基于可見光與近紅外反射光譜的食用油的測定研究

徐博+張寧

摘 要：脂肪是人類每天都必須攝入的營養(yǎng)物，人類身體約20%由脂肪組成，食用油不僅是人類每天都使用的調(diào)味品，更是人類攝入脂肪的主要途徑。所以科學(xué)食用油品是食品健康，科學(xué)膳食中非常重要的一個(gè)方面。但是現(xiàn)在人們購買和食用油品大多不會以種類為標(biāo)準(zhǔn)，主要原因是大多數(shù)人都不了解不同種類的食用油有什么區(qū)別，所以研究不同食用油對人類的影響是科學(xué)食用油品的前提。如果了解不同種類的油的區(qū)別，人們可以選擇更適合自己的油品，從而達(dá)到科學(xué)膳食的目的。想要挑選出適合自己的食用油，首先要得出不同種類的油的區(qū)別，雖然食用油外表相似，但卻有著不一樣的光譜特征，通過分析光譜特征，可以分析出成分上的卻區(qū)別，知道了成分上的區(qū)別，也就知道了不同油對人體的影響。

關(guān)鍵詞：食用油；光譜特性；成分

中圖分類號：O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0193-03

1 引言

在人類發(fā)展長河中，食物一直都是一個(gè)不可回避的話題。而食物的發(fā)展亦離不開脂肪的攝入，即食用油。隨著社會的不斷進(jìn)步，先是從歐洲傳播過來的橄欖油，再到近10年，地溝油的誕生。與之而來還有轉(zhuǎn)基因大豆油。隨著油品種類越來越繁多，人們食用油品的安全成為了重中之重。

由于提取食用油的方式和源頭不同，不同種類的食用油中的化學(xué)成分也會有很大區(qū)別，所以不同種類的油也會對人類身體健康造成不同的影響。因此研究食用油中的化學(xué)成分是安全、科學(xué)、健康食用油品的前提，使用光譜技術(shù)研究食品安全的許多研究在國內(nèi)已經(jīng)開展并取得了一些進(jìn)展：比如便攜式拉曼光譜儀可以快速的檢測出食品中是否摻假或者含有農(nóng)藥殘留、非法食品添加劑。使用表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）可以快速精確的檢測出食用油中的苯并芘。可見光近紅外光譜可以分辨出地溝油、“回收油”或者潲水油快并且可以辨別出油的品質(zhì)。光譜儀還可以用于檢測食用油中的脂肪酸的含量。

2 食用油光譜特性測量實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)使用微型光纖光譜儀USB2000+作為主要的實(shí)驗(yàn)儀器。并采用鎢燈和LED燈兩種不同的光源進(jìn)行測試。

本次試驗(yàn)采用了芝麻油，橄欖油，玉米油，葵花籽油，菜籽油，轉(zhuǎn)基因大豆油以及非轉(zhuǎn)基因大豆調(diào)和油七種不同的食用油作為實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行光譜圖像的測量。我們在市面上采集了這幾種食用油，并分別取出15g 作為樣品裝入透明塑料容器中。

將USB2000+光線光譜儀連接電腦，并打開Spectra Suite軟件。取出LED燈并照射白板，將光譜儀探頭對準(zhǔn)白板，待反射率為100%時(shí)保存數(shù)據(jù)并固定探頭。再將光譜儀探頭對準(zhǔn)黑板并將數(shù)據(jù)保存。然后分別把光譜儀探頭對準(zhǔn)七種食用油，測得數(shù)據(jù)并保存光譜圖像文件。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中需要測量各種食用油的特征光譜，不同種的食用油成分不同，本次實(shí)驗(yàn)我們測量并分析了橄欖油，芝麻油，葵花籽油，菜籽油，玉米油，轉(zhuǎn)基因大豆油和大豆調(diào)和油。在使用光譜儀分析之前，我們用顏色將其分類，然后使用控制變量法進(jìn)行對比分析，并得出顏色對食用油的影響。

3.1 葵花籽油與轉(zhuǎn)基因大豆油

圖1、圖2。

3.2 大豆調(diào)和油與葵花籽油

圖3、圖4。

3.3 調(diào)和大豆油與菜籽油

圖5、圖6。

3.4 大豆調(diào)和油與玉米油

圖7、圖8。

3.5 菜籽油與轉(zhuǎn)基因大豆油

圖9、圖10。

根據(jù)圖1，3，5，7，9實(shí)驗(yàn)得到，從油面反射的光，在550nm附近有一個(gè)波峰，兩側(cè)（450nm和670nm）處有吸收帶，并且隨著油品光譜吸收深度的減少，伴隨著黃色的強(qiáng)度降低?？梢哉J(rèn)為這是由于油品黃色對黃色的光吸收引起的。實(shí)驗(yàn)測得冬青在近紅外波段（900-1000）的光譜特征為一個(gè)低谷，后又回升。

根據(jù)圖2，4，6，8，10實(shí)驗(yàn)得到，從油面反射的光，在550nm附近是反射率最高的地方，并且隨著油品光譜吸收深度的減少，伴隨著黃色的強(qiáng)度降低?？梢哉J(rèn)為這是由于油品黃色對黃色的吸收引起的。

大豆調(diào)和油，轉(zhuǎn)基因大豆油，玉米油，菜籽油，葵花籽油的圖像的波動，走勢都極為相似。

4 實(shí)驗(yàn)誤差分析

實(shí)驗(yàn)誤差主要由四個(gè)方面造成：

4.1 光源

本次實(shí)驗(yàn)是根據(jù)光的反射，區(qū)分不同油品。然而我們并沒有控制本次實(shí)驗(yàn)在沒有其他光源的干擾下進(jìn)行，比如太陽還有教室頂上的無影燈。由于本次實(shí)驗(yàn)采用的是LED燈和鎢絲燈，鎢絲燈依靠熱量發(fā)光，在一定時(shí)間的使用下光線的輕度就會發(fā)生一些輕微的變化。

4.2 器皿

本次實(shí)驗(yàn)是根據(jù)油的表面所反射的光所繪成的光譜作為比較的依據(jù)，然而實(shí)驗(yàn)器皿，透明塑料碗，有較低的吸光性和不完全透光性，導(dǎo)致了其反射了一部分光線到達(dá)探頭。

4.3 角度

本次實(shí)驗(yàn)是根據(jù)反射率所繪制成的光譜來比較的，不過探頭接收反射光線的角度沒有得到完全的固定，導(dǎo)致了接收的光線較弱，使得反射率略低。

4.4 反射規(guī)律

本次實(shí)驗(yàn)是根據(jù)油的反射率的光譜來進(jìn)行比較的，而由于液體的表面水平的特性，造成了小部分的鏡面反射，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象趨于相似。endprint