8種食用植物油的熒光光譜分析

黃秀麗，黃 飛，陳嘉聰，趙智峰，陳清清，奉夏平（廣東省惠州市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東惠州516003）

8種食用植物油的熒光光譜分析

黃秀麗，黃 飛，陳嘉聰，趙智峰，陳清清，奉夏平
（廣東省惠州市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東惠州516003）

選取特級初榨橄欖油、芝麻油、花生油、玉米油、葵花籽油、菜籽油、大豆油、棕櫚油、玉米油8種植物油脂共52個樣品，采用分子熒光光度計，測定其同步熒光光譜和三維熒光光譜。結(jié)果表明：在同步熒光光譜圖上，不同的植物油品種的特征吸收峰在出峰數(shù)目、出峰位置和強(qiáng)度上均有一定的差異；而三維熒光光譜具有“指紋性”，具有更高的靈敏度，其譜圖的差別也體現(xiàn)的更為明顯和直觀，可為植物油的鑒別和質(zhì)量控制提供一種新型的參考方法。

植物油，分子熒光光譜法，同步熒光光譜，三維熒光光譜

某些物質(zhì)的分子吸收一定能量后，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，以光輻射的形式于10-7～10-9s從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，此過程所發(fā)射的光即為熒光。利用某些物質(zhì)分子受光照射時所發(fā)生的熒光的特性和強(qiáng)度，進(jìn)行物質(zhì)的定性或定量分析的方法，就稱為分子熒光光譜法[1-5]。熒光光譜法的檢測主要包括常規(guī)激發(fā)發(fā)射熒光光譜、同步熒光光譜及三維熒光光譜。

同步熒光技術(shù)是在同時變化激發(fā)和發(fā)射波長的情況下進(jìn)行掃描，由測得的熒光強(qiáng)度信號對發(fā)射或激發(fā)波長作圖，即為同步熒光光譜[13-14]。與常規(guī)熒光分析法相比，同步熒光分析法具有譜圖簡化、選擇性高、光散射干擾少等特點，并且不需預(yù)分離、操作簡便、節(jié)約分析成本、縮短分析時間的優(yōu)點。

三維熒光光譜，是發(fā)射強(qiáng)度、激發(fā)波長、發(fā)射波長的三維矩陣光譜，表示方法有三維立體圖和等高線圖兩種表示方法，能全面展示樣品的所有熒光信息[11-12]。三維熒光光譜具有指紋性，可以通過峰的位置、強(qiáng)度、主峰陡度及走向角的差異，從而對樣品進(jìn)行識別。

食用植物油主要是由脂肪酸甘油三酯組成，其含量達(dá)94%～96%，另外可能含有生育酚、甾醇、胡蘿卜素等物質(zhì)[6]，這些物質(zhì)中部分含有共軛π鍵，因而大多具有熒光效應(yīng)，熒光光譜技術(shù)具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)、操作簡便、試樣量少等優(yōu)點，根據(jù)食物油中熒光組分種類與含量的不同，可以對不同種類的植物油及植物油摻假進(jìn)行鑒定[7-10]。

筆者采用分子熒光光譜法，對特級初榨橄欖油、芝麻油、花生油、玉米油、葵花籽油、菜籽油、大豆油、棕櫚油、玉米油8種植物油脂進(jìn)行同步和三維熒光掃描，對其熒光特性進(jìn)行分析，并對植物油的摻假鑒定進(jìn)行了初步探索。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

市售不同品牌的特級初榨橄欖油、花生油、芝麻油、玉米油、葵花籽油、菜籽油、大豆油、棕櫚油和橄欖油葵花籽油1∶1調(diào)和油分別為8種、8種、8種、7種、7種、6種、5種、3種和1種，共計53種 購于本市內(nèi)的大型超市。

F97Pro型分子熒光分光光度計 上海凌光技術(shù)有限公司。

1.2 實驗方法

分子熒光光度計預(yù)熱30min后，將約2mL的食用油倒入石英樣品池中，進(jìn)行三維熒光光譜圖和同步熒光光譜圖的測定。激發(fā)狹縫和發(fā)射狹縫寬度均為10nm，激發(fā)波長在200～900nm范圍內(nèi)以10nm為間隔，發(fā)射波長在200～900nm范圍內(nèi)，在光電倍增管PTM電壓550V的條件下以6000nm/min的情況下掃描，獲得各種食用油的三維熒光圖譜。同步掃描模式為等波長差模式，激發(fā)波長范圍260～800nm，掃描間隔1.0nm，激發(fā)狹縫和發(fā)射狹縫寬度均為10nm，在光電倍增管PTM電壓600V的條件下以1000nm/min的情況下掃描，獲得各種食用油的同步熒光圖譜。測定完畢后用丙酮、乙醇清洗比色皿，然后再進(jìn)行下個樣品的測定，每個樣品進(jìn)行3次平行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 8種植物油三維熒光圖譜分析

對市售不同品牌8種植物油三維熒光圖譜進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)除菜籽油外，不同品牌同種植物油之間三維熒光圖譜高度相似，特別是主要熒光吸收峰位置和走向，不同品牌的同種植物油之間主要熒光吸收峰的熒光吸收強(qiáng)度略有差異。不同植物油之間，特級初榨橄欖油三維熒光圖譜與其余7種植物油差別較大，芝麻油的熒光吸收峰位置特征也較為明顯，棕櫚油、花生油、大豆油、玉米油、葵花籽油和菜籽油的三維熒光圖譜主要熒光吸收峰位置比較接近，較難區(qū)分。本研究選取了國內(nèi)某知名品牌生產(chǎn)的8種不同植物油，其三維熒光等高線圖如圖1所示，熒光吸收主峰的位置見表1。

從圖1可見，特級初榨橄欖油在激發(fā)波長300～700nm和發(fā)射波長630～780nm的范圍內(nèi)有5個主要熒光吸收峰A～E，在激發(fā)波長300～400nm和發(fā)射波長340～630nm范圍內(nèi)有一個較弱的熒光吸收峰F。8個不同品牌特級初榨橄欖油間5個主要熒光吸收峰均相同，僅在熒光吸收峰F上稍有差異。芝麻油、花生油、大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油和棕櫚油的三維熒光等高線圖，均為一個形狀像扇貝的主熒光吸收峰G，但是熒光吸收主峰位置和走向有差異。除特級初榨橄欖油和芝麻油外，其余6種植物油在激發(fā)波長350～400nm和發(fā)射波長850～900nm范圍內(nèi)有弱熒光吸收峰H。除特級初榨橄欖油、芝麻油和棕櫚油外，其余5種植物油在激發(fā)波長700～750nm和發(fā)射波長400～450nm范圍內(nèi)有一弱的熒光吸收峰I。

芝麻油強(qiáng)熒光吸收峰在激發(fā)波長350～700nm和發(fā)射波長400～780nm范圍內(nèi)，熒光吸收主峰的位置在姿ex/姿em（激發(fā)波長/發(fā)射波長）=470/535nm。棕櫚油、玉米油、花生油、葵花籽油、大豆油和菜籽油強(qiáng)熒光吸收峰在激發(fā)波長310～550nm和發(fā)射波長350～700nm范圍內(nèi)，熒光吸收主峰的位置分別在姿ex/姿em=390/ 450nm、姿ex/姿em=370/420nm、姿ex/姿em=360/410nm、姿ex/姿em= 360/415nm、姿ex/姿em=360/425nm、姿ex/姿em=360/430nm。除了橄欖油和芝麻油外，其余6種植物油的三維熒光等高線圖譜比較相似，說明這些植物油脂中的熒光物質(zhì)較為相似，僅憑三維熒光圖譜很難將其區(qū)分開來。

圖1 市售某品牌8種不同植物油三維熒光等高線圖Fig.1 Three-dimensional fluorescence contour of eight different vegetable oil

食用植物油中都是復(fù)雜的混合物，含有多種熒光物質(zhì)，不同品種的油含有的熒光成分在種類和含量上均有差異，因而其熒光譜圖亦會有差異，從而可以對不同種類的植物油及植物油摻假進(jìn)行鑒別。雖然物質(zhì)產(chǎn)生熒光的能力主要取決于其分子結(jié)構(gòu)，但植物油在生產(chǎn)和運輸過程中可能會有一些物理或化學(xué)處理，如原材料產(chǎn)地、提取溶劑或加工方法的差異，也可能會導(dǎo)致色譜峰的位置和強(qiáng)度發(fā)生顯著的變化。

表1 8種不同植物油強(qiáng)熒光吸收峰Table 1 Strong fluorescence absorption peak of eight different vegetable oil

對植物油的三維熒光光譜進(jìn)行相關(guān)研究的主要有國內(nèi)的王艷等[9]，將本文中的圖譜與其研究中花生油、大豆油、菜籽油、芝麻油、玉米油、葵花籽油的三維熒光光譜圖進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)花生油、玉米油及葵花籽油與本文中熒光峰的形狀類似，均為一個扇貝形的吸收峰，但吸收峰的位置與強(qiáng)度差別較大；菜籽油、大豆油及芝麻油的熒光吸收峰與本文中的結(jié)果在熒光吸收峰的數(shù)目、位置及吸收強(qiáng)度上均有較大差異，可能因植物油的原材料及提取加工工藝不同而導(dǎo)致的。

2.2 8種植物油同步熒光圖譜分析

采用等波長差掃描模式對8種植物油進(jìn)行了同步熒光光譜分析，國內(nèi)某知名品牌8種植物油二維同步熒光光譜見圖2。特級初榨橄欖油的同步特征峰為676nm；芝麻油的同步特征峰為525nm和676nm；棕櫚油的同步特征峰為415～468nm；花生油、葵花籽油、玉米油、大豆油和菜籽油的二維同步熒光圖譜相似，熒光強(qiáng)度存在差異，同步特征峰為370～468nm，個別存在676nm的熒光峰。根據(jù)二維同步熒光圖譜，8種植物油中，橄欖油、芝麻油和棕櫚油容易區(qū)分，其余5種植物油較難區(qū)分開來，該結(jié)果與三維熒光圖譜類似，這也反映了植物油脂中熒光物質(zhì)的高度相似性。

對植物油的二維熒光光譜進(jìn)行相關(guān)研究的主要有國外的Konstantina I Poulli等[15]，其研究中的特級初榨橄欖油中有兩個熒光吸收峰，分別位于275～297nm及660nm，玉米油、大豆油、葵花籽油、菜籽油均為一主峰位于300～325nm，橄欖油與其他油類可以于660nm處的吸收峰進(jìn)行區(qū)分。本文實驗中的二維熒光光譜與該研究在熒光吸收峰的位置上雖因?qū)嶒瀮x器及環(huán)境稍有偏差，但基本可以匹配。

圖2 市售某品牌8種不同植物油的二維同步熒光光譜圖Fig.2 Two-dimensional synchronous fluorescence spectra of eight different vegetable oil

2.3 三維熒光圖譜用于植物油鑒別的可能性初探

為了探討三維熒光光譜區(qū)分鑒別食用油種類的可行性，對市售某品牌葵花籽油及橄欖葵花籽1∶1調(diào)和油三維熒光圖譜進(jìn)行了比較，結(jié)果見圖3。結(jié)果顯示，葵花籽油有主要熒光吸收峰G和2個弱熒光吸收峰H、I，橄欖葵花籽油在葵花籽油基礎(chǔ)上增加了特級初榨橄欖油的5個主要熒光吸收峰A～E。由此可見，三維熒光光譜具有“指紋性”，可以較好的反應(yīng)植物油熒光物質(zhì)組成，有用于植物油種類及成分較為簡單的植物調(diào)和油鑒別可能性。

圖3 市售某品牌葵花籽及橄欖葵花籽油三維熒光圖譜Fig.3 Three-dimensional fluorescence contour of sunflower seed oil and olive-sunflower seed oil

為了探討三維熒光光譜用于鑒別食用油摻假的可能性，向高價值的特級初榨橄欖油中分別摻入1%、3%、5%、10%和20%低價值棕櫚油，對其三維熒光光譜進(jìn)行了比較，見圖4。結(jié)果顯示，摻入1%棕櫚油后，在激發(fā)波長300～400nm和發(fā)射波長340～630nm范圍內(nèi)較弱的熒光吸收峰G發(fā)生了變化，隨著摻入棕櫚油濃度的加大，熒光吸收峰G的變化越來越明顯。由此可見，摻入1%棕櫚油后三維熒光圖譜即可以反映出熒光物質(zhì)的變化，其有用于植物油摻假鑒別的可能性，對其摻假的定量分析，將會進(jìn)行繼續(xù)研究。

圖4 特級初榨橄欖油中摻入不同比例棕櫚油后三維熒光等高線圖譜的比較Fig.4 Comparison of three dimensional fluorescence contour of extra virgin olive oil blended with different proportion of palm oil

2.4 三維熒光色譜對植物油中的熒光成分的初探

食用油中產(chǎn)生熒光的物質(zhì)主要有脂肪酸、維生素E、色素等，據(jù)有關(guān)報道[4]，植物油中維生素E的熒光位置位于姿ex/姿em=325/295nm處，本研究對維生素E標(biāo)液進(jìn)行三維熒光光譜（見圖5）初步分析，發(fā)現(xiàn)維生素E于發(fā)射波長姿ex/姿em=320nm/298nm和姿ex/姿em=320nm/ 239nm處有強(qiáng)吸收峰，與報道相符，對照圖1中8種植物油的三維熒光光譜圖，未發(fā)現(xiàn)有維生素E的熒光吸收峰，可能植物油中維生素E被破壞或其含量過低所致。另對脂肪酸甲酯的混標(biāo)進(jìn)行了初步探究（見圖6），脂肪酸甲酯于發(fā)射波長430nm處有兩個吸收峰，分別位于激發(fā)波長311nm（強(qiáng)）、612nm（弱）處，對照圖1，判定脂肪酸甲酯的兩個吸收峰為熒光峰G及I，熒光吸收峰發(fā)生了偏移，可能是因為溶劑的影響。另外，植物油中可能還存在能發(fā)射熒光的色素，其種類復(fù)雜，且色素的類型、結(jié)構(gòu)、比例、相互作用及溶劑等均對其出峰位置及強(qiáng)度造成影響，很難確定是哪些色素所引起的，因此尚需進(jìn)一步的研究。

圖5 維生素E的熒光三維等高圖譜Fig.5 Three-dimensional fluorescence contour of vitamin E

圖6 脂肪酸甲酯的熒光三維等高圖譜Fig.6 Three-dimensional fluorescence contour of FAME

3 結(jié)論

比較不同種類植物油的同步熒光光譜，其特征峰的位置和強(qiáng)度均有差異，可以作為鑒定不同種類植物油的一種輔助方法；對比其三維熒光光譜圖，其差異更加明顯，三維熒光光譜的指紋識別能力，在進(jìn)行植物油摻假鑒定時，有明顯的優(yōu)勢。

結(jié)合同步熒光圖譜和三維熒光圖譜，可以鑒別不同種類的植物油，特別是高價值油類，如橄欖油、芝麻油等，亦可進(jìn)行高價值油中少量低價值油的摻假鑒定，可以為植物油中種類和摻假鑒定提供一種可供選擇的方法。

[1]許金鉤，王尊本.熒光分析法[M].北京：科技出版社，2006：35-122.

[2]Ryder A G.Assessing the maturity of crude petromleum oilusing total synchronous fluorescence scan spectra[J].Journal of Fluorescence，2004，14（1）：99-104.

[3]Sayago A，Morales M T，Aparicio R.Detection of hazelnut oil in virgin olive oil by a spectrofluorimetric method[J].European Food Research and Technology，2004，218（5）：480-483.

[4]Konstantina I Poulli，George A Mousdis，Constantinos A. Georgious.Classification of edible and lampante virgin olive oil based on synchronous fluorescence and total luminescence spectroscopy[J].Analytical Chemistry，2005，542：151-156.

[5]Ewa Sikorska，Marek Sikorski.Characterization of edible oils using total luminescence spectroscopy[J].Journal of Fluorescence，2004，14（1）：25-35.

[6]王云翔，尹立紅.精制食用油及其加熱產(chǎn)物的化學(xué)分析[J].鐵道醫(yī)學(xué)，1996（6）：364-366.

[7]Ewa Sikorska，Marek Sikorski.Classification of edible oils using synchronous scanning fluorescence spectroscopy[J].Food Chemistry，2005，89：217-225.

[8]Anna Dankowska，Maria Malecka.Application of synchronous flurescence spectroscopy for determinatiion of extra virgin in olive oil adulteration[J].European Journal of Lipid Science and Technology，2009，111：1233-1239.

[9]王艷，范璐，霍權(quán)恭，等.用三維熒光光譜法測定8種植物油脂的熒光信息[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，31（6）：36-39.

[10]方慧敏.植物油的熒光光譜法研究[J].生物學(xué)雜志，2009，26（6）：83-85.

[11]田萍，陳斌，陸道禮，等.二維相關(guān)熒光光譜鑒別4種使用植物油種類的研究[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2011，2（6）：294-297.

[12]許金鉤，王尊本.熒光分析法[M].北京：科技出版社，2006：162-166.

[13]吳曉紅，高升平.同步熒光技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].光譜實驗室，2008，25（4）：650-653.

[14]Li H X，Rothberg L J.DNA sequence detection using selective fluorescencequenching of tagged oligonucleotide probes by gold nanoparticles[J].Analytical Chemistry，2004，76（18）：5414-5417.

[15]Konstantina I Poulli，George A Mousdis，Constantinos A Georgious.Rapid synchronous fluorescence method for virgin olive oil adulteration assessment[J].Food Chemistry，2007，105：369-375.

Fluorescence spectrum analysis of 8 kinds of edible vegetable oil

HUANG Xiu-li，HUANG Fei，CHEN Jia-cong，ZHAO Zhi-feng，CHEN Qing-qing，F(xiàn)ENG Xia-ping
（Huizhou Quality and Measuring Supervision Testing，Huizhou 516003，China）

8 kinds of plant oil including extra virgin olive oil，sesame oil，peanut oil，corn oil，sunflower oil，rapeseed oil，soybean oil，palm oil，corn oil，a total of 52 samples were determined by molecular fluorescence photometer which gave out its synchronous fluorescence spectrum and the three dimensional fluorescence spectrum.The results showed that the synchronous fluorescence spectra，were characteristic of absorption peak in peak number,peak position and intensity of different varieties of vegetable oil.And the three dimensional fluorescence spectrum were“fingerprint”，with higher sensitivity，the difference of the spectra were more obvious and intuitive. It could provide a new reference method as identification and quality control of vegetable oil.

plant oil；molecular fluorescence photometer；synchronous fluorescence spectrum；three dimensional fluorescence spectrum

TS201.1

A

1002-0306（2014）14-0064-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.004

2013-09-28

黃秀麗（1978-），女，博士，研究方向：食品分析與檢測技術(shù)研究。

廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科學(xué)項目（2013ZS02）。