基于回歸方程式定量定性分析茶籽油摻偽的研究

彭思敏 吳衛(wèi)國(guó)

(食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)試驗(yàn)室；湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

茶籽油的摻偽現(xiàn)象大體分兩類，一類是以摻偽茶籽油代替純茶籽油出售，以欺騙消費(fèi)者；另一類則可稱為“正當(dāng)摻偽”—茶籽調(diào)和油。GB 2716—2018明確指出，食用植物調(diào)和油是指用兩種及兩種以上的食用植物油調(diào)配制成的食用油脂，且要求在標(biāo)簽中注明各種食用植物油的比例。如何驗(yàn)證食用調(diào)和油中各類油的組成和類別成為亟須解決的新一類油脂摻偽問題[1，2]。

目前針對(duì)油脂摻偽檢測(cè)有不少相關(guān)研究報(bào)道，除了常用的理化檢驗(yàn)法外，光譜法、色譜法、電子鼻技術(shù)、熱分析法等都積極運(yùn)用在油脂摻偽檢測(cè)上[3，4]，技術(shù)的更新在一定程度上提高了人們對(duì)油脂的了解，但為了進(jìn)一步優(yōu)化油脂摻偽檢測(cè)的方法，對(duì)油脂的分析方法提出了更高的要求，而其中破解油脂的多樣性與復(fù)雜性是油脂摻偽檢測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)[5-8]。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)等在生物、化學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，科研者們能最大限度地從分析測(cè)量數(shù)據(jù)中提取有用信息，以更好地闡明物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及物質(zhì)之間的相互關(guān)系[9，10]，這也是未來檢測(cè)研究的主要方向。

通過查詢、分析食用植物油脂肪酸組成的相關(guān)文獻(xiàn)可知，常見食用植物油中的脂肪酸組成具有相似性與差異性，其相似性在于不同食用植物油中的主要脂肪酸組成類似[11，12]，幾乎所有類別的油脂中均含有油酸、亞油酸、硬脂酸等；其差異性在于同一種脂肪酸在不同食用植物油中的含量是不同的[13，14]，這也是本研究中采用的油脂摻偽檢測(cè)方法的原理，即：不同油脂之間的摻偽會(huì)導(dǎo)致脂肪酸比例發(fā)生變化。本研究采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)獲取不同茶籽油摻偽模型中脂肪酸種類、含量等數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理將摻偽模型中純茶籽油含量與9類脂肪酸含量進(jìn)行雙變量分析。根據(jù)相關(guān)性原理，當(dāng)物質(zhì)A和物質(zhì)B互摻時(shí)，其相關(guān)系數(shù)無限趨向于1，表明兩者具有極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，即為同一物質(zhì)。故而當(dāng)某一種脂肪酸含量與茶籽油含量的相關(guān)系數(shù)越接近于1，則表明該脂肪酸與茶籽油含量的變化的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，在茶籽油摻偽中具有極強(qiáng)的辨識(shí)度。另外，根據(jù)差異性原理，當(dāng)某脂肪酸含量變化差異性越顯著，則表明在茶籽油摻偽中該脂肪酸含量變化越大，越具有代表性。因此，在實(shí)驗(yàn)中篩選出同時(shí)具有極強(qiáng)關(guān)聯(lián)性和差異性的脂肪酸含量作為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的單一油脂含量為X值，經(jīng)過SAS分析法建立了回歸方程組。該研究中建立的茶籽油摻偽單一油脂的一元回歸方程組，可定量定性分析茶籽油摻偽現(xiàn)象，為茶籽油及茶籽調(diào)和油的品質(zhì)監(jiān)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶籽油：市售；花生、大豆、菜籽樣品：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地；甲醇、正己烷：色譜純；無水硫酸鈉、H2SO4、KOH：分析純。

1.2 設(shè)備與儀器

SHZ-82水浴恒溫振蕩器；HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋；GCMS-2010氣質(zhì)聯(lián)用儀(SHIMADZU)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品提取

純油樣品提取采用索氏抽提法，具體流程參照參考文獻(xiàn)[15]進(jìn)行。

1.3.2 茶籽油摻偽模型設(shè)計(jì)

根據(jù)單因子四水平的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，取任一種純油樣品(菜籽油、大豆油、花生油)按5%、15%、25%、50%的比例加入到基礎(chǔ)油茶籽油中，建立茶籽油油脂摻假模型(見表1)。

表1 植物油脂摻假模型設(shè)計(jì)

1.3.3 脂肪酸甲酯化處理

處理方法采用酸堿結(jié)合法，具體流程參照參考文獻(xiàn)[16]。

1.3.4 氣質(zhì)聯(lián)用分析

GC-MS分析條件為：島津(SHIMADZU)GC-MS2010、HB-88毛細(xì)管柱(100.0 m × 0.32 mm × 0.25 μm)；載氣為He(純度99.999%)；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；柱溫：初始溫度120 ℃，保持1 min、10 ℃/min升溫至175 ℃，保持10 min、5 ℃/min升溫至210 ℃，保持5 min、5 ℃/min升溫至230 ℃，保持15 min；柱流速：1.04 mL/min，分流比：10∶0；離子源溫度：200 ℃；接口溫度：220 ℃；質(zhì)核比掃描范圍：50～700 m/z；進(jìn)樣量：1 μL。

1.3.5 脂肪酸含量分析

將GC-MS檢測(cè)所得脂肪酸圖譜中各油脂脂肪酸出峰面積之和歸為一，各脂肪酸峰面積的百分比表示為油脂中各脂肪酸的相對(duì)含量。

1.3.6 相關(guān)性及顯著性分析

參照參考文獻(xiàn)[16]，以棕櫚酸、肉豆蔻酸、油酸、亞油酸、硬脂酸、亞麻酸、花生酸、花生烯酸和芥酸共9類脂肪酸甲酯的相對(duì)含量以及摻偽模型中茶籽油含量為變量，采用SPSS 17.0 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行雙變量相關(guān)分析，根據(jù)相關(guān)性大小判斷出隨著茶籽油含量變化而具有較高程度關(guān)聯(lián)的脂肪酸種類。同時(shí)結(jié)合單因素方差分析(ANOVA)，若組間差異顯著，則采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，顯著水平為0.05，極顯著水平為0.01。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

1.3.7 回歸模型建立

回歸方程中Y值為篩選出的具有顯著相關(guān)性及差異性的脂肪酸的含量，X值為茶籽油摻偽模型中摻入的油脂含量，經(jīng)SAS逐步回歸分析建立回歸方程組。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶籽油摻偽菜籽油模型回歸方程建立

2.1.1 茶籽油摻偽菜籽油模型的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)相關(guān)性分析

表2中的數(shù)值是茶籽油摻偽菜籽油模型中茶籽油含量變化與各脂肪酸含量變化間的相關(guān)性系數(shù)，其中數(shù)值越接近1，則表示不同茶籽油含量水平與脂肪酸含量水平之間的相關(guān)關(guān)系越強(qiáng)；數(shù)字前的“-”號(hào)表示不同茶籽油含量水平與脂肪酸含量水平呈現(xiàn)的關(guān)系為負(fù)相關(guān)，反之則為正相關(guān)。從表2中對(duì)茶籽油摻偽菜籽油模型中的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)的相關(guān)性分析結(jié)果可知，茶籽油摻偽菜籽油模型中不同茶籽油含量水平與棕櫚酸及順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(guān)(R=0.971、0.912，P<0.01)，其余多呈極顯著負(fù)相關(guān)。其中與花生酸、亞麻酸的含量變化之間具有等同的最強(qiáng)關(guān)系(R=-0.998，P<0.01)，其次為芥酸甲酯(R=-0.980，P<0.01)、順式亞油酸甲酯(R=-0.975，P<0.01)、花生烯酸甲酯(R=-0.969，P<0.01)。說明在茶籽油摻偽菜籽油模型中，隨著茶籽油含量的增加，棕櫚酸及順式油酸的含量增加，花生酸、亞麻酸含量則降低。

表2 茶籽油摻偽菜籽油模型中茶籽油含量與各脂肪酸含量間的相關(guān)性分析

注：“*”表示顯著相關(guān)(P<0.05)，“**”表示極顯著相關(guān)(P<0.01)，余同。

2.1.2 茶籽油摻偽菜籽油模型中各脂肪酸含量顯著性分析

表3為茶籽油摻偽菜籽油模型中各脂肪酸含量顯著性分析結(jié)果，從表3可知：茶籽油摻偽模型的各實(shí)驗(yàn)組間，花生酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)，且此2種脂肪酸甲酯含量均隨著摻偽菜籽油含量的增加而遞增；順式亞油酸甲酯、芥酸甲酯的含量隨實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組的順序增加，各實(shí)驗(yàn)組間相互具有顯著差異性(P<0.05)。花生烯酸甲酯含量隨摻偽菜籽油含量的增加呈遞增趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅳ組分別與Ⅱ、Ⅲ組間具有極顯著差異性(P<0.01)；棕櫚酸甲酯、順式油酸甲酯、硬脂酸甲酯在茶籽油摻偽菜籽油模型中，各實(shí)驗(yàn)組間無顯著差異性(P>0.05)，其中棕櫚酸甲酯、順式油酸甲酯的濃度隨著菜籽油含量的增加而逐步減少，而硬脂酸甲酯的含量隨菜籽油含量的增加而增加。

表3 茶籽油摻偽菜籽油模型中各脂肪酸含量分析/%

注：同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，反之則不顯著，余同。

2.1.3 茶籽油摻偽菜籽油的數(shù)學(xué)回歸模型建立

綜合表2、表3可知：在茶籽油摻偽菜籽油模型中，同時(shí)具有顯著相關(guān)性及差異性的脂肪酸甲酯為：順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯、亞麻酸甲酯、芥酸甲酯，共四種。其中，花生酸甲酯、芥酸甲酯的百分含量檢測(cè)值極小，在茶籽油中摻偽5%的菜籽油時(shí)存在不易被檢測(cè)出的可能性；故而優(yōu)化選出順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯作為標(biāo)志性脂肪酸。同時(shí)以此2種脂肪酸的含量為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經(jīng)過SAS分析法建立了以下回歸方程組：

Y(順式亞油酸甲酯)=0.351 5+0.060 4X(R2=0.831 6，P<0.01)

Y(亞麻酸甲酯)=9.230 7-0.039X(R2=0.996 0，P<0.01)

2.2 茶籽油摻假大豆油模型的回歸分析

2.2.1 茶籽油摻偽大豆油模型的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)相關(guān)性分析

從表4中對(duì)茶籽油摻偽大豆油模型中的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)的相關(guān)性分析結(jié)果可知，茶籽油摻偽大豆油模型中不同茶籽油含量水平與順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(guān)(R=0.996，P<0.01)，其余多呈極顯著負(fù)相關(guān)。其中與順式亞油酸、亞麻酸的含量變化之間具有等同的最強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系(R=-0.999，P<0.01)，其次為硬脂酸甲酯(R=-0.987，P<0.01)、花生酸甲酯(R=-0.969，P<0.01)、棕櫚酸甲酯(R=-0.932，P<0.01)。說明在茶籽油摻偽大豆模型中，當(dāng)茶籽油含量越高時(shí)，順式油酸的含量越高，而順式亞油酸、亞麻酸含量則越低。

2.2.2 茶籽油摻偽大豆油模型中各脂肪酸含量顯著性分析

表5為茶籽油摻偽大豆油模型中各脂肪酸含量顯著性分析結(jié)果，從表5可知：茶籽油摻偽模型的各實(shí)驗(yàn)組間，硬脂酸甲酯、順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)，且此3種脂肪酸甲酯含量均隨著摻偽大豆油含量的增加而遞增；順式油酸甲酯的含量隨實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組的順序降低，各實(shí)驗(yàn)組間相互具有顯著差異性(P<0.05)。花生酸甲酯的濃度在茶籽油摻偽15%以上大豆油時(shí)，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各組間具有極顯著差異性(P<0.01)。棕櫚酸甲酯、花生烯酸甲酯在茶籽油摻偽菜籽油模型中，各實(shí)驗(yàn)組間無顯著差異性(P>0.05)，其中棕櫚酸甲酯的濃度隨著菜籽油含量的增加而遞增，而花生烯酸甲酯的含量隨菜籽油含量的增加而遞減。

表4 茶籽油摻偽大豆油模型中茶籽油含量與各脂肪酸含量間的相關(guān)性分析

表5 茶籽油摻偽大豆油模型中各脂肪酸含量分析/%

2.2.3 茶籽油摻偽大豆油的數(shù)學(xué)回歸模型建立

綜合表4、表5可知：在茶籽油摻偽大豆油模型中，同時(shí)具有顯著相關(guān)性及差異性的脂肪酸甲酯為：硬脂酸甲酯、順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯、花生酸甲酯，共5種。其中，花生酸甲酯的百分含量檢測(cè)值極小，在茶籽油中摻偽15%大豆油時(shí)仍存在不易被檢出的可能性。同時(shí)在茶籽油摻偽大豆油模型中，大豆油摻偽比例小于15%時(shí)，其含量差異不顯著，存在部分檢測(cè)盲區(qū)；同時(shí)亞麻酸甲酯的百分含量檢測(cè)值亦極小，在茶籽油中摻偽5%大豆油時(shí)就存在不易被檢測(cè)出的可能性。故而優(yōu)化選出硬脂酸甲酯、順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、作為標(biāo)志性脂肪酸。同時(shí)以此3種脂肪酸的含量為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經(jīng)過SAS分析法建立回歸方程組：

Y(硬脂酸甲酯)=2.333 5+0.030 1X(R2=0.973 8，P<0.01)

Y(順式油酸甲酯)=78.010 3-0.612 7X(R2=0.992 3，P<0.01)

Y(順式亞油酸甲酯)=8.847 5+0.432 3X(R2=0.997 1，P<0.01)

2.3 茶籽油摻假花生油模型的回歸分析

2.3.1 茶籽油摻偽花生油模型的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)相關(guān)性分析

從表6中對(duì)茶籽油摻偽花生油模型中的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)的相關(guān)性分析結(jié)果可知，茶籽油摻偽花生油模型中不同茶籽油含量水平與順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(guān)(R=0.980，P<0.01)，其余多呈極顯著負(fù)相關(guān)。其中與花生酸的含量變化之間具有最強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系(R=-0.999，P<0.01)，其次為順式亞油酸(R=-0.983，P<0.01)。說明在茶籽油摻偽花生油模型中，當(dāng)茶籽油含量越高時(shí)，順式油酸的含量越高，而順式亞油酸、花生酸含量則越低。

表6 茶籽油摻偽花生油模型中茶籽油含量與各脂肪酸含量間的相關(guān)性分析

2.3.2 茶籽油摻偽花生油模型中各脂肪酸含量顯著性分析

表7為茶籽油摻偽花生油模型中各脂肪酸含量顯著性分析結(jié)果，茶籽油摻偽模型的各實(shí)驗(yàn)組間，花生酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)，但其中亞麻酸甲酯的含量變化無規(guī)律性；花生烯酸甲酯的含量在實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組間相互具有顯著差異性(P<0.05)。順式亞油酸甲酯、順式油酸甲酯的濃度均在茶籽油摻偽15%以上花生油時(shí)，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各組間具有極顯著差異性(P<0.01)。棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯含量變化無規(guī)律性，在茶籽油摻偽菜籽油模型中，各實(shí)驗(yàn)組間亦無顯著差異性(P>0.05)。

表7 茶籽油摻偽花生油模型中各脂肪酸含量分析

2.3.3 茶籽油摻偽花生油的數(shù)學(xué)回歸模型建立

由表6、表7可知：在茶籽油摻偽花生油模型中，同時(shí)具有顯著相關(guān)性及差異性的脂肪酸甲酯為：順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯，共三種。其中順式油酸甲酯及順式亞油酸甲酯在花生油摻偽比例小于15%時(shí)，其含量差異不顯著，存在部分檢測(cè)盲區(qū)；故而優(yōu)化選出花生酸甲酯作為標(biāo)志性脂肪酸。同時(shí)以此1種脂肪酸的含量為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經(jīng)過SAS分析法建立了以下回歸方程組：

Y(花生酸甲酯)=0.040 1+0.017 6X(R2=0.998 8，P<0.01)

3 結(jié)論

茶籽油摻偽菜籽油模型中，通過茶籽油含量水平與9種脂肪酸含量水平之間相關(guān)性及顯著性分析，篩選并建立了以亞麻酸甲酯、棕櫚酸甲酯、順式油酸甲酯為Y值的摻偽數(shù)學(xué)回歸模型，分別為：

Y(順式亞油酸甲酯)=0.351 5+0.060 4X(R2=0.831 6，P<0.01)；

Y(亞麻酸甲酯)=9.230 7-0.039X(R2=0.996 0，P<0.01)。

茶籽油摻偽大豆油模型中，通過茶籽油含量水平與9種脂肪酸含量水平之間相關(guān)性及顯著性分析，篩選并建立了以順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、硬脂酸甲酯為Y值的摻偽數(shù)學(xué)回歸模型，分別為：

Y(硬脂酸甲酯)=2.333 5+0.030 1X(R2=0.973 8，P<0.01)；

Y(順式油酸甲酯)=78.010 3-0.612 7X(R2=0.992 3，P<0.01)；

Y(順式亞油酸甲酯)=8.847 5+0.432 3X(R2=0.997 1，P<0.01)。

茶籽油摻偽花生油模型中，通過茶籽油含量水平與9種脂肪酸含量水平之間相關(guān)性及顯著性分析，篩選并建立了以花生酸甲酯為Y值的摻偽數(shù)學(xué)回歸模型：Y(花生酸甲酯)=0.040 1+0.017 6X(R2=0.998 8，P<0.01)。

通過對(duì)茶籽油摻偽單一油脂(菜籽油、大豆油、花生油)模型中，不同茶籽油含量及9種脂肪酸含量的關(guān)系分析，優(yōu)化出同時(shí)具有較強(qiáng)相關(guān)性和顯著差異性的脂肪酸種類作為標(biāo)志性脂肪酸，建立了茶籽油摻偽單一油脂的一元回歸方程組。在茶籽油摻偽檢測(cè)中，只需將相應(yīng)脂肪酸含量檢出后代入方程組，便可直觀的顯示出茶籽油摻偽類型及含量，是一種較為簡(jiǎn)潔、直觀的分析方法，運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法為茶籽油摻偽檢測(cè)提供了新的思路。