CN105092512A - 一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，步骤有：1，取油茶籽油和4种其他植物油为定性对照样品，取未知油样为待测样品。2，在光谱波数范围4000～650cm^-1下扫描，得到定性对照样品和待测样品的红外光谱数据。3，采用红外光谱主成分分析法建立油茶籽油定性分析模型。4，判定待测样品是否含有油茶籽油。进一步，步骤5，待测样品含有油茶籽油时，制备掺有不同质量比例掺伪油和油茶籽油的混合植物油作为定量对照样品。6，红外扫描得到定量对照样品红外光谱数据。7，建立油茶籽油定量分析模型。8，计算出待测样品中油茶籽油的质量含量。本发明能对油茶籽油进行定性、定量检测，具有操作简便、检测快速和准确度高的优点。

Description

一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法

技术领域

本发明属于油脂品质检测领域，具体涉及一种基于傅里叶变换红外光谱技术快速鉴别油茶籽油及测定油茶籽油纯度的方法。

背景技术

油茶籽油是从中国特有的油料树种——油茶的成熟种子中提取的纯天然高级食用植物油，是世界四大木本植物油之一。油茶籽油富含油酸、亚油酸等营养成分，不饱和脂肪酸含量高达90%以上，有“东方橄榄油”的美称。在中国传统饮食中，油茶籽油文化源远流长，从汉代开始人们就已经认识到它的特色功效：护发养颜、排菌杀毒、清热化湿、延年益寿，是孕妇、婴幼儿及老年人最佳的植物油。油茶籽油的市售价格大约在30~50元一斤，是普通植物油的3倍以上。因此，一些生产经营者为了牟取暴利，在油茶籽油中掺入廉价植物油，更有甚者掺入地沟油或过期变质油。掺混油不仅影响了油茶籽油的卫生品质和营养成分，甚至会危害人体健康。为了规范市场，保护消费者，急需一种快速鉴别油茶籽油的方法。

食用植物油的检测和识别一直是油脂领域研究的热点，其关键在于找到某种植物油的特征组分，使其与其它油脂区分开。目前，最普遍的做法是利用气相色谱法测定植物油的脂肪酸组成，作为植物油鉴别的主要依据，但该方法成本较高，检测时间长，操作繁琐，对实验人员要求较高，难于实现植物油的快速鉴别。近年来，国内外有研究报道利用近红外光谱法或者红外光谱法建立定标模型来预测植物油脂肪酸组成，然而该定标模型需要通过化学计量学将光谱信息与植物油脂肪酸组成的真实值相关联，仍需借助气相色谱法，工作量仍不小，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，其能对油茶籽油进行定性、定量检测，具有操作简便、检测快速和准确度高的优点，可实现油茶籽油的快速准确检测。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，制备样品。

取大豆油、花生油、玉米油、棕榈油和油茶籽油作为5种定性对照样品。

将抽样取得的未知油样作为待测样品。

步骤2，使用傅里叶变换红外光谱仪，在光谱波数范围为4000～650cm^-1、最高分辨率为4cm^-1的条件下，对定性对照样品和待测样品进行扫描，分别得到定性对照样品和待测样品的红外光谱数据。

步骤3，将步骤2得到的定性对照样品的红外光谱数据进行定性分析，采用红外光谱主成分分析法建立油茶籽油定性分析模型。

步骤4，根据待测样品的红外光谱数据在步骤3的油茶籽油定性分析模型中的位置判定待测样品是否含有油茶籽油。

优化方案，本发明还包括以下步骤：

步骤5，经过步骤4判定待测样品含有油茶籽油时，制备4至8种掺有不同质量比例掺伪油和油茶籽油的混合植物油作为定量对照样品，所述掺伪油为大豆油、花生油、玉米油和棕榈油。

步骤6，使用傅里叶变换红外光谱仪，在光谱波数范围为4000～650cm^-1、最高分辨率为4cm^-1的条件下，对定量对照样品进行扫描，分别得到定量对照样品红外光谱数据。

步骤7，将步骤6得到的定量对照样品红外光谱数据进行分析，以每种定量对照样品中不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰高或者峰面积为纵坐标、掺伪油的质量含量（%）为横坐标作标准曲线图，建立油茶籽油定量分析模型。

步骤8，对步骤2得到的待测样品红外光谱数据进行定量分析，按步骤7的油茶籽油定量分析模型，根据待测样品的不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰高或者峰面积，计算出待测样品中油茶籽油的质量含量。

进一步优化方案，步骤5制备的定量对照样品中掺伪油的质量含量为1～100%不等，每种定量对照样品的掺伪油的质量含量相差为10～20%。

本发明的原理是：红外光谱是波长在2500~25000nm（波数4000~400cm^-1）的电磁波，不同植物油由于脂肪酸组成不同而有其特异的红外吸收光谱，其谱带的数目、位置、形状和强度都有差异，本发明即利用此原理，通过傅里叶变换红外光谱仪建立光谱波数范围为4000～650cm^-1条件下的纯品油茶籽油的光谱数据库，经过数据分析发现光谱波数范围为3005cm^-1时，纯品油茶籽油对光谱有明显吸收，且有别于其他植物油，因此本发明建立了在4000～650cm^-1红外光谱条件下油茶籽油定性分析模型及油茶籽油定量分析模型，快速、准确的检测油茶籽油。

本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：本发明基于直观的植物油红外光谱图，通过简单的预处理，放大其特征信号，实现油茶籽油的定性鉴别，并通过朗伯比尔定律建立二元掺伪体系，制作油茶籽油定量分析模型，定量分析油茶籽油掺伪，与传统方法相比，本发明能在几分钟内完成对被测样品进行油茶籽油的定性测定以及油茶籽油的纯度的测定，具有方法简单、易于操作、检测快速和测定准确的优点。

附图说明

图1为本发明检测的定性对照样品的红外光谱原始数据图。

图2为本发明对图1的数据通过二阶导数法处理的定性对照样品的红外光谱数据图。

图3为本发明建立的油茶籽油定性分析二维模型。

图4为本发明建立的油茶籽油定性分析三维模型。

图5为本发明检测的定量对照样品含有的不饱和碳氢的伸缩振动峰光谱图。

图6为本发明建立的以峰高为纵坐标的油茶籽油定量分析模型。

图7为本发明建立的以峰面积为纵坐标的油茶籽油定量分析模型。

图8为通过图6的分析模型计算的油茶籽油掺伪量预测值与真实值相关性分析图。

图9为通过图7的分析模型计算的油茶籽油掺伪量预测值与真实值相关性分析图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，其包括以下步骤：

步骤1，样品制备，

取来源不同的6个大豆油样品作为以大豆油为对照样品的定性对照样品，取来源不同的6个花生油样品作为以花生油为对照样品的定性对照样品，取来源不同的6个玉米油样品作为以玉米油为对照样品的定性对照样品，取来源不同的6个棕榈油样品作为以棕榈油为对照样品的定性对照样品，取来源不同的6个油茶籽油样品作为以油茶籽油为对照样品的定性对照样品，共5种定性对照样品。

将抽样取得的未知油样作为待测样品。

步骤2，使用傅里叶变换红外光谱仪，在光谱波数范围为4000～650cm^-1、最高分辨率为4cm^-1的条件下，对步骤1的各定性对照样品和待测样品进行32次扫描，分别得到各待测样品的红外光谱数据和各定性对照样品的红外光谱数据（见图1）。

步骤3，将步骤2得到的各定性对照样品的红外光谱数据进行二阶求导，去除漂移，提高谱图分辨率，结果见图2，图2中显示出定性对照样品含有的不饱和碳氢（=CH）最大吸收峰的位置：油茶籽油在3005cm^-1，棕榈油在3007cm^-1，花生油3008cm^-1，而大豆油和玉米油都在3009cm^-1。采用TQAnalyst光谱分析软件中的主成分分析法对图2的红外图谱数据图进行分析，得出定性对照样品的主成分值（PCs），取主成分值大的前2个PC1和PC2建立油茶籽油定性分析二维模型，见图4，或取主成分值大的前3个PC1、PC2和PC3建立油茶籽油定性分析三维模型，见图5。

步骤4，图3和图4同时显示出6种定性对照样品的明显分区分布，待测样品的红外图谱数据在图3和图4的位置均靠近油菜籽油的定性对照样品，判定出本实验中的待测样品含有油茶籽油。

步骤5，制备6种掺有不同质量比例玉米油和油茶籽油的混合植物油作为定量对照样品，定量对照样品中玉米油质量含量依次为0%、20%、40%、60%、80%和100%。

步骤6，使用傅里叶变换红外光谱仪，在光谱波数范围为4000～650cm^-1、最高分辨率为4cm^-1的条件下，对定量对照样品进行扫描，得到定量对照样品红外光谱数据，见图5，图5中1至6标记分别为玉米油质量含量依次为100%、80%、60%、40%、20%和0%的定量对照样品中含有的不饱和碳氢的伸缩振动峰光谱图。

步骤7，将步骤6得到的定量对照样品红外光谱数据（图5）进行分析得出，图5中随着玉米油的含量的增加、油茶籽油含量的降低，不饱和碳氢（=CH）在波数3005cm^-1处的吸光度相应增加，这是由于玉米油与油茶籽油相比，含有的不饱和碳氢含量较高，造成油茶籽油含量低的定量对照样品中，含量较多的玉米油增加了不饱和碳氢的含量，图5中不饱和碳氢对应伸缩振动峰的峰高及峰面积都有增加。本发明以每种油茶籽油定量对照样品中不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰高为纵坐标、每种油茶籽油定量对照样品中掺有的玉米油的质量含量（%）为横坐标作标准曲线图，建立峰高—油茶籽油定量分析模型，见图6。

步骤8，对步骤2得到的待测样品红外光谱数据进行定量分析，按步骤7的油茶籽油定量分析模型（图6），将待测样品的不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰高0.14代入图6中的标准曲线方程，计算出待测样品中掺伪油的质量含量即油茶籽油的掺伪量为16.67%，最终计算出待测样品中油茶籽油的质量含量为83.33%。

实施例2

本实施例的油茶籽油定量分析模型与实施例1的区别在于：

步骤7，将实施例1中步骤6得到的定量对照样品红外光谱数据进行分析，以每种油茶籽油定量对照样品中不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰面积为纵坐标、每种油茶籽油定量对照样品中掺有的玉米油的质量含量（%）为横坐标作标准曲线图，建立峰面积—油茶籽油定量分析模型，见图7。

步骤8，将待测样品的不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰面积2.025，代入图7中的标准曲线方程，计算出待测样品中非油茶籽油的质量含量即油茶籽油的掺伪量为16.68%，最终计算出待测样品中油茶籽油的质量含量为83.32%。

本实施例的其他步骤与实施例1的相同。本实施例的峰面积—油茶籽油定量分析模型与实施例1的峰高—油茶籽油定量分析模型对待测样品的油茶籽油含量测定基本一致。

对本发明建立的峰高—油茶籽油定量分析模型、峰面积—油茶籽油定量分析模型分验证试验，具体如下。

按以下质量比例配制油茶籽油掺伪样品，作为验证样品，验证样品中油茶籽油：大豆油的质量比例分别为：2:1、2:2、2:4和2:6，对应的大豆油质量含量的真实值依次为：33.3%、50%、66.7%和75%。按照上述红外扫描条件扫描验证样品后获取光谱数据。

将得出各验证样品的不饱和碳氢（=CH）的伸缩振动峰的峰高值，带入图6中的标准曲线中，计算出各验证样品中大豆油的质量含量预测值，其与真实值的关系如图8，从图8可看出，通过峰高-油茶籽油定量分析模型计算的预测值与真实值相关系数分别为0.979，相关性显著，能够精确定量分析油茶籽油的掺伪量。

将得出各验证样品的不饱和碳氢（=CH）的伸缩振动峰的峰面积值，带入图7中的标准曲线中，计算出各验证样品中大豆油的质量含量预测值，其与真实值的关系如图9，从图9可看出，通过峰面积-油茶籽油定量分析模型计算的预测值与真实值相关系数分别为0.9717，相关性显著，同样能够精确定量分析油茶籽油的掺伪量。

Claims (3)

1.一种基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，制备样品；

取大豆油、花生油、玉米油、棕榈油和油茶籽油作为5种定性对照样品；

将抽样取得的未知油样作为待测样品；

步骤2，使用傅里叶变换红外光谱仪，在光谱波数范围为4000～650cm^-1、最高分辨率为4cm^-1的条件下，对定性对照样品和待测样品进行扫描，分别得到定性对照样品和待测样品的红外光谱数据；

步骤3，将步骤2得到的定性对照样品的红外光谱数据进行定性分析，采用红外光谱主成分分析法建立油茶籽油定性分析模型；

步骤4，根据待测样品的红外光谱数据在步骤3的油茶籽油定性分析模型中的位置判定待测样品是否含有油茶籽油。

2.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，其特征在于还包括以下步骤：

步骤5，经过步骤4判定待测样品含有油茶籽油时，制备4至8种掺有不同质量比例掺伪油和油茶籽油的混合植物油作为定量对照样品，所述掺伪油为大豆油、花生油、玉米油和棕榈油；

步骤6，使用傅里叶变换红外光谱仪，在光谱波数范围为4000～650cm^-1、最高分辨率为4cm^-1的条件下，对定量对照样品进行扫描，得到定量对照样品的红外光谱数据；

步骤7，将步骤6得到的定量对照样品红外光谱数据进行分析，以每种定量对照样品中不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰高或者峰面积为纵坐标、掺伪油的质量含量（%）为横坐标作标准曲线图，建立油茶籽油定量分析模型；

步骤8，对步骤2得到的待测样品红外光谱数据进行定量分析，按步骤7的油茶籽油定量分析模型，根据待测样品的不饱和碳氢（=CH）伸缩振动峰的峰高或者峰面积，计算出待测样品中油茶籽油的质量含量。

3.根据权利要求2所述的基于傅里叶变换红外光谱技术检测油茶籽油的方法，其特征在于：步骤5制备的定量对照样品中掺伪油的质量含量为1～100%不等，每种定量对照样品的掺伪油的质量含量相差为10～20%。