穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法鑒別豬油中摻雜石蠟的研究初探

李 安，馬紅棗，潘立剛，王 冬，梁 剛，滿 燕

(1.北京農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究中心，北京100097；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(北京)，北京100097)

油脂安全

穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法鑒別豬油中摻雜石蠟的研究初探

李 安1, 2，馬紅棗1, 2，潘立剛1, 2，王 冬1, 2，梁 剛1, 2，滿 燕1, 2

(1.北京農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究中心，北京100097；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(北京)，北京100097)

采用元素分析儀-穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法開展了豬油中摻雜石蠟的鑒別技術(shù)研究。以豬油為摻雜對(duì)象和工業(yè)石蠟為添加物，分析測(cè)定了不同豬油樣品和不同廠家的石蠟樣品中δ13C值大小，并對(duì)石蠟摻雜量與δ13C值進(jìn)行了相關(guān)性分析和回歸分析。豬油中δ13C值的分布范圍為-21.089×10-3～-16.418×10-3，石蠟中δ13C值分布范圍為-32.128×10-3～-30.713×10-3，兩者存在明顯差異。當(dāng)石蠟添加量達(dá)到10%時(shí)，可鑒別出豬油中是否添加了石蠟，根據(jù)回歸方程可對(duì)豬油中石蠟的含量進(jìn)行初步估算。該方法簡(jiǎn)便快速，能為動(dòng)物油脂摻假行為的監(jiān)管提供技術(shù)參考。

穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法；δ13C值；豬油；石蠟；摻假

食品摻雜行為損害了消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益，甚至可能危害生命健康。近年來，媒體多次報(bào)道了動(dòng)物油脂中摻雜石蠟的現(xiàn)象，不法分子為了降低成本以及增加油脂硬度等目的，進(jìn)行豬油摻蠟、火鍋底料的牛油中添加石蠟等非法摻雜行為。石蠟是一種重要的石油產(chǎn)品，是由飽和烷烴類化合物組成的混合物，幾乎無色無味[1]。由于過量攝入石蠟可引起消化系統(tǒng)疾病，我國法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)明令禁止將任何形式的石蠟添加到食品中，僅允許食品級(jí)石蠟用作糖果、焙烤食品等加工工藝過程的脫模劑[2]。

目前文獻(xiàn)報(bào)道的動(dòng)物油脂中石蠟的鑒別方法主要為石蠟提取稱重法[3-4]、GC-MS[5]以及傅里葉變換紅外光譜法[6]。石蠟提取稱重法和GC-MS雖能準(zhǔn)確定量出樣品中的石蠟含量，但需要進(jìn)行液液萃取前處理，消耗大量溶劑，且檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。傅里葉變換紅外光譜法也需要前期皂化等工序，操作煩瑣。穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法(Isotope ratio mass spectrometry, IRMS)是近些年來發(fā)展起來的食品摻雜摻假的快速鑒別手段，在蜂蜜[7]、葡萄酒[8]、果汁[9]、食用油[10]的真?zhèn)舞b別上得到了廣泛的應(yīng)用。由于動(dòng)物油脂與石蠟的來源不同，其13C/12C值理論上存在明顯差異，利用該差異可以鑒別動(dòng)物油脂中是否摻入石蠟。本研究以豬油為試驗(yàn)對(duì)象，通過對(duì)摻雜不同含量石蠟的豬油中δ13C值進(jìn)行比較分析，對(duì)豬油中摻雜石蠟的鑒別方法進(jìn)行初步探究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(wc=40.8%；δ13CVPDB-LSVEC=-26.39×10-3±0.04×10-3)，16份豬油樣品和8份石蠟樣品均購自市場(chǎng)。

MAT 253氣體穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀(美國Thermo公司)，F(xiàn)LASH 2000HT元素分析儀(美國Thermo公司)，VORTEX 4渦旋混合器(德國IKA公司)，2.5 μL移液器(德國Eppendorf公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

將豬油或石蠟樣品在70℃水浴中融化成液體狀，并渦旋混勻。用移液器吸取0.25 μL樣品至錫杯中，用鑷子鉗住杯口，用另一支鑷子擠扁杯身以排盡杯內(nèi)的空氣，并將其折疊成小方塊或小球狀。疊好后放入固體進(jìn)樣盤中待測(cè)。

1.2.2δ13C值的測(cè)定

采用元素分析儀-穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜(EA-IRMS)系統(tǒng)測(cè)定δ13C值，該系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 EA-IRMS系統(tǒng)主要參數(shù)

樣品經(jīng)自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)入元素分析儀，并在960℃高溫下瞬間燃燒轉(zhuǎn)化成CO2。采用谷氨酸標(biāo)樣標(biāo)定CO2參考?xì)庵械摩?3C值，儀器工作軟件根據(jù)CO2參考?xì)獾摩?3C值自動(dòng)計(jì)算出樣品中的δ13C值。

2 結(jié)果與分析

2.1 豬油及石蠟中穩(wěn)定同位素分析方法評(píng)價(jià)

利用EA-IRMS系統(tǒng)測(cè)定了豬油樣品中δ13C值。為了考察方法的精密度，以參考?xì)釩O2的平行試驗(yàn)考察內(nèi)精密度，分別選取1個(gè)豬油樣品和1個(gè)石蠟樣品進(jìn)行5次平行試驗(yàn)以考察外精密度，結(jié)果見表2。

表2 EA-IRMS系統(tǒng)測(cè)定參考?xì)夂?/p>

由表2可知，參考?xì)釩O2的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.006%，樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.015%，因此儀器的精密度達(dá)到分析要求。

2.2 豬油及石蠟中碳穩(wěn)定同位素的分布特征

采集了16份不同來源的豬油樣品和8份不同來源的石蠟樣品，利用EA-IRMS分別測(cè)定了豬油和石蠟中的δ13C值，結(jié)果見表3、表4。

表3 不同來源的豬油樣品中碳穩(wěn)定同位素δ13C值

由表3可知，豬油的δ13C值分布范圍在-21.089×10-3～-16.418×10-3之間，平均δ13C值為-18.670×10-3，極差為4.671×10-3。與郭蓮仙等[11]對(duì)豬油δ13C值測(cè)定范圍(-16.83×10-3～-18.70×10-3)相比，本文所測(cè)定的豬油δ13C值變化范圍分布較寬，這與本研究采集的豬油樣品來源廣泛有關(guān)。動(dòng)物的脂肪組織對(duì)13C具有貧化作用[12]，但貧化水平與動(dòng)物品種、產(chǎn)品加工方式、產(chǎn)地以及飼料來源等因素有關(guān)。由表3可知，精制豬油的δ13C值總體比普通熬制豬油的低，地方黑豬的豬油品種δ13C值總體高于地方白豬的δ13C值。由表4可知，石蠟的δ13C值分布在-32.128×10-3～-30.713×10-3之間，平均值為-31.249×10-3，極差僅為1.415×10-3，且石蠟的生產(chǎn)廠家、精煉程度、熔點(diǎn)、形狀等因素對(duì)其δ13C值沒有明顯影響。豬油與石蠟的δ13C值存在較大的差異，且兩者的分布區(qū)間不重疊，因此利用δ13C值能夠準(zhǔn)確區(qū)分純豬油與純石蠟樣品。

表4 不同來源的石蠟樣品中碳穩(wěn)定同位素δ13C值

2.3 豬油與石蠟混合物的δ13C同位素值

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[13-14]，混合樣品的理論δ13C同位素值按照下式進(jìn)行計(jì)算。

δ13C=Xw(δ13Cw-δ13Cp)+δ13Cp

式中：δ13Cp和δ13Cw分別為豬油和石蠟的δ13C值，Xw為混合后的樣品中石蠟所占百分比。

按照公式計(jì)算了豬油與石蠟混合物的δ13C理論值，并各選取了一份豬油和石蠟樣品進(jìn)行摻雜實(shí)驗(yàn)，利用EA-IRMS對(duì)分別摻雜5%、10%、20%、30%、40%和50%石蠟的豬油樣品中δ13C值進(jìn)行測(cè)定，兩者進(jìn)行比較，結(jié)果如圖1所示。

圖1 豬油中石蠟摻雜量對(duì)δ13C值的影響

由圖1可知，隨著豬油樣品中石蠟摻雜量的增加，δ13C值逐漸降低，兩者呈極顯著相關(guān)關(guān)系(r2=0.941 9)。實(shí)際測(cè)定值與理論計(jì)算值的變化趨勢(shì)一致，但數(shù)值大小總體小于理論計(jì)算值。原因可能是石蠟為烴類混合物，分子中碳元素所占比重高于豬油中，因此相同質(zhì)量的豬油與石蠟樣品，石蠟對(duì)δ13C的貢獻(xiàn)要大。由圖1也可知，當(dāng)豬油中石蠟摻雜量達(dá)到10%時(shí)，就能與未添加石蠟的該樣品進(jìn)行區(qū)分。隨著石蠟摻雜量的增加，δ13C值更明顯地遠(yuǎn)離豬油的δ13C值分布區(qū)間。豬油中石蠟的摻雜量為自變量，樣品δ13C實(shí)測(cè)值為因變量，建立了線性回歸方程，依據(jù)方程可推算出樣品中石蠟的摻雜量。由于豬油的δ13C值分布較寬，因此對(duì)于在區(qū)間上限區(qū)域的豬油樣品，還需進(jìn)一步研究石蠟摻雜量對(duì)δ13C 值的變化范圍。

3 結(jié) 論

本研究利用EA-IRMS系統(tǒng)對(duì)豬油、石蠟以及摻雜石蠟的豬油樣品中δ13C值進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明豬油與石蠟的δ13C值分布區(qū)間差異明顯，利用δ13C 值鑒別摻石蠟豬油具有可行性。與傳統(tǒng)的石蠟鑒別方法相比，穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法省去了煩瑣的前處理步驟，并避免了大量有機(jī)溶劑的使用，降低了有毒試劑對(duì)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員的危害風(fēng)險(xiǎn)。因此，穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法在動(dòng)物油脂摻蠟鑒別中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

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Preliminary study on identification of paraffin in lard by stable isotope ratio mass spectrometry method

LI An1, 2, MA Hongzao1, 2, PAN Ligang1, 2, WANG Dong1, 2，LIANG Gang1, 2, MAN Yan1, 2

(1.Beijing Research Center for Agricultural Standards and Testing, Beijing 100097, China;2.Risk Assessment of Agro-products Quality and Safety (Beijing),Ministry of Agriculture, Beijing 100097, China)

The identification technology of paraffin in lard was studied by the method of elemental analyzer-stable isotope ratio mass spectrometry (EA-IRMS). With lard as the adulterated object and industrial paraffin as the additive, theδ13C values of different lard samples and paraffin samples from different manufacturers were determined. Correlation and regression analysis were carried on between the paraffin dosage andδ13C values. The distribution range ofδ13C value of lard was-21.089×10-3--16.418×10-3, while the distribution range ofδ13C value of paraffin was-32.128×10-3--30.713×10-3. There were significant differences in the distributions ofδ13C value of the two types of samples. When the dosage of paraffin reached 10%, paraffin could be identified in lard. According to the regression equation, the paraffin content in lard could be preliminarily estimated. The method had the items of simpleness and rapidness, which could provide technical reference for regulation of adulteration in animal fat.

stable isotope ratio mass spectrometry;δ13C value; lard; paraffin; adulteration

2016-04-07；

2016-09-23

北京市農(nóng)林科學(xué)院青年科學(xué)基金項(xiàng)目(QNJJ201517)

李 安(1985)，男，助理研究員，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與食品安全(E-mail)lia@brcast.org.cn。

潘立剛，研究員(E-mail)panlg@brcast.org.cn。

TS225.2；TS207.7

A

1003-7969(2017)03-0088-04