专利名称：核磁共振氢谱检测食用油品质的方法
技术领域：
本发明属食品检测方法领域，具体涉及核磁共振图谱检测鉴别食用油品质的方法。
背景技术：
随着第三产业的迅速发展，我国餐饮业规模日益扩大，餐饮废水中排出的废弃油脂日益增多，不法分子对这些废弃油脂进行非法回收提炼，有毒的“地沟油”就又重新回到餐桌，危害人体健康。地沟油一般包括泔水油、煎炸老油和废弃动物油脂，关于地沟油的快速检测，目前市场上已经有几种类型的技术或方法，有基于检测电导率及极性化合物总量的纸层析、薄层层析、传感器等快速检测方法，也有基于检测重金属离子污染物的快速检测方法，还有基于检测地沟油酸价、过氧化值等快速检测方法，这些方法在应用上各有优势，一定程度上都能进行地沟油的定性检测，但也存在缺陷，食用油中掺入地沟油的比例普遍需要达到相对较高的程度才能被检出或易出现假阳性(“地沟油检测技术的发展与研究”，粮食科技与经济，2011,36(1) :41-44 ；);(“地沟油的鉴别方法”，CN102393426A)，例如电导率法的检出下限为地沟油添加量在20%以上，胆固醇法的检出下限为地沟油的添加量在10%以上；薄层层析法对于一些未经纯化的油(比如芝麻油、花椒油等)和加入其他成分的油(如辣椒油)，容易出现假阳性，排阻色谱(HPSEC)测定甘油三酯氧化聚合物的方法适用于煎炸老油的检测，但对泔水油的准确率较低。因此，为了保障食用油品质安全，迫切需要一种能够快速鉴别地沟油掺伪食用油的可靠检测方法。利用核磁共振氢谱对正品食用油与掺伪食用油进行鉴别目前还未见文献报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种测试速度快、准确度高、成本低廉、重现性好的利用核磁共振氢谱鉴别食用油品质的方法。本发明依据的原理是每一品种的食用油都有基本确定的脂肪酸甘油酯组成，即便是调和油，生产厂家也知道其中各种油的确切构成比例，据此可计算出其脂肪酸甘油酯组成。但地沟油由于来源的问题，导致其成分复杂多变，即使生产者也不能说清其构成，这是其无法改变的特点。根据这一特点，通过建立和比对食用油的核磁共振图谱，可以简便快速地检测食用油脂中是否掺杂有地沟油。为实现本发明目的，本发明首先针对不同种类不同品质的油类样品在相同参数下进行核磁共振氢谱采集，然后对图谱进行积分，将得到的积分值按照公式进行计算后得到不同油脂的特征值；根据不同品质油类的核磁共振氢谱积分值或特征值建立油类品质数据库，形成分析测试标准；通过数据库内的测试数据对未知油类样品进行品质鉴定。本发明方法具体实施步骤如下
(I)标准样品核磁共振氢谱数据采集相同条件下，对同一品质的正品食用油样品进行两次以上核磁共振氢谱测试，得出前后两次或多次测试数据的误差，校正误差；而后对同一品质的正品食用油样品进行重复性核磁共振氢谱测试；
(2)标准样品数据处理对测试得到的正品食用油样品核磁共振氢谱进行积分，记录其核磁共振氢谱特征组的积分值，利用其积分值做积分数据的二维图、三维图或者将其积分值代入公式计算得到正品食用油的特征值，作其特征值的PCA分析 (3)数据库的建立相同条件下，测试大量不同种类不同品质正品食用油类样品的核磁共振氢谱，重复步骤(2)进行处理，建立食用油类品质测试数据库；
(4)样品鉴别相同条件下，对未知食用油类样品进行核磁共振测试，利用步骤(2)的数据处理方法处理其核磁共振氢谱图，与步骤(3)建立的食用油类品质测试数据库模型进行比对，定性鉴定正品食用油或掺伪食用油，并对正品食用油种类做出判断。所述的正品食用油分别为大豆油、花生油、芝麻油、棕榈油、玉米油、菜籽油、棉籽油、葵花籽油或已知组成的调和油等。对核磁共振氢谱按照附图I所示进行积分，共有九组积分值，九组质子的化学位移分别为1，2-5. 34ppm, 3-4. 23ppm, 4-2. 77ppm, 5-2. 31ppm, 6-2. 04ppm, 7-1. 61ppm,8-1. 28ppm,9-0. 98ppm,10-0. 89ppm。所述的食用油类品质测试数据库为各种常用正品食用油脂的核磁共振氢谱特征组的积分数据二维图或三维图及各种常用食用正品油特征值的PCA分析图。与传统的油脂测伪方法相比，本方法具有以下优点1.简化实验步骤。本方法中样品不需进行前处理，可以直接进行测试；样品无需称量定量，因为积分面积本身显示的就是各组峰之间的比例；2.精确度高。图谱采集、处理均由计算机进行，而积分区间也是固定的，避免了人为因素引起的误差。3.快捷经济。检测时仅对检测样品进行测试，进行代数计算后，与数据库进行比较即可，检测速度快，耗时短，整个测试可在5分钟内完成，减小了工作量和检测成本。4.适用面广。数据库建立以后对不同型号不同磁场的仪器测试数据均可适用。该方法不但适用于各种食用油是否掺杂有地沟油的检测，而且可以对各种食用油进行种类判别，防止用价格低廉的食用油冒充价格高昂的食用油，具有测试速度快、准确度高、成本低廉等特点，能够实际用于食用油类品质鉴别工作，能行之有效地鉴别地沟油掺伪食用油，遏制不发商贩以价格低廉的食用油冒充价格昂贵的食用油，为人们的饮食健康提供质量保证。
图I正品食用油核磁共振图中各峰对应质子的积分值采集信息图；图中I: CH=CH,所有不饱和脂肪酸，2 =CH-OCOR甘油三脂，3 =CH2-OCOR甘油三脂，4:CH=CH-CH2-CH=CH2亚油酸和亚麻酸链，5: CH2-COOH所有脂肪酸链，6 : CH2- CH=CH所有不饱和脂肪酸链，7 =CH2- CH2COOH所有脂肪酸链，8 : (CH2) n所有脂肪酸链，9 :CH=CH-CH2-CH3亚麻酸链，10 =CH2 CH2 CH2-CH3除亚麻酸外所有脂肪酸链；
图2含9号峰的大豆油和菜籽油的二维图数据库；图中▲大豆油，■菜籽油；
图3不含9号峰的各种油脂二维图数据库；图中A花生油，▼芝麻油， 棕榈油， 玉米油， 棉籽油，▽葵花籽油；
图4利用含9号峰二维图数据库分析判断食用油样品；图中▲大豆油，■菜籽油，★加、入地沟油的菜籽油；
图5利用不含9号峰的二维图数据库分析判断食用油样品；图中A花生油，▼芝麻油， 棕榈油， 玉米油， 棉籽油，▽葵花籽油，★加入10%地沟油的葵花籽油；
图6各种常用正品食用油的三维图数据库；图中▲大豆油，A花生油，▼芝麻油， 棕榈油， 玉米油， 棉籽油，〇菜籽油，▽葵花籽油；
图7用三维图数据库对食用油品质的分析图；图中▲大豆油，A花生油，▼芝麻油， 棕榈油， 玉米油， 棉籽油，〇菜籽油，▽葵花籽油，★加入10%地沟油的花生油；
图8各种正品食用油特征值的PCA分析图数据库-I ;图中D大豆油，H花生油，X芝麻油，Y玉米油，K葵花籽油；
图9各种正品食用油特征值的PCA分析图数据库-2 ;图中Z棕榈油，M棉籽油，C菜籽
油；
图10利用PCA分析判断食用油样品品质图-1，图中D大豆油，H花生油，X芝麻油，Y玉米油，K葵花籽油，DG大豆油加入5%地沟油，XG芝麻油加入5%地沟油；
图11利用PCA分析判断食用油样品品质图-2，图中D大豆油，H花生油，X芝麻油，Y玉米油，K葵花籽油，WX掺伪芝麻油；
图12利用含9号峰二维图数据库分析判断食用调和油样品，图中▲大豆油，■菜籽油， 大豆油，花生油，芝麻油7:2:1重量比的调和油，★大豆油，花生油，芝麻油7:2:1重量比的调和油加入10%地沟油。
具体实施例方式一、试验材料
大豆油、花生油、芝麻油、棕榈油、玉米油、棉籽油、菜籽油、葵花籽油、样品管、氘代氯仿(CDCl3X二、试验仪器
BRUKER Avance 300超导核磁共振波谱仪。三、试验样品的制备
取大S 油20微升,加入0. 6mL⑶Cl3溶解置于< 5mm样品管中，得待测样品溶液。依此方法制得14份大豆油，14份花生油，12份芝麻油，7份棕榈油，6份玉米油，7份棉籽油，7份菜籽油，7份葵花籽油，8份调和油。四、试验过程
I.图谱测定
测定条件温度295K，⑶Cl3为内锁，每个图谱扫描16次，谱宽20ppm，脉冲间隔2s，脉冲序列zg30。将上述制得的样品溶液于核磁共振仪上测定样品的1H NMR图谱，得到样品自由衰减信号(FID信号)。2.图谱处理及积分
将上述测定得到的样品FID信号进行傅里叶变换，并进行相位校正和基线校正，以TMS的化学位移Oppm作为内标,校正图谱。校正后对上述各类正品食用油进行核磁共振氢谱测试，以大豆油为例按照附图I所示分别进行积分，共有九组积分值，九组质子的化学位移分别为1，2-5. 34ppm,3-4. 23ppm，4-2. 77ppm，5-2. 31ppm，6-2. 04ppm，7-1.61ppm，8-1.28ppm，9-0.98ppm，10-0. 89ppm，A、B、C、D、E、F、G、H、I分别表示上述九组积分的面积。3标准数据库的建立 3. I直接利用积分面积
按照不同正品食用油分组，利用积分面积建立不同正品食用油的数据库(表1-9)。3.2利用积分值计算油脂组成及碘值等特征值 将相应积分值带入下列公式进行计算
[w-3 UFA] =H/ (H+I)
[w-6 亚油酸]= (3C-4H)/3D
[MUFA]=E/2D-H/(H+I)-(3C-4H)/3D
[SFA]=1-E/2D
[IV] = [(A-B/4) /D]X86
上述公式中，[ _3 UFA]为《-3不饱和脂肪酸在油脂中的比例；[ -6亚油酸]为亚油酸在油脂中的比例；[MUFA]为单不饱和脂肪酸在油脂中的比例；[SFA]为饱和脂肪酸在油脂中的比例；[IV]为油脂的碘值。各种正品油脂特征值的计算结果分别列在表10-表18中。
4.数据分析
选取食用油脂核磁共振氢谱特征组的积分面积中的两组或三组为参数，画出各种常用正品食用油脂核磁共振氢谱特征组的积分数据的二维图或三维图，或对计算得到的油脂特征值输入SIMCA-P 11. 5进行主成份分析(PCA)得到PCA分析图，将未知样品的分析结果与上述二维图、三维图和PCA分析图的一种或多种比对进行鉴定。表I大豆油的积分面积
A Ib Ic Id Ie If Ig Ih Ii
2. 41 TToo" 0. 96 1~52" 2. 47 T768" 12. 790~ 2. 10
2. 40 TToo" 0. 96 1~52" 2. 49 T770" 12. 790^8~ 2. 09
2. 41 TToo" 0. 96 1~52" 2. 48 T77T 12. 790720" 2. 08
2. 41 TToo" 0. 95 1~52" 2. 49 ~L12 12. 820~ 2. 11
2. 41 TToo" 0. 95 ~L5l 2. 48 ~L&T 12. 830~ 2. 10
2. 40 TToo" 0. 94 1~52" 2. 48 ~L&T 12. 810720" 2. 11
2. 40 1700~ 0. 96 T752~ 2. 47 T7W 12. 760^9~ 2. 09
2. 40 TToo" 0. 96 ~L5l 2. 48 ~L12 12. 80ofU 2. 09
2. 41 TTOO" 0. 96 1~52" 2. 48 T77T 12. 87oTio" 2. 10
2. 38 TToo" 0. 94 ~L5l 2. 47 1769~ 12. 84oTio" 2. 09
2.47 TTOO" I. 01 1~56" 2. 50 TW 12. 48oTio" I. 98
2.49 TToo" I. 00 1~53" 2. 53 T776" 12. 79oTio" 2. 11
2. 43 TTOO" 0. 97 1~55" 2. 51 TTW 12. 85oU 2. 06
2. 41 |l. 00 |o. 90 |l. 49 \2. 49 |l. 68 |l3. 63|o. 22 \2. 33
表2花生油的积分面积
A Ib Ic Id Ie If IgIh Ii
I.93 TToo" 0. 54 T75q" 2. 33 T7&T 14. 57oToo" 2. 28
I.93 TTOO" 0. 54 ~L5l 2. 34 Oi" 14. 542. 26
I.94 TToo" 0. 54 T749" 2. 34 TTiF 14. 562. 27
I.93 |l. 00 |o. 54 |l. 52 \2. 34 |l. 67 |l4. 53|o. 00 \2. 2权利要求
1.一种核磁共振氢谱检测食用油品质的方法，其特征在于，通过如下步骤实现(1)标准样品核磁共振氢谱数据采集相同条件下，对同一品质的正品食用油样品进行两次以上核磁共振氢谱测试，得出前后两次或多次测试数据的误差，校正误差；而后对同一品质的正品食用油样品进行重复性核磁共振氢谱测试； (2)标准样品数据处理对测试得到的正品食用油样品核磁共振氢谱进行积分，记录其核磁共振氢谱特征组的积分值，利用其积分值做积分数据的二维图、三维图或者将其积分值代入公式计算得到正品食用油的特征值，作其特征值的PCA分析图； (3)数据库的建立相同条件下，测试大量不同种类不同品质正品食用油的核磁共振氢谱，重复步骤(2)进行处理，建立食用油类品质测试数据库； (4)样品鉴别相同条件下，对未知食用油类样品进行核磁共振测试，利用步骤(2)的 数据处理方法处理其核磁共振氢谱图，与步骤(3)建立的食用油类品质测试数据库模型进行比对，定性鉴定正品食用油或掺伪食用油，并对正品食用油种类做出判断。
2.根据权利要求I所述的核磁共振氢谱检测食用油品质的方法，其特征在于，所述的食用油类品质测试数据库为各种常用正品食用油的积分数据的二维图或三维图及各种常用正品食用油特征值的PCA分析图。
3.根据权利要求I或2所述的核磁共振氢谱检测食用油品质的方法，其特征在于，所述的正品食用油分别为大豆油、花生油、芝麻油、棕榈油、玉米油、菜籽油、棉籽油、葵花籽油或已知组成的调和油。
4.根据权利要求I或2所述的核磁共振氢谱检测食用油品质的方法，其特征在于，所述的正品食用油的特征值包括亚麻酸、亚油酸、油酸、饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和碘值。
全文摘要
本发明公开了一种利用核磁共振氢谱检测食用油品质的方法，属食品检测方法领域。该方法首先针对不同品质的油类样品在相同的参数下进行核磁共振信号采集，然后对采集得到的图谱进行积分，利用积分值计算出饱和脂肪酸、油酸、亚油酸等各种脂肪酸的含量及碘值等数据，找出不同油脂的特征；对同一品质油脂样品进行重复性测试；根据不同品质油类的测试数据建立油类品质测试数据库，并形成分析测试标准；最后，通过数据库内的测试数据对未知油类样品进行品质鉴定。本发明方法具有操作简单、准确度高、重复性好、快捷经济等优点，适用于正品食用油或掺伪食用油的鉴别检测，并能够对食用油的种类进行鉴别。
文档编号G01N24/08GK102636510SQ201210123448
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月25日 优先权日2011年4月28日
发明者余学军, 李中贤, 梁志宏, 王强, 郭晓河 申请人:河南省科学院高新技术研究中心