DSC方法在特級(jí)初榨橄欖油摻假鑒別中的應(yīng)用

趙 瑾，鄒 濤，陳宇迪，王 博，郭 姝，洪 麗

(北京市理化分析測(cè)試中心,北京 100087)

DSC方法在特級(jí)初榨橄欖油摻假鑒別中的應(yīng)用

趙 瑾*，鄒 濤，陳宇迪，王 博，郭 姝，洪 麗

(北京市理化分析測(cè)試中心,北京 100087)

采用差示掃描量熱法(DSC)對(duì)進(jìn)口特級(jí)初榨橄欖油中葵花籽油的摻假鑒別進(jìn)行了系統(tǒng)研究。由橄欖油入手考察了升降溫循環(huán)實(shí)驗(yàn)條件下油品的重復(fù)性及數(shù)據(jù)可靠性，以此為基礎(chǔ)提出采用程序降溫的方法研究油品的結(jié)晶特性。統(tǒng)計(jì)了研究體系內(nèi)的8種特級(jí)初榨橄欖油、6種其他食用油以及5種比例的模擬摻假油的結(jié)晶峰溫度值，建立了回歸方程。結(jié)果表明：進(jìn)口特級(jí)初榨橄欖油在-60～-46 ℃區(qū)間內(nèi)具有尖銳的結(jié)晶峰；隨著摻入葵花籽油比例的升高，模擬摻假油的結(jié)晶溫度逐漸向低溫區(qū)移動(dòng)，結(jié)晶峰形由尖銳逐漸變平坦；由結(jié)晶起始溫度和結(jié)晶峰值溫度分別相對(duì)于摻假油體積分?jǐn)?shù)建立的回歸方程具有很好的相關(guān)性，可以快速準(zhǔn)確地鑒別特級(jí)初榨橄欖油。

差示掃描量熱法(DSC)；特級(jí)初榨橄欖油；摻假油鑒別；回歸方程

近幾年，特級(jí)初榨橄欖油越來(lái)越受到人們的青睞。橄欖油是由成熟的油橄欖果直接冷榨得到的食用油[1]，與其他食用油相比，含有極其豐富的不飽和脂肪酸[2]和多種維生素、角鯊烯、多酚等抗氧化性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[3]，因此價(jià)格比其他食用油高很多，這就使得特級(jí)初榨橄欖油的摻假有利可圖，摻假事件頻頻發(fā)生。

目前，常見(jiàn)的特級(jí)初榨橄欖油的摻假手段主要有兩種：一種是在特級(jí)初榨油中直接摻入價(jià)格較低且氣味、顏色較清淡的植物油，例如葵花籽油、大豆油或者玉米油；另一種是將低等級(jí)低價(jià)格的精煉橄欖油或者果渣橄欖油摻入到特級(jí)初榨橄欖油中，以次充好[4]。因此，開(kāi)發(fā)一種準(zhǔn)確、便捷、快速的摻假鑒別方法十分重要。

食用植物油的摻假鑒別技術(shù)研究主要圍繞兩個(gè)方向開(kāi)展。一是通過(guò)植物油的組分鑒別；另一個(gè)是從不同植物油的整體特征差異來(lái)辨別真假[5]。對(duì)于植物油中的脂肪酸、甾醇和甾醇烯類(lèi)，主要采用氣相色譜分析；甘油三酯和維生素E類(lèi)，主要采用液相色譜技術(shù)[6]。對(duì)于不同食用油中甘油三酯的鑒別則更多地采用質(zhì)譜技術(shù)[7]，而對(duì)于一些揮發(fā)性物質(zhì)以及某些獨(dú)特的成分可采用氣相色譜結(jié)合固相微萃取技術(shù)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)以及高效液相色譜/光電二極管陣列進(jìn)行檢測(cè)[8]。以上檢測(cè)方法均屬于化學(xué)分析方法，尤其以氣相色譜法作為國(guó)際通用的檢測(cè)方法[9]，已廣泛應(yīng)用于食用植物油脂肪酸組成方面的定性定量分析。該方法的準(zhǔn)確性高，但前處理步驟復(fù)雜、操作難度較大，標(biāo)準(zhǔn)品價(jià)格也較高[10]。利用植物油的整體特征差異來(lái)辨別真假的手段主要有紅外光譜法、近紅外光譜法[11]、熒光光譜法[12]、電導(dǎo)率測(cè)試法和差示掃描量熱法(DSC)。其中DSC法對(duì)食用油的鑒別主要側(cè)重于熱穩(wěn)定性[13]和氧化穩(wěn)定性?xún)煞矫鎇14]。由于脂肪結(jié)晶和融化伴隨著一個(gè)放熱、吸熱的過(guò)程，因此，DSC法是研究脂肪晶型轉(zhuǎn)變十分有效的手段之一[15]。由于不同種類(lèi)的食用油中飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、亞油酸等各成分的差異會(huì)直接體現(xiàn)在其DSC升降溫曲線(xiàn)上，因此，可以考慮采用DSC法鑒別某些摻假食用油。該方法具有樣品用量少，重現(xiàn)性好，操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)少，無(wú)污染，對(duì)人體無(wú)傷害等諸多優(yōu)點(diǎn)[10]。

本文采用DSC法對(duì)8個(gè)市售進(jìn)口原裝特級(jí)初榨橄欖油、6個(gè)常見(jiàn)中低價(jià)位的植物油以及不同配比葵花籽油/特級(jí)初榨橄欖油模擬摻假油進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)考察特級(jí)初榨橄欖油熔融溫度和結(jié)晶溫度的重復(fù)性，并對(duì)比特級(jí)初榨橄欖油與6個(gè)植物油的熔融溫度和結(jié)晶溫度的差異性，建立了以模擬摻假油結(jié)晶溫度起始點(diǎn)或峰值對(duì)摻假體積分?jǐn)?shù)的回歸方程。結(jié)晶溫度可作為鑒別特級(jí)初榨橄欖油真?zhèn)蔚闹匾獏?shù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與材料

DSC 200 F3差示掃描量熱儀(德國(guó)Netzsch公司)；MX5電子天平(瑞士Mettler-Toledo公司)；耐3 bar壓力的密閉鋁坩堝(德國(guó)Netzsch公司)；Proteus 6.1數(shù)據(jù)處理軟件(德國(guó)Netzsch公司)。

8個(gè)市售原裝進(jìn)口特級(jí)初榨橄欖油(命名為特初橄欖油1#～8#)；玉米油、葵花籽油、大豆油、菜籽油、花生油、胡麻油各1個(gè)；葵花籽油與特級(jí)初榨橄欖油按體積比1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5配制5個(gè)模擬摻假油。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

試樣量：15～25 mg；氣氛：氮?dú)?；流速?0 mL/min；溫度程序：從-100 ℃以10 ℃/min升溫至100 ℃，之后以10 ℃/min降溫至-100 ℃，獲得油樣的熔融曲線(xiàn)和結(jié)晶曲線(xiàn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

Proteus 6.1軟件處理數(shù)據(jù)。用軟件分析獲得熔融溫度和結(jié)晶溫度的起始點(diǎn)、峰值和終止點(diǎn)的數(shù)值，基線(xiàn)類(lèi)型均選擇切線(xiàn)型。

圖1 Proteus 6.1軟件數(shù)據(jù)處理圖Fig.1 Curves of data processing with Proteus 6.1

2 結(jié)果與討論

2.1 特級(jí)初榨橄欖油的DSC曲線(xiàn)

對(duì)8個(gè)特級(jí)初榨橄欖油進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試，每個(gè)樣品取3個(gè)平行樣，以其中特初橄欖油6#的DSC曲線(xiàn)(包括熔融曲線(xiàn)和結(jié)晶曲線(xiàn))為例。6#橄欖油的熔融曲線(xiàn)和結(jié)晶曲線(xiàn)3次實(shí)驗(yàn)重復(fù)性很好，與其他7個(gè)橄欖油的熔融峰和結(jié)晶峰形態(tài)幾乎一致，均具有尖銳的熔融峰和結(jié)晶峰。

采用Proteus 6.1數(shù)據(jù)處理軟件，以特初橄欖油6#為例，處理得到各升降溫曲線(xiàn)的熔融溫度起始點(diǎn)(Teim)、峰值(Tpm)和終止點(diǎn)(Tefm)以及結(jié)晶溫度的起始點(diǎn)(Teic)、峰值(Tpc)和終止點(diǎn)(Tefc)的平均值，如圖1所示，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 8個(gè)特級(jí)初榨橄欖油的熔融溫度、結(jié)晶溫度平均值

特級(jí)初榨橄欖油的結(jié)晶溫度3個(gè)溫度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差均小于熔融溫度的標(biāo)準(zhǔn)差，并且結(jié)晶溫度起始點(diǎn)和峰值的標(biāo)準(zhǔn)差均小于1，說(shuō)明降溫過(guò)程更能體現(xiàn)特級(jí)初榨橄欖油中特有的不飽和脂肪酸的凝固特性，因此用結(jié)晶溫度的特征參數(shù)可以準(zhǔn)確鑒別特級(jí)初榨橄欖油。

圖2 6個(gè)非橄欖油和1個(gè)橄欖油的DSC曲線(xiàn)Fig.2 DSC curves of six non-extra virgin olive oils and one extra virgin olive oil

2.2 6個(gè)非橄欖油的DSC曲線(xiàn)

鑒于DSC法在特級(jí)初榨橄欖油測(cè)試中的重復(fù)性較好，對(duì)于其他6個(gè)非橄欖油只進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。其DSC曲線(xiàn)(包括熔融曲線(xiàn)和結(jié)晶曲線(xiàn))如圖2所示。由圖2可以看出：6個(gè)非橄欖油的熔融曲線(xiàn)和結(jié)晶曲線(xiàn)與特級(jí)初榨橄欖油的曲線(xiàn)有很大區(qū)別，在結(jié)晶曲線(xiàn)上，特級(jí)初榨橄欖油有明顯窄而尖的結(jié)晶峰，而6個(gè)非橄欖油則呈現(xiàn)較寬的結(jié)晶峰。雖然這些非橄欖油中也富含不飽和脂肪酸，但由于含量、形態(tài)等因素的差異導(dǎo)致在結(jié)晶曲線(xiàn)中呈現(xiàn)出與特級(jí)初榨橄欖油明顯不同的結(jié)晶特性。因此，特級(jí)初榨橄欖油的結(jié)晶峰形態(tài)具有特征性。以結(jié)晶溫度的起始點(diǎn)、峰值和終止點(diǎn)來(lái)定義一個(gè)具有特級(jí)初榨橄欖油特有結(jié)晶峰形態(tài)是可行的。后續(xù)實(shí)驗(yàn)則采用程序降溫的測(cè)試方法。

2.3 模擬摻假油的DSC曲線(xiàn)及回歸分析

選取氣味顏色清淡、價(jià)格低的葵花籽油作為實(shí)驗(yàn)室模擬摻假的原料，以葵花籽油與特級(jí)初榨橄欖油按體積比1∶9,2∶8，3∶7，4∶6，5∶5的比例配制5個(gè)模擬摻假油。每一比例的模擬摻假油均取兩個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)試。由于模擬摻假油的外觀氣味與特級(jí)初榨橄欖油幾乎無(wú)差別，因此從外觀氣味上難以區(qū)分。

兩組重復(fù)測(cè)試樣本的結(jié)晶曲線(xiàn)如圖3所示。由圖中可以看出：隨著摻入葵花籽油比例的升高，模擬摻假油的結(jié)晶溫度逐漸降低，結(jié)晶峰的峰形由較尖銳逐漸變得平坦。

結(jié)晶溫度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。與特級(jí)初榨橄欖油相比，模擬摻假油中葵花籽油的體積百分比為10%時(shí)，其結(jié)晶溫度的起始點(diǎn)降低3.6 ℃，峰值降低5.2 ℃，終止點(diǎn)降低8.3 ℃。模擬摻假油中葵花籽油的體積百分比達(dá)到50%時(shí)，其結(jié)晶溫度的起始點(diǎn)降低10.6 ℃，峰值降低15.6 ℃，終止點(diǎn)降低29.3 ℃。

表2 模擬摻假油兩次實(shí)驗(yàn)的結(jié)晶峰溫度及平均值Table 2 Temperatures and average values of crystallization of the simulative adulterate oils

(續(xù)表2)

Volumeratio(體積比)Crystallizationtemperatureofsample1#/℃(樣本1#結(jié)晶溫度)Crystallizationtemperatureofsample2#/℃(樣本2#結(jié)晶溫度)Averagevalue/℃(平均值)TeicTpcTefcTeicTpcTefcTeicTpcTefc3∶7-52 0-60 9-76 0-52 0-61 9-76 3-52 0-61 4-76 24∶6-54 1-63 8-80 6-53 7-64 4-81 1-53 9-64 1-80 95∶5-56 4-66 1-97 6-55 7-67 0-96 9-56 1-66 6-97 3

圖3 5種模擬摻假油兩次實(shí)驗(yàn)的DSC曲線(xiàn)
Fig.3 DSC curves of five simulative adulterate oils based on two experiments

圖4 兩種摻假油與特級(jí)初榨橄欖油的DSC曲線(xiàn)Fig.4 DSC curves of two simulative adulterate oils on confirmatory experiment

隨著向特級(jí)初榨橄欖油中摻入葵花籽油體積分?jǐn)?shù)的增大，模擬摻假油的結(jié)晶溫度降幅逐漸增大，溫度差值與葵花籽油的體積分?jǐn)?shù)呈線(xiàn)性相關(guān)。

由結(jié)晶溫度起始點(diǎn)Teic、峰值Tpc和終止點(diǎn)Tefc3個(gè)參數(shù)分別對(duì)摻假油體積分?jǐn)?shù)V做回歸分析，計(jì)算得到3個(gè)回歸方程。其中起始點(diǎn)溫度和峰值溫度相對(duì)于體積分?jǐn)?shù)的曲線(xiàn)線(xiàn)性相關(guān)性較好，分別為T(mén)eic=18V-46.8(R=-0.990,SD=0.462)和Tpc=-26.6V-53.34(R=-0.999，SD=0.253)。為了驗(yàn)證此方法用于植物油摻假鑒別的有效性，配制摻偽體積分?jǐn)?shù)為30%和45%兩種比例的摻假油，分別進(jìn)行驗(yàn)證。兩種摻假油與特級(jí)初榨橄欖油的結(jié)晶曲線(xiàn)如圖4所示。從圖4可以看出，摻假油與特級(jí)初榨橄欖油的結(jié)晶峰有明顯的差異，而且結(jié)晶峰溫度隨摻假比例的增加降得更低，符合上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律，說(shuō)明此方法可以快速簡(jiǎn)便的用于特級(jí)初榨橄欖油摻假的定性鑒別。此外，上述實(shí)驗(yàn)表明，結(jié)晶溫度與摻偽體積分?jǐn)?shù)存在線(xiàn)性關(guān)系。將兩組摻假油的結(jié)晶溫度值分別帶入兩個(gè)回歸方程，反推摻偽體積分?jǐn)?shù)。30%摻假油的結(jié)晶起始溫度為-50.9 ℃，峰值溫度為-61.4 ℃，帶入相應(yīng)方程得到起始點(diǎn)回歸方程的計(jì)算比例為23.0%，峰值回歸方程的計(jì)算比例為30.0%；45%摻假油的結(jié)晶起始溫度為-54.5 ℃，峰值溫度為-61.4 ℃，帶入相應(yīng)方程得到起始點(diǎn)回歸方程的計(jì)算比例為42.8%，峰值回歸方程的計(jì)算比例為42.7%?？梢?jiàn)回歸方程定量分析摻假油的體積分?jǐn)?shù)基本相符，但有一定誤差，其中起始點(diǎn)的回歸方程斜率較小，因此相同的溫度偏差會(huì)導(dǎo)致更大的誤差。綜上所述，結(jié)晶溫度起始點(diǎn)和峰值可以作為鑒別特級(jí)初榨橄欖油摻偽的指標(biāo)，其在定性分析特級(jí)初榨橄欖油是否摻假的鑒別中是穩(wěn)定可用的，而在定量分析時(shí)存在一定的誤差，可以通過(guò)多次測(cè)量取平均值減小誤差。

3 結(jié) 論

特級(jí)初榨橄欖油的熔融曲線(xiàn)和結(jié)晶曲線(xiàn)重復(fù)性很好。與其他6個(gè)植物油相比，特級(jí)初榨橄欖油具有尖銳的結(jié)晶峰。隨著摻入葵花籽油比例的升高，模擬摻假油的結(jié)晶溫度逐漸降低，結(jié)晶峰的峰形由尖銳逐漸變得平坦。由結(jié)晶溫度起始點(diǎn)或峰值對(duì)摻假百分比求得的回歸方程相關(guān)性很高，因此，結(jié)晶溫度可作為鑒別特級(jí)初榨橄欖油真?zhèn)蔚闹匾獏?shù)。DSC法用于特級(jí)初榨橄欖油摻假的鑒別具有快速、高效、能耗低、污染小的特點(diǎn)。

[1] Zhuang X L，Xiang Y H，Qiang H，Zhang Z Y，Zou M Q，Zhang X F.Spectros.SpectralAnal.(莊小麗，相玉紅，強(qiáng)洪，張卓勇，鄒明強(qiáng)，張孝芳.光譜學(xué)與光譜分析)，2010,30(4):933-936.

[2] Lin Y H，Gao B，Li Y Y，Jiang P P，Zhang Q H，Chu X G.FoodSci.(林遠(yuǎn)輝，高蓓，李玉玉，蔣萍萍，張慶華，儲(chǔ)曉剛.食品科學(xué))，2013,34(5):279-283.

[3] Chen J.HealthRequired(陳鈞.健康必讀)，2013,2(2):407.

[4] Yang J，Wu Y W，Li B N，Ouyang J.ChinaOilsandFats(楊佳，武彥文，李冰寧，歐陽(yáng)杰.中國(guó)油脂)，2013,38(3):81-86.

[5] Gao B，Zhang Q，Yang Y Y，Yang Y T.J.FoodSaf.Qual.(高蓓，章晴，楊悠悠，楊永壇.食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào))，2015,6(7):2789-2794.

[6] Ji S X，Wei F，Hu N，Lü X，Dong X Y，Chen H，F(xiàn)eng Y Q.J.Instrum.Anal.(籍淑賢，魏芳，胡娜，呂欣，董緒燕，陳洪，馮鈺锜.分析測(cè)試學(xué)報(bào))，2014,33(1):112-118.

[7] Hu J，Wei F，Dong X Y，Lü X，Li G M，Chen H.J.Instrum.Anal.(胡珺，魏芳，董緒燕，呂昕，李光明，陳洪.分析測(cè)試學(xué)報(bào))，2012,31(6):749-756.

[8] Liu B.FoodInd.(劉冰.食品工業(yè))，2014,35(4):222-224.

[9] Wu Y W，Wang Y，Li B N，Wang X X，Wang Y，Zu W C.J.FoodSaf.Qual.(武彥文，王穎，李冰寧，王欣欣，汪雨，祖文川.食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)院)，2015,6(6):2145-2150.

[10] Song F，Wang H，Chen W J，Zhao S L.Chin.J.Trop.Agric.(宋菲，王揮，陳衛(wèi)軍，趙松林.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué))，2014,34(6):85-89.

[11] Yang J，Wu Y W，Li B N，Liu L L，Ouyang J.J.Chin.CerealsOilsAssoc.(楊佳，武彥文，李冰寧，劉玲玲，歐陽(yáng)杰.中國(guó)糧油學(xué)報(bào))，2014,29(3):114-119.

[12] Wu X J，Pan Z，Zhao Y P，Liu H L，Zheng L J.Spectrosc.SpectralAnal.(吳希軍，潘釗，趙彥鵬，劉海龍，鄭龍江.光譜學(xué)與光譜分析)，2014,34(8):2137-2142.

[13] Zhang Y Y，Li J S，Wang D P，Yi M R.J.Instrum.Anal.(張雁燕，李久盛，王大璞，益美蓉.分析測(cè)試學(xué)報(bào))，2000,19(6):14-16.

[14] Wang X F，Zhu P H，Cao X R，Sun T S.Chem.Anal.Meterage(王新芳，朱沛華，曹曉冉，孫同山.化學(xué)分析計(jì)量)，2001,10(4):17-19.

[15] Marikkar J M N,Ghazali H M,Che Man Y B,Lai O M.FoodRes.Int.,2002,35:1007-1014.

Application of Differential Scanning Calorimetry(DSC) in Identification of the Adulterated Extra Virgin Olive Oils

ZHAO Jin*，ZOU Tao,CHEN Yu-di,WANG Bo,GUO Shu,HONG Li

(Beijing Center for Physical& Chemical Analysis,Beijing 100087,China)

A study was conducted to assess the application of differential scanning calorimetry(DSC) in identification of the proportion of sunflower oil as an adulterant in extra virgin olive oils.A method of cooling program was proposed based on the repeatability and reliability of the oils tests which were started with the up-down temperature recycling in the olive oils.The cooling program method was used to measure the crystallization peak temperatures of eight extra virgin olive oils and other six edible oils together with five proportions of simulated adulterated oils.The regression equations were established according to the crystallization peak temperatures in the system.The results showed that the extra virgin olive oils had sharp crystallization peaks between-60 ℃ and-46 ℃compared with other six edible oils.The crystallization temperatures of the simulative adulterate extra virgin olive oils became lower,and the crystallization peaks became wider and shorter with the increase of mixing ratio of sunflower oil.The adulterated extra virgin olive oils could be identified rapidly and accurately with the regression equations.

differential scanning calorimetry(DSC)；extra virgin olive oils；identifications of the adulterate oils；regression equations

2016-11-25；

2017-01-20

北京市理化分析測(cè)試中心改革與發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)(2016)

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.05.013

O652.2;TS225

A

1004-4957(2017)05-0655-05

*通訊作者：趙 瑾，碩士，助理研究員，研究方向：材料熱分析；Tel：010-68419607，E-mail：a7670@126.com