻技術(shù)等。Wang等[1]采用中紅外衰減全反射光譜(MIR-ATR)和光纖漫反射近紅外光譜(FODR-NIR)檢測(cè)油茶籽油中摻偽大豆油，能夠區(qū)分純茶油和摻偽5%～25%大豆油的茶油，并通過偏最小二乘法(PLS)對(duì)摻偽大豆油定量。Weng等[2]采用近紅外傅立葉變換拉曼光譜檢測(cè)茶油摻偽，結(jié)果表明拉曼強(qiáng)度比v1656/v1439與混合物中茶油的百分比呈線性關(guān)系(R2=0.993 8)。Li等[3]采用NIR(近紅外光譜)結(jié)合模式識(shí)別技術(shù)辨別純茶油和摻偽茶油，能夠達(dá)到98.3%的正確分類率，但不能確定摻偽油的種類和摻偽百分比。原姣姣等[4]采用近紅外透射光譜法分析摻入0%～50%大豆油的茶油，能夠?qū)絺未蠖褂投俊ia等[5]采用氣相色譜法(GC)和質(zhì)譜法(MS)聯(lián)用檢測(cè)摻偽茶油的幾種脂肪酸(FA)，根據(jù)FA相關(guān)參數(shù)鑒別茶油中摻偽的大豆油，檢測(cè)限低至5%，但用于研究的茶油樣品種類較少。Li等[6]采用GC和DSC(差示掃描量熱法)結(jié)合指紋圖譜和多元統(tǒng)計(jì)分析檢測(cè)茶油摻偽，結(jié)果表明DSC的摻偽檢測(cè)能力較高，檢測(cè)限低至5%，但用于研究的茶油樣品種類較少。Hai等[7]采用電子鼻結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析檢測(cè)茶油中摻偽玉米油，對(duì)茶油的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度為83.6%。

在其他植物油摻偽檢測(cè)的研究中，也有一些采用GC和高效液相色譜法(HPLC)分析FA和甘三酯(TAG)來鑒別摻偽，應(yīng)用于橄欖油摻偽檢測(cè)[8]、橄欖油分級(jí)[9]、芝麻油摻偽檢測(cè)[10]等方面。另外，國(guó)際橄欖油理事會(huì)(IOOC)發(fā)布的關(guān)于橄欖油摻偽檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法[11]也是基于FA和TAG的分析結(jié)果，將TAG的實(shí)驗(yàn)值與脂肪酸甲酯(FAME)分析獲得的理論值進(jìn)行比較。因此色譜法是一種較為可靠的摻偽定量檢測(cè)方法。

本研究選擇了大豆油、葵花籽油、玉米油和芥花籽油(低芥酸菜籽油)作為摻偽油樣，這些植物油均價(jià)格較低，在食用油市場(chǎng)中有將它們摻入茶油牟取暴利的現(xiàn)象[12]。通過GC和HPLC方法對(duì)79種茶油樣品和4種其他植物油混合的摻偽油樣進(jìn)行FA和TAG的較全面分析，并建立茶油FA和TAG的標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜，計(jì)算圖譜向量夾角余弦相似度和由FA和TAG數(shù)據(jù)得到的一些相關(guān)參數(shù)。由于茶油與橄欖油在FA組成等方面有相似之處，因此參考橄欖油的一些官方規(guī)定參數(shù)，如亞麻酸相對(duì)含量、LLL相對(duì)含量、ΔECN42等[13]，以及橄欖油摻偽檢測(cè)的一些相關(guān)研究中所用到的參數(shù)，如(LLL/ECN42)×100等[14]，選擇了這些參數(shù)嘗試進(jìn)行摻偽茶油的鑒別研究，為茶油摻偽檢測(cè)工作提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

市場(chǎng)購(gòu)買的植物油樣品包括1種邵陽茶油，1種海南茶油，1種大豆油，1種葵花籽油，1種玉米油，1種芥花籽油。油茶籽樣品共有77種，樣品信息如表1所示，含目前我國(guó)常見物種和湖南省主栽良種。油茶籽分別在實(shí)驗(yàn)室壓榨制油。

表1 油茶籽樣品信息表

本研究使用的摻偽油分別為大豆油(SBO)、葵花籽油(SFO)、玉米油(CO)和芥花籽油(CNO)，由于摻偽油比例占40%以上時(shí)檢測(cè)難度較低，所以本實(shí)驗(yàn)分析了摻偽油占5%～40%的情況，制備的混合油中摻偽油和茶油(CMO)的比例分別為5:95、10:90、15:85、20:80、40:60，共20種混合油樣品?；旌蠒r(shí)進(jìn)行超聲均化使之混合均勻。所有樣品在4 ℃下保存待用。

1.2 儀器與試劑

SHIMADZU LC-20AD高效液相色譜儀(配備CMB-20A控制器、LC-20AD二元泵、SIL-20A自動(dòng)進(jìn)樣器和CTO-10AS柱溫箱)：日本島津公司；2000ES蒸發(fā)光散射檢測(cè)器：美國(guó)奧泰科技(中國(guó))有限公司；ZORBAX SB-C18分析型液相色譜柱(4.6 mm×250 mm；5 μm)：美國(guó)Agilent公司；SHIMADZU GC-2014氣相色譜儀：日本島津公司；氫火焰離子(FID)檢測(cè)器：日本島津公司；SP2340石英毛細(xì)管氣相色譜柱(60 m×0.25 mm×0.2 μm)：美國(guó)Supelco公司；DV215CD電子天平：美國(guó)OHAUS公司。

HPLC級(jí)乙腈、異丙醇：Tedia(Fairfield,USA)；FAME標(biāo)準(zhǔn)品：Sigma-Aldrich；甘油三酯標(biāo)準(zhǔn)品：上海甄準(zhǔn)生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 GC分析

脂肪酸甲酯化依據(jù)GB 5009.168—2016的方法進(jìn)行[15]。脂肪酸檢測(cè)方法采用本實(shí)驗(yàn)室已建立的方法[16]。

1.3.2 HPLC分析

甘三酯檢測(cè)方法采用本實(shí)驗(yàn)室已建立的方法[17]。

1.3.3 TAG參數(shù)的計(jì)算

所有測(cè)定進(jìn)行2次重復(fù)，結(jié)果是所獲得值的平均值。理論ECN42值的計(jì)算參考張冰等[18]的方法。

2 結(jié)果與討論

2.1應(yīng)用FA和TAG指紋圖譜向量夾角余弦相似度檢測(cè)摻偽

2種市售茶油和77種自榨茶油均進(jìn)行了GC和HPLC分析。茶油中主要FA和TAG按照峰面積歸一化法進(jìn)行定量，并使用中藥色譜指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)系統(tǒng)(2012版)建立了茶油FA和TAG標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜，如圖1～圖2所示。在穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)條件下，同種植物油的GC和HPLC的指紋圖譜基本穩(wěn)定，當(dāng)摻入其他植物油時(shí)指紋圖譜將發(fā)生變化，因此可以嘗試用于鑒別摻偽。將所有圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行相似度對(duì)比，其中FA的氣相色譜指紋相似度都高于0.992，TAG的液相色譜指紋相似度都高于0.982。

將分別摻入不同濃度梯度大豆油、葵花籽油、玉米油和芥花籽油的茶油的FA和TAG指紋圖譜與茶油標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜進(jìn)行相似度對(duì)比。把圖譜中各色譜峰峰面積作為向量，采用向量夾角余弦相似度方法計(jì)算，即式(1)。

圖1 79種茶油脂肪酸氣相色譜標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜

圖2 79種茶油甘三酯液相色譜標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜

(1)

結(jié)果見表2。由表2中數(shù)據(jù)可以得到不同曲線與計(jì)算所得可檢測(cè)摻偽油比例,詳見表3。

結(jié)果表明，對(duì)大豆油、葵花籽油和玉米油來說，F(xiàn)A圖譜相似度用于摻偽檢測(cè)比TAG圖譜更有效，而對(duì)芥花籽油來說，兩種相似度的摻偽鑒別能力都較差，可能是因?yàn)榻婊ㄗ延偷腇A和TAG組成和茶油比較接近。因此單獨(dú)采用指紋圖譜向量夾角余弦相似度無法鑒別摻偽濃度較低的其他植物油。

2.2 應(yīng)用FA和TAG計(jì)算的參數(shù)檢測(cè)摻偽

2.2.1 茶油與4種其他植物油的FA和TAG

表4～表7中列出了茶油、4種其他植物油及混合物的一些FA和TAG分析結(jié)果和相關(guān)參數(shù)的值。

茶油和其他植物油FA組成的測(cè)定結(jié)果均在國(guó)際食品法典委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)[19]和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[20-24]規(guī)定的范圍之內(nèi)。茶油和其他植物油中的亞麻酸相對(duì)含量的差異如圖3所示。大豆油和芥花籽油的亞麻酸含量遠(yuǎn)高于茶油，而葵花籽油和玉米油與茶油很接近。

其他植物油的LLL(三亞油酸甘油酯)相對(duì)含量均高于茶油，差異如圖4所示。大豆油、葵花籽油、玉米油的LLL含量遠(yuǎn)高于茶油，芥花籽油也高于茶油。

其他植物油中理論ECN42和實(shí)際ECN42值的差(ΔECN42)均高于茶油，差異如圖5所示。大豆油、葵花籽油、玉米油的ΔECN42值遠(yuǎn)高于茶油，芥花籽油稍高于茶油。

表2 摻偽油圖譜與茶油標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜的向量夾角余弦相似度

表3 脂肪酸和甘三酯相似度隨4種摻偽油摻偽量變化的曲線

表4 茶油、大豆油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相關(guān)參數(shù)

表5 茶油、葵花籽油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相關(guān)參數(shù)

表6 茶油、玉米油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相關(guān)參數(shù)

表7 茶油、芥花籽油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相關(guān)參數(shù)

圖3 5種植物油中亞麻酸相對(duì)含量的比較

圖4 5種植物油中三亞油酸甘油酯相對(duì)含量的比較

圖5 5種植物油ΔECN42值的比較

2.2.2 應(yīng)用FA和TAG相關(guān)參數(shù)檢測(cè)摻偽

在本研究中，對(duì)摻偽比例在5%～40%的茶油也進(jìn)行了FA和TAG分析，茶油與其他植物油混合物的分析結(jié)果和某些計(jì)算的參數(shù)如表4～表7所示。由于采用指紋圖譜向量夾角余弦相似度檢測(cè)摻偽的精確度較低，因此研究了應(yīng)用FA和TAG計(jì)算的某些參數(shù)進(jìn)行摻偽檢測(cè)的方法，并推測(cè)了可以通過這些參數(shù)檢測(cè)到的摻偽植物油的百分比。

2.2.2.1 應(yīng)用亞麻酸相對(duì)含量檢測(cè)摻偽

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定茶油亞麻酸的相對(duì)含量范圍[20]，根據(jù)前人研究結(jié)果和本研究中收集到的79種茶油測(cè)定的亞麻酸相對(duì)含量的結(jié)果[25]，可以初步把茶油中亞麻酸的相對(duì)含量范圍設(shè)定為0～1.2%。

根據(jù)表4～表7中數(shù)據(jù)得到曲線方程，計(jì)算所得可檢測(cè)摻偽油比例見表8。由于葵花籽油和玉米油中的亞麻酸相對(duì)含量與茶油很接近，摻偽葵花籽油和玉米油無法利用此參數(shù)鑒別。

2.2.2.2 應(yīng)用LLL相對(duì)含量檢測(cè)摻偽

目前沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定茶油中LLL相對(duì)含量的限定范圍，根據(jù)馮納[26]的研究結(jié)果和本研究中收集到的茶油測(cè)定的LLL相對(duì)含量結(jié)果，可以初步把茶油中LLL相對(duì)含量的范圍設(shè)定為0～0.26%。

根據(jù)表4～表7中數(shù)據(jù)得到曲線方程，計(jì)算所得可檢測(cè)摻偽油比例見表8?？梢奓LL相對(duì)含量作為摻偽檢測(cè)參數(shù)比亞麻酸更有效。

2.2.2.3 應(yīng)用ΔECN42值檢測(cè)摻偽

目前沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定茶油中TAG的ΔECN42值的限定范圍，根據(jù)本研究中收集到的茶油測(cè)定的ΔECN42值，并參考IOOC和歐盟委員會(huì)(EC)規(guī)定的橄欖油中ΔECN42值的限定范圍，可以初步把茶油中ΔECN42值的范圍設(shè)定為0～0.3。

表8 各相關(guān)參數(shù)隨4種摻偽油摻偽量變化的曲線

根據(jù)表4～表7中數(shù)據(jù)得到曲線方程，計(jì)算所得可檢測(cè)摻偽油比例見表8?？梢姦CN42值也是比亞麻酸更有效的摻偽檢測(cè)參數(shù)，但精確度不如LLL相對(duì)含量。

2.2.2.4 應(yīng)用其他參數(shù)檢測(cè)摻偽

在表4～表7中也列出了以下3種由TAG計(jì)算的其他參數(shù)。

1)(LLL/ECN42)×100

本研究收集到的茶油測(cè)定的(LLL/ECN42)×100值范圍為55.45～97.37(平均值為81.01)。因此，根據(jù)(LLL/ECN42)×100值可以檢測(cè)出摻偽15%的玉米油，但40%以下的其他摻偽植物油無法辨別。這說明(LLL/ECN42)×100值不是有效的摻偽檢測(cè)參數(shù)。

2)ECN46/LLL

該參數(shù)基于茶油與其他植物油相比較LLL相對(duì)含量較低，而ECN46值與其他植物油相似。本研究中收集到的茶油測(cè)定的ECN46/LLL值范圍為29.13～184.90(平均值為103.26)。將茶油中此參數(shù)的平均值和最小值與5%和40%其他植物油混合物中相同參數(shù)的值進(jìn)行比較，見圖6。

圖6 茶油、其他植物油和混合物的ECN46/LLL值的比較

從表4～表7中數(shù)據(jù)可以分別得到曲線Eq.20-23，曲線方程與計(jì)算所得可檢測(cè)摻偽油比例見表8。

3)(ECN44+ECN46)/LLL

該參數(shù)基于茶油與其他植物油相比較LLL相對(duì)含量較低，而ECN44+ECN46值與其他植物油相似。本研究中收集到的茶油測(cè)定的(ECN44+ECN46)/LLL值范圍為31.83～197.71(平均值為113.72)。將茶油中此參數(shù)的平均值和最小值與5%和40%其他植物油混合物中相同參數(shù)的值進(jìn)行比較，見圖7。

圖7 茶油、其他植物油和混合物的(ECN44+ECN46)/LLL值的比較

從表4～表7中數(shù)據(jù)可以分別得到曲線方程與計(jì)算所得可檢測(cè)摻偽油比例，詳見表8。

結(jié)果表明，使用ECN46/LLL和(ECN44+ECN46)/LLL值在摻偽茶油檢測(cè)方面有相似的結(jié)論。

2.2.2.5 應(yīng)用某些參數(shù)作圖檢測(cè)摻偽

用茶油和摻偽5%其他植物油的ECN46值相對(duì)于ECN44+ECN46值進(jìn)行作圖，如圖8所示。5%的大豆油和芥花籽油在圖中離茶油較遠(yuǎn)，可以認(rèn)為ECN46=f(ECN44+ECN46)對(duì)區(qū)分茶油中摻偽5%的大豆油和芥花籽油是有效的。

用于檢測(cè)茶油中摻偽其他植物油的最有效參數(shù)以及可檢測(cè)摻偽植物油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)詳見表9。

圖8 茶油、摻偽5%其他植物油的ECN46值與ECN44+ECN46值相對(duì)圖

表9 檢測(cè)茶油中摻偽其他4種植物油的最有效參數(shù)

3 結(jié)論

利用79種茶油的GC和HPLC分析結(jié)果建立了FA和TAG標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜，但單獨(dú)采用FA和TAG指紋圖譜相似度無法鑒別摻偽濃度較低的其他植物油。亞麻酸相對(duì)含量可以作為摻偽大豆油和芥花籽油的檢測(cè)參數(shù)，而對(duì)葵花籽油和玉米油無效。LLL相對(duì)含量和ΔECN42值對(duì)大豆油、葵花籽油和玉米油來說比亞麻酸更有效，前者精確度更高。研究了基于茶油和其他植物油之間FA和TAG組成差異的3個(gè)參數(shù)(LLL/ECN42)×100，ECN46/LLL和(ECN44+ECN46)/LLL。(LLL/ECN42)×100值在作為摻偽檢測(cè)參數(shù)時(shí)不夠有效，而ECN46/LLL和(ECN44+ECN46)/LLL值可以得到相似的結(jié)論，效果都較好。用茶油和摻偽5%其他植物油的ECN46值相對(duì)于ECN44+ECN46值進(jìn)行作圖，能夠區(qū)分茶油中摻偽5%的大豆油和芥花籽油。

本研究結(jié)果表明，(ECN44+ECN46)/LLL值是茶油中摻偽大豆油、葵花籽油和玉米油的最有效檢測(cè)參數(shù)，分別可以檢測(cè)摻偽茶油中3.35%的大豆油、1.73%的葵花籽油和3.01%的玉米油；由于芥花籽油的FA和TAG組成和茶油比較接近，所以沒有參數(shù)能夠檢測(cè)茶油中摻偽5%以下的芥花籽油，最有效的參數(shù)是亞麻酸相對(duì)含量，可以檢測(cè)摻偽茶油中7.55%的芥花籽油。

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