食用植物油掺伪检测方法研究进展

食用植物油掺伪检测方法研究进展

由于种类和营养价值的不同，食用植物油的价格差异很大。一些非法的生产商为了追求利益而非法混合。食用植物油的掺假一般有两种情况:在高价食用植物油中掺入低价油,如在芝麻油、橄榄油中掺入菜籽油、大豆油等。国内及国外的食用油市场上均存在此类掺假问题。另外,在食用油中掺入非食用油,如在植物油中掺入桐油、大麻籽油、蓖麻油、矿物油,甚至地沟油等。目前这类掺假问题在国内的食用油市场上较为严重,掺入的非食用油对人体都有不同程度的毒害。为保护消费者的利益,杜绝掺假行为,国内外学者对食用植物油的掺假检测方法进行了广泛研究。1人工食用油脂理化法鉴别主要依据是食用植物油中掺入物质的理化性质定性鉴别食用油中是否掺加某种物质。《GB/T5539-1985植物油脂检验油脂定性试验》中规定了桐油、矿物油等4种非食用油脂,大豆油、花生油等8中食用油脂的定性检出方法,其检出依据即为某一油脂中特定物质的物理、化学性质。如花生油是由含5%花生酸组成的甘油脂,花生油的检出即利用了“花生酸不溶于乙醇”这一特性。《GB/T5009.37-2003食用植物油卫生标准的分析方法》中规定了桐油、矿物油、大麻油这三种非食用油定性鉴别的方法。对于掺加地沟油的食用油可以用电导法进行快速检测,因地沟油中含有大量重金属离子而使溶液导电性增加。此外,折光指数、相对密度、碘值、皂化值(KOH)等都是油脂的特征指标,可用于食用油的识别。李洁莉等探讨了折光指数与温度的线性关系,并提出了在10~40℃范围内每相差1℃时折光指数的新校正系数。2实际样品分析目前,绝大部分的食用油掺假鉴别基于色谱分析,高效液相色谱(HPLC)和高效气相色谱(HRGC)广泛用于脂肪酸、甾醇、生育酚等物质的定量测定。2003~2004年,我国新出台的8种食用植物油标准中规定了每种油品的脂肪酸组成,作为该种食用油的特征指标,这为食用油的掺伪鉴别工作提供了一定的依据。各种食用植物油的脂肪酸组成见表1[6,7,8,9,10,11,12,13]。不同的食用植物油脂肪酸组成与含量均不相同,掺伪后必然会改变其脂肪酸的组成和含量。色谱法即通过分析油品中脂肪酸组成和含量,再与其对应的纯品油脂肪酸构成比较,可快速鉴别是否掺伪。使用色谱法分析前需要将食用油中的脂肪酸(FAs)转变成脂肪酸甲酯(FAMEs)。我国国标中将气相色谱分析法作为动植物油脂中脂肪酸的推荐测定方法,美国油品化学协会(AOCS)也将气相-液相色谱法确立为定量测定脂肪酸甲酯的官方方法。一般而言,判别某一食用油是否掺伪主要根据该油品的特征脂肪酸含量变化进行分析。李雅莲等利用气相色谱分析纯正棕榈油的脂肪酸组成,发现棕榈油中含有特征脂肪酸——葵酸,根据葵酸甲酯保留时间和峰面积作为掺入棕榈油定性、定量的判断依据。农业部肖昌珍等采用GC法对来自湖北、河南、山东等省的掺伪芝麻油、花生油、色拉油进行了检测,利用不同植物油的特征脂肪酸进行分析,分析所得结果与国标GB5539—1985定性实验结果相比较,表明GC法更为灵敏、快速。不同生态区的食用植物油的脂肪酸组分有差异,这也使GC法的应用范围有了一定的局限,判别结果的可信度降低。农业部油料及制品质量监督测试中心对全国数百份植物油脂肪酸GC检测,建立了四大植物油不同生态区脂肪酸数据库,为掺伪油科学计算提供了可靠的数据支持。可见,利用特征脂肪酸进行食用油掺伪分析是建立在大量、有代表性的试验数据之上的。此外,也有研究者对掺伪后食用油中主要脂肪酸构成比的变化进行了研究。魏明等使用气相色谱法测定了常见植物油中主要脂肪酸的构成比,并经统计学处理,获得了常见脂肪酸组成与含量正常值。研究人员经过分析,得出常见植物油掺伪后脂肪酸的构成比的变化规律,该结果对于实际的鉴伪工作有一定的指导意义。郑建国等提出了用相对不饱和度(定义相对不饱和度为不饱和脂肪酸总量与饱和脂肪酸总量的比值(U/S))来识别食用油使用。使用GC-MS对脂肪酸甲酯进行定性,GC-FID进行定量分析,结果表明,同一种食用油具有特征的U/S值,不同食用油的U/S值差别很明显,用该法对食用油进行鉴定,能准确地识别掺假的油样。孟哲等建立的测定长链脂肪酸的快速GC方法可以对植物油等实际样品中的长链脂肪酸不经衍生化而直接进行定量分析。与传统的GC和HPLC方法相比,不需复杂的样品衍生化过程,在2min内可实现8种长链脂肪酸的基线分离。该方法的回收率、灵敏度和重现性都能满足实际样品分析的要求。研究表明,除了脂肪酸,不同食用植物油中含有的甾醇、生育酚、挥发物等物质也可作为其特征指标,用于掺假鉴别。利用色谱法可对上述物质进行定性、定量检测。甾醇类物质的分布可用于鉴别某些优质植物油中是否掺有廉价油。菜籽油中含有较多的菜籽甾醇(100~1000mg/kg),而橄榄油中则有高含量的β-谷甾醇(638~2610mg/kg),红花籽油和葵花籽油中△7-豆甾醇的含量很高(分别为300~550mg/kg,150~500mg/kg),这些差别对于掺假研究十分有利。Grob等利用液相-气相-火焰离子化检测器(LC-GC-FID)直接分析甾醇类物质,可以鉴别出优级初榨橄榄油中掺有其他种子油(菜籽油、大豆油等):通过测定菜籽甾醇(在总甾醇中所占比例:橄榄油≤0.1%,菜籽油12%~13%;双低菜籽油5%~13%)的含量可检测出约2%菜籽油的掺入量;测定菜油甾醇(在总甾醇中所占比例:橄榄油≤4%,大豆油15%~24%)和豆甾醇(在总甾醇中所占比例:橄榄油<4%,大豆油16%~19%)的含量可检测出10%大豆油的掺入量。冯妹元等采用气相色谱法对我国常见植物油中的植物甾醇含量进行了测定,发现不同种类植物油中甾醇的含量和比例各不相同,同一种类不同品牌的植物油中各甾醇所占比例基本接近。植物油中的生育酚作为天然抗氧化剂能维持油脂的稳定,不同食用植物油中生育酚的种类(α-,β-,γ-和δ-生育酚)和含量各不相同。生育酚的检测一般采用反相高效液相色谱结合紫外检测器或电流检测器,也可用气相色谱进行测定。δ-生育酚的含量可用于鉴别花生油(<22mg/kg)中是否掺有大豆油(932mg/kg)。不含生育三烯酚的植物油中(如橄榄油)掺入1%~2%的棕榈油和葡萄籽油即可被检测出。利用色谱法进行食用植物油的掺伪分析已得到较为广泛的应用,但是,食用油掺伪技术的复杂化、隐蔽化也对色谱鉴别法提出了更高的要求。除了提高检测限,采用更有力的数学分析工具,与波谱结合等手段将是色谱法掺伪检测的重要发展方向。3核磁共振检测能力核磁共振是基于原子核磁性的一种波谱技术,食品领域中的应用始于70年代初,主要研究水在食品中的状态。作为一种新型的快速检测技术,它具有独特的优点,即定性测定不具有破坏性,定量测定不需要标样。在油脂工业,研究主要集中于食用油品质的检测,国内关于该法用于食用油掺假检测的报道较少,国外则相对较多,主要集中于橄榄油的品质及掺伪检测。橄榄油的加工过程和储藏时间对其品质有重要影响,新鲜的橄榄油中几乎只含有1,2-甘油二酯(1,2-DG),而在加工榨取或储藏过程中它会异构化为1,3-甘油二酯(1,3-DG)。1,2-DGs与总甘油二酯(1,2-DGs+1,3-DGs)的比值D可以作为衡量橄榄油新鲜度的一个指标。使用31P核磁共振技术检测D值,可有效监测橄榄油的品质。在不同种类的橄榄油中甘油二酯(DG)的含量是有差别的。如特级初榨橄榄油(EVOO)中甘油二酯的质量分数不超过1%~3%,而低质量的橄榄油中其含量则较高,精炼橄榄油(ROO)中含有4%~5%(主要为1,3-DGs),橄榄果渣油中含有15%~20%。因此,甘油二酯含量可用于检测EVOO中是否掺有低级橄榄油。有研究表明,核磁共振技术可检测出EVOO中掺有低至5%的其他种类的油(如低级初榨橄榄油、精炼橄榄油、榛子油、玉米油、葵花籽油、大豆油),尤其是榛子油,用常规方法很难检测,因其成分与橄榄油十分接近。此外,核磁共振技术还可用于多种食用油的分类,以及EVOO中掺加精炼种子油的检测。4光谱法的优势色谱法和核磁共振法所用的仪器较昂贵,操作也复杂,且工作量大、耗时,还需要专门的实验人员。相比之下,光谱法更为简便、快速、价廉,该方法不仅能够提供量化信息,而且也能给出定性信息(如功能团的化学结构等)。一般而言,光谱法需要化学计量学的方法(如主成分分析、偏最小二乘法等)对谱图进行分析后才能得出结果。目前,油脂领域研究应用较多的是红外光谱和拉曼光谱,两者都属于分子振动光谱。4.1化学计量统计学处理当红外光穿过样品时,样品分子中的基团吸收红外光产生振动,使偶极矩发生变化,得到红外吸收光谱。基于此原理发展起来的红外光谱技术具有快速、高效,能够在线检测及多组分同时测定等优点。在红外光谱定性分析中需要依靠计算机进行化学计量学方面的统计处理,利用这些统计处理从红外光谱中分离、提取该物质所特有的信息特征。再通过不同样品的信息特征的比较,如做聚类分析确定样品间的一致程度,进而确定未知样品对于标样的归属关系。上世纪90年代,国外已有使用近红外(IR)光谱和傅立叶转换中红外(FT-MIR)光谱来检测橄榄油中是否掺伪的报道。使用近红外光谱法鉴伪的准确率最高可达到98%,但预测橄榄油中掺加何种油品的准确度还不高。此后,研究者对试验进行了改进,能够准确地鉴别90%掺伪橄榄油中掺加的食用油种类。Tay等采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)结合多变量分类法,能检测出1L橄榄油中掺有20mL葵花籽油的掺假油。4.2定量定量分析拉曼光谱测定的是样品的发射光谱。当单色激光照射在样品上时,分子的极化率发生变化,产生拉曼散射,检测器检测到的是拉曼散射光。拉曼光谱是与红外光谱互补的一种检测手段。它可提供快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析。Baeten等利用傅立叶转换-拉曼光谱(FT-Ramanspectroscopy)法对优级初榨橄榄油(VOO)的掺伪进行检测,可分别鉴别出掺有1%的大豆油,5%的玉米油和10%的低级初榨橄榄油的掺假油。Yang等比较了近红外光谱法、傅立叶转换红外光谱法、傅立叶转换拉曼光谱法在鉴别特级初榨橄榄油中掺加低级初榨橄榄油的检测性能。他们在特级初榨橄榄油中以质量分数为5%的梯度加入低级橄榄油,使用以上三种方法进行检测,结果表明,利用傅立叶转换拉曼光谱法得到的数据相关度最高(0.997),标准误差为1.72%。5外光谱法和曼马法目前,在国内的掺伪检测中,理化方法和气相色谱法是应用最为普遍的方法,也已制定了相关的国家标准。核磁共振技术虽有独特的优势,但因其设备价格昂贵,且需较高的专业技能,在推广普及上有一定的困难,多限于研究工作。红外光谱法和拉曼光谱法易于操作,检测成本较低,有着良好的应用前景。总体来说,仪器分析法正逐步在实际生产检测中普及。一般而言,仪器法免去了样品前处理的繁琐