花生油油酸亞油酸含量近紅外模型構(gòu)建

楊軍軍龐洪利韓宏偉王秀貞孫妍王志偉王傳堂

(1.山東省花生研究所，山東 青島 266100；2.吉林雙遼市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，吉林 四平 136440)

引言

食用植物油中含有甘油三酯、植物甾醇、維生素E、多酚和類胡蘿卜素等多種營養(yǎng)成分，是人類重要的能量和營養(yǎng)來源。此外，食用植物油還有改善食物風(fēng)味，促進(jìn)食欲的作用[1]。隨著社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)食用油的品質(zhì)要求也越來越高。

脂肪酸是評(píng)價(jià)食用油質(zhì)量的常用指標(biāo)[2]。不同植物油之間的差異主要表現(xiàn)在脂肪酸組成種類和含量上?；ㄉ俏覈饕慕?jīng)濟(jì)作物和油料作物，其籽仁中油酸和亞油酸含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，兩者之和約占總脂肪酸的80%[3]。亞油酸是一種多不飽和脂肪酸，易氧化酸敗產(chǎn)生有毒物質(zhì)，危害人體健康[4]。油酸作為一種單不飽和脂肪酸，其抗氧化能力較強(qiáng)。在烹調(diào)中油酸含量高的花生油比普通食用油更安全，而且高油酸花生油耐儲(chǔ)藏，貨架期也較長。有研究表明，經(jīng)常食用富含油酸的食品有減少心臟疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)、調(diào)節(jié)血糖和抗炎癥的作用[5,6]。

為保障“齊魯糧油”旗下花生油產(chǎn)品品質(zhì)，2000年7月25日由山東省糧油檢測中心組織起草的《山東高油酸花生油》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，為消費(fèi)者選購花生油產(chǎn)品提供了新標(biāo)準(zhǔn)。市場上普通花生油產(chǎn)品油酸含量一般在35%～69%，《山東高油酸花生油》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，油酸含量≥75%的花生油產(chǎn)品才能稱為山東高油酸花生油[7]。

生產(chǎn)的高油酸花生油油酸含量能否達(dá)標(biāo)，是花生榨油企業(yè)普遍關(guān)心的問題?；ㄉ椭舅岷繙y定常用色譜法，需消耗試劑，且費(fèi)用高、耗時(shí)長。近紅外光譜技術(shù)是一種綠色、無損的快速分析技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比，具有操作簡便、成本低、無污染，以及可實(shí)現(xiàn)多品質(zhì)參數(shù)同步檢測等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于油料作物品質(zhì)無損快速檢測[8]。

本研究旨在建立花生油油酸、亞油酸含量近紅外預(yù)測模型，為高油酸花生油質(zhì)量控制提供方便快捷的檢測手段。

1 材料和方法

1.1 花生油樣品

按表1所示比例，取高油酸花生油和普通花生油適量混勻，用于花生油油酸、亞油酸含量近紅外模型構(gòu)建和驗(yàn)證。其中1～21號(hào)所用高油酸花生油為山東魯花集團(tuán)生產(chǎn)，22～26號(hào)所用高油酸花生油為合作社生產(chǎn)；普通花生油皆為胡姬花古法小榨花生油。每份樣品總量均為4200μL。第18～21號(hào)樣品用于外部檢驗(yàn)，其余22份樣品用于模型構(gòu)建。

表1 花生油樣混合比例

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品近紅外光譜采集

建模所用光譜數(shù)據(jù)在德國布魯克光譜儀器公司生產(chǎn)的Matrix-I型傅立葉變換近紅外光譜儀上采集。使用移液槍將勾兌好的花生油樣品分別轉(zhuǎn)移到方形石英比色皿中，每份樣品3mL，加樣時(shí)避免產(chǎn)生氣泡。將比色皿加蓋并用膠帶封固后橫置于近紅外光源上，使與比色皿蓋下沿齊平的透光面對(duì)準(zhǔn)光源，不使用原設(shè)備的旋轉(zhuǎn)樣品杯并取消旋轉(zhuǎn)功能。掃描譜區(qū)范圍4000～12000cm，掃描次數(shù)64次，分辨率為8cm，開機(jī)預(yù)熱30min后檢測樣品。每份樣品需掃描3次，并且第2次和第3次掃描時(shí)要將比色皿旋轉(zhuǎn)一定角度，以得到同一樣品的多個(gè)光譜。

1.2.2 花生油油酸含量、亞油酸含量的測定

花生油油酸、亞油酸含量采用氣相色譜法[9]測定。

1.2.3 模型構(gòu)建

使用德國布魯克Matrix-I型近紅外光譜儀的OPUS 5.5軟件，采用偏最小二乘法建模，并剔除奇異點(diǎn)，建立不同光譜預(yù)處理近紅外模型。根據(jù)模型決定系數(shù)(R2)最大和交叉驗(yàn)證根均方差(RMSECV)最小的原則衡量模型質(zhì)量，選出最優(yōu)光譜預(yù)處理方法。

選取未參與建模的4份樣品對(duì)所建模型采用外部驗(yàn)證。利用DPS14.50軟件對(duì)樣品預(yù)測值和化學(xué)值進(jìn)行配對(duì)t測驗(yàn)，判斷模型可靠性。偏差=化學(xué)值-預(yù)測值。

2 結(jié)果與分析

2.1 近紅外光譜采集

采集到的花生油樣品光譜如圖1所示，與花生油近紅外光譜特征吻合。

2.2 花生油油酸含量、亞油酸含量化學(xué)值分析

采用氣相色譜法測定花生油樣品油酸含量和亞油酸含量化學(xué)值，相關(guān)參數(shù)見表2。油酸含量最大、最小值分別為80.48%、46.47%，均值為65.93%，變異系數(shù)為16.09%；亞油酸含量最大、最小值分別為33.86%、5.57%，均值為16.73%，變異系數(shù)為52.24%。符合建模要求。

表2 花生油油酸含量和亞油酸含量化學(xué)值相關(guān)統(tǒng)計(jì)參數(shù)

2.3 模型建立

利用軟件自動(dòng)優(yōu)化功能，確定花生油油酸、亞油酸含量最佳光譜預(yù)處理方法均為“一階導(dǎo)數(shù)+MSC(多元散射校正)”，花生油油酸含量譜區(qū)范圍為4600～6100cm，維數(shù)為7，模型R2為96.85，RMSECV為1.93；花生油亞油酸含量譜區(qū)范圍為4600～6100cm，維數(shù)為6，模型R2為97.48，RMSECV為1.47。具體見圖2、3。

2.4 預(yù)測效果驗(yàn)證

取前述未參與建模的4份花生油樣品對(duì)建立的花生油油酸、亞油酸近紅外模型進(jìn)行外部驗(yàn)證。經(jīng)配對(duì)t測驗(yàn)，油酸、亞油酸含量預(yù)測值與化學(xué)值偏差均較小，見表3，油酸偏差為-0.87%～0.23%，t=0.727

表3 外部檢驗(yàn)花生油樣品油酸、亞油酸含量預(yù)測值與化學(xué)值比較

3 結(jié)語與討論

目前，近紅外光譜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于檢測油料和食用植物油品質(zhì)，包括油料含油量、粗蛋白含量、脂肪酸含量等品質(zhì)指標(biāo)，食用油的理化指標(biāo)，以及食用油真實(shí)性鑒別[10]?；ㄉ幸呀⒘擞退?、亞油酸、棕櫚酸、芥酸、蛋白質(zhì)、蔗糖、水分、維生素E等品質(zhì)指標(biāo)的近紅外模型[11-18]，在花生油過氧化值、酸值預(yù)測和摻偽鑒別上也建立了近紅外模型[19,20]。但迄今未見花生油油酸、亞油酸含量近紅外模型相關(guān)報(bào)道。

本研究中用于建模的花生油樣品盡管只有22份，但由于是按高油酸花生油和普通花生油不同配比做成的混樣，油酸、亞油酸含量高中低都有，有利于構(gòu)建高質(zhì)量模型。近紅外模型經(jīng)優(yōu)化，油酸、亞油酸含量模型R2各達(dá)96.85、97.48，RMSECV分別為1.93、1.47。經(jīng)外部驗(yàn)證，預(yù)測值與化學(xué)值無顯著差異。說明所建模型質(zhì)量較高，可以實(shí)現(xiàn)花生油油酸、亞油酸含量的準(zhǔn)確預(yù)測，與本團(tuán)隊(duì)之前建立的花生仁芥酸[16]、油酸、亞油酸[11,12,17]、維生素E含量[18]、含油量、蛋白質(zhì)含量[17]以及花生油過氧化值、酸值模型[19]一起可用于花生原料和花生油產(chǎn)品的質(zhì)量控制。