基于脂肪酸譜法分析山茶油摻偽

李桂仙,李 曄,張春丹

(寧波大學食品與藥學學院,浙江寧波 315211)

山茶油(又名野山茶油,茶籽油,油茶籽油)取自油茶樹的種籽,是我國特有的食用油,已經有幾千年的制作歷史[1]。山茶油含有較高含量的單不飽和脂肪酸油酸以及少量多不飽和脂肪酸亞麻酸、亞油酸,還含有豐富的維生素E、β-胡蘿卜素以及其他多種生理活性物質,并具有抑制脂質過氧化、預防肥胖、降血糖血脂,預防關節炎等功能[2-5]。

因市場上山茶油售價較高且其具有較高的保健功能,很受消費者歡迎。故市場上常見摻入玉米油、大豆油等低值食用油的摻假山茶油。色譜技術是檢測食用油摻偽常用手段[6-9],因其可以對油品中的特征性成分物質的組成[10-13],故可以根據特定的目標成分對油品進行區分。脂肪酸是食用油的主要成分,且不同油品脂肪酸組成存在差異且較為穩定[14-19],因此根據脂肪酸組成差異來進行鑒別不同的植物油具有可行性。所以當一種植物油中加入其他種類的植物油時,肪酸組成會發生較明顯的變化,利用氣相色譜質譜聯用儀可以清晰的檢測出脂肪酸含量的變化。

本研究以江西產潤心牌優質山茶油以及其它三種市售金龍魚一級壓榨植物芝麻油、花生油以及玉米油為原料,分析了四種植物油的主要脂肪酸組成,并根據脂肪酸含量的變化對山茶油中摻混其他植物油進行檢測。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

表1 國標中四種植物油的主要脂肪酸含量(%)Table 1 Main fatty acid content of four vegetable oils in national standard(%)

注:其他油脂含量較低未列出,“*”表示國標中未標出。山茶油 為江西產潤心牌山茶油;玉米油、花生油、芝麻油 均為金龍魚一級壓榨油;甲醇溶液(色譜純)、正己烷(色譜純)、無水硫酸鈉(分析純)、氫氧化鉀(分析純)、濃硫酸(98%)、氫氧化鉀 寧波航景生物科技有限公司。

Agilent GC 7890B/MS7000C氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫科技;AL204/79-102電子天平 美國梅特勒-托利多;HH.S11-6-S水浴鍋 上海躍進醫療器械有限公司;SW-TFG-12通風櫥 蘇州凈化設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 玉米油、花生油、芝麻油分別以占混合油0%、10%、20%、30%、45%、100%的比例與山茶油進行混合模擬摻假油進行實驗,其中45%的摻混比例用于鑒定實驗,摻假比例為0%的樣品即為純山茶油,摻假比例為100%的樣品即為摻入的其它三種純玉米油、純花生油、純芝麻油油品。

1.2.2 甲酯化方法 樣品甲酯化方法參考唐芳等[20]酸堿結合甲酯化方法,取400 mg實驗油品置于15 mL具塞試管中,加入2 mL 1 mol/L KOH-甲醇溶液,在40 ℃水浴中反復振搖30 min,靜置15 min后,置入70 ℃水浴中將其蒸干至膏狀,加入4 mL、5%硫酸-甲醇溶液,在70 ℃水浴中振搖60 min,加入4 mL正己烷,靜置10 min,取上清液,加入少許無水硫酸鈉吸取其中的水分,轉移至上樣瓶中,待測。

1.2.3 GC-MS參數 色譜條件:色譜柱:HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣:高純氦氣。程序升溫:初始溫度40 ℃,以15 ℃/min升至150 ℃,保留2 min,以10 ℃/min升至280 ℃,保留20 min。進樣口溫度230 ℃。

質譜條件:電子轟擊(EI)離子源,電子能量70 eV;接口溫度280 ℃,離子源溫度230 ℃,四極桿溫度220 ℃。獲得的質譜數據通過NIST14質譜圖庫進行檢索,根據保留時間來確定各組分種類,并采用面積歸一化法計算各組分含量。

1.3 數據處理

所有試驗均重復5次,結果表示為平均值±標準差。利用SPSS 19.0與Origin 9.0軟件對實驗數據進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 各個植物油脂肪酸組成

將油品經1.2.2所示方法進行甲酯化處理后,按照1.2.3對其脂肪酸組成進行測定,所得質譜數據經NIST14 質譜圖庫進行檢索,檢測分數設定為80%,根據1.2.3方法計算結果,發現實驗所測油品中幾種主要的脂肪酸含量與各個植物油國標含量無明顯區別。其中表1為各個油品主要脂肪酸的國標含量[21-24],表2為實驗所測植物油脂肪酸含量分布。

表1和表2數據共同顯示出不飽和脂肪酸油酸,亞油酸和飽和脂肪酸硬脂酸,棕櫚酸為幾種植物油的主要脂肪酸。且實驗所用植物油的主要脂肪酸含量均在國標規定含量范圍內,用作實驗原料所測的結果具有參考意義。幾種油的不飽和脂肪酸棕櫚酸和硬脂酸的含量之間差異較小,其中玉米油含較多棕櫚酸(12.0729%),而芝麻油的硬脂酸含量比其他三種油含量稍高(5.9861%)。其中山茶油的亞油酸含量為9.43%顯著低于其他三種油,而山茶油樣品中的不飽和脂肪酸油酸含量高達78.8%,媲美于橄欖油[15]。遠高于其他三種植物油的油酸含量,甚至超過玉米油的油酸含量的兩倍(玉米油、芝麻油和花生油的油酸的含量為36.1%,46.5%和42.9%)。油酸具有降低血脂水平,預防心血管疾病,降低血糖,抑制肥胖等功能[2-5],其含量直接影響到山茶油的品質。

2.2 摻混油脂肪酸含量分析

根據表1、表2,了解到研究的4種植物油中,棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸的含量較高,而摻混油中該四種脂肪酸的含量較純山茶油也出現了較為明顯的變化,圖1顯示了摻混油中四種主要脂肪酸含量變化的趨勢。從圖1可以看出,隨著摻混油的添加比例的上升,茶油中油酸含量在逐漸減少,當添加量為30%時,摻入花生油、玉米油和芝麻油的三種摻混油中,油酸含量由原先的78%減至67.1%、62.1%和66.5%,其他三種脂肪酸亞油酸、硬脂酸及棕櫚酸的含量則是隨著摻混的其它植物油的比例上升而增加,因此可以將摻混油中這四種脂肪酸含量的變化作為摻假參數進行分析與鑒定。

表2 幾種純植物油的脂肪酸組成(%)Table 2 Fatty acid composition in several pure vegetable oils(%)

圖1 不同摻混油主要脂肪酸變化規律Fig.1 Variations of major fatty acids in different blended oils注:a為花生油,b為玉米油,c為芝麻油。

注:表中數值為平均值±標準偏差;“-” 表示未檢出。

2.3 線性回歸方程的建立與檢驗

表2和圖1的結果表明純的茶油與摻混油之間脂肪酸含量存在明顯的差異,可以根據脂肪酸含量的差異來區分純油與摻混油,但是卻不知道摻混的比例,油酸作為山茶油中含量最高的脂肪酸,與其他植物油具有較大差異,摻混之后含量發生了明顯的變化,因此根據樣品中油酸含量與摻混油比例0%、10%、20%、30%、100%建立線性回歸方程,并將摻混比例為45%的混合油用于驗證回歸方程的準確性。圖2為以摻混比例為X軸,油酸含量為Y軸所建立的線性擬合圖,表2為每個圖所對應的預測回歸方程及方程的準確率。

表3 回歸方程及方法準確度測試結果Table 3 Regression equation and method accuracy test results

圖2 油酸含量與摻混比例的線性擬合圖Fig.2 Linear fit of oleic acid content and blending ratio

表3顯示的是擬合方程以及用不同的摻混比例10%、20%和30%代入擬合方程所驗證的方程的準確率及摻混比例為45%代入后所驗證的擬合方程的符合率,將檢測得到的摻混比例為45%的油品中的油酸含量與根據回歸方程所計算得到油酸含量的比值作為檢驗回歸方程的準確率。

如圖2山茶油中摻混其他植物油的比例與油酸含量具有較好的相關性,表3中的擬合方程的相關系數均超過98%,證明油酸含量與摻混比例呈現出良好的相關性。將摻混比例帶入方程后,所得的油酸含量值與實際油酸比值的百分率來顯示計算方法的準確率與方程的符合率。

表3所示準確率均超過95%,且45%摻混濃度所對應的油酸含量對于預估方程的符合率均超過了90%,說明所得的方程是一個可以鑒別山茶油中摻混其他植物油種類以及摻混比例的有效模型。除油酸含量與摻混比例的線性方程,還可以根據其他三種主要的脂肪酸含量與摻混比例進行回歸分析,所建立的回歸方程也可以很好的揭示摻混比例與脂肪酸含量的線性關系,說明這四種主要的脂肪酸是鑒別山茶油摻假的有效的特征脂肪酸,對于鑒別山茶油摻假的鑒別與摻假比例的鑒定有重要意義。但是,該方程雖然能很好的檢測山茶油中摻混比例,卻只能進行一種摻混油的鑒定,一旦山茶油中摻混油超過一種,該方程就是失去了驗證作用。

3 討論與結論

山茶油作為一種我國特有的油品,因其具有很高的油酸含量,享有“東方橄欖油”的美譽[25-27]。湯富彬等[28]的實驗結果也表明油茶籽油和橄欖油的脂肪酸組成很接近油茶籽油在化學成分和營養價值上可以與橄欖油相媲美。而利用氣相色譜-質譜聯用技術用于檢測植物油中脂肪酸的組成(GC-MS)是一種十分快捷準確的方法。已有實驗結果表明GC-MS法檢測山茶油、橄欖油、芝麻油和菜籽油等油中脂肪酸組成具有良好的準確性[29-32]。本實驗根據植物油的脂肪酸組成不同對不同的植物油進行區分,即可直接根據所檢測植物油的四種主要的脂肪酸油酸、亞油酸、棕櫚酸以及硬脂酸的含量,即可對植物油的種類進行區分,因各個植物油的這幾種脂肪酸含量存在較大的差異,尤其是山茶油作為一種高油酸含量的典型單不飽和脂肪酸油脂[33],檢測的山茶油所含山茶油含量達到78%。含量遠超過其它三種植物油。這也為之后對山茶油中摻混其他種植物油的檢測奠定了基礎。將其他植物油以不同比例摻入山茶油中,對其中脂肪酸含量進行分析,主要統計了各個摻混油的油酸、亞油酸、棕櫚酸以及硬脂酸含量的變化,發現其含量的變化與摻混比例有一定的線性關系,進行數據擬合后發現各個點很好散落在擬合直線的兩側,且擬合方程的相關系數均超過98%,表示摻混山茶油中的脂肪酸含量與摻混比例之間有很好的線性關系。將實驗數據帶入方程驗證后發現方程的準確率也都查過98%,且將非擬合數據的摻混比例為45%所對應的數據帶入方程經計算發現該數據與預測方程的符合率均達到93%以上,說明所擬合的方程是具有意義的,可以較為準確的對山茶油的摻混油種類進行鑒定并分析摻混比例。方法簡便,較為準確,具有參考意義。因該方法的檢測最低摻混比例為10%,今后的研究需要致力于最大程度降低檢測限以及增加多元摻混油的檢測。