應用化學計量學和頂空-氣相色譜-質(zhì)譜法鑒別花生油中摻假的大豆油

趙 珊，王兆琦，蔣萬楓?，魏曉丹

(1.青島市食品檢驗所，青島 266071；2.青島市食品藥品檢驗研究院，青島 266071)

我國是世界上最大的花生油消費國[1]?；ㄉ鸵蚱滹L味獨特、營養(yǎng)豐富和易于被人體消化吸收[2]，廣受消費者青睞。近年來，一些不法商販為了牟取暴利，在花生油經(jīng)營、銷售過程中摻入價格低廉的大豆油[3]等油脂(1 t花生油價格約14 000元，而1 t大豆油價格僅6 000元)。大豆油產(chǎn)量高，且一級精煉大豆油在生產(chǎn)過程中經(jīng)過脫臭脫色處理，將其摻入花生油中不易被發(fā)現(xiàn)，這種食品欺詐行為，嚴重損害了消費者合法權(quán)益，擾亂了市場經(jīng)濟秩序[4-5]。

生活中，人們往往通過食用油的氣味來判斷其種類[6]，然而感官評價具有主觀性，無法判別真?zhèn)?，必須借助現(xiàn)代儀器分析技術(shù)對食用油的風味物質(zhì)進行客觀、系統(tǒng)的研究與分析[7-8]。研究方法多集中于物理檢驗法、光譜法和色譜法。物理檢驗法主要為冷凍法[9-12]；光譜法通過不同植物油對不同波長的吸光度不同進行快速鑒別[13-17]；色譜法主要通過植物油脂肪酸組成來鑒別植物油摻假[18-23]。現(xiàn)有的各種方法都存在特征指標專一性不強，或者測定靈敏度不高，或者測定準確度不高等缺點，僅能在一定范圍內(nèi)適用特定類型的植物油摻假測定[24]。因此，業(yè)界急需建立一套快速、高效、通用性好的食用油摻假測定方法，以維護消費者利益，推進食用油行業(yè)健康發(fā)展。

本工作通過靜態(tài)頂空高溫加熱，使花生油樣品和大豆油樣品產(chǎn)生豐富的揮發(fā)性物質(zhì)，通過氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)全掃描采集到化合物信息，通過化學計量學方法找出大豆油的特征標記物，對花生油中摻假的大豆油進行測定，為食用油質(zhì)量安全控制提供一種準確快速的測定方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

6890/5975型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，配COMBI PAL型全自動三位一體進樣器；美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)譜庫自動質(zhì)譜解卷積和鑒定(AMDIS)軟件；Mass Profiler Professional(MPP)差異化分析軟件。

12種市售大豆油和18種市售花生油。

1.2 儀器工作條件

1)頂空進樣條件 進樣加熱箱溫度180 ℃；振搖頻率500 r·min－1；平衡時間3 000 s；進樣量1 000μL。

2)色譜條件 HP-88毛細管色譜柱(100 m×0.25 mm，0.20μm)；脈沖壓力1.03×105Pa，持續(xù)1 min；進樣口溫度250 ℃；進樣模式為脈沖不分流進樣；載氣為高純氦氣，恒流流量1.0 mL·min－1。柱升溫程序:初始溫度40 ℃，保持5 min；以5 ℃·min－1速率升溫至245 ℃，保持5 min。

3)質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源(EI)；傳輸線溫度250℃；數(shù)據(jù)采集方式為全掃描；掃描范圍為20～500 amu；溶劑延遲時間8.3 min。

1.3 試驗方法

稱取花生油樣品或大豆油樣品約0.5 g，在頂空進樣條件下進行進樣，樣品加熱同時振搖，然后按色譜條件和質(zhì)譜條件進行分析。

利用AMDIS軟件結(jié)合自帶譜庫(NISTFF 香料香精庫)，在SIMPLE 模式處理上述所得GC-MS數(shù)據(jù)文件。設(shè)置解卷積參數(shù)峰寬為15，相鄰峰差減為“one”，分辨率、靈敏度和峰形要求均為“medium”，匹配因子大于70。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，創(chuàng)建已鑒定化合物(FIN)和未鑒定化合物(ELU)文件。

2 結(jié)果與討論

2.1 特征標記物的確認

將AMDIS軟件創(chuàng)建的FIN 和ELU 文件，導入MPP軟件對數(shù)據(jù)進行分析，共得到331 個化合物(強度閾值為10 000)。

主成分分析(PCA)是一種非監(jiān)督方法，可以用于發(fā)現(xiàn)樣品間的差異。利用MPP軟件對花生油樣品和大豆油樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行主成分分析，主成分分析圖見圖1。

由圖1可知:大豆油在主成分1軸上有一個較低的正得分，而花生油在主成分1軸上有一個較高的正得分，兩者在主成分1軸上明顯分開。

圖1 主成分分析圖Fig.1 Chart of principal component analysis

經(jīng)過主成分分析后，選取組分1(可以闡明數(shù)據(jù)53.94%的差異性)和組分2(可以闡明數(shù)據(jù)39.32%的差異性)，根據(jù)主成分的得分，得到花生油和大豆油在二維平面上的分布情況，主成分分析載荷圖見圖2。

圖2 主成分分析載荷圖Fig.2 Loading diagram of principal component analysis

由圖2可知:專屬于大豆油的組分位于組分1的正載荷位置，從而將花生油和大豆油區(qū)分。

分別采用標志篩選、頻率篩選、變異系數(shù)篩選等進行處理，大豆油和花生油篩查前、T檢驗篩查后和樣品變異篩查后的輪廓圖見圖3。

圖3 大豆油和花生油的輪廓圖Fig.3 Profile plots of soybean oil and peanut oil

由圖3可知:通過逐級篩查，化合物數(shù)量降低，可以明顯看出兩種油之間的差異化合物。通過分析得到大豆油的3種特征化合物，其質(zhì)荷比(m/z)分別為43.0(26.165 min)，81.0(38.398 min)，68.0(36.932 min)。它們只在大豆油中存在，花生油中不存在，以m/z43.0(26.165 min)豐度最高，斜率最大。

火山圖是一類用來展示組間差異數(shù)據(jù)的圖像，其有兩個重要指標，即倍數(shù)變化(F)及單因素方差(P)。試驗采用火山圖來反映大豆油和花生油的差異情況，在F不小于2.0且P小于0.05的篩選條件下，以log2F為橫坐標，以－log10P為縱坐標，繪制大豆油和花生油的火山圖，見圖4。對F取log2，所以越靠兩側(cè)的點(每個點代表一個化合物)，其差異越顯著。對校正了的P?。璴og10，差異越顯著，－log10P就越大，所以在火山圖里，越外層的巖漿就越顯著，差異也就越大。

圖4 大豆油和花生油的火山圖Fig.4 Volcano figure of soybean oil and peanut oil

由圖4 可知:m/z43.0(26.165 min)差異最顯著。

綜合考慮靈敏度、重復性等方法學評價因素，以及目標物在玉米油、菜籽油、棕櫚油、棉籽油存在的多元體系中的抗干擾能力，最終確定m/z43.0(26.165 min)為大豆油的特征標記物，經(jīng)NIST 譜庫檢索此特征標記物為2，3-辛二酮，其定量離子m/z為99.1，其定性離子m/z為43.1，其質(zhì)譜圖見圖5。

2.2 標準曲線、檢出限和測定下限

將大豆油樣品與花生油樣品進行不同比例的混合，模擬大豆油在花生油中的摻假比例，大豆油的體積分數(shù)依次為2.00%，5.00%，10.00%，20.00%，30.00%，50.00%，70.00%，100.0%。按試驗方法對上述大豆油與花生油的混合物系列進行分析，以特征標記物m/z99.1的離子為定量離子，以大豆油的體積分數(shù)為橫坐標，以定量離子的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。大豆油的線性范圍為2.00%～100.0%，線性回歸方程為y＝2.775×103x＋4.347×104，相關(guān)系數(shù)為0.997 2。

圖5 特征標記物的質(zhì)譜圖Fig.5 MS spectrum of the characteristic marker

根據(jù)3倍標準偏差除以標準曲線斜率計算方法的檢出限(3s/k)，結(jié)果為1.14%；根據(jù)10倍標準偏差除以標準曲線斜率計算方法的測定下限(10s/k)，結(jié)果為3.80%。

2.3 精密度和回收試驗

根據(jù)國家標準GB/T 27404－2008《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測》附錄F 的要求，在花生油樣品中添加大豆油樣品，按試驗方法進行分析，平行測定6次，計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD)，結(jié)果見表1。

表1 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝6)Tab.1 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表1可知:回收率為86.1%～105%，RSD 為1.3%～2.4%，均滿足方法學要求。

2.4 再現(xiàn)性

按試驗方法將分別摻入2.00%，5.00%(體積分數(shù))大豆油樣品的花生油樣品進行分析，連續(xù)測定6 d。結(jié)果表明:測定值的再現(xiàn)性標準差分別為2.5%，2.2%，表明方法再現(xiàn)性較好。

2.5 樣品分析

按試驗方法對10種市售花生油樣品進行了分析，均未檢出大豆油。

本工作應用化學計量學和頂空-氣相色譜-質(zhì)譜法鑒別花生油中摻假的大豆油。該方法具有操作簡單方便、快速、準確、無需化學試劑、綠色環(huán)保、省時省力等優(yōu)點，且所需儀器設(shè)備少、成本低、效率高，克服了傳統(tǒng)方法操作復雜繁瑣、費用昂貴且定性定量不準等缺點，在食品安全監(jiān)測方面具有很大的推廣應用價值。