于宏伟，翟桂君，张雨萱，栗亚钊，刘昊雨，刘逸波

(石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035)

植物油脂通过代谢提供的能量比糖类和蛋白质高约一倍[1-2]。在长时间储存或加热条件下，植物油脂的品质会发生改变[3-5]。TD-IR 光谱技术广泛应用于有机物的热稳定性研究领域[6-9]。

1 实验

1.1 材料

豆油(金龙鱼AE 一级大豆油，石家庄市北国超市长江店售)；花生油(鲁花 5S 压榨一级花生油，石家庄市北国超市长江店售)；玉米油(西王玉米胚芽油，石家庄市北国超市谈固店售)；橄榄油(欧丽薇兰纯正橄榄油，石家庄市北国超市谈固店售)。

1.2 仪器与设备

Spectrum 100型红外光谱仪(美国PE公司)；单次内反射ATR-FTIR变温附件(英国Specac公司)；ATR-FTIR变温控件(英国Specac公司)。

1.3 方法

1.3.1 红外光谱仪操作条件

在室温条件下，对植物油脂样品累加扫描8次。测定频率范围为4000～600 cm-1，测温范围为303～393 K，变温步长为10 K。

1.3.2 数据处理

处理植物油脂一维 IR 光谱数据，采用 Spectrum v 6.3.5 软件；处理植物油脂二阶导数IR光谱数据，采用 Spectrum v 6.3.5 软件(平滑点为 13)。

2 分析与讨论

2.1 植物油脂IR光谱研究

2.1.1 植物油脂一维IR光谱研究

如图1所示，2923 cm-1频率处的吸收峰是豆油亚甲基不对称伸缩振动模式(νasCH2-一维-豆油)，2854 cm-1频率处的吸收峰是豆油亚甲基对称伸缩振动模式(νsCH2-一维-豆油)，1744cm-1频率处的吸收峰是豆油羰基伸缩振动模式(νC=O-一维-豆油)，1459 cm-1频率处的吸收峰是豆油亚甲基弯曲振动模式(δCH2-一维-豆油)，1160 cm-1频率处的吸收峰是豆油碳氧键伸缩振动模式(νC-O-C-一维-豆油)，722 cm-1频率处的吸收峰是豆油亚甲基平面摇摆振动模式(ρCH2-一维-豆油)。花生油、玉米油和橄榄油的红外光谱研究情况，分别见图2、3、4。相关光谱数据见表1。

表1 植物油脂的一维IR光谱数据(303 K)

图1 豆油一维 IR 光谱(303 K)

图2 花生油一维 IR 光谱(303 K)

图3 玉米油一维 IR 光谱(303 K)

图4 橄榄油 IR 红外光谱(303 K)

2.1.2 植物油脂二阶导数IR光谱研究

豆油二阶导数IR光谱研究情况见图5。如图5所示，豆油的二阶导数IR光谱分辨能力强于相应的一维 IR 光谱。 2958 cm-1频率处的吸收峰是豆油甲基不对称伸缩振动模式(νasCH3-二阶导数-豆油)，2873 cm-1频率处的吸收峰是豆油甲基对称伸缩振动模式(νsCH3-二阶导数-豆油)。1378 cm-1频率处的吸收峰是豆油甲基对称弯曲振动模式(δsCH3-二阶导数-豆油)，而 1160 cm-1(νC-O-C-1-二阶导数-豆油)和 1100 cm-1(νC-O-C-2-二阶导数-豆油)频率处的吸收峰是豆油碳氧键伸缩振动模式(νC-O-C-二阶导数-豆油)。花生油、玉米油和橄榄油的二阶导数IR光谱研究情况分别见图6、7、8,相关光谱数据见表2。

表2 植物油脂的二阶导数IR光谱数据(303 K)

图5 豆油二阶导数IR光谱(303 K)

图6 花生油二阶导数IR光谱(303 K)

2.2 植物油脂TD-IR光谱研究

2.2.1 植物油脂一维TD-IR光谱研究

图9—12分别描述了采用一维TD-IR光谱技术研究豆油、花生油、玉米油和橄榄油四种植物油脂热稳定性的情况，相关光谱数据见表3。

在表3中，↓ 代表随着测定温度的升高，植物油脂分子官能团对应的红外吸收强度降低。随着测定温度的升高，植物油脂(νasCH2-植物油脂、νsCH2-植物油脂和νC=O-植物油脂)对应的红外吸收频率发生蓝移，而植物油脂(δCH2-植物油脂、νC-O-C-植物油脂和ρCH2-植物油脂)对应的红外吸收频率发生红移；随着测定温度的升高，植物油脂(νasCH2-植物油脂、νsCH2-植物油脂、νC=O-植物油脂、δCH2-植物油脂、νC-O-C-植物油脂和ρCH2-植物油脂)对应的红外吸收强度均有所降低。

图7 玉米油二阶导数IR光谱(303 K)

图8 橄榄油二阶导数IR光谱(303 K)

图9 豆油变温一维TD-IR光谱(303～393 K)

图10 花生油变温一维TD-IR光谱(303～393 K)

图11 玉米油变温一维TD-IR光谱(303～393 K)

图12 橄榄油变温一维TD-IR光谱(303～393 K)

表3 植物油脂的一维TD-IR光谱数据(303～393 K)

2.2.2 植物油脂二阶导数TD-IR光谱研究

图13—16分别描述了采用二阶导数TD-IR光谱技术进一步研究豆油、花生油、玉米油和橄榄油四种植物油脂的热稳定性的情况，相关光谱数据见表4。

图13 豆油二阶导数TD-IR光谱(303～393 K)

图14 花生油二阶导数TD-IR光谱(303～393 K)

图15 玉米油二阶导数TD-IR光谱(303～393 K)

图16 橄榄油二阶导数TD-IR光谱(303～393 K)

表4 植物油脂的二阶导数TD-IR光谱数据(303～393 K)

在表4中，↓ 代表随着测定温度的升高，植物油脂分子官能团对应的红外吸收强度降低。随着测定温度的升高，植物油脂(νasCH3-植物油脂、νsCH3-植物油脂、νasCH2-植物油脂、νsCH2-植物油脂、νC=O-植物油脂和δsCH3-植物油脂)对应的频率出现了蓝移现象，而植物油脂(δCH2-植物油脂、νC-O-C-植物油脂和ρCH2-植物油脂)对应的频率出现了红移现象；随着测定温度的升高，植物油脂(νasCH3-植物油脂、νsCH3-植物油脂、νasCH2-植物油脂、νsCH2-植物油脂、νC=O-植物油脂、δsCH3-植物油脂、δCH2-植物油脂、νC-O-C-植物油脂和ρCH2-植物油脂)对应的红外吸收强度均有所降低。

本文通过研究植物油脂的TD-IR光谱数据发现：在 303～393 K 的温度范围内，植物油脂主要官能团对应的红外吸收频率、峰型及强度并没有发生明显的改变。实验证明，在短时间加热过程中，植物油脂的分子结构并没有发生明显的改变。

3 结论

本文通过研究四种植物油脂的 IR 光谱发现：四种植物油脂主要存在 νasCH3-植物油脂、νasCH2-植物油脂、νsCH3-植物油脂、νsCH2-植物油脂、νC=O-植物油脂、δCH2-植物油脂、δsCH3-植物油脂、νC-O-C-植物油脂(包括：νC-O-C-1-植物油脂，νC-O-C-2植物油脂)和ρCH2-植物油脂等红外吸收模式。而在 303～393 K的温度范围内，采用TD-IR光谱技术进一步研究四种植物油脂的热稳定性。研究结果显示，在短时间加热的条件下，四种植物油脂具有良好的热稳定性。