利用紅外吸收光譜法分析食用植物油的有害物質(zhì)*

石　磊，劉志龍，趙柯瑩，李晉紅

(太原科技大學(xué) 應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030024)

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利用紅外吸收光譜法分析食用植物油的有害物質(zhì)*

石磊，劉志龍，趙柯瑩，李晉紅

(太原科技大學(xué) 應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030024)

摘要：實(shí)驗(yàn)通過(guò)紅外吸收光譜法測(cè)定了4種食用植物油的吸收光譜并進(jìn)行比較分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析、對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同食用植物油在4 000 cm～500 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸收光譜基本相同，在3 008、2 925、2 854、1 747、1 465、1 376、1 164、723 cm-1處均出現(xiàn)相似的吸收峰。說(shuō)明不同種類的食用植物油的主要成分大致是相同的，但是各種食用植物油紅外吸收光譜特征峰的相對(duì)強(qiáng)度又有所不同，說(shuō)明它們的不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸及甘油三酯等主成分的含量有所不同，飽和脂肪酸和甘油三酯攝入過(guò)多，會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生很嚴(yán)重的危害，利用紅外吸收光譜法可簡(jiǎn)便、快捷分析食用油植物的有害物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：食用植物油；紅外吸收光譜；有害物質(zhì)

食用植物油是我們生活中必不可少的必需品之一，它主要由飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸和甘油三酯組成。其中飽和脂肪酸和甘油三酯的攝入過(guò)多會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生很多危害，嚴(yán)重危害健康。分析這些成分的含量對(duì)食用植物油的有害物質(zhì)研究有著重要的意義。物質(zhì)的紅外吸收光譜包含有豐富的信息，對(duì)于一個(gè)混合物體系，其紅外吸收光譜是體系中所含各種基團(tuán)譜峰的疊加?；旌衔锝M成的變化，將直接導(dǎo)致分子振動(dòng)光譜整體譜圖的變化，但仍能保持其譜圖的宏觀指紋性，因此紅外吸收光譜越來(lái)越多地應(yīng)用于動(dòng)、植物藥物和食物的真?zhèn)蝺?yōu)劣鑒別。2011年何優(yōu)選等人對(duì)食用油品質(zhì)的紅外吸收光譜進(jìn)行了分析[1]；Firestone等利用近紅外光譜儀測(cè)定棕櫚油中極性組分的含量，發(fā)現(xiàn)紅外光譜的變化非常顯著，特別是在羥基團(tuán)和醛基團(tuán)的吸收區(qū)域(4700-00 cm-1)，光譜的變化更是顯著[2]；2005年Vincent等將傅立葉變換拉曼光譜與中紅外光譜結(jié)合，使用聚類分析的方法檢測(cè)橄欖油中的榛子油含量[3]；2007年范璐等人利用傅里葉變換紅外吸收光譜進(jìn)行了識(shí)別五種植物油的研究[4]；2011年蘇德森，陳涵貞，林虬對(duì)花生油、大豆油、菜籽油、玉米油和葵花籽油分別進(jìn)行加熱試驗(yàn)，采用氣相色譜法測(cè)定其不同加熱溫度和不同加熱時(shí)間脂肪酸組成,分析研究食用油中反式脂肪酸形成和變化特點(diǎn)及其影響因素[5]；2012年暨南大學(xué)的謝夢(mèng)圓等對(duì)地溝油和食用植物油近紅外吸收光譜進(jìn)行了研究[6]；2014年耿響，楊麗芳，李剛對(duì)近紅外光譜快速檢測(cè)技術(shù)在食用油領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究[7]；綜上所述，紅外光譜法是檢測(cè)食用植物油的可靠的方法之一。紅外吸收光譜可以顯示物質(zhì)的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)等信息，同時(shí)，也可以監(jiān)測(cè)或分析化合物的存在與含量，應(yīng)用范圍甚廣。本文選取了玉米油、大豆油、葵花油、稻米油，利用傅里葉變換紅外光譜儀，測(cè)定了它們的紅外吸收光譜，得到了一些利用紅外吸收光譜鑒定食用植物油有害物質(zhì)的結(jié)論。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

北京瑞利分析儀器公司(原北京第二光學(xué)儀器廠)的WQF-510型傅里葉變換紅外光譜儀。(可拆卸式液體池、KBr鹽片)。無(wú)水乙醇。

1.2實(shí)驗(yàn)條件

檢測(cè)器測(cè)定范圍4 000 cm～400 cm-1，分辨率1 cm-1，掃描次數(shù)累加32次。

1.3樣品及來(lái)源

選擇4種食用植物油作為分析樣品，樣品編號(hào)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等基本情況如表1所示。

表1　4種食用植物油基本信息

1.4實(shí)驗(yàn)過(guò)程

取適量食用植物油樣品于2片干凈的KBr鹽片中間，小心轉(zhuǎn)動(dòng)鹽片，使食用油形成均勻液膜，固定好后放入紅外光譜儀樣品架上，在設(shè)定條件下測(cè)繪樣品紅外吸收光譜，對(duì)光譜進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到樣品的紅外吸收光譜圖。

2結(jié)果與討論

各種食用油在4 000 cm～400 cm-1之間的紅外吸收光譜如圖1所示。由圖1可知，選取的4種食用植物油，在4 000 cm～400 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸光譜基本相同，表現(xiàn)在3 008 cm-1有不飽和碳的C-H伸縮振動(dòng)峰，在2 925、2 854 cm-1處有飽和碳的C-H伸縮振動(dòng)峰，在1 747 cm-1處有C=O伸縮振動(dòng)峰，在1 465、1 376 cm-1處有亞甲基的彎曲振動(dòng)峰，在723 cm-1處有碳鏈骨架振動(dòng)峰，在1 164 cm-1處有甘油三酯中C-O伸縮振動(dòng)峰。各食用植物油紅外光譜出現(xiàn)的特征峰數(shù)、峰位和峰形基本相同，說(shuō)明不同種類的食用植物油的主要組分是相同的。

圖1　4種食用植物油的紅外光譜圖(4 000 cm-1～400 cm-1)

各種食用油紅外吸收光譜中特征吸收峰的強(qiáng)度以吸光度表示見表2。

表2　各食用油紅外吸收光譜中特征吸收峰的強(qiáng)度(以吸光度值表示)

注：A3008表示波數(shù)為3 008 cm-1吸收峰的吸光度

表3　各食用植物油紅外吸收光譜中特征吸收峰的相對(duì)強(qiáng)度

各食用油紅外吸收光譜中特征吸收峰的強(qiáng)度用吸光度值表示如表2所示，根據(jù)其特征吸收峰的吸光度值，以其本身的C=O伸縮振動(dòng)峰(波數(shù)為1 747 cm-1)強(qiáng)度為基準(zhǔn)，計(jì)算其他特征吸收峰的相對(duì)強(qiáng)度見表3。由表3的數(shù)據(jù)可知，盡管各食用油的紅外吸收光譜基本相同，但它們的特征吸收峰的相對(duì)強(qiáng)度卻是有所差異的。3 008 cm-1為不飽和碳的C-H伸縮振動(dòng)峰，稻米油的相對(duì)強(qiáng)度最大，葵花油、大豆油次之，玉米油最小，說(shuō)明這些油中不飽和脂肪酸的含量依次減小。2 925 cm-1和2 854 cm-1為飽和碳的C-H伸縮振動(dòng)峰，大豆油、玉米油較強(qiáng)，說(shuō)明這2種油中飽和脂肪酸的含量較高，1 465 cm-1和1 377 cm-1為亞甲基的彎曲振動(dòng)峰，稻米油較強(qiáng)，說(shuō)明這種油亞甲基含量較高即脂肪酸的碳鏈較長(zhǎng)，其723 cm-1碳鏈骨架振動(dòng)峰相對(duì)較強(qiáng)也說(shuō)明了這一點(diǎn)。1 164 cm-1處是甘油三酯中C-O伸縮振動(dòng)峰，稻米油較強(qiáng)，說(shuō)明這種油的甘油三酯含量較高。

3結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)選取的4種食用植物油的紅外吸收光譜相似，出現(xiàn)的特征峰數(shù)峰位和峰形基本相同，說(shuō)明不同種類食用植物油的主要組分是相同的，各種食用油紅外光譜特征峰的相對(duì)強(qiáng)度又有差異，說(shuō)明它們的不飽和脂肪酸，飽和脂肪酸及甘油三酯等主成分的含量又有所不同。實(shí)驗(yàn)中選取的稻米油含有的不飽和脂肪酸和甘油三酯相對(duì)強(qiáng)度最大，大豆油和玉米油的飽和脂肪酸的相對(duì)含量比較高。其中不飽和脂肪酸對(duì)促進(jìn)人體的健康有著極為重要的意義，它有著調(diào)節(jié)血脂、清理血栓、調(diào)節(jié)免疫等功效。但是飽和脂肪酸攝入過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致血膽固醇、三酰甘油、LDL-C升高，繼發(fā)引起動(dòng)脈管腔狹窄，形成動(dòng)脈粥樣硬化，增加患冠心病的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，有害物質(zhì)在所選取的食用植物油中均有分布，不同的有害物質(zhì)在不同的食用植物油中相對(duì)含量有所不同。

參考文獻(xiàn)

[1]何優(yōu)選，梁奇峰.食用油品質(zhì)的紅外吸收光譜分析[J].化工技術(shù)與開發(fā),2011，40(6):32-34.

[2]Firestone D,Stier R,Blumenthal M.Regulation of Frying Fats and Oils[J].Food Technology,1991(45):90-94.

[3]Baeten V,Pierna J A F,Dardenne P,et al.Detection of the Presence of Hazelnut Oil in Olive Oil by FT-Raman and FT-MIR Spectroscopy[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005(53):6201-6206.

[4]范璐，王美美，楊紅衛(wèi)，等.傅里葉變換紅外吸收光譜識(shí)別五種植物油的研究[J].分析化學(xué)研究簡(jiǎn)報(bào)，2007(3):309.

[5]蘇德森，陳涵貞，林虬.食用油加熱過(guò)程中反式脂肪酸的形成和變化[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2011(26):69.

[6]謝夢(mèng)圓，張軍，陳哲，等.地溝油的近紅外光譜分析鑒別[J].中國(guó)油脂,2012(36):80-83.

[7]耿響，楊麗芳，李剛.近紅外光譜快速檢測(cè)技術(shù)在食用油領(lǐng)域的應(yīng)用[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014(26):102.

Analysis of Harmful Substances in Edible Vegetable Oils by Infrared Absorption Spectrometry

Shi Lei, Liu Zhilong, Zhao Keying, Li Jinhong

(SchoolofAppliedScience,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,TaiyuanShanxi030024,China)

Abstract:The absorption spectra of 4 edible vegetable oils are determined by infrared absorption spectroscopy and compared with the experimental results. Through the experimental analysis and comparison, the infrared absorption spectra of different edible vegetable oils in the range of 4 000 to 500 cm-1are basically the same, and the similar absorption peak appears at all the points of 2 925, 2 854, 1 747, 1 465, 1 376, 1 164, 3 008 and 723 cm-1. That means the main components of different type edible vegetable oils are the same. But the relative intensity of the infrared absorption spectra of various edible vegetable oils is different, which shows that the main components such as unsaturated fatty acids, saturated fatty acids and triglycerides are not identical. So it means that the infrared absorption spectra can be used to make a simple and quick analysis on the harmful substances in edible oil.

Key words:edible oil; infrared absorption spectrum; harmful substances

收稿日期：2016-02-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(61405136)；太原科技大學(xué)2015年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(xj2015001)；太原科技大學(xué)2014年校級(jí)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(20145009)

作者簡(jiǎn)介：石磊(1992- )，男，山西長(zhǎng)治人，專業(yè)：應(yīng)用物理。

文章編號(hào)：1674- 4578(2016)03- 0012- 02

中圖分類號(hào)：TN219

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A