紅外光譜技術在食用油水分含量檢測中的應用研究

黃　丹，劉　芳

（文山學院 化學與工程學院，云南 文山 663099）

紅外光譜技術在食用油水分含量檢測中的應用研究

黃丹，劉芳

（文山學院 化學與工程學院，云南 文山 663099）

利用傅里葉變換紅外光譜測定了6種食用油的譜圖。結(jié)果表明，不同類型食用油的紅外吸收光譜基本相同，但其特征吸收峰的相對強度有所不同，依據(jù)含水量的體積分數(shù)與吸光度建立了食用油含水量的測定方法。該方法簡便、快捷，為食用油質(zhì)量等級標準的確立提供了一定的技術支持。

食用油；紅外光譜法；含水量

我國是食用植物油的消費大國，食用植物油是人們膳食結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成成分，能提供人體熱量和必須的脂肪酸，促進腸溶性維生素吸收，食用植物油品質(zhì)的好壞直接關系到人們的生命安全和生活質(zhì)量。

油脂是疏水性物質(zhì)，用干燥油料壓榨取得的油脂，其含水量甚少，但在目前油脂工業(yè)的生產(chǎn)條件下，由于原料水分偏大，設備不完善或操作技術不良等原因，往往會使生產(chǎn)的油脂含水量過多。此外，油脂在運輸和儲藏過程中，由于雨水浸入，也會使油脂水分增高。油脂水分增加，不僅會使油脂水解作用增強，游離脂肪酸增多，還會增加酶的活性，有利于微生物生長繁育[1]。一般認為，油脂含水量超過0.2%，水解作用就會增強，游離脂肪酸也會增多。含水量越高，水解速度就會越快，油脂就會迅速酸敗變質(zhì)，失去食用價值?？梢?，油脂中的水分含量是油脂安全儲藏的重要條件，也是引起酸敗變質(zhì)的重要因素，油脂中水分含量是影響其品質(zhì)的重要指標之一。因此研究快速，準確檢測油脂中水分含量的方法具有十分重要的意義。

到目前為止，人們已經(jīng)開發(fā)出較多方法用于樣品的水分含量檢測。常用的方法有氣相色譜法，高效液相色譜法[2]，紫外可見分光光度法[3]，電導法[4]等常規(guī)化學分析方法。這些方法具有較高的準確度和可靠性，但需借助于昂貴的實驗室條件對樣品進行復雜的前處理，期望分析速度慢，不能滿足市場快速檢測的需要[5-6]。紅外光譜技術鑒于其具有快速、高效、無污染、無需前處理、無損分析、在線檢測及多組分同時測定等優(yōu)點，在食品等領域獲得了空前的發(fā)展。在糧油檢測方面，它可同時測定小麥中蛋白質(zhì)、淀粉、水分、灰分、干面筋等含量，快速測定其他糧食中淀粉和蛋白質(zhì)含量，用于評價和控制面粉生產(chǎn)過程中原料與產(chǎn)品的品質(zhì)。該技術為食品加工提供了一種簡單、快捷、準確的質(zhì)量控制手段[7]。

1　實驗部分

1.1實驗儀器

IRPrestige-21傅里葉紅外變換光譜儀（日本島津）；DHG-9076型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海躍進醫(yī)用光學器械廠）；SK2200HP超聲波清洗器（上?？茖С晝x器有限公司）；XS225A電子分析天平（普利賽斯國際（上海）有限公司）；CJJ78-1磁力加熱攪拌器（上海壘固儀器有限公司）；壓片干機和壓片模具，瑪瑙研缽。

1.2原料與試劑

1.2.1樣品

選擇文山大眾超市6種不同品牌的菜籽油作為分析樣品，基本情況如表1所示。

表1　菜籽油樣品基本情況

1.2.2樣品的處理

分別取10 mL不同種類的菜籽油于50 mL的燒杯中，編號1～6。同時取金菜花牌菜籽油350 mL于燒杯中，加入50 g硅膠進行干燥，經(jīng)硅膠干燥3 d后，得不含水的干燥菜籽油樣品。取9個潔凈、干燥的錐形瓶，用移液管取35 mL干燥的菜籽油放置于9個錐形瓶中。然后于錐形瓶中分別加入一定量的蒸餾水，使菜籽油中水的質(zhì)量分數(shù)在0～0.6%范圍內(nèi)。然后將錐形瓶用保鮮膜密封，緩慢震蕩，使浮在水面上的水珠沉入杯底，并超聲處理60 min，使水與油均勻分散。

1.3樣品的測定

取6種菜籽油樣品分別滴在KBr鹽片窗上，固定后放入紅外光譜儀中進行測定，光譜測定條件為：背景為空氣，波數(shù)范圍：4000～400 cm-1，掃描次數(shù)10次。

2　結(jié)果與討論

2.16種菜籽油的紅外譜圖解析

圖1　菜家村菜籽油的紅外譜圖

圖2　滇雪壓榨菜籽油的紅外譜圖

圖3　金菜花菜籽油的紅外譜圖

圖4　金龍魚菜籽油的紅外譜圖

圖5　蜜戀四季菜籽油的紅外譜圖

圖6　香滿園菜籽油的紅外譜圖

由圖1～圖6可以看出，6種菜籽油在4000～400 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸收光譜基本相同，表現(xiàn)在3007 cm-1有不飽和的C-H伸縮振動峰，在2924 cm-1、2852 cm-1處有飽和的C-H伸縮振動峰，在1747 cm-1處有C=O伸縮振動峰，在1462 cm-1、1377 cm-1處有亞甲基的彎曲振動峰，在723 cm-1處有碳鏈骨架振動峰，在1163 cm-1處有甘油三脂中的C-O伸縮振動峰。盡管各種菜籽油的紅外吸收光譜基本相同，但它們的特征吸收峰的相對強度卻是有所差異。

表2　各食用菜籽油紅外吸收光譜中特征吸收峰的強度（以吸光度表示）

從表2可以看出3007 cm-1為不飽和的C-H的伸縮振動峰，菜家村的相對強度最大，蜜戀四季、滇雪壓榨、金龍魚、香滿園的次之，金菜花的最小，說明這些油中不飽和脂肪酸的含量依次減小。2924 cm-1和2852 cm-1為飽和碳的C-H伸縮振動峰，菜家村、蜜戀四季和金龍魚較強，說明這3種菜籽油中飽和脂肪酸的含量較高。1462 cm-1和1377 cm-1為亞甲基的彎曲振動峰，菜家村、蜜戀四季和滇雪壓榨較強，說明3種油中亞甲基含量較高，即脂肪酸的碳鏈較長，兩者的723 cm-1碳鏈骨架振動峰相對較強也說明了這一點。1163 cm-1處是甘油三酯中C-O伸縮振動峰，菜家村、蜜戀四季和滇雪壓榨較強，說明這3種油的甘油三酯含量較高。

2.2食用油含水量測定回歸方程的建立

由于水分子在3444 cm-1、2063 cm-1和1633 cm-1三處均有特征吸收峰，其中，波數(shù)為3444 cm-1和1633 cm-1兩處比較明顯。因為水分子中的O-H鍵和游離的醇和酚會在3650～3200 cm-1范圍內(nèi)形成特征吸收峰，雖然羧酸等有機酸的特征吸收峰在3000 cm-1左右不會對水分子中締合的羥基產(chǎn)生干擾，但是N-H伸縮振動會在3500～3150 cm-1形成吸收峰。因此不能選擇3444 cm-1作為水含量分析的特征吸收峰，應選1633 cm-1處的吸收特征峰來測定。測定了9種不同含水量金菜花牌菜籽油1633 cm-1處的吸光度值如表3。

表3　不同水含量標準樣品的原始紅外光譜數(shù)據(jù)

圖7　菜籽油中水的體積分數(shù)與1633 cm-1處吸光度的線性關系

根據(jù)菜花牌菜籽油1633 cm-1的吸光度建立了吸光度與含水體積分數(shù)之間的線性關系，如圖7所示。線性函數(shù)為Y=0.1483X+0.0032，X表示含水體積分數(shù)，Y表示1633 cm-1峰的吸光度。相關系數(shù)R=0.9990。

2.3樣品中水分含量的測定

依據(jù)建立的回歸方程對6種樣品的含水量進行了測定，測定結(jié)果如下：

表4　6種樣品的水分含量

從6種樣品的測定結(jié)果可看出它們的含水量均符合我國對食用油脂含水量不得高于0.2%的規(guī)定。

3　結(jié)論

選取的6種菜籽油紅外吸收光譜相似，出現(xiàn)的特征吸收峰數(shù)目、峰位和峰形基本相同，說明不同品牌菜籽油的主要成分是相同的。但它們紅外吸收峰的相對強度又有差異，說明所含不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸和甘油三酯等主要成分的含量有所不同。用金菜花配制成不同含水體積分數(shù)的樣品，在1633 cm-1測定其吸光度，該處測定得到的吸光度值與含菜籽油的含水體積分數(shù)呈正比關系且線性關系良好。因此，該法可用于食用油品質(zhì)的鑒定。

[1] 徐源，黃金強，王志亮，等.紅外光譜法測定花生油中水分含量[J].實驗技術與管理，2012（7）：47.

[2] 尹平河，王桂華，趙玲，等.GC-MS法鑒別食用油和餐飲業(yè)中棄油脂的研究[J].分析實驗室，2006（3）：3.

[3] 劉薇，尹平河，趙玲，等.電導率法快速鑒別潲水油[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2004（3）：3.

[4] 徐永群，孫素芬，馮學峰，等.黃芩產(chǎn)區(qū)紅外指紋圖譜和聚類分析法的快速鑒別研究[J].光譜學與光譜分析，2003（23）：2.

[5] 鄧月娥，牛立元，孫素琴.植物油紅外光譜特性分析[J].河南科技學院（自然科學版），2005（3）：65-66.

[6] 范璐，王美美，楊紅衛(wèi)，等.傅里葉變換紅外吸收光譜識別五種植物油的研究[J].分析化學簡報，2007（3）：390-392.

[7] 賈春曉，熊衛(wèi)東，毛多斌，等.現(xiàn)代儀器分析技術及其在食品中的應用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009：114.

Application of Infrared Spectroscopy in Quality Detection of Edible oil

HUANG Dan, LIU Fang
(School of Chemistry and Engineering, Wenshan University, Wenshan Yunnan 663099, China)

Six kind of edible oil’s spectra are determined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy. The results show that the infrared absorption spectra of different types of edible oil are similar, but their relative intensities of characteristic absorption peak are different. The paper hereby establishes the method for the determination of the water content in edible oil based on water containing volume fraction and absorbance, which is convenient and fast and provides technical supports for the establishment of quality grade standard of edible oil.

edible oil, infrared spectroscopy, water content .

O657.33

A

1674 - 9200（2016）03 - 0093 - 04

（責任編輯楊愛民）

2015 - 03 - 19

云南省高等學校名師工作室骨干教師省內(nèi)訪問學者“云南民族大學王紅斌教授名師工作室”項目。

黃丹，女，云南昭通人，文山學院化學與工程學院2011級化學專業(yè)學生；劉芳，女，云南宣威人，文山學院化學與工程學院副教授，碩士，該文指導教師，主要從事分析化學研究。