李桂仙,李 晔,张春丹

(宁波大学食品与药学学院,浙江宁波 315211)

山茶油(又名野山茶油,茶籽油,油茶籽油)取自油茶树的种籽,是我国特有的食用油,已经有几千年的制作历史[1]。山茶油含有较高含量的单不饱和脂肪酸油酸以及少量多不饱和脂肪酸亚麻酸、亚油酸,还含有丰富的维生素E、β-胡萝卜素以及其他多种生理活性物质,并具有抑制脂质过氧化、预防肥胖、降血糖血脂,预防关节炎等功能[2-5]。

因市场上山茶油售价较高且其具有较高的保健功能,很受消费者欢迎。故市场上常见掺入玉米油、大豆油等低值食用油的掺假山茶油。色谱技术是检测食用油掺伪常用手段[6-9],因其可以对油品中的特征性成分物质的组成[10-13],故可以根据特定的目标成分对油品进行区分。脂肪酸是食用油的主要成分,且不同油品脂肪酸组成存在差异且较为稳定[14-19],因此根据脂肪酸组成差异来进行鉴别不同的植物油具有可行性。所以当一种植物油中加入其他种类的植物油时,肪酸组成会发生较明显的变化,利用气相色谱质谱联用仪可以清晰的检测出脂肪酸含量的变化。

本研究以江西产润心牌优质山茶油以及其它三种市售金龙鱼一级压榨植物芝麻油、花生油以及玉米油为原料,分析了四种植物油的主要脂肪酸组成,并根据脂肪酸含量的变化对山茶油中掺混其他植物油进行检测。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

表1 国标中四种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:其他油脂含量较低未列出,“*”表示国标中未标出。山茶油 为江西产润心牌山茶油;玉米油、花生油、芝麻油 均为金龙鱼一级压榨油;甲醇溶液(色谱纯)、正己烷(色谱纯)、无水硫酸钠(分析纯)、氢氧化钾(分析纯)、浓硫酸(98%)、氢氧化钾 宁波航景生物科技有限公司。

Agilent GC 7890B/MS7000C气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦科技;AL204/79-102电子天平 美国梅特勒-托利多;HH.S11-6-S水浴锅 上海跃进医疗器械有限公司;SW-TFG-12通风橱 苏州净化设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备 玉米油、花生油、芝麻油分别以占混合油0%、10%、20%、30%、45%、100%的比例与山茶油进行混合模拟掺假油进行实验,其中45%的掺混比例用于鉴定实验,掺假比例为0%的样品即为纯山茶油,掺假比例为100%的样品即为掺入的其它三种纯玉米油、纯花生油、纯芝麻油油品。

1.2.2 甲酯化方法 样品甲酯化方法参考唐芳等[20]酸碱结合甲酯化方法,取400 mg实验油品置于15 mL具塞试管中,加入2 mL 1 mol/L KOH-甲醇溶液,在40 ℃水浴中反复振摇30 min,静置15 min后,置入70 ℃水浴中将其蒸干至膏状,加入4 mL、5%硫酸-甲醇溶液,在70 ℃水浴中振摇60 min,加入4 mL正己烷,静置10 min,取上清液,加入少许无水硫酸钠吸取其中的水分,转移至上样瓶中,待测。

1.2.3 GC-MS参数 色谱条件:色谱柱:HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);载气:高纯氦气。程序升温:初始温度40 ℃,以15 ℃/min升至150 ℃,保留2 min,以10 ℃/min升至280 ℃,保留20 min。进样口温度230 ℃。

质谱条件:电子轰击(EI)离子源,电子能量70 eV;接口温度280 ℃,离子源温度230 ℃,四极杆温度220 ℃。获得的质谱数据通过NIST14质谱图库进行检索,根据保留时间来确定各组分种类,并采用面积归一化法计算各组分含量。

1.3 数据处理

所有试验均重复5次,结果表示为平均值±标准差。利用SPSS 19.0与Origin 9.0软件对实验数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 各个植物油脂肪酸组成

将油品经1.2.2所示方法进行甲酯化处理后,按照1.2.3对其脂肪酸组成进行测定,所得质谱数据经NIST14 质谱图库进行检索,检测分数设定为80%,根据1.2.3方法计算结果,发现实验所测油品中几种主要的脂肪酸含量与各个植物油国标含量无明显区别。其中表1为各个油品主要脂肪酸的国标含量[21-24],表2为实验所测植物油脂肪酸含量分布。

表1和表2数据共同显示出不饱和脂肪酸油酸,亚油酸和饱和脂肪酸硬脂酸,棕榈酸为几种植物油的主要脂肪酸。且实验所用植物油的主要脂肪酸含量均在国标规定含量范围内,用作实验原料所测的结果具有参考意义。几种油的不饱和脂肪酸棕榈酸和硬脂酸的含量之间差异较小,其中玉米油含较多棕榈酸(12.0729%),而芝麻油的硬脂酸含量比其他三种油含量稍高(5.9861%)。其中山茶油的亚油酸含量为9.43%显著低于其他三种油,而山茶油样品中的不饱和脂肪酸油酸含量高达78.8%,媲美于橄榄油[15]。远高于其他三种植物油的油酸含量,甚至超过玉米油的油酸含量的两倍(玉米油、芝麻油和花生油的油酸的含量为36.1%,46.5%和42.9%)。油酸具有降低血脂水平,预防心血管疾病,降低血糖,抑制肥胖等功能[2-5],其含量直接影响到山茶油的品质。

2.2 掺混油脂肪酸含量分析

根据表1、表2,了解到研究的4种植物油中,棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸的含量较高,而掺混油中该四种脂肪酸的含量较纯山茶油也出现了较为明显的变化,图1显示了掺混油中四种主要脂肪酸含量变化的趋势。从图1可以看出,随着掺混油的添加比例的上升,茶油中油酸含量在逐渐减少,当添加量为30%时,掺入花生油、玉米油和芝麻油的三种掺混油中,油酸含量由原先的78%减至67.1%、62.1%和66.5%,其他三种脂肪酸亚油酸、硬脂酸及棕榈酸的含量则是随着掺混的其它植物油的比例上升而增加,因此可以将掺混油中这四种脂肪酸含量的变化作为掺假参数进行分析与鉴定。

表2 几种纯植物油的脂肪酸组成(%)Table 2 Fatty acid composition in several pure vegetable oils(%)

图1 不同掺混油主要脂肪酸变化规律Fig.1 Variations of major fatty acids in different blended oils注:a为花生油,b为玉米油,c为芝麻油。

注:表中数值为平均值±标准偏差;“-” 表示未检出。

2.3 线性回归方程的建立与检验

表2和图1的结果表明纯的茶油与掺混油之间脂肪酸含量存在明显的差异,可以根据脂肪酸含量的差异来区分纯油与掺混油,但是却不知道掺混的比例,油酸作为山茶油中含量最高的脂肪酸,与其他植物油具有较大差异,掺混之后含量发生了明显的变化,因此根据样品中油酸含量与掺混油比例0%、10%、20%、30%、100%建立线性回归方程,并将掺混比例为45%的混合油用于验证回归方程的准确性。图2为以掺混比例为X轴,油酸含量为Y轴所建立的线性拟合图,表2为每个图所对应的预测回归方程及方程的准确率。

表3 回归方程及方法准确度测试结果Table 3 Regression equation and method accuracy test results

图2 油酸含量与掺混比例的线性拟合图Fig.2 Linear fit of oleic acid content and blending ratio

表3显示的是拟合方程以及用不同的掺混比例10%、20%和30%代入拟合方程所验证的方程的准确率及掺混比例为45%代入后所验证的拟合方程的符合率,将检测得到的掺混比例为45%的油品中的油酸含量与根据回归方程所计算得到油酸含量的比值作为检验回归方程的准确率。

如图2山茶油中掺混其他植物油的比例与油酸含量具有较好的相关性,表3中的拟合方程的相关系数均超过98%,证明油酸含量与掺混比例呈现出良好的相关性。将掺混比例带入方程后,所得的油酸含量值与实际油酸比值的百分率来显示计算方法的准确率与方程的符合率。

表3所示准确率均超过95%,且45%掺混浓度所对应的油酸含量对于预估方程的符合率均超过了90%,说明所得的方程是一个可以鉴别山茶油中掺混其他植物油种类以及掺混比例的有效模型。除油酸含量与掺混比例的线性方程,还可以根据其他三种主要的脂肪酸含量与掺混比例进行回归分析,所建立的回归方程也可以很好的揭示掺混比例与脂肪酸含量的线性关系,说明这四种主要的脂肪酸是鉴别山茶油掺假的有效的特征脂肪酸,对于鉴别山茶油掺假的鉴别与掺假比例的鉴定有重要意义。但是,该方程虽然能很好的检测山茶油中掺混比例,却只能进行一种掺混油的鉴定,一旦山茶油中掺混油超过一种,该方程就是失去了验证作用。

3 讨论与结论

山茶油作为一种我国特有的油品,因其具有很高的油酸含量,享有“东方橄榄油”的美誉[25-27]。汤富彬等[28]的实验结果也表明油茶籽油和橄榄油的脂肪酸组成很接近油茶籽油在化学成分和营养价值上可以与橄榄油相媲美。而利用气相色谱-质谱联用技术用于检测植物油中脂肪酸的组成(GC-MS)是一种十分快捷准确的方法。已有实验结果表明GC-MS法检测山茶油、橄榄油、芝麻油和菜籽油等油中脂肪酸组成具有良好的准确性[29-32]。本实验根据植物油的脂肪酸组成不同对不同的植物油进行区分,即可直接根据所检测植物油的四种主要的脂肪酸油酸、亚油酸、棕榈酸以及硬脂酸的含量,即可对植物油的种类进行区分,因各个植物油的这几种脂肪酸含量存在较大的差异,尤其是山茶油作为一种高油酸含量的典型单不饱和脂肪酸油脂[33],检测的山茶油所含山茶油含量达到78%。含量远超过其它三种植物油。这也为之后对山茶油中掺混其他种植物油的检测奠定了基础。将其他植物油以不同比例掺入山茶油中,对其中脂肪酸含量进行分析,主要统计了各个掺混油的油酸、亚油酸、棕榈酸以及硬脂酸含量的变化,发现其含量的变化与掺混比例有一定的线性关系,进行数据拟合后发现各个点很好散落在拟合直线的两侧,且拟合方程的相关系数均超过98%,表示掺混山茶油中的脂肪酸含量与掺混比例之间有很好的线性关系。将实验数据带入方程验证后发现方程的准确率也都查过98%,且将非拟合数据的掺混比例为45%所对应的数据带入方程经计算发现该数据与预测方程的符合率均达到93%以上,说明所拟合的方程是具有意义的,可以较为准确的对山茶油的掺混油种类进行鉴定并分析掺混比例。方法简便,较为准确,具有参考意义。因该方法的检测最低掺混比例为10%,今后的研究需要致力于最大程度降低检测限以及增加多元掺混油的检测。