基于脂肪酸分析識別豬油和雞油

井銀成 ，范 璐 *，楊國龍 ，霍權恭 ，張欣欣 ，胡樂乾 ，何麗君

（1.河南工業(yè)大學 化學化工學院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

基于脂肪酸分析識別豬油和雞油

井銀成1，范 璐*1，楊國龍2，霍權恭2，張欣欣1，胡樂乾1，何麗君1

（1.河南工業(yè)大學 化學化工學院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

用氣相色譜法分析豬油和雞油脂肪酸信息，豬油含有17種脂肪酸，雞油含有13種脂肪酸.采用不同的數(shù)據(jù)處理方法對豬油和雞油進行識別分析.結果顯示，主要脂肪酸比值法和針對全部脂肪酸信息進行K-均值聚類分析具有一定的可行性，而針對主要脂肪酸信息進行聚類分析會丟失一些脂肪酸信息，聚類正確率較低.本研究為探索建立識別地溝油分析方法提供參考數(shù)據(jù)和方法.

豬油；雞油；脂肪酸；識別分析

0 引言

食用油安全是當今社會的一個重大問題，尤其是地溝油事件出現(xiàn)以后，食用油安全問題引起了人們的密切關注.地溝油污染嚴重，發(fā)生了水解、氧化、縮合、聚合、酸度增高、色澤變深等一系列變化，產(chǎn)生游離脂肪酸、脂肪酸的二聚體和多聚體、過氧化物、低分子分解產(chǎn)物等[1].

目前，地溝油的檢測方法有感官檢驗和理化檢驗，感官檢驗一般指看、聞、嘗、聽和問；理化檢驗主要有水分含量、氯化鈉、比重、皂化值、羰基值、過氧化值、碘值、酸價等測定法，膽固醇含量測定法[2-3]，電導率[4-5]、折光率法[6]，揮發(fā)性物質測定法[7-8]，重金屬含量測定法[7]，十二烷基苯磺酸鈉測定法[9]，脂肪酸相對不飽和度（U/S比值）法[10]，薄層色譜法[11]，等等.但是已有研究指出，酸價、羰基值、過氧化值、氯化鈉4項指標不能準確地作為地溝油鑒別依據(jù)[12].另外，伊平河等[10]還研究了餐飲廢棄油脂和食用油樣的脂肪酸組成，指出廢油脂中脂肪酸質量分數(shù)分布不同于同種類的食用油，但是沒有進一步結合數(shù)據(jù)處理方法來識別地溝油.地溝油中脂肪酸組成很復雜，可能是由動物油脂構成，也可能是由植物油脂構成或者是二者的混合物，這無疑加大了識別地溝油的難度.本文主要目的是從研究豬油和雞油的脂肪酸構成以及不同的數(shù)據(jù)處理方法來識別分析豬油和雞油，為探索地溝油的檢驗分析提供參考數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

25種豬油和33種雞油均在不同的日期取自鄭州市不同的農(nóng)貿(mào)市場.

1.2 儀器和試劑

Agilent6890N氣相色譜儀：美國安捷倫公司；FID檢測器、色譜柱BPX—70（120 m×0.25 mm×0.25μm）：澳大利亞SGE公司.

三氯甲烷：西隴化工有限公司；三氟化硼-乙醚溶液：國藥集團化學試劑有限公司；甲醇：西隴化工有限公司；無水硫酸鈉：上海化工試劑；氯化鈉：天津凱通化工試劑；氫氧化鈉甲醇溶液、正己烷：天津科密歐.除正己烷為色譜純外，均為分析純.

標準品：C14∶0，C16∶0，C18∶0，C19∶0，C20∶0，C22∶0均 購 于 上 海 試 劑 一 廠 ，C17∶0，6t-C18∶1，9t-C18∶1，11t-C18∶1，9t，12t-C18∶2購于 Sigma公司.

1.3 樣品制備

取適量脂肪組織，切碎，加入甲醇，料液比為1∶1，振蕩靜置10 min，倒出甲醇，再加入氯仿-甲醇（體積比為 2），料液比為 1∶1，靜置 2 h后，過濾，濾液加入其體積1/4的飽和氯化鈉溶液，靜置分層，取下層溶液，旋蒸除去溶劑，110℃烘1 h，裝瓶，備用.

1.4 試驗方法

脂肪酸甲酯化方法：參照 GB/T 173762-1998動植物油脂脂肪酸甲酯制備.

氣相色譜脂肪酸分析條件：進樣口溫度260℃，柱溫160℃，保持5 min，以5℃·min-1的速度升溫到 200℃，保持 42 min，氮氣流速 1.2 mL·min-1，檢測器溫度300℃，氫氣流速40 mL·min-1，空氣流速400mL·min-1，尾吹 60mL·min-1，分流比 120∶1，恒壓，進樣量：1.0μL.

1.5 定性定量

采用標準品對照以及氣質聯(lián)用的方法，對脂肪酸進行定性，用面積歸一化法進行定量.

1.6 數(shù)據(jù)分析處理

各種脂肪酸的峰面積百分含量就是占脂肪酸總量的百分比；采用主要脂肪酸比值法和K-均值聚類分析來處理數(shù)據(jù).

2 結果與討論

2.1 豬油和雞油樣品脂肪酸組成

制取的豬油和雞油樣品采用三氟化硼法甲酯化后，經(jīng)氣相色譜法分析按1.5定性定量脂肪酸組成.豬油和雞油的脂肪酸氣相色譜圖見圖1.試驗中豬油出峰25個，定性出20種脂肪酸；雞油出峰20個，定性出14種脂肪酸，碳原子數(shù)為10～22之間，其中碳原子數(shù)為16～18的為主要脂肪酸，見表1.

對于豬油和雞油的脂肪酸含量分析，采用面積歸一化法，色譜峰的面積百分比即為脂肪酸的百分含量.豬油和雞油的各個脂肪酸組分的含量見表1.由表1可知，豬油和雞油的脂肪酸組成相似，但是含量不同，其中不飽和脂肪酸的含量均高于飽和脂肪酸的含量，并且兩種油脂的主要脂肪酸均為棕櫚酸、棕櫚油酸、硬脂酸、油酸以及亞油酸，其主要脂肪酸組成和文獻[13-15]是一致的.另外，豬油和雞油還含有少量的奇碳數(shù)脂肪酸，主要是 C15∶0、C17∶0、C19∶0，植物油種亦有 C15∶0，如棉籽油，但是在植物油中幾乎不含C17∶0，因此常以檢驗有無C17∶0存在的方法來鑒別植物油脂中是否摻有動物油脂[16].

2.2 識別分析豬油和雞油

不同的動物油脂的脂肪酸組成和含量有一定的差異.從表1和圖1可以看出，豬油和雞油的脂肪酸組成種類相似，但其含量卻有所不同.本文主要是基于脂肪酸含量通過主要脂肪酸比值法和K-均值聚類分析法來識別豬油和雞油.

2.2.1 主要脂肪酸比值法

圖1 豬油（a）和雞油（b）的脂肪酸氣相色譜

表1 豬油和雞油的脂肪酸組成

考慮到豬油和雞油的主要脂肪酸為棕櫚酸（C16∶0）、棕櫚油酸（9c-C16∶1）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（9c-C18∶1）以及亞油酸（9c，12c-C18∶2），故選取棕櫚酸，棕櫚油酸，硬脂酸和油酸的含量作為特征值，以 9c-C16∶1和 C16∶0的峰面積之比即為橫坐標，以 9c-C18∶1和 C18∶0的峰面積之比即為縱坐標，繪制散點圖（圖2）.可以看出，豬油和雞油分布在兩個不同的區(qū)域，由于脂肪酸分布也會受到豬和雞的性別、日糧、品種等的影響，故數(shù)據(jù)點有些分散，主要脂肪酸比值法對于識別分析豬油和雞油是可行的.

圖2 豬油和雞油以主要脂肪酸為特征值的聚類分析圖

文獻[17]利用比值法對5種植物油脂進行判別分析，效果明顯.為了進一步說明比值法的可行性以及動物油脂和植物油脂是有區(qū)別的，本文按照文獻的比值法與其進行對比，見表2.由表2可知，從C16∶0/C18∶0數(shù)值上看，豬油和雞油分布與米糠油、棕櫚油完全不重疊；從C18∶2/C18∶1數(shù)值上看，豬油和雞油與大豆油、花生油可以分開，但是與菜籽油有部分交叉重疊.可見，動植物油脂的區(qū)別還是比較明顯的，是可以識別的.

表2 5種植物油和兩種動物油脂的比較

2.2.2 K-均值聚類分析

聚類分析[18]是在難以確定一批樣品中每個樣品的類別時，把樣品特征作為分類依據(jù)、利用相似性度量法將特征相同或相近樣本歸為一類的方法.聚類分析方法有很多種，包括層次聚類法、動態(tài)聚類法等.動態(tài)聚類法是將樣品按聚類準則進行初始分類、通過反復修改分類來達到最滿意分類結果的一種迭代算法.它是一種快速聚類方法，適合大樣本聚類.聚類分析使用的是歐氏距離平方，采用同一類中的所有對象的平均值作為聚類中心，聚類數(shù)不小于2，不大于樣品數(shù).本論文采用SPSS17.0軟件對豬油和雞油的主要脂肪酸和全脂肪酸分別進行K-均值聚類分析，并對結果進行比較評價.

基于主要脂肪酸的K-均值聚類分析：聚類數(shù)為2，方法采用迭代和分類，經(jīng)過5次迭代后，聚類中心間的距離由初始的16.533調整為10.603，聚類結果見表2，豬油p-3和p-7被誤判為雞油，誤判率為8%.基于全脂肪酸的K-均值聚類分析：聚類數(shù)為2，方法采用迭代和分類，比對豬油和雞油，沒有的脂肪酸的含量為0，共比對出28個峰.經(jīng)過2次迭代后，聚類中心間的距離由初始的71.998調整為69.359，聚類結果見表3.

表3 基于主要脂肪酸和全脂肪酸的K-均值聚類分析

表3顯示，豬油和雞油被聚成兩類，沒有出現(xiàn)誤判現(xiàn)象.由此可見，選取主要脂肪酸進行識別分析時，會導致一些含量小的脂肪酸信息的丟失，不利于聚類分析；選取全脂肪酸信息則可以避免聚類信息的丟失，同時收斂更快，更有利于豬油和雞油的聚類分析.為了檢驗脂肪酸數(shù)據(jù)變量對聚類分析的作用的貢獻顯著與否，本文還對變量進行單因素方差分析（ANOVA），結果顯示比對出的28個峰的信息包括主要脂肪酸的置信水平均小于0.05，對聚類分析的貢獻均為顯著.

3 結論

豬油中含有17種脂肪酸，雞油中含有13種脂肪酸.豬油和雞油的主要脂肪酸均為棕櫚酸、棕櫚油酸、硬脂酸、油酸和亞油酸.基于主要脂肪酸比值法對于識別豬油和雞油具有一定的可行性.基于全脂肪酸分析的K-均值聚類分析，收斂快，更有利于豬油和雞油的聚類，而基于主要脂肪酸聚類收斂慢，導致一些有用的脂肪酸信息的丟失，容易出現(xiàn)誤判現(xiàn)象.

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RECOGNITION OF LARD AND CHICKEN OIL BASED ON FATTY ACIDS

JING Yin-cheng1， FAN Lu1， YANG Guo-long2， HUO Quan-gong2， ZHANG Xin-xin1， HU Le-qian1， HE Li-jun1
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China；2.School of Food Science and Technology， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China）

The paper analyzed the fatty acids in lard and chicken oil by GC to obtain that the lard contained 17 kinds of fatty acids and the chicken oil contained 13 kinds of fatty acids.Different data processing methodswere applied to recognize the lard and the chicken oil.The results showed that a ratiomethod ofmain fatty acids and a K-means cluster analysis for all fatty acids were feasible,however,the cluster analysis for the main fatty acids could result in the loss of fatty acid information and low clustering accuracy rate.This work provided reference data and amethod for constructing an illegal cooking oil recognition method.

lard； chicken oil； fatty acids； recognition analysis

TS201.2

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.009

1673-2383(2011)06-0040-05

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.009.html

網(wǎng)絡出版時間：2011-12-20 03:01:44PM

2011-04-29

河南工業(yè)大學校科研基金重點項目（09XZD005）

井銀成（1985-），男，河南信陽人,碩士研究生,研究方向為糧油食品分析.

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