DSC方法在特級初榨橄欖油摻假鑒別中的應用

趙 瑾，鄒 濤，陳宇迪，王 博，郭 姝，洪 麗

(北京市理化分析測試中心,北京 100087)

DSC方法在特級初榨橄欖油摻假鑒別中的應用

趙 瑾*，鄒 濤，陳宇迪，王 博，郭 姝，洪 麗

(北京市理化分析測試中心,北京 100087)

采用差示掃描量熱法(DSC)對進口特級初榨橄欖油中葵花籽油的摻假鑒別進行了系統研究。由橄欖油入手考察了升降溫循環實驗條件下油品的重復性及數據可靠性，以此為基礎提出采用程序降溫的方法研究油品的結晶特性。統計了研究體系內的8種特級初榨橄欖油、6種其他食用油以及5種比例的模擬摻假油的結晶峰溫度值，建立了回歸方程。結果表明：進口特級初榨橄欖油在-60～-46 ℃區間內具有尖銳的結晶峰；隨著摻入葵花籽油比例的升高，模擬摻假油的結晶溫度逐漸向低溫區移動，結晶峰形由尖銳逐漸變平坦；由結晶起始溫度和結晶峰值溫度分別相對于摻假油體積分數建立的回歸方程具有很好的相關性，可以快速準確地鑒別特級初榨橄欖油。

差示掃描量熱法(DSC)；特級初榨橄欖油；摻假油鑒別；回歸方程

近幾年，特級初榨橄欖油越來越受到人們的青睞。橄欖油是由成熟的油橄欖果直接冷榨得到的食用油[1]，與其他食用油相比，含有極其豐富的不飽和脂肪酸[2]和多種維生素、角鯊烯、多酚等抗氧化性營養物質[3]，因此價格比其他食用油高很多，這就使得特級初榨橄欖油的摻假有利可圖，摻假事件頻頻發生。

目前，常見的特級初榨橄欖油的摻假手段主要有兩種：一種是在特級初榨油中直接摻入價格較低且氣味、顏色較清淡的植物油，例如葵花籽油、大豆油或者玉米油；另一種是將低等級低價格的精煉橄欖油或者果渣橄欖油摻入到特級初榨橄欖油中，以次充好[4]。因此，開發一種準確、便捷、快速的摻假鑒別方法十分重要。

食用植物油的摻假鑒別技術研究主要圍繞兩個方向開展。一是通過植物油的組分鑒別；另一個是從不同植物油的整體特征差異來辨別真假[5]。對于植物油中的脂肪酸、甾醇和甾醇烯類，主要采用氣相色譜分析；甘油三酯和維生素E類，主要采用液相色譜技術[6]。對于不同食用油中甘油三酯的鑒別則更多地采用質譜技術[7]，而對于一些揮發性物質以及某些獨特的成分可采用氣相色譜結合固相微萃取技術、氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)以及高效液相色譜/光電二極管陣列進行檢測[8]。以上檢測方法均屬于化學分析方法，尤其以氣相色譜法作為國際通用的檢測方法[9]，已廣泛應用于食用植物油脂肪酸組成方面的定性定量分析。該方法的準確性高，但前處理步驟復雜、操作難度較大，標準品價格也較高[10]。利用植物油的整體特征差異來辨別真假的手段主要有紅外光譜法、近紅外光譜法[11]、熒光光譜法[12]、電導率測試法和差示掃描量熱法(DSC)。其中DSC法對食用油的鑒別主要側重于熱穩定性[13]和氧化穩定性兩方面[14]。由于脂肪結晶和融化伴隨著一個放熱、吸熱的過程，因此，DSC法是研究脂肪晶型轉變十分有效的手段之一[15]。由于不同種類的食用油中飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、亞油酸等各成分的差異會直接體現在其DSC升降溫曲線上，因此，可以考慮采用DSC法鑒別某些摻假食用油。該方法具有樣品用量少，重現性好，操作簡單，耗時少，無污染，對人體無傷害等諸多優點[10]。

本文采用DSC法對8個市售進口原裝特級初榨橄欖油、6個常見中低價位的植物油以及不同配比葵花籽油/特級初榨橄欖油模擬摻假油進行了測試。通過考察特級初榨橄欖油熔融溫度和結晶溫度的重復性，并對比特級初榨橄欖油與6個植物油的熔融溫度和結晶溫度的差異性，建立了以模擬摻假油結晶溫度起始點或峰值對摻假體積分數的回歸方程。結晶溫度可作為鑒別特級初榨橄欖油真偽的重要參數。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

DSC 200 F3差示掃描量熱儀(德國Netzsch公司)；MX5電子天平(瑞士Mettler-Toledo公司)；耐3 bar壓力的密閉鋁坩堝(德國Netzsch公司)；Proteus 6.1數據處理軟件(德國Netzsch公司)。

8個市售原裝進口特級初榨橄欖油(命名為特初橄欖油1#～8#)；玉米油、葵花籽油、大豆油、菜籽油、花生油、胡麻油各1個；葵花籽油與特級初榨橄欖油按體積比1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5配制5個模擬摻假油。

1.2 實驗方法

試樣量：15～25 mg；氣氛：氮氣；流速：20 mL/min；溫度程序：從-100 ℃以10 ℃/min升溫至100 ℃，之后以10 ℃/min降溫至-100 ℃，獲得油樣的熔融曲線和結晶曲線。

1.3 數據處理方法

Proteus 6.1軟件處理數據。用軟件分析獲得熔融溫度和結晶溫度的起始點、峰值和終止點的數值，基線類型均選擇切線型。

圖1 Proteus 6.1軟件數據處理圖Fig.1 Curves of data processing with Proteus 6.1

2 結果與討論

2.1 特級初榨橄欖油的DSC曲線

對8個特級初榨橄欖油進行重復性測試，每個樣品取3個平行樣，以其中特初橄欖油6#的DSC曲線(包括熔融曲線和結晶曲線)為例。6#橄欖油的熔融曲線和結晶曲線3次實驗重復性很好，與其他7個橄欖油的熔融峰和結晶峰形態幾乎一致，均具有尖銳的熔融峰和結晶峰。

采用Proteus 6.1數據處理軟件，以特初橄欖油6#為例，處理得到各升降溫曲線的熔融溫度起始點(Teim)、峰值(Tpm)和終止點(Tefm)以及結晶溫度的起始點(Teic)、峰值(Tpc)和終止點(Tefc)的平均值，如圖1所示，統計數據見表1。

表1 8個特級初榨橄欖油的熔融溫度、結晶溫度平均值

特級初榨橄欖油的結晶溫度3個溫度點的標準差均小于熔融溫度的標準差，并且結晶溫度起始點和峰值的標準差均小于1，說明降溫過程更能體現特級初榨橄欖油中特有的不飽和脂肪酸的凝固特性，因此用結晶溫度的特征參數可以準確鑒別特級初榨橄欖油。

圖2 6個非橄欖油和1個橄欖油的DSC曲線Fig.2 DSC curves of six non-extra virgin olive oils and one extra virgin olive oil

2.2 6個非橄欖油的DSC曲線

鑒于DSC法在特級初榨橄欖油測試中的重復性較好，對于其他6個非橄欖油只進行一次實驗。其DSC曲線(包括熔融曲線和結晶曲線)如圖2所示。由圖2可以看出：6個非橄欖油的熔融曲線和結晶曲線與特級初榨橄欖油的曲線有很大區別，在結晶曲線上，特級初榨橄欖油有明顯窄而尖的結晶峰，而6個非橄欖油則呈現較寬的結晶峰。雖然這些非橄欖油中也富含不飽和脂肪酸，但由于含量、形態等因素的差異導致在結晶曲線中呈現出與特級初榨橄欖油明顯不同的結晶特性。因此，特級初榨橄欖油的結晶峰形態具有特征性。以結晶溫度的起始點、峰值和終止點來定義一個具有特級初榨橄欖油特有結晶峰形態是可行的。后續實驗則采用程序降溫的測試方法。

2.3 模擬摻假油的DSC曲線及回歸分析

選取氣味顏色清淡、價格低的葵花籽油作為實驗室模擬摻假的原料，以葵花籽油與特級初榨橄欖油按體積比1∶9,2∶8，3∶7，4∶6，5∶5的比例配制5個模擬摻假油。每一比例的模擬摻假油均取兩個樣本進行測試。由于模擬摻假油的外觀氣味與特級初榨橄欖油幾乎無差別，因此從外觀氣味上難以區分。

兩組重復測試樣本的結晶曲線如圖3所示。由圖中可以看出：隨著摻入葵花籽油比例的升高，模擬摻假油的結晶溫度逐漸降低，結晶峰的峰形由較尖銳逐漸變得平坦。

結晶溫度統計數據見表2。與特級初榨橄欖油相比，模擬摻假油中葵花籽油的體積百分比為10%時，其結晶溫度的起始點降低3.6 ℃，峰值降低5.2 ℃，終止點降低8.3 ℃。模擬摻假油中葵花籽油的體積百分比達到50%時，其結晶溫度的起始點降低10.6 ℃，峰值降低15.6 ℃，終止點降低29.3 ℃。

表2 模擬摻假油兩次實驗的結晶峰溫度及平均值Table 2 Temperatures and average values of crystallization of the simulative adulterate oils

(續表2)

Volumeratio(體積比)Crystallizationtemperatureofsample1#/℃(樣本1#結晶溫度)Crystallizationtemperatureofsample2#/℃(樣本2#結晶溫度)Averagevalue/℃(平均值)TeicTpcTefcTeicTpcTefcTeicTpcTefc3∶7-52 0-60 9-76 0-52 0-61 9-76 3-52 0-61 4-76 24∶6-54 1-63 8-80 6-53 7-64 4-81 1-53 9-64 1-80 95∶5-56 4-66 1-97 6-55 7-67 0-96 9-56 1-66 6-97 3

圖3 5種模擬摻假油兩次實驗的DSC曲線
Fig.3 DSC curves of five simulative adulterate oils based on two experiments

圖4 兩種摻假油與特級初榨橄欖油的DSC曲線Fig.4 DSC curves of two simulative adulterate oils on confirmatory experiment

隨著向特級初榨橄欖油中摻入葵花籽油體積分數的增大，模擬摻假油的結晶溫度降幅逐漸增大，溫度差值與葵花籽油的體積分數呈線性相關。

由結晶溫度起始點Teic、峰值Tpc和終止點Tefc3個參數分別對摻假油體積分數V做回歸分析，計算得到3個回歸方程。其中起始點溫度和峰值溫度相對于體積分數的曲線線性相關性較好，分別為Teic=18V-46.8(R=-0.990,SD=0.462)和Tpc=-26.6V-53.34(R=-0.999，SD=0.253)。為了驗證此方法用于植物油摻假鑒別的有效性，配制摻偽體積分數為30%和45%兩種比例的摻假油，分別進行驗證。兩種摻假油與特級初榨橄欖油的結晶曲線如圖4所示。從圖4可以看出，摻假油與特級初榨橄欖油的結晶峰有明顯的差異，而且結晶峰溫度隨摻假比例的增加降得更低，符合上述實驗規律，說明此方法可以快速簡便的用于特級初榨橄欖油摻假的定性鑒別。此外，上述實驗表明，結晶溫度與摻偽體積分數存在線性關系。將兩組摻假油的結晶溫度值分別帶入兩個回歸方程，反推摻偽體積分數。30%摻假油的結晶起始溫度為-50.9 ℃，峰值溫度為-61.4 ℃，帶入相應方程得到起始點回歸方程的計算比例為23.0%，峰值回歸方程的計算比例為30.0%；45%摻假油的結晶起始溫度為-54.5 ℃，峰值溫度為-61.4 ℃，帶入相應方程得到起始點回歸方程的計算比例為42.8%，峰值回歸方程的計算比例為42.7%。可見回歸方程定量分析摻假油的體積分數基本相符，但有一定誤差，其中起始點的回歸方程斜率較小，因此相同的溫度偏差會導致更大的誤差。綜上所述，結晶溫度起始點和峰值可以作為鑒別特級初榨橄欖油摻偽的指標，其在定性分析特級初榨橄欖油是否摻假的鑒別中是穩定可用的，而在定量分析時存在一定的誤差，可以通過多次測量取平均值減小誤差。

3 結 論

特級初榨橄欖油的熔融曲線和結晶曲線重復性很好。與其他6個植物油相比，特級初榨橄欖油具有尖銳的結晶峰。隨著摻入葵花籽油比例的升高，模擬摻假油的結晶溫度逐漸降低，結晶峰的峰形由尖銳逐漸變得平坦。由結晶溫度起始點或峰值對摻假百分比求得的回歸方程相關性很高，因此，結晶溫度可作為鑒別特級初榨橄欖油真偽的重要參數。DSC法用于特級初榨橄欖油摻假的鑒別具有快速、高效、能耗低、污染小的特點。

[1] Zhuang X L，Xiang Y H，Qiang H，Zhang Z Y，Zou M Q，Zhang X F.Spectros.SpectralAnal.(莊小麗，相玉紅，強洪，張卓勇，鄒明強，張孝芳.光譜學與光譜分析)，2010,30(4):933-936.

[2] Lin Y H，Gao B，Li Y Y，Jiang P P，Zhang Q H，Chu X G.FoodSci.(林遠輝，高蓓，李玉玉，蔣萍萍，張慶華，儲曉剛.食品科學)，2013,34(5):279-283.

[3] Chen J.HealthRequired(陳鈞.健康必讀)，2013,2(2):407.

[4] Yang J，Wu Y W，Li B N，Ouyang J.ChinaOilsandFats(楊佳，武彥文，李冰寧，歐陽杰.中國油脂)，2013,38(3):81-86.

[5] Gao B，Zhang Q，Yang Y Y，Yang Y T.J.FoodSaf.Qual.(高蓓，章晴，楊悠悠，楊永壇.食品安全質量檢測學報)，2015,6(7):2789-2794.

[6] Ji S X，Wei F，Hu N，Lü X，Dong X Y，Chen H，Feng Y Q.J.Instrum.Anal.(籍淑賢，魏芳，胡娜，呂欣，董緒燕，陳洪，馮鈺锜.分析測試學報)，2014,33(1):112-118.

[7] Hu J，Wei F，Dong X Y，Lü X，Li G M，Chen H.J.Instrum.Anal.(胡珺，魏芳，董緒燕，呂昕，李光明，陳洪.分析測試學報)，2012,31(6):749-756.

[8] Liu B.FoodInd.(劉冰.食品工業)，2014,35(4):222-224.

[9] Wu Y W，Wang Y，Li B N，Wang X X，Wang Y，Zu W C.J.FoodSaf.Qual.(武彥文，王穎，李冰寧，王欣欣，汪雨，祖文川.食品安全質量檢測學院)，2015,6(6):2145-2150.

[10] Song F，Wang H，Chen W J，Zhao S L.Chin.J.Trop.Agric.(宋菲，王揮，陳衛軍，趙松林.熱帶農業科學)，2014,34(6):85-89.

[11] Yang J，Wu Y W，Li B N，Liu L L，Ouyang J.J.Chin.CerealsOilsAssoc.(楊佳，武彥文，李冰寧，劉玲玲，歐陽杰.中國糧油學報)，2014,29(3):114-119.

[12] Wu X J，Pan Z，Zhao Y P，Liu H L，Zheng L J.Spectrosc.SpectralAnal.(吳希軍，潘釗，趙彥鵬，劉海龍，鄭龍江.光譜學與光譜分析)，2014,34(8):2137-2142.

[13] Zhang Y Y，Li J S，Wang D P，Yi M R.J.Instrum.Anal.(張雁燕，李久盛，王大璞，益美蓉.分析測試學報)，2000,19(6):14-16.

[14] Wang X F，Zhu P H，Cao X R，Sun T S.Chem.Anal.Meterage(王新芳，朱沛華，曹曉冉，孫同山.化學分析計量)，2001,10(4):17-19.

[15] Marikkar J M N,Ghazali H M,Che Man Y B,Lai O M.FoodRes.Int.,2002,35:1007-1014.

Application of Differential Scanning Calorimetry(DSC) in Identification of the Adulterated Extra Virgin Olive Oils

ZHAO Jin*，ZOU Tao,CHEN Yu-di,WANG Bo,GUO Shu,HONG Li

(Beijing Center for Physical& Chemical Analysis,Beijing 100087,China)

A study was conducted to assess the application of differential scanning calorimetry(DSC) in identification of the proportion of sunflower oil as an adulterant in extra virgin olive oils.A method of cooling program was proposed based on the repeatability and reliability of the oils tests which were started with the up-down temperature recycling in the olive oils.The cooling program method was used to measure the crystallization peak temperatures of eight extra virgin olive oils and other six edible oils together with five proportions of simulated adulterated oils.The regression equations were established according to the crystallization peak temperatures in the system.The results showed that the extra virgin olive oils had sharp crystallization peaks between-60 ℃ and-46 ℃compared with other six edible oils.The crystallization temperatures of the simulative adulterate extra virgin olive oils became lower,and the crystallization peaks became wider and shorter with the increase of mixing ratio of sunflower oil.The adulterated extra virgin olive oils could be identified rapidly and accurately with the regression equations.

differential scanning calorimetry(DSC)；extra virgin olive oils；identifications of the adulterate oils；regression equations

2016-11-25；

2017-01-20

北京市理化分析測試中心改革與發展專項(2016)

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.05.013

O652.2;TS225

A

1004-4957(2017)05-0655-05

*通訊作者：趙 瑾，碩士，助理研究員，研究方向：材料熱分析；Tel：010-68419607，E-mail：a7670@126.com