基于同步熒光光譜的杜仲籽油摻假檢測研究

胡珂青，劉欣悅,2，白金澤，呼延宗堯，高錦明，于修燭

(1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100； 2.內蒙古包頭市東河區市場監督管理局，內蒙古 包頭 014040； 3.西北農林科技大學 農學院，陜西 楊凌 712100； 4.西北農林科技大學化學與藥學院，陜西 楊凌 712100)

杜仲是我國貴重的滋補藥材，具有很高的食用價值和藥用價值[1-3]。杜仲籽種仁含油率約30%，其籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸，其中α-亞麻酸含量達50%～60%[1]。α-亞麻酸具有保護心臟，促進中樞神經系統、腦、視網膜發育和調節炎性反應的作用，且杜仲籽油總生育酚含量高達1 000 mg/kg[4]。由于杜仲籽油價格高昂，一些不法商販通過添加價格低廉的菜籽油和大豆油等進行杜仲籽油摻假而牟取暴利。同步熒光光譜技術是在同時變化激發波長和發射波長的情況下掃描某些具有熒光效應的物質如生育酚、甾醇和葉綠素等，由測得的熒光強度信號進行定性和定量分析的方法[5]，具有靈敏度高、操作簡便、試樣量少等特點。同步熒光光譜法在油脂及食品的快速檢測及鑒別方面的應用研究發展迅速[6]，如基于同步熒光光譜結合化學計量學分析應用于核桃油[7]、橄欖油[8]、油茶籽油[9]和花生油[10]等摻假檢測以及其他食品檢測[11-13]。然而，有關杜仲籽油摻假檢測方面的研究相對較少。本文利用同步熒光光譜技術，比較分析杜仲籽油、菜籽油、花生油、大豆油、玉米油、棉籽油、葵花籽油7種植物油的熒光特性，對杜仲籽油摻假鑒別進行研究，以期為建立一種基于同步熒光光譜的杜仲籽油摻假檢測技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

杜仲籽油，由陜西省略陽縣林業局提供；一級菜籽油、三級菜籽油、花生油、大豆油、玉米油、棉籽油、葵花籽油，市售。

LS-55熒光分光光度計，Perkin-Elmer儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 杜仲籽油摻假樣品的配制

在杜仲籽油中分別摻入一級菜籽油、三級菜籽油、花生油、大豆油、玉米油、棉籽油和葵花籽油，制備杜仲籽油摻假油樣。摻假比例為0.5%、1%、2.5%、5%、10%、20%、30%、40% 和50%，共63個摻假校準樣品和1個純杜仲籽油樣品。按照上述摻假梯度隨機調配26個摻假油樣作為驗證樣品。

1.2.2 樣品的熒光光譜采集

LS-55熒光分光光度計配備有20 kW氙燈作為光源、激發和發射單色儀。激發波長和發射波長的差值設定在60 nm，激發和發射寬度均為10 nm。同步熒光強度記錄在250～700 nm之間。樣品經搖勻后進行光譜采集，取約200 μL的樣品加入10 mm×10 mm×45 mm的石英樣品池中，用FL WiLAB V4.00.03軟件進行數據采集和讀取。為了避免光譜失真，對激發燈、光電倍增管探測器光譜響應、發射和激發光柵進行了光譜校正。測定完畢后用正己烷清洗比色皿，每個樣品進行3次平行測定。

1.2.3 數據處理

采用Minitab 16.2.3(Minitab 公司，美國)、Origin PRO 9(Origin Lab公司，北安普敦，MA，美國)等軟件進行統計分析和譜圖的繪制。

2 結果與分析

2.1 杜仲籽油及其他植物油同步熒光光譜分析

杜仲籽油、一級菜籽油、三級菜籽油、花生油、大豆油、玉米油、棉籽油和葵花籽油的同步熒光光譜如圖1所示。

圖1 杜仲籽油及其他植物油的同步熒光光譜

由圖1可知，在250～700 nm波長范圍內，杜仲籽油與其他7種植物油的熒光光譜特性具有較高的相似度，隨著掃描波長的增大，杜仲籽油和其他7種植物油在300～500 nm波長范圍內有強熒光吸收峰，在600～700 nm波長范圍內有弱熒光吸收峰。300～500 nm處峰主要由生育酚和酚類化合物組成[14-15]，600～700 nm處峰歸因于葉綠素和其他色素[16-17]，8種油脂熒光吸收峰出現的位置接近但熒光強度有明顯差距，這可能是由于不同油脂中生育酚、甾醇和葉綠素等微量組分不同、加工過程中原材料及提取加工工藝不同所致。因此，根據同步熒光光譜信息差異可以進行杜仲籽油摻假的定性和定量分析。

2.2 杜仲籽油摻假的同步熒光光譜

根據杜仲籽油和其他7種植物油的同步熒光光譜間的差異，以花生油為例，分析熒光光譜技術應用于杜仲籽油摻假定量檢測的可行性。圖2為摻入不同比例花生油后摻假杜仲籽油的同步熒光光譜(250～700 nm)變化。

由圖2可知，隨著摻入花生油比例的增加，同步熒光光譜在300～500 nm的熒光強度呈現出了逐步增強的趨勢，600～700 nm的熒光強度呈現出了逐步減弱的趨勢，表明摻假比例與熒光強度的變化之間具有一定的相關性，初步證明方法的可行性，可進一步建立杜仲籽油摻假分析模型及定量檢測方法。

圖2 摻入不同比例花生油后杜仲籽油在250～700 nm范圍的同步熒光光譜

2.3 主成分分析

采集63個摻假樣品和純杜仲籽油及7種植物油樣品的同步熒光數據，對不同波長范圍的熒光光譜進行主成分分析，結果如圖3所示。

圖3 不同波長范圍主成分分析

由圖3可知，前2個主成分能夠解釋85.1% (圖3a)、99.4% (圖3b)、94.9% (圖3c)的光譜數據變量，可以把杜仲籽油和其他7種植物油及摻假油樣區分開。

2.4 定量模型建立

對采集的熒光光譜和對應的其他7種植物油的摻假比例進行分析，建立熒光光譜峰面積與摻假比例定量模型。以不同波長范圍的熒光光譜峰面積(x)為橫坐標，摻假比例(y)為縱坐標，建立7種植物油在不同波長范圍熒光光譜峰面積(7種植物油平均峰面積)與摻假比例的線性關系。得到：在波長范圍 600～700 nm熒光光譜峰面積與不同摻假比例的線性方程為y=-0.066 6x+1.198 3，R2=0.99；在波長范圍300～500 nm熒光光譜峰面積與不同摻假比例的線性方程為y=0.020 9x-0.336 1，R2=0.991 4。

600～700 nm熒光光譜峰面積與摻假比例呈線性負相關關系，600～700 nm熒光光譜峰面積越大摻假比例越小，這是由于杜仲籽油葉綠素和其他色素含量較多。300～500 nm熒光光譜峰面積與摻假比例呈線性正相關，300～500 nm熒光光譜峰面積越大摻假比例越大，這是由于杜仲籽油的生育酚含量較其他植物油少。利用兩個波段的熒光光譜峰面積建立的預測模型都可以達到杜仲籽油中植物油摻假定量檢測目的且都具有較強的檢測分析能力。在波長范圍600～700 nm和300～500 nm分別建立的模型均可實現杜仲籽油的摻假檢測，檢測限可達1%和0.48%。

2.5 模型的驗證

利用已知摻假比例的26個摻假樣品進行檢測分析，驗證模型的定量檢測分析能力以及有效性，其結果見圖4。

圖4 摻假模型驗證

由圖4可知，兩個波長范圍內的擬合方程的R2與斜率都接近1，說明預測摻假比例與實際摻假比例之間具有極好的一致性。這兩種模型都能有效地測定杜仲籽油的摻假比例，模型具有一定的實際應用價值。因此，兩種模型可以作為杜仲籽油摻假的有效檢測方法。

3 結 論

本研究對比分析了杜仲籽油、一級菜籽油、三級菜籽油、花生油、大豆油、玉米油、棉籽油和葵花籽油的同步熒光光譜特性，通過選擇合適的波長區間和激發波長區域，建立了杜仲籽油摻假比例高于0.48%的判別分析模型。由于維生素E、甾醇和葉綠素等功能性微量成分種類、含量的不同，杜仲籽油與其他植物油的熒光特性具有顯著性差異。采集600～700 nm和300～500 nm的熒光光譜進行主成分分析并利用峰面積數據與摻假比例建立定量模型。結果表明，模型具有較好的判別分析能力，其對杜仲籽油摻假識別準確率高達100%，建立的定量模型檢測限分別為1%和0.48%。同步熒光光譜法具有很高的靈敏度、簡便性和快速性，可利用同步熒光光譜進行杜仲籽油摻假檢測分析。