喻鳳香，魏小軍，鄧育平，肖 艷

(1．湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410127;2．青島科標(biāo)化工分析檢測(cè)有限公司，山東青島266000)

米糠油富含維生素E、谷維素等，有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，近年來被稱為“油中真黃金”，在國(guó)外，富集多種稻米營(yíng)養(yǎng)素的米糠被稱為“天賜營(yíng)養(yǎng)源”。米糠油可以降低膽固醇、降血脂、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化［1-2］等。長(zhǎng)期食用米糠油能預(yù)防心腦血管疾病，促進(jìn)新陳代謝和抗衰老等功能［3］，有效的預(yù)防現(xiàn)代文明病。美國(guó)心臟學(xué)會(huì)指出:“米糠油可確實(shí)有效地緩解心臟和腦疾患”［4］。米糠油作為一種優(yōu)質(zhì)食用油，已走入歐美千家萬戶。近年來，市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)各個(gè)品牌的米糠油精煉油，米糠油的價(jià)格顯著高于大豆油、棕櫚油、棉籽油、菜籽油。國(guó)外學(xué)者對(duì)米糠油工藝研究非常關(guān)注［5-8］，而對(duì)米糠油的摻偽檢測(cè)報(bào)導(dǎo)極少。食用油脂市場(chǎng)常將低級(jí)低價(jià)的油脂摻入高級(jí)高價(jià)油脂中，最常見的情形之一就是摻入棉籽油，不僅擾亂了市場(chǎng)秩序，甚至給消費(fèi)者健康帶來了不利影響。國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用儀器分析技術(shù)對(duì)油脂進(jìn)行了各種檢測(cè)，涉及米糠油的極少。Rohman［9］等采用紅外光譜結(jié)合偏最小二乘法和判別分析技術(shù)建立了鑒別菜籽油、米糠油中露兜果實(shí)油的技術(shù)。鄭顯奎［10］等根據(jù)Halphen test原理研究了幾種摻棉籽油的定性、定量方法。王力清［11］等研究了用分光光度法測(cè)定芝麻油摻棉籽油的方法。對(duì)米糠油摻偽特別是摻棉籽油的研究未見報(bào)導(dǎo)，本研究基于氣相色譜法測(cè)得的純米糠油與摻混棉籽油的米糠油的脂肪酸含量，采用聚類分析法和判別分析法對(duì)摻偽油脂進(jìn)行鑒別，采用特征脂肪酸的一元線性模型及指紋圖譜相似度模型對(duì)棉籽油的摻混量進(jìn)行檢測(cè)。

表1 棉籽油模擬摻偽量(%)Table 1 Adulteration amount of cottonseed oil(%)

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

米糠油(33 種，NO．1-NO．33) 實(shí)驗(yàn)室自制［12］;棉籽油(8 種，NO．34-NO．41) 市售。

SP6890氣相色譜儀 山東魯南瑞虹化工儀器有限公司，配FID檢測(cè)器，TM-FFAP色譜柱。

1.2 油脂的甲酯化與色譜分析

取油脂3～5滴于10mL容量瓶中，稱重，加入1mL乙醚，1mL石油醚，搖勻，加入2mL KOH-甲醇液(0．5mol·L-1)，振搖，靜置8min，用蒸餾水定容。靜置分層。載氣純度為 99．999% N2，柱后流速1．8mL·min-1;進(jìn)樣口溫度240℃;檢測(cè)器溫度 240℃;柱室 220℃;分流比 28∶1;進(jìn)樣量 1μL;空氣流速280mL·min-1;氫氣流速 30mL·min-1［13］。

1.3 模擬摻偽

米糠油(NO．1)中摻入棉籽油(NO．34)，進(jìn)行氣相色譜分析。摻偽量為0～100%的遞增濃度，實(shí)際摻偽量見表1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

脂肪酸定性采用外標(biāo)法，定量采用歸一法。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使用SPSS 17．0。未知油脂的判別方法:將試樣連同上述49種油脂的各脂肪酸含量分別輸入到SPSS17．0數(shù)據(jù)表，未知油脂的類別為空，判別分析，選擇“預(yù)測(cè)組成員”，判別結(jié)果將在數(shù)據(jù)視圖的最右列自動(dòng)出現(xiàn)，同時(shí) SPSS Statistics查看器中“按照案例順序的統(tǒng)計(jì)量”也將顯示未知油脂的預(yù)測(cè)結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 油脂脂肪酸分析

米糠油摻棉籽油后各摻偽比例下的脂肪酸氣相色譜曲線見圖1，其主要脂肪酸為豆蔻酸(C14∶0)、棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶12)。豆蔻酸、油酸峰面積遞增，油酸峰面積遞減。

2.2 米糠油摻棉籽油的聚類分析

聚類分析的基本思想是將待聚類樣本的各樣本各自看成一類，然后規(guī)定或定義樣本間的距離或相似性量度以及類與類之間的距離后進(jìn)行聚類。用歸一法測(cè)定米糠油、棉籽油、摻偽油中12種主要脂肪酸 C10∶0、C14∶0、C16∶0、C16∶1、C17∶0、C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3、C20∶0、C20∶1、C22∶1 的含量，將其作為變量，將樣品進(jìn)行聚類，群集數(shù)為2～4，聚類群集表見表2，當(dāng)聚為2群集，33種米糠油及摻偽量17．02%以下的RC1、RC2聚為一類，類型為1，棉籽油和摻棉籽油的米糠油聚為一類，類型為2。當(dāng)聚為3群集，33種米糠油及 RC1、RC2聚為一類，類型為1，摻偽量25．14%的RC3及41．51%的 RC4聚為一類，類型為2，摻偽量56．76%以上的 RC5、RC6、RC7、RC8 及8 種純菜籽油聚為一類，類型為3。當(dāng)聚為4群集，33種米糠油聚為一類，類型為1，RC1類型為2，RC2、RC3、RC4聚為一類，類型為3，摻偽量56．76%以上的RC5、RC6、RC7、RC8及8種棉籽油聚為一類，類型為4。聚類分析中的最小群集數(shù)即為2，因此綜上所述，實(shí)驗(yàn)條件下聚為4群集摻混菜籽油的米糠油均能100%區(qū)別于米糠油，說明摻偽量12．77%以上能準(zhǔn)確的檢驗(yàn)。對(duì)12．77%以下的進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，表明5%以上即能區(qū)別于純米糠油。

圖1 各摻偽油脂的氣相色譜圖Fig．1 Curve of all the oil samples

2.3 判別函數(shù)

判別分析法是一種進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判別和分組的技術(shù)手段，是在已知研究對(duì)象分成若干類型，并已知各種類型的樣品觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)某些準(zhǔn)則建立判別方程，然后根據(jù)判別方程對(duì)未知所屬類別的事物進(jìn)行分類的一種分析方法。其意義在于可以根據(jù)已知的樣本的分類情況來判斷未知樣本的歸屬問題。其主要目的是識(shí)別一個(gè)個(gè)體所屬的類別。

將33種米糠油(類型為1)、8種菜籽油(類型為2)、8種摻混棉籽油的米糠油(類型為3)、3類油脂共計(jì) 49 個(gè)樣品的 C10∶0、C14∶0、C16∶0、C16∶1、C17∶0、C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3、C20∶0、C20∶1、C22∶1 含量導(dǎo)入SPSS17．0，選擇步進(jìn)式判別分析，類型選擇最小為1，最大為3進(jìn)行判別分析。判別分析同樣可得到3個(gè)線性判別函數(shù)，見式(1)～式(3)。對(duì)未知樣品進(jìn)行判別分析時(shí)，可以將未知樣品的各脂肪酸含量分別代入到3個(gè)線性判別函數(shù)中，計(jì)算判別函數(shù)值，函數(shù)值最大者，該樣品就屬于相應(yīng)的植物油類別。

表2 聚類群集表Table 2 Clustering results of 49 samples

2.4 判別結(jié)果分析

所有組的散點(diǎn)圖見圖2，由圖1可以看出類型1米糠油能正確的聚為一類，類型2的棉籽油能正確的聚合為一類，類型3摻混棉籽油的米糠油與純棉籽油和米糠油都距離不遠(yuǎn)。對(duì)原樣品的判別正確率為93．9%(表3)。米糠油中摻棉籽油，出現(xiàn)3個(gè)誤判(RC1、RC2、RC8)，摻偽量17%以下被誤判為米糠油，摻偽量25%～79．9%能準(zhǔn)確判斷為摻混棉籽油的米糠油，摻偽量92．35%以上誤判為棉籽油(實(shí)際情況下不影響米糠油摻棉籽油的判別)。17%～25%的摻偽量進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)20%以上的摻偽量能進(jìn)行準(zhǔn)確判別。該方法在應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合米糠油摻其它油的判別結(jié)果進(jìn)行綜合分析，因?yàn)閷?shí)際情況下，摻混某一種油是未知的，且有可能摻混一種以上的低價(jià)油，因此在對(duì)盲樣進(jìn)行分析時(shí)可采用同樣的方法進(jìn)行判別分析，將米糠油摻棕櫚油、大豆油、菜籽油等的脂肪酸含量一起作為變量輸入。

2.5 定量分析

圖2 混合油脂與純油的典型判別分布圖Fig．2 Typical discriminant profile of mixed and pure oils

米糠油摻棉籽油后各摻偽比例下的脂肪酸含量見表 4，C14∶0、C16∶1 含量少，遞增明顯，C16∶0、C18∶2含量高，變化大，遞增明顯。以豆蔻酸做特征脂肪酸，計(jì)算出的誤差最小，17%以上平均誤差為4．54%。線性方程式為 YC14∶0=0．004X+0．3168(R2=0．9813)，式中Y為豆蔻酸的含量(%)，X為棉籽油的摻偽量(%)。棕櫚酸為棕櫚油的特征脂肪酸，以棕櫚油酸做特征脂肪酸誤差較大。以亞油酸做特征脂肪酸，＞40%摻偽量誤差為4．74%，摻偽量較小時(shí)不適合，其 定 量 模 型 為 YC18∶2=-0．2082X+39．855(R2=0．9841)。指紋圖譜相似度的計(jì)算采用向量夾角余弦法［12］，根據(jù)指紋圖譜相似度與摻偽量的變化規(guī)律(表5)，建立摻偽量與指紋圖譜相似度模型為 Y=-240．52X5+677．8X4-697．92X3+312．09X2-66．998X+99．97(R2=0．9993)，該模型適合于 17% 以上的摻混量。

3 結(jié)論

對(duì)純米糠油和摻混菜籽油的米糠油進(jìn)行聚類分析和判別分析，米糠油摻棉籽油5%以上，聚類分析能正確進(jìn)行辨別，摻棉籽油20%以上，判別分析能進(jìn)行正確辨別。米糠油摻棉籽油的定量分析，適宜選用C14∶0做特征脂肪酸，適于摻偽量大于17%，線性方程式為 YC14∶0=0．004X+0．3168(R2=0．9813)，摻混量與相似度計(jì)算模型為 Y=-240．52X5+677．8X4-697．92X3+312．09X2-66．998X+99．97(R2=0．9993)，該模型適合于17%以上的摻混量。本實(shí)驗(yàn)采用恒溫氣相色譜檢測(cè)，相對(duì)于程序升溫操作簡(jiǎn)單，歸一法計(jì)算出的脂肪酸百分比可直接代入判別函數(shù)從而判斷油脂種類，判別分析和聚類分析相結(jié)合大大增加了準(zhǔn)確度，在摻偽油脂種類未知的情況下，可采用與本研究類似的方法引入棕櫚油、大豆油、菜籽油等進(jìn)行判斷。米糠油中摻其他油脂的定量檢測(cè)報(bào)道極少，本研究定量模型簡(jiǎn)單實(shí)用，誤差小。采用本單位研發(fā)的“米糠油摻偽檢測(cè)系統(tǒng)V1．0”可實(shí)現(xiàn)對(duì)米糠油中摻偽油脂快速定性定量。

表3 樣品的判別結(jié)果Table 3 Discriminant result of all the samples

表4 摻不同比例棉籽油后米糠油脂肪酸的含量(%)Table 4 The FA composition of RBO mixed with different proportion cottonseed oil(%)

表5 米糠油摻棉籽油指紋圖譜相似度與相對(duì)誤差Table 5 The Similarity of Chromatographic Fingerprint(SCF)and the relative error

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