一種食用油質量的快速檢測方法

張銘潤，白瑞櫻，王 弘，徐振林，雷紅濤，沈玉棟，孫遠明，曾道平，張 燕，楊金易，*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院廣東省食品質量安全重點實驗室，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室，廣東廣州510642；2.新鄉(xiāng)醫(yī)院生理與神經(jīng)生物學教研室，河南新鄉(xiāng)453003；3.廣州萬聯(lián)生物科技有限公司，廣東廣州510000；4.廣東產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗研究院，廣東順德528300）

一種食用油質量的快速檢測方法

張銘潤1，白瑞櫻2，王 弘1，徐振林1，雷紅濤1，沈玉棟1，孫遠明1，曾道平3，張 燕4，楊金易1，*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院廣東省食品質量安全重點實驗室，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室，廣東廣州510642；2.新鄉(xiāng)醫(yī)院生理與神經(jīng)生物學教研室，河南新鄉(xiāng)453003；3.廣州萬聯(lián)生物科技有限公司，廣東廣州510000；4.廣東產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗研究院，廣東順德528300）

本研究建立了一種可視化檢測食用油質量的快速檢測方法，制備了由聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）和環(huán)狀糊精（a或β或γ，或混合）同時修飾的納米金復合探針溶液。當探針溶液與劣質油等體積混合時，劣質油中的雜質（如游離脂肪酸，氫過氧化物，醛類，酮類等）與其有特異性的非共價作用，使得納米金探針從水相轉至上層油時產(chǎn)生顏色變化，顏色變化的程度跟劣質油的含量成正比，通過肉眼觀察顏色變化和兩相分層情況即可定性的判斷食用油的質量。結合紫外光譜630 nm處的掃描結果可定量的判斷食用油的質量。研究發(fā)現(xiàn)：該方法的最低檢測限可達食用油中勾兌比率為3.0%劣質油，勾兌比率大于5.0%的劣質油可準確測定出來。將上述方法分別應用于實際樣品的檢測，總準確率達到97%。因此，這種方法非常適用于市場的快速監(jiān)督檢驗和基層的推廣應用。

劣質油，納米金，可視化檢測

劣質油是生活中人們對各種潲水油、泔水油和餐桌回收油等各類劣質油脂的總稱[1-2]。近年來，不法分子以劣質油冒充食用油進行銷售的事件屢有發(fā)生；人們?nèi)羰情L期食用這類劣質油將會對人體健康產(chǎn)生嚴重的危害[3]。目前國內(nèi)對劣質油質量檢測研究的熱點集中在油脂的酸價[4]、水分含量[5]、過氧化值和羰基價[6]、電導率[7]以及揮發(fā)性成分的分析上。常用檢測技術包括感官檢驗、理化檢驗[8]、光譜法[9-10]、色譜法[11-12]等。但是這些檢測方法存在適用性不強，檢測靈敏度不高，耗時長等缺點[13]。由于劣質食用油的成分繁雜，難于分辨，給檢測技術提出了難題，因此建立一種劣質油的快速檢測方法刻不容緩[14]。

近年來，基于納米粒子的可視化檢測技術具有快捷簡便、結果直觀、樣品用量少、靈敏度高、成本低等優(yōu)點，在食品安全檢測領域內(nèi)應用廣泛。本文利用納米金顆粒表面的功能化基團與檢測的目標來引起納米金聚集，并在產(chǎn)生比色響應的基礎上建立一種快速檢測食用油質量的方法，以期為生產(chǎn)應用提供一定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）（M=100000～200000，水溶液中質量分數(shù)20%） 美國Sigma Aldrich公司；三羥甲基氨基甲烷（Tris）、氯金酸（HAuCl4· 4H2O）（優(yōu)級純） 國藥集團化學試劑有限公司；β-環(huán)狀糊精、NaOH、HCl（分析純） 廣州化工廠；劣質油樣品 廣東省中山市農(nóng)產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗所查處的不合格油樣；合格食用油樣品 市購。

GC-2014氣相色譜質譜儀 日本島津；Ultrospec 4000紫外/可見吸收光譜儀 英國Pharmacia Biotech公司；Sartorius PB-10酸度計 Sartorius北京分公司；JEM-2100HR透射電子顯微鏡 日本電子（JEOL）；MFI-A10超純水設備 美國Milliporoe公司；KQ218超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 顯色體系的建立

1.2.1.1 納米金探針溶液的制備 首先，所有玻璃儀器用王水浸泡除去玻璃容器中殘留的還原性物質。準確稱取0.02 g HAuCl4·4H2O加入到250 mL圓底燒瓶中，然后向燒瓶中加入160 mL水，將1 mL聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）和1 g環(huán)狀糊精（a或β或γ，或混合）加入到圓底燒瓶中，加入800 μL 2.5 mol/L的氫氧化鈉將溶液調(diào)制pH為9.0，然后在加熱混勻攪拌器中（T為400℃）進行加熱攪拌至溶液變?yōu)榫萍t色，溫度降200℃繼續(xù)加熱4 min，停止加熱冷卻到室溫后，與等體積0.1 mol/L的Tris溶液在混勻攪拌器中充分混勻，得到酒紅色溶液即為用聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）和環(huán)狀糊精修飾表面形成的陽離子的納米金復合探針溶液（pH9.0）；4℃低溫、密封、避光保存?zhèn)溆肹15]。

1.2.1.2 納米金探針溶液的表征 取5 mL 1.2.1.1配制好的納米金粒子于密封棕色玻璃小瓶中；放入超聲波清洗器（220 V，100 W）中超聲分散處理5 min，然后取20 μL滴在銅網(wǎng)上在室溫下自然干燥，利用JEM-2100HR透射電子顯微鏡（TEM）觀察納米粒子的形貌、組成結構、納米金顆粒的大小并捕捉顆粒數(shù)至少為50個的圖像，利用Digizer軟件對捕捉到圖像的顆粒粒徑大小進行測量，求平均值。

1.2.1.3 考察pH對顯色體系的影響 分別添加100、200、400、800、1000、1200 μL的2.5 mol/L的氫氧化鈉溶液，使納米金探針的pH在5～12，觀察放置1 d的納米金探針溶液檢測勾兌了5%的劣質油的檢測靈敏度。選擇檢測靈敏度最高，即分層效果明顯，納米金探針溶液的紫外光譜A630nm值最低，結果最易判斷時對應的pH為溶液的最佳pH。

1.2.1.4 顯色體系穩(wěn)定性的確定 在4℃低溫、密封、避光保存條件下，將pH為9的納米金探針溶液分別放置3、7、15、30、60 d；a.觀察不同保存時間里顯色劑是否有分層現(xiàn)象，紫外光譜掃描不同保存期的納米金探針溶液在最大吸收峰時是否有變化；b.用不同放置時間的納米金探針溶液對勾兌5%的劣質油進行檢測，對比不同保存時期的納米金探針溶液的檢測靈敏度效果，觀察納米金探針溶液的日間重復性是否良好，性質是否穩(wěn)定。

1.2.2 檢測方法的建立

1.2.2.1 納米金探針用量的確定 比較pH為9、放置1 d的納米金探針溶液與勾兌5%的劣質油樣品的混合體積比為5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5，分別徒手上下?lián)u動20下后靜置3 min，選擇靈敏度最高，即分層效果明顯，納米金探針溶液的紫外光譜A630nm值最低，結果最易判斷時的體積比為納米金探針的最佳用量。

1.2.2.2 劣質油和納米金探針混勻頻率的確定 用pH為9，放置1 d的納米金探針溶液與5%的劣質油樣品1∶1體積混合，對比徒手上下?lián)u動5、10、15、20、50下后靜置3 min，觀察混合溶液的兩相分層情況和顯色情況。選出分層效果明顯，納米金探針溶液的紫外光譜A630nm值最低，結果最易判斷時的頻率為徒手搖勻的最佳頻率。

1.2.2.3 最佳顯色時間確定 pH為9、放置1 d的納米金探針溶液與5%的劣質油樣品1∶1體積混合，徒手上下?lián)u動20下后分別靜置0.5、1、3、5、15、30、60 min，對比不同靜置時間時兩相分層和顯色變化情況，得出兩相分層穩(wěn)定和顯色效果最佳的靜置顯色時間。

1.2.2.4 劣質油的可視化檢測方法的標準曲線的建立 食用油與pH為9、放置1 d的納米金探針溶液使用之前平衡到室溫（25℃）后用移液器將1 mL的不同勾兌比率的食用油移到2 mL的離心管中，將pH為9的納米金復合探針溶液和不同勾兌比率的劣質油等體積加入透明玻璃試管或透明離心管中，并徒手搖動20下將兩者混勻。之后，將混勻后的離心管倒置于桌面，靜置3 min后肉眼觀察，參照標準樣，對樣品定性定量檢測。每次實驗都要進行對照實驗。如果樣品實驗時存在以下3種情況之一者可判定為陽性：1）下層納米試劑顏色比對照管中的納米試劑顏色變淺，由酒紅色至淺白色；2）上層與原標準對照樣品相比有明顯的紅色絮狀物；3）下層納米試劑的高度比對照管中的納米試劑高度變低。當兩相分層處于穩(wěn)定后，用紫外-可見吸收光譜中630 nm處特征峰的吸光度測定值替代肉眼可對地溝油的勾兌比率進行相對更準確的定量計算；空白平行實驗以所有合格油樣品為空白對照進行吸光度測定，并重復5次，將其標準偏差的3倍作為本方法的最低檢測限；以不同勾兌比率的劣質油（%）（從左至右地溝油含量逐漸增加）為橫坐標，紫外光譜在A630nm處的吸光值為縱坐標，建立食用油質量的定量檢測方法的標準曲線。

1.2.3 方法準確性分析和實際樣品的檢測 用研究建立的可視化快速檢測方法分別對監(jiān)督檢測機構查處的包括酸價、過氧化值、以及游離脂肪酸和小分子醛酮等指標不合格的劣質油樣品和在市場上自行購買正常合格食用油進行檢測，再利用氣相色譜（GC）法進行確證，對比分析兩種方法的相關性，驗證建立的快速檢測方法的準確性。用氣相色譜（GC）驗證法的檢測條件為：DB-1701石英毛細管柱（15 m×0.32 mm× 1 μm）；進樣口230℃；檢測器（DFID）250℃；柱溫40℃保持2 min，以10℃/min升溫至80℃，保持4 min；載氣：氮氣；流量1.5 mL/min；不分流進樣。

2 結果與討論

2.1 顯色體系的篩選鑒定

2.1.1 納米金修飾劑的選擇和修飾后的納米金探針的鑒定 PDDA和環(huán)狀糊精修飾于納米金表面時可能形成了新的C=C鍵及C=N鍵，納米金探針溶液的靈敏度與納米金表面PDDA、環(huán)狀糊精配體及制備的納米金顆粒的粒徑有關[16]。本研究制備的納米金探針為圓形顆粒在H7100電鏡圖上捕捉到標尺為20 nm時納米金粒子的透射電鏡圖（在125 kV的條件下運行的結果）如圖1，利用Digizer軟件對捕捉到的圖像的顆粒粒徑大小進行測量測得粒徑為25 nm。

圖1 納米探針的透射電鏡（TME）圖Fig.1 TEM images of nano gold prboe solution

2.1.2 考察pH的影響效果 不同pH時納米金探針對勾兌5%的劣質油檢測靈敏度的研究結果圖2可得，在pH小于8時納米金探針對勾兌5%的劣質油檢測效果不佳，表現(xiàn)為兩相間分層效果不明顯，在pH大于8的弱堿性條件下，納米金探針即有較好的檢測效果。綜合考慮選取pH9.0時對應的800 μL 2.5 mol/L的氫氧化鈉溶液作為最佳調(diào)節(jié)pH用量。

圖2 不同pH對納米金探針檢測靈敏度的影響Fig.2 The effect of pH on the sensitivity of nano gold prboe solution

圖3 紫外光譜掃描不同保存期的納米金探針溶液Fig.3 UV-vis absorption spectra of nano gold prboe solution in different save times

2.1.3 顯色體系穩(wěn)定性的確定 pH9.0的納米金探針溶液，在4℃低溫、避光保存不同的時間（3、7、15、30、60 d）后觀察顯色劑是否有分層現(xiàn)象，在不同保存日期檢驗納米金探針對勾兌5%的劣質油檢測效果，結果如圖3。3、7、15 d的分層情況及吸光值相同，30、60 d的分層情況及吸光值相同，所以僅列出了7 d和30 d的結果。紫外光譜掃描不同保存期的納米金探針溶液；圖4為不同保存時間的納米金探針對勾兌5%的劣質油檢測靈敏度的影響，以未加劣質油時的納米金探針溶液為參比。

圖4 不同保存時間的納米金探針對勾兌5%的劣質油檢測靈敏度Fig.4 The sensitivity of nano gold prboe solution in different save times

由圖3可得，在30 d內(nèi)納米金探針溶液對劣質油的檢測日間重復性良好，性質穩(wěn)定。用紫外光譜全波長掃描結果可得：保存超過30 d后，520 nm特征波長處的吸光值減小，說明納米金聚集，穩(wěn)定性降低，表現(xiàn)為納米金探針底部有濁物出現(xiàn)；由圖4可得保存超過30 d后檢測效果降低，兩相分層不明顯。

2.2 劣質油的可視化檢測方法的標準曲線的建立

2.2.1 納米金探針用量的確定 納米金探針溶液與食用油樣品不同混合體積比時的顯色效果如圖5所示，結果表明納米金探針溶液體積與劣質油的體積比為1∶1時，兩相混合反應充分，分層較明顯，結果易于判斷，檢測效果最佳。

圖5 納米金探針用量的確定Fig.5 Optimization of dosage of nano gold prboe solution

2.2.2 納米金探針溶液與劣質油混勻振蕩頻率的確定 對比不同搖動頻率下的混勻效果，結果發(fā)現(xiàn)：徒手上下?lián)u勻20下左右使兩者混勻充分，且兩相分層現(xiàn)象明顯。少于20下兩相反應不完全，超過20下則兩相分層困難。因此，選擇徒手上下?lián)u勻20下為混勻振蕩頻率。

2.2.3 最佳顯色時間的確定 對比不同靜置時間時兩相分層和顯色變化情況，得出兩相分層穩(wěn)定和顯色效果最佳的靜置顯色時間。結果可得，靜置低于3 min時兩相分層不明顯，靜置超過3 min時溶液分層明顯，穩(wěn)定不變，所以選擇3 min作為判定顯色時間。

2.2.4 靈敏度的確定和標準曲線的建立 圖6為肉眼觀測米金探針檢測優(yōu)質金龍魚使用調(diào)和油和勾兌不同比率地溝油的結果；圖7為對應的紫外光譜630 nm處的掃描結果所得的定量檢測標準曲線。

圖6 肉眼觀測納米金探針溶液檢測不同勾兌比率的劣質油Fig.6 The sensitivity of nano gold prboe solution to illegal cooking oils could be detected accurately by naked-eye

圖7 紫外可見光譜在630 nm處掃描納米金探針溶液檢測不同勾兌比率的劣質油的結果。Fig.7 UV-vis absorption spectra at 630 nm of nano gold prboe solution in the presence of different blending ratio of illegal cooking oils

從上述實驗結果可知，圖6展示了靜置3 min后用肉眼判斷的結果為從左到右，隨著勾兌的劣質油的比率增加，下層納米試劑顏色比對照管中的納米金探針溶液顏色變淺，由酒紅色至淺白色，且上層與原標準對照樣品相比有明顯的紅色絮狀物；隨著勾兌的劣質油的比率增加，上層油樣中的紅色絮狀物越來越多；圖7表明靜置10 min左右，兩相分層處于穩(wěn)定后，用紫外吸收分光光度計檢測水層（下層）溶液在630 nm處的吸光值替代肉眼可對地溝油的勾兌比率進行相對更準確的定量計算并建立標準曲線，空白平行實驗所有合格油樣品為空白對照進行吸光度測定，并重復5次，將其標準偏差的3倍作為本方法的最低檢測限；實驗結果表明，可檢測到合格食用油中摻入3.0%的劣質油含量，大于5.0%的摻入量可準確測定出來。研究表明納米金探針可有效地區(qū)別合格食用油與劣質油。

2.3 方法準確性與可行性分析

圖8 納米金探針溶液對實際樣品的檢測結果Fig.8 The results of nano gold prboe solution detection multi-target system test for real samples

表1 氣相色譜（GC）法多指標檢測體系對24個油樣的檢測結果（n=5）Table 1 The results of GC detection multi-target system test for 24 sample（n=5）

如圖8為利用實驗建立的納米金可視化檢測法檢測實際樣品的檢測結果，表1為利用氣相色譜（GC）法進行確證實驗結果。

圖8展示了納米金可視化檢測不同質量的食用油的檢測效果，以空白納米金溶液為對照，并且以市售優(yōu)質金龍魚使用調(diào)和油為相對標準（圖8樣1）標定劣質油含量。3號、4號、11號、18號、19號、20號及23號樣品上層與原標準對照樣品相比有明顯的紅色絮狀物；其他樣品下層水相顏色仍接近空白樣的酒紅色，上層與原標準對照樣品相比無明顯的紅色絮狀物，分層也較好，為合格食用油；樣品的檢測結果與氣相色譜（GC）法檢測結果（如表1）相符。將上述可視化方法分別應用于樣品的盲測，結果顯示，總準確率達97%。上述結果表明，這些實驗值與理論值吻合得很好，且靈敏度較高，檢測時間較短。

將可視化方法應用于油品盲樣檢測的過程中，還發(fā)現(xiàn)，對于11、21和、22號等初榨油會導致假陽性的誤判，從而使準確率無法達到100%。其主要原因是為保留這些油的香味，傳統(tǒng)工藝對于機械壓榨后的浸出油不會再進行精煉，從而導致其中含有較多雜質，易將其誤判為劣質油，導致假陽性結果。但是因為本研究結合紫外可見光譜法使得初榨型食用油可準確識別與檢測，作為可視化方法的補充，可確保正常初榨型食用油不出現(xiàn)假陽性結果。對于同樣初榨烹調(diào)油，會對浸出油再進行進一步精煉，因此相較于初榨油，其僅含有相對少量雜質，一般不會導致假陽性結果。

3 結論

該研究不是針對單一指標進行單獨檢測，而是以正常食用油中脂肪酸甘油酯分子以外的酸價過高、過氧化值過高、含有極性物質（丙稀酞胺、多環(huán)芳烴、醛基等）、重金屬超標等指標進行綜合統(tǒng)計性檢測分析，以期達到對油中雜質成分的全面檢測；通過觀察顏色的變化程度及兩相分層時間即可對食用油的品質定性檢測，結合紫外可見吸收光譜儀，將定性半定量檢測逐漸轉化為精確的定量分析，從而將為納米金比色法快速檢測提供更廣闊的應用前景，可滿足現(xiàn)場快速檢測大批量樣品的需求。

隨著納米技術的快速發(fā)展，納米金探針技術在食品檢測領域中已經(jīng)發(fā)揮著重大作用，并為食品危害因子的快速準確檢測開辟出全新的方法和思路，有力地推動著食品檢測技術的快速發(fā)展。

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A rapid colorimetric method for the quality determination of cooking oils

ZHANG Ming-run1，BAI Rui-ying2，WANG Hong1，XU Zhen-lin1，LEI Hong-tao1，SHEN Yu-dong1，
SUN Yuan-ming1，ZENG Dao-ping3，ZHANG Yan4，YANG Jin-yi1，*
（1.Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment in Agricultural Products Preservation Ministry of Agriculture，Guangdong Provincial Key Laboratory of Food Quality and Safety，College of Food Science，South China Agriculture University，Guangzhou 510642，China；2.Department of Physiology and Neurobiology，Xinxiang Medical University，Xinxiang 453003，China；3.Guangzhou Wanlian Biological Technology Co.，Ltd.，Guangzhou 510000，China；4.Guangdong Testing Institute for Product Quality Supervision，Shunde 528300，China）

A rapid colorimetric method for the quality determination of cooking oils was established on the basis of a synthesized nano gold probe which was modified by poly（diallyl dimethylammonium）chloride（PDDA）and cricoid dextrin（alpha，beta，gamma，or mixed）at the same time.When the solution of nano gold prboe was mixed with illegal cooking oil at the same volume，a selective non-covalent interaction was observed between the probe solution and the free fatty acid，hydrogen peroxide，aldehyde，ketone and other impurities in the inferior oil，which incured nano gold probe transfer from water phase to the upper oil phase and led to a color change.The degree of color change was proportional to the content of inferior oil，the oil quality could be qualitatively detected through color change and stratified situation and quantitatively detected according to the wavelength of 630 nm in UV-visible absorption spectrum.The results showed that qualified cooking oil mixed with 3.0%of the illegal cooking oil could be detected，and more than 5.0%of the illegal cooking oil could be detected accurately by naked-eye.The methods indicated that the accurate rates were 97%when applied in blind test samples.This work would be helpful for the rapid and on-site detection of illegal cooking oils.

illegal cooking oil；gold nanoparticles；colorimetric detection

TS201.1

A

1002-0306（2015）22-0067-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.005

2015－04－07

張銘潤（1988-），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品質量與安全，E-mail：1073993438@qq.com。

*通訊作者：楊金易（1979-），男，博士，副研究員，研究方向：食品質量與安全，E-mail：yjy361@163.com。

廣州市珠江科技新星專項（2013J2200080）；國家星火計劃項目（2012GA780001，2013GA780035）；廣東省自然科學基金項目（S2013030013338）；NSFC-廣東聯(lián)合基金項目（U1301214）；國家科技支持計劃課題（2012BAD31B0302）；廣東省科技計劃項目（2012A020100002）；廣州市科技計劃項目（2014J4200015）。