離子遷移譜技術(shù)快速識別地溝油

顏毅堅+何東平+曹文明+馬軍

離子遷移譜技術(shù)是一項比較成熟的檢測技術(shù)，已成功地應用于可揮發(fā)性有機物（VOC）和化學戰(zhàn)劑（CWA）測量。但將離子遷移譜技術(shù)應用到“地溝油”的檢測鑒別領(lǐng)域尚未見報道。

食用植物油的安全問題日益突出，加強食用植物油生產(chǎn)和銷售監(jiān)管的同時，建立一種科學、簡便、快速、有效、準確的檢測方法，在“地溝油”檢測鑒別以及食用植物油真實性檢測鑒別上是十分重要而迫切的。

地溝油最初是指餐飲業(yè)使用后廢棄在下水道或者隔油池中撈取的油膩漂浮物經(jīng)提煉后的油，“地溝油”的概念通常泛指以下幾種：（1）餐廚垃圾形成的油脂（俗稱泔水油）：收集餐飲行業(yè)餐廚垃圾經(jīng)過加工提煉而形成的油脂。這種方法是地溝油來源的主要途徑；（2）煎炸老油：餐飲業(yè)經(jīng)過反復高溫烹調(diào)或煎炸后的剩余油脂，經(jīng)過濾或摻兌新鮮油脂再利用，這種現(xiàn)象非常普遍；（3）陰溝油：在餐飲店或食堂附近的隔油池或下水道中撈取油膩的漂浮物，經(jīng)過加工提煉而形成的油脂，這便是地溝油名稱的最初由來；（4）不合格的動物組織形成的油脂：用未經(jīng)過衛(wèi)生部門檢疫的、或不合格的、或變質(zhì)腐爛的家禽、牲畜的內(nèi)臟或組織提煉而成的油脂；（5）還包括其他加工過程廢棄油脂，如烤鴨油、化工油等。

“地溝油”的檢測根據(jù)其理化性質(zhì)通常從酸值、過氧化值、膽固醇含量等方面進行檢測，采用的檢測方法包括：常規(guī)理化指標法、薄層色譜法、紫外分光光度法、膽固醇含量判定法、電導率和極性物質(zhì)測定法、真菌毒素測定法、表面活性劑測定法、氣相色譜測揮發(fā)性成分、脂肪酸相對不飽和度、快速檢測試紙法等。但是，由于“地溝油”不是一種化學組分固定不變的物質(zhì)，因來源不同、精煉加工程度不同，其內(nèi)在物質(zhì)組成會呈現(xiàn)或多或少的差異。上述例舉的“地溝油”檢測技術(shù)都未能適用所有類型的“地溝油”。

離子遷移譜技術(shù)在地溝油檢測領(lǐng)域的應用研究

離子遷移譜（IMS）技術(shù)原理是，大氣壓條件下利用化學電離手段電離已氣體化的待檢測物質(zhì)，并在電場與反向遷移氣體的共同作用下遷移，使得不同種類離子的分離而形成的離子時間分辨譜。IMS技術(shù)特點之一，就是對眾多類的有機分子特征譜產(chǎn)生高靈敏度的信號響應，對有機混合物的響應譜圖所含的物質(zhì)信息豐富而完整。本次研究采用的是矽感科技研制的IMS-100型設(shè)備。該設(shè)備的進樣方式是將待測樣本滴入樣品盒中直接進入IMS檢測，獲取檢測數(shù)據(jù)。IMS測試分析條件：遷移管溫度：60℃；進樣端溫度：170℃；氣流：280mL/min；進樣量：4μL。

1.加溫對油脂的影響以及在IMS設(shè)備上的反應。

地溝油的前身是天然油脂，是動物油脂和植物油脂的混合物，其主要成分是三甘油酯。地溝油來源復雜，至今未能找到一種能夠準確有效地表述地溝油特性的物質(zhì)。但是，地溝油唯一的共同點就是反復被加溫。加溫會改變油脂的內(nèi)部物質(zhì)組成成分及分布，IMS能夠清晰、靈敏地反映出這種變化。

選取一種植物油，在150℃、180℃以及210℃的溫度下分別加熱2h、4h、6h和8h，加熱完成后室溫下靜置4h之后用IMS測試。油脂在加熱過程中發(fā)生氧化反應。隨著加熱溫度的升高，或加熱時間的加長，產(chǎn)生醛酮類、烴類、酯類、酸類、呋喃以及醇類等揮發(fā)性物質(zhì)，并且脂肪酸和脂肪的聚合反應產(chǎn)生二聚物及多聚物，同時甘油三酯在熱和水的共同作用下會水解生成單酰甘油以及游離脂肪酸，這一系列的氧化聚合及水解等反應，都使得油脂樣本中揮發(fā)性物質(zhì)增多，當用IMS檢測該油脂樣本時，其圖譜強度也越來越強，呈現(xiàn)線性遞增的趨勢。

2.“地溝油”或食用植物油類別的快速檢測和鑒別方法研究。

采集了國內(nèi)各地“地溝油”樣品1000多種，以及國內(nèi)外正常食用植物油樣品800多種進行研究?！暗販嫌汀睒颖局杏秀锼?、陰溝原油以及老油原油等，還包括各種精煉的二次油，如泔水脫臭油、泔水脫色油、陰溝脫臭油、陰溝脫色油等。本次實驗共采集了22435組有效數(shù)據(jù)。

從圖1、圖2的對比來看，1/K0在0.9～1.3范圍內(nèi)，地溝油與正常植物油的IMS譜圖有著十分明顯的區(qū)別。全面考慮特異性數(shù)據(jù)和非特異性數(shù)據(jù)，通過小波分解、一階導數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機森林等方法的組合運用，找出地溝油的特征指數(shù)，建立地溝油的識別模型。“地溝油”識別模型對已知樣本庫2184種油脂的識別結(jié)果是：食用植物油識別正確率96.19%，“地溝油”識別正確率81.45%。

3.“地溝油”識別模型的驗證。

純品油驗證：通過油脂生產(chǎn)企業(yè)和質(zhì)監(jiān)部門的協(xié)作，收集了99個正常植物油樣本和10個地溝油樣本對“地溝油”識別模型進行盲樣驗證，99個正常植物油正確識別率97.0%，誤判率（假陽性3個）3.0%；10個地溝油樣本，正確識別率為90%，誤判率（假陰性1個）為10%。

地溝油摻混驗證：分別在芝麻油樣本中摻入泔水油、陰溝油和煎炸老油，摻入量設(shè)置為5%、10%和20%，驗證地溝油識別模型。經(jīng)過地溝油摻混芝麻油的檢測驗證，整體正確識別率為96.3%，錯誤的數(shù)據(jù)主要是被識別為“芝麻調(diào)和油”，識別地溝油摻混的最低檢出限是5%。

結(jié)論

本文利用離子遷移譜儀作為地溝油檢測判別工具，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機森林、直觀判別等建模手段，對800種正常植物油和1500種地溝油進行了檢測和判別，得到的正常植物油識別率大于96%，地溝油識別率大于81%的初步結(jié)果。endprint