基于穩(wěn)定氫氧同位素技術(shù)的花生油摻假檢測(cè)技術(shù)研究

1、基于穩(wěn)定氫氧同位素技術(shù)的花生油摻假檢測(cè)技術(shù)研究王道兵以3,4十岳紅衛(wèi)2,3高冠勇1李國(guó)輝2,3宋立里1王一路1費(fèi)曉偉1賈召鵬1鐘其頂乙31基金項(xiàng)目：科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016yfe, 2017yfe)；歐盟地平線2020計(jì)劃(635690-oleum； 727864-eu-china-safe)； 收稿日期：2020-8-11十作者簡(jiǎn)介：王道兵，男，1987年出生，博士，穩(wěn)定同位素食品分析技術(shù). 通訊作者：鐘其頂，男，1980年出生，教授級(jí)高級(jí)工程師，食品質(zhì)量安全與其實(shí)性檢驗(yàn)張柏林4(山東金勝糧油集團(tuán)有限公司1,山東臨沂276600)(中輕食品檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司2,北京100015)(中國(guó)

2、食品發(fā)酵工業(yè)研究院3,北京100015)(北京林業(yè)大學(xué)氣 北京100083)摘要：建立了高溫裂解/元素分析穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(tc/ea-irms)測(cè)定油脂穩(wěn)定氫 氧同位素比值(82h和8180)的方法，并根據(jù)氫氧同位素特征開(kāi)展花生油摻假檢測(cè)技術(shù)研究。 對(duì)28個(gè)花生樣品、5個(gè)大豆樣品和6個(gè)油菜籽樣品榨油后測(cè)定¥h值和尸8。值，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 三種油的 82h 值分布范圍分別為-231.50%。-213.69%。、-183.11 %。-169.53%。和-192.17%。175.82%o； to 值分布范圍為 14.o6%o16.77%o、19.77%。20.98%。和 24.31

3、%。27.45%。；其 中花生油的¥h值與大豆油和菜籽油存在顯著性差異(p<0.01),模擬實(shí)驗(yàn)表明根據(jù)氫氧 同位素特征可檢測(cè)花生油中摻入大豆油或菜籽油。通過(guò)對(duì)氫氧同位素比值的二維分布對(duì)比, 可以更為全面的評(píng)價(jià)和鑒別花生油的摻雜摻假情況，為花生油的摻假鑒別提供了研究基礎(chǔ)和 技術(shù)支持。關(guān)鍵字：花生油；穩(wěn)定同位素比值；摻假；鑒別；縱同位素；氧同位素research on the detection of adulterated peanut oil by stable hydrogen/oxygen isotope analysis wang daobing'2,3,4十，

4、yue hongwei23, gao guanyong1, li guohui2-3, song lili1, wang yilu1, fei xiaowei1, jiazhaopeng1, zhong qiding23*, zhang bolin4(jinsheng cereals & oils group co., ltd1, shandong, 276600)(sinolight food certification & inspection corporation limited, beijing2, 100015)(china national research in

5、stitute of food and fermentation industries, beijing3, 100015 )(college of biological science & biotechnology, beijing forestry university4, beijing, 100083)abstract: the stable hydrogen (82h) and oxygen (8,8o) isotope ratio of bulk vegetable oil was determined by temperature conversion/elementa

6、r analyzer-isotope ratio mass spectrometer(ea-irms)and the difference of isotopic characteristic between peanut oil and soybean/rape oil was studied. sample seeds of peanut, soybean and rape were squeezed and analyzed, the 82h values of three types of oil varied from -231.50%-213.69%。， 183.11%o -169

7、.53%o and -192.17%o-175.82%o, respectively, while the 8,so values varied from 14.o6%o 16.77%o, 19.77%o2o.98%o and 24.31 %o 27.45 %o. statistic analysis showed that there is significant difference between peanut oil and soybean and rape oil (pvo.ol), and thus the illegal addition of soybean oil or ra

8、pe oil into peanut oil can be detected at a certain level. comparison of the two-dimensional distribution of hydrogen and oxygen isotope ratios of these three vegetable oil, it is easy to identify the authentic peanut oil which can be supposed to be a valuable tool to determine the adulteration in p

9、eanut oil.keywords: peanut oil; stable isotope ratios; adulteration; discrimination; hydrogen isotope ratio; oxygen isotope ratio相比于早己風(fēng)靡世界、被譽(yù)為“西方第一油”的橄欖油，花生油由于濃郁的香氣、豐富的 營(yíng)養(yǎng)成分被譽(yù)為“東方第一汕"，其在中國(guó)被認(rèn)為是一種高端烹調(diào)用汕?；ㄉ侵泻欣状肌?麥胚酚、磷脂、維生素e、膽堿等多種對(duì)人體有益的物質(zhì)，有研究表明經(jīng)常食用花生油可以 防止皮膚皺裂老化，保護(hù)血管壁，防止血栓形成，有助于預(yù)防動(dòng)脈硬化和冠心病e2,因此 深受

10、國(guó)人喜愛(ài)。我國(guó)是世界最大的花生汕消費(fèi)國(guó)，2015年美國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的油料:世界市場(chǎng)與貿(mào)易 報(bào)告中顯示2016/17年度全球花生汕產(chǎn)量預(yù)估為560萬(wàn)噸，其中中國(guó)產(chǎn)量290萬(wàn)噸，占全球 產(chǎn)量的52%。但由于我國(guó)花生種植面積和產(chǎn)量的限制，近年來(lái)花生油的消費(fèi)需求不斷上升， 花生油價(jià)格不斷上漲，雖然中國(guó)產(chǎn)量排名全球第一，但中國(guó)每年仍然要從國(guó)際市場(chǎng)進(jìn)口 15 萬(wàn)噸左右的花生油，大約占到全球花生油貿(mào)易量的60%o在此背景下，一些不法商販用廉 價(jià)油脂甚至非食用油脂添加香精香料冒充花生油，有報(bào)道顯示，假花生油產(chǎn)品的摻假程度最 高達(dá)70%,這些假冒偽劣產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，有的是小作坊，有的曾經(jīng)是某省優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品企業(yè)。 花生

11、油與棕桐油、大豆油、菜籽油之間的大幅價(jià)差令這些企業(yè)鋌而走險(xiǎn)l4jo穩(wěn)定同位素技術(shù)是鑒別食品摻假摻雜的有效方法，目前己在在蜂蜜、葡萄酒、果汁等產(chǎn) 品中得到應(yīng)用$81,而采用穩(wěn)定同位素鑒別汕脂真假也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，在橄欖油阡、 茶油凹等產(chǎn)品中已有報(bào)道。國(guó)內(nèi)金青哲等研究了花生油與玉米油的碳同位素分布特征， 發(fā)現(xiàn)二者存在很大差異，應(yīng)用碳同位素技術(shù)可鑒別玉米油中是否混入了花生油。郭蓮仙等 mm利用gc-irms和ea-irms對(duì)市場(chǎng)上包括花生油、菜籽油和橄欖油等的18種植物油進(jìn) 行分析，通過(guò)對(duì)其和脂肪酸的穩(wěn)定同位素田3c值，可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物油與植物油的有效區(qū)分， 并檢查出50%的植物油存在摻假情況.陳珊珊

12、典等建立了氣相色譜.燃燒.穩(wěn)定同位素比值 質(zhì)譜（gc-c-irms）法結(jié)合酯交換技術(shù)測(cè)定植物油中甘油的穩(wěn)定碳同位素組成的方法，利用甘 油碳檢測(cè)玉米胚芽油中大豆油的摻假或花生油的混入。然而，利用碳同位素技術(shù)能辨別出花 生汕中是否含有玉米汕，由于價(jià)格差異較小，市場(chǎng)上用玉米汕冒充花生汕的情況較少，但碳 同位素技術(shù)卻無(wú)法檢測(cè)花生油中是否含有其他c3植物來(lái)源油脂，如大豆油、菜籽油等。吳 玉鑾等的】以市售植物油為研究對(duì)象分析了玉米油、大豆油和花生油的碳?xì)涮卣?，雖然油脂 間存在顯著差異但也存在特征范圍重疊的問(wèn)題。穩(wěn)定同位素特征研究需以真實(shí)樣品為基礎(chǔ)，本研究以汕料作物原料（花生、大豆和汕菜 籽）為研究對(duì)象，為

13、得到準(zhǔn)確、真實(shí)數(shù)據(jù)而規(guī)避了市售樣品本身存在的造假嫌疑；建立了油 脂中穩(wěn)定氫氧同位素比值的測(cè)定方法并對(duì)39個(gè)油脂樣品進(jìn)行分析，最終通過(guò)對(duì)比考察了花 生油與大豆油和菜籽油的特征差異和二維分布，為花生油的摻假鑒別提供了研究基礎(chǔ)和技術(shù) 支持。1材料與方法1.1儀器與設(shè)備高溫裂解元素分析儀（型號(hào)為tc/ea）,穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀（irms,型號(hào)為delta v advantage）,電子天平（型號(hào)為sl2002n） ； 5 mmx3.5 mm銀囊；家用小型榨油機(jī)（型 號(hào)為zyj-9018）；電熱干燥箱（型號(hào)為dhg-9075a）。1.2樣品及前處理8個(gè)花生樣品、5個(gè)大豆樣品和6個(gè)油菜籽樣品分別為實(shí)驗(yàn)室

14、人員老家中于2018年收獲 的農(nóng)產(chǎn)品，13個(gè)花生樣品收集自金勝花生油生產(chǎn)車(chē)間；另外7個(gè)花生樣品于2017-2019年 度購(gòu)自電商平臺(tái)、北京某大型農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)和某大型連鎖超市。將這些樣品在103°c電熱干燥箱 中烘至恒重后，使用榨油機(jī)進(jìn)行榨油處理，收集各樣品的油脂，待測(cè)。從電商平臺(tái)上隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)花生油產(chǎn)品4份，大豆油產(chǎn)品2份，菜籽油產(chǎn)品1份，樣品在 103°c電熱干燥箱中烘至恒重后待測(cè)。1.3全油樣品的&2h值和導(dǎo)80值測(cè)定用 tc/ea-irms 分別測(cè)定參考物質(zhì) nbs-22 （ 82h=-120±1.0） %。和 iaea-601 （8,80= 23.3

15、77;0.3） %。的52h值和5,8o值，確定儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)后測(cè)定油脂樣品。用銀囊包裹約 0.15mg待測(cè)樣品，樣品在1420°c條件下轉(zhuǎn)化為氫氣（h2）和一氧化碳（co）后，用穩(wěn)定同 位素比值質(zhì)譜儀（irms）測(cè)定穩(wěn)定氫氧同位素比值（#h值和*8。值）。1.4應(yīng)用實(shí)驗(yàn)將花生油分別與大豆油、菜籽油按不同比例（1:3、3:1和3:1）進(jìn)行摻和，得到混合油 的模擬樣品，并按照1.3的方法測(cè)定82h值和6,80值。2結(jié)果與討論2.1方法穩(wěn)定性分析影響tc/ea-irms測(cè)定氫氧同位素比值準(zhǔn)確性的最大干擾因素是空氣中水分和氮?dú)猓?為研究方法的穩(wěn)定性，以花生油為研究對(duì)象，連續(xù)5次測(cè)定（重復(fù)

16、性實(shí)驗(yàn)）及在5d內(nèi)不同 時(shí)間測(cè)定（再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)）的結(jié)果見(jiàn)表1。表1油脂#h和田8。測(cè)定方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性52h邪o實(shí)驗(yàn)次數(shù)平均值/%0sd/%o平均值/%0sd/%o重復(fù)性實(shí)驗(yàn)5-226.321.5714.180.14再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)3-229.733.0913.630.23由上表可知，油脂52h和沙80測(cè)定方法的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差分別滿足3%。和0.15%o的要 求，并且在5 d的測(cè)試時(shí)間段內(nèi)方法的再現(xiàn)性良好，能夠保證數(shù)據(jù)具有可比性。2.2油脂52h和818o分布特征采用tc/ea-irms技術(shù)對(duì)39個(gè)油脂樣品進(jìn)行穩(wěn)定紈、氧同位素比值測(cè)定，結(jié)果列于表 2o花生油、大豆油和菜籽油*h的平均值分別為-22

17、2.77%。、-175.58%。和-183.69%。；而5180 平均值分別為15.24%。、20.37%。和25.55%。，但三種汕脂的¥h和8%均存在波動(dòng)范圍，這 與前人研究結(jié)果表明的氫氧穩(wěn)定同位素特征受外界環(huán)境影響的結(jié)論是一致的1201 ：首先，不 同產(chǎn)地的灌溉用水和降雨中氫氧同位素特征不同；其次，油脂的¥h值均低于水，而8,8o 值均高于水，這是由于氫氧同位素在植物體內(nèi)發(fā)生了同位素分餡的緣故，尤其是植物合成有 機(jī)物過(guò)程中的生化反應(yīng)還會(huì)受到溫度、濕度等影響，因此同位素分餛情況在不同產(chǎn)地的植物 中也有所不同。表2不同類(lèi)型油脂的穩(wěn)定氫、氧同位素比值分布82h沖分布范圍平均

18、值+sd/%。分布范圍平均值+sd/%o花生油（護(hù)28）231.50213.69-222.77+5.5714.06 16.7715.24+0.97大豆油（n=5）-183.11 -169.53-175.58+5.5319.77 20.9820.37+0.51菜籽油（=6） 192.17 175.82-183.69+5.8424.31-27.4525.55+1.20對(duì)比三種油的分布范圍可知，大豆油與菜籽油的值存在重疊范圍，但*8。有一定的差異，而花生油的&2h和8*0范圍均不同于另兩種油脂。對(duì)三種油脂進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果（表3）表明花生油與大豆油和菜籽油在82h和8,80兩個(gè)指標(biāo)上均具有顯

19、著差異，而菜 籽油與大豆油在52h特征上差異顯著但在*8。的特征方面差異不顯著。表3三種油脂的t檢驗(yàn)結(jié)果品種82h5180p值是否有顯著差異p值是否有顯著差異菜籽油&大豆油0.1551否2.53e-05是大豆油&花生油1.54e-07是1.55e-06是菜籽油&花生油3.91e-07是2.19e-08是將三種油脂的氫、氧同位素比值繪制成二維分布圖（圖1）以觀察各油脂之間的差別，從圖1中可以看出，三種植物油存在差異性分布，并且與表3中t檢驗(yàn)結(jié)果相對(duì)應(yīng)的是，花 生油與菜籽油和大豆油之前存在明顯的差異化特征。尤其是對(duì)比表2和圖1,將三種油脂分 為花生油和“非花生油”兩類(lèi)，非花

20、生油的斗8。值都遠(yuǎn)大于花生汕3%。以上，¥h值的差異在 21%。以上，由此可知花生油與菜籽油、大豆油在畏h特征上的差異更大。原因可能是植物具 有光合作用、蒸騰作用和呼吸作用，其中，蒸騰作用使得植物組織內(nèi)的水比地下水富集2h 和*0,但由于植物呼吸作用消耗。2、呼出co?的過(guò)程中也會(huì)涉及到氧同位素交換，因而 有機(jī)物的建8。值更偏正，但由于吸收ch的原因使得以8。值的波動(dòng)范圍較??；而氫同位素 則不同，由于水是植物體內(nèi)氫元素的唯一來(lái)源，因此其體現(xiàn)的是光合作用與蒸騰作用的結(jié)果, 顯然，光合作用過(guò)程使得有機(jī)物中虧損2h，但花生油更偏負(fù)，我們認(rèn)為是由于花生屬于 根莖地下植物，其蒸騰作用弱于地上植

21、物使得和18。的富集程度較弱，而光合作用在此 基礎(chǔ)上再影響氫同位素分偏，最終導(dǎo)致花生油的和值均低于其他油脂，而差異程 度更大。-100.00-120.00。次)«、工3-140.00x菜籽油 大豆油 花生油-160.00-180.00-200.00-220.00-240.000.005.0010.0015.0020.0025.0030.006180值（o）圖1花生油、大豆油和菜籽油的氫、氧同位素比值二維分布圖2.3不同比例混合油中¥h和田8。變化規(guī)律分別向花生油中混入不同比例的大豆油和菜籽油，測(cè)定各模擬樣品的*8。值和82h, 結(jié)果見(jiàn)去4。表4花生汕中混入其他油脂后穩(wěn)定同位

22、素比值變化數(shù)據(jù)模型混入的油脂類(lèi)型52h線性方程相關(guān)系數(shù)r2線性方程相關(guān)系數(shù)r2菜籽油（x）y=0.5801x-228.670.9979件0.1003x+14.4880.9975大豆油（z）y=0.4657z-228.740.9983r=0.0638z+14.380.9957從表4可以看出，摻入菜籽油或大豆油后，混合油的值呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)，并且與 非花生油的摻入量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，按照花生油wo分布范圍14.06%。16.77%。的特點(diǎn)， 分別取菜籽油和大豆油分布范圍的最小值，可知當(dāng)花生油中摻入27%菜籽油或45%大豆油 后油脂羅8。會(huì)超過(guò)花生油分布范圍的最大值；而混合汕的*h值呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)，且

23、與摻 入量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，對(duì)比可知82h的變化特征更明顯。按照花生油8,8o分布范圍 231.50%。.213.69%。的特點(diǎn)，分別取菜籽油和大豆油分布范圍的最小值，可知當(dāng)花生油中摻 入45%菜籽油或40%大豆油后油脂¥h會(huì)超過(guò)花生油分布范圍的最大值。因此，通過(guò)油脂 的氫氧同位素特征檢測(cè)花生油摻假情況是可行的。2.4市售汕脂樣品穩(wěn)定同位素特征分析研究市售花生油、大豆油和菜籽油的問(wèn)題同位素特征，按照1.2和1.3中的方法處理后 測(cè)定¥h和劇8。值，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果如表5所示。表5市售油脂樣品的穩(wěn)定氫氧同位素比值測(cè)定結(jié)果（。）82h值(5,80 值花生油1#-2

24、19. 37±1.3314.97±0. 12花生油2#-216. 52±1.7215.69±0. 09花生油3#-203. 11±1.5617.93±0. 21花生油4#-220. 52±1.3514.46±0. 15大豆油1#175.66±1.5520.19±0. 08大豆汕2#-184.72±1.9119.25±0. 13菜籽汕1#176.36±0. 8526.43 ±0. 12其中，市售大豆油和菜籽油樣品均符合本文表3中相應(yīng)產(chǎn)品的分布范圍。4個(gè)市售花

25、生 汕樣品中，大部分均符合表3中的分布范圍，然而花生油3#樣品的#h和6*o值均相對(duì)偏 高。按照表3的分布范圍，可以懷疑花生油3#樣品中混入了非花生類(lèi)油脂，但也有可能由 于表3分布范圍未涵蓋全國(guó)或全球的花生樣品，其特征屬于自然波動(dòng)。3結(jié)論本研究建立了高溫裂解元素分析穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析植物油脂的氫氧同 位素比值的方法并應(yīng)用于花生、大豆和菜籽的自榨油脂。通過(guò)研究三種油脂的穩(wěn)定同位素特 征和模擬摻假實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明利用穩(wěn)定氫、氧同位素比值的差異性能夠檢測(cè)摻有大豆油或菜 籽油的花生油樣品，并以此建立了油脂的氫氧同位素特征二維分布圖，可以清晰的評(píng)價(jià)和辨 別花生油及摻假摻雜情況，可為市售花生油的

26、摻假鑒別提供技術(shù)借鑒。4參考文獻(xiàn)i 徐同成，王文亮，程安瑋等.花生油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及摻偽檢測(cè)技術(shù)j.糧油加工,2010(08):29-32xu t c, wang w l, cheng a w, et al. nutritional value of peanut oil and adulteration detection technologyjj.grain and oil processing,2010(08):29-32 liu x, jin q, liu y, et al changes in volatile compounds of peanut oil during the roa

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