顾 强，吴伟燕,2，陈 桐

（1.张家港海关综合技术中心，江苏 张家港 215600；2.张家港检验认证有限公司，江苏 张家港 215600；3.镇江海关综合技术中心，江苏 镇江 212008)

植物中的稳定同位素组成是物质的一种自然属性，虽然同位素在一个很小的范围内发生波动，但仍然可以认为是稳定的，可作为物质的一种自然标签。该技术已经成为一项判断食品掺假[1-3]、识别原产地信息[4-5]的强大技术手段，在多种高附加值食品鉴别中都有广泛的应用。

稳定同位素比值测定技术具有样品前处理简单、分析速度快的优点[6]。此外，其测定结果具有高准确性和稳定性的优点，不受样品新鲜程度影响，不易被针对性地掺假。在我国，该技术已被成熟用于蜂蜜[7]、葡萄酒[6]鉴别研究，但是在植物油掺假鉴别上，尚未形成成熟的检测标准。金青哲等[8]利用气相色谱-燃烧-同位素比质谱技术测定了植物油中3 种脂肪酸的碳稳定同位素比值（δ13C 值），成功建立了花生油中掺玉米油的检测方法，检出灵敏度可达15%，为相关研究工作指明了方向。靳欣欣等[9]利用稳定同位素技术建立了芝麻油中掺大豆油或玉米油的检测技术，发现可采用碳稳定同位素比值开展芝麻油中掺玉米油的检测，而芝麻油中掺大豆油则需利用碳、氢稳定同位素比值这两个指标。朱绍华等[10]利用玉米作物是C4 植物这一特征，借助碳稳定同位素比值测定技术，建立了茶油中掺杂玉米油的鉴别方法，灵敏度可达到15%，这些研究工作为相关领域研究的开展奠定了基础。

本文拟采用元素分析-稳定同位素质谱仪（Elemental Analysis - Stable Isotope Mass Spectrometer ，EA-IRMS）测定植物油全油样品的碳稳定同位素比值，并对不同品种植物油的差异进行分析，并建立一种基于碳稳定同位素比值的玉米油掺棕榈油鉴别方法。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

Flash 2000 型元素分析仪（美国ThermoFisher Scientific 公司）；DELTA V Advantage 同位素质谱仪（美国ThermoFisher Scientific 公司）；锡杯（5 mm× 3.5 mm，英国Element microanalysis 公司）；碳同位素标准物质：咖啡因1[δ13CVPDB=（-14.79±0.04）‰，美国地质勘查局]，咖啡因2（δ13CVPDB=-27.771‰，国际原子能机构）。本文共搜集了16 种植物油，详见表1 所示。

表1 植物油全油δ13C 测定结果

1.2 试验方法

1.2.1 仪器条件

碳动态闪燃石英管：从上到下依次填装氧化铬、线状铜丝、镀银氧化钴，每种成分之间用石英棉隔开；温度：980 ℃；载气：氦气，纯度99.999%；载气流速：100 mL·min-1；吹扫气流速：200 mL·min-1；参考气：二氧化碳，纯度99.999 9%；质谱离子化方式：电子轰击离子化（EI）；离子源电压：3.02 kV。

1.2.2 样品测试

样品在30 ℃恒温，使其成为均匀的液体，摇匀后，使用定性滤纸过滤以除去杂质。用取样针蘸取适量植物油样品，装入锡杯中，包好待测。取样量应根据信号强度调整，使得信号强度与校正气信号接近为宜。在分析过程中，使用咖啡因1 和咖啡因2作为标样，每8 个测试样之间穿插一个标样，采用两点线性内插校正法对数据进行校正。

2 结果与分析

2.1 碳稳定同位素比值测定结果

植物油δ13C 值的测定一般有两种手段，一是测定植物油全油δ13C 值，另一种是测定单种脂肪酸的δ13C 值。其中，通过测定多种脂肪酸的δ13C 值能提供更加丰富的信息，在原产地鉴别等领域已有相关研究案例[11]。但从δ13C 值的绝对值来讲，单种脂肪酸与相应植物油全油的数值相差并不大[8,11]，同时测定植物油全油δ13C 值更加便捷高效。因此，本文采用测定植物油全油δ13C 值的方法，来比较不同植物油的稳定同位素比值差异。

16 种植物油的全油δ13C 测得值、植物油种类、样本数量如表1 所示。除了棕榈油、特级初榨橄榄油、大豆油、葵花籽油、玉米油和菜籽油等常见植物油外，本文涵盖了多种冷门品种植物油，如红花籽油、南瓜籽油、核桃油、蓖麻油等。从表1 数据可以看出，棕榈油δ13C 值为-30.704‰～-29.788‰，与特级初榨橄榄油、大豆油、葵花籽油、菜籽油、花生油、芝麻油、椰子油、亚麻籽油、油茶籽油、红花籽油、南瓜籽油、核桃油和蓖麻油的数值范围非常接近或有交集。但稻米油和玉米油这2 种植物油的δ13C 值范围与其他品种不同，其中稻米油为-35.104‰～-34.302‰，较其他品种数值低5‰左右；玉米油为-15.758‰～-14.905‰，较其他品种数值高15‰左右。可以看出，玉米油与其他品种植物油的δ13C 值相差很大。由于玉米是典型C4 植物，与其他品种油料作物是C3 植物不同，玉米的固碳循环中最初产物是草酰乙酸（四碳化合物），不同的固碳循环生化路径，使其碳稳定同位素比值与其他油料作物产生明显区别，进而导致玉米油与其他品种植物油的δ13C值范围明显不同。

2.2 玉米油-棕榈油二元混合物中棕榈油含量的检测

利用玉米油与棕榈油在δ13C 值范围上的巨大差异，本文开展了玉米油中掺棕榈油的定性和定量鉴别研究。将纯棕榈油和玉米油按重量百分比进行混合，分别制备了棕榈油重量百分比为5%～95%的混合植物油，通过测定混合植物油的δ13C 值，来判断玉米油中是否掺了棕榈油以及掺杂的比例。纯玉米油、棕榈油、混合植物油的δ13C 实测值见表2。

从表2 可以看出，由于纯棕榈油和纯玉米油之间δ13C 值的巨大差异，其混合植物油的δ13C 值呈现出明显的变化趋势，即随棕榈油比例变高而减小。根据文献可知[9]，二元体系混合样品的理论δ13C 值与掺杂浓度符合线性变化规律，掺杂混合物的δ13C值计算公式为

表2 纯玉米油、棕榈油、混合植物油的δ13C 实测值

式中：δ13Cblend为混合植物油的δ13C 值；δ13Cpalm为纯棕榈油的δ13C 值；δ13Ccorn为纯玉米油的δ13C 值；Xpalm为混合植物油中棕榈油的重量比。

根据纯玉米油和棕榈油的δ13C 值范围和仪器测定误差，利用公式（1）计算得出玉米油中掺棕榈油的理论检出浓度。由表1 可知，玉米油δ13C 值范围为-15.758‰～-14.905‰，棕榈油δ13C 值范围为-30.704‰～-29.788‰。碳稳定同位素测定的允差一般为0.6‰，因此，当混合植物油的δ13C 值超出玉米油的正常范围时，可判定玉米油掺假。考虑到仪器误差，该δ13C 阈值下限定为-15.758‰-0.6‰= -16.358‰，即当被测样品δ13C ≤-16.359‰时，则可判定该玉米油掺杂有棕榈油。

将公式（1）进行变换，可得到公式（2）

用混合植物油δ13Cblend=-16.359‰ 数值进行计算， 当玉米油δ13Ccorn=-14.905‰， 棕榈油δ13Cpalm=-29.788‰，可检出阳性掺假的临界比例为Xpalm=9.77%。需要注意的是，考虑到不同玉米油和棕榈油样品的δ13C 均有一定的范围，本文采用表1 中棕榈油δ13Cpalm数值范围的上限、玉米油δ13Ccorn数值范围的上限进行计算，计算所得的Xpalm临界值也是上限。使用表1 所列δ13C 范围内的任何一种棕榈油样品、往任何一种玉米油中掺杂，只要棕榈油的重量比≥9.77%，均可以通过碳稳定同位素比值定性检测出来。

除了进行定性测定外，还可以利用δ13C 值与掺杂浓度符合线性变化的规律，借助公式（2）建立测定玉米油-棕榈油混合物中棕榈油含量的定量检测技术。如表3 所示，在表2 数据基础上，利用混合植物油的δ13C 实测值，采用公式（2）计算了棕榈油质量百分比的计算结果，并将计算结果减去实际比例，得到两者的绝对偏差，以此验证该定量方法的准确性。鉴于定性检出浓度为≥9.77%，这里的掺杂浓度从10%开始测定。由表3 数据可知，从10%到95%的所有掺假比例下，通过δ13C 实测值计算的百分比与实际百分比差值均在±1%范围内。因此，可以通过碳稳定同位素比值测定技术定量检测玉米油-棕榈油混合物中棕榈油的含量，结果准确可靠。

表3 混合植物油中棕榈油的掺杂百分比计算结果

3 结论

本工作测定了16 种不同品种植物油的δ13C 值，并对数据进行了分析，结果表明，大部分植物油的δ13C 值比较接近，均在-30.704‰～-27.543‰。而玉米油和稻米油则与其他品种不同，稻米油为-35.104‰～-34.302‰，较其他品种数值低5‰左右；玉米油为-15.758‰～-14.905‰，较其他品种数值高15‰左右。利用玉米油与棕榈油在δ13C 值范围上的巨大差异，建立了基于碳稳定同位素比定技术的玉米油中掺杂棕榈油的检测方法，检出限为9.77%，在10%～95%的浓度定量测定误差小于1%。