一种快速鉴别回收、重复利用食用油的方法与流程

本发明属于食品检测技术领域。更具体地，涉及一种快速鉴别回收、重复利用食用油的方法。

背景技术：

食用油在反复油炸过程中会产生多种有毒有害物质，例如3-氯-1,2-丙二醇(3-mcpd)酯、3-mcpd、丙烯酰胺、游离脂肪酸、反式脂肪酸、脂肪酸聚合物等。因此，鉴别回收、重复利用食用油具有重要意义。

目前，现有技术常用于鉴别食用油的方法主要为气相色谱-质谱联用法，但是该方法需要先进行复杂的衍生化前处理，操作繁琐。中国专利申请cn105486744a公开了一种鉴别食用油的方法，该方法提供食用油标准样品的maldi-ms数据库；通过maldi-ms方法，获得待测食用油样品的质谱图；采用pca方法，分析和比较所述待测食用油样品和所述maldi-ms数据库中所述食用油标准样品的质谱图，获得pca分析图；通过所述pca分析图，鉴别所述待测食用油样品的真伪，识别所述待测食用油样品为所述食用油标准样品、假冒食用油、掺假食用油或者回收食用油。该方法需利用大数据存储数据库，样品检测后将结果与数据库对比，步骤比较繁琐，不能马上得到鉴别的结果，耗费时间长，且用到的质谱检测仪器使用成本昂贵、对操作人员技术水平要求高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术鉴别回收、重复利用食用油方法需要复杂样品前处理、仪器昂贵等的缺陷和不足，提供一种快速鉴别回收、重复利用食用油，操作简单的方法。

本发明的目的是提供一种快速鉴别回收、重复利用食用油的方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种快速鉴别回收、重复利用食用油的方法，所述方法采用漂移时间离子迁移谱法与顶空毛细管气相色谱法联用对回收、重复利用食用油进行检测。

顶空-气相色谱-离子迁移谱法(hs-gc-ims)是漂移时间离子迁移谱(ims)与顶空毛细管气相色谱法(hs-gc)的联用技术。样品通过加热孵育的预处理之后，将顶空成分提取并通过气密针注入进样口，然后经气相色谱的毛细管柱进行第一维分离，进入ims的电离反应区后被软化学电离。这些电离产物在电场力的作用下通过周期性打开的离子门进入漂移区，与逆流中性漂移气体分子发生连续碰撞，利用各产物离子具有的不同固有碰撞截面积(ccs)，从而达到对离子产物的第二维分离。

本发明采用hs-gc-ims法可以不需要对样品进行复杂的样品前处理，仪器使用成本低，对技术人员水平要求低，分析速度快，30min内即可完成一个样品的分析检测，极大的缩短了分析时间，大幅提高检测效率。

进一步地，结合顶空毛细管气相色谱的保留时间和漂移时间离子迁移谱的漂移时间，以cl^-单体峰作为指标进行鉴别。实验结果显示，以cl^-单体峰作为指标可以快速对回收、重复利用食用油进行鉴别，准确率高达100％。

更进一步地，所述快速鉴别回收、重复利用食用油的方法具体包括以下步骤：

设定漂移时间离子迁移谱与顶空毛细管气相色谱的仪器参数，将样品于70～80℃加热20～40min，进样检测，分析数据，即可。

进一步地，所述漂移时间离子迁移谱的仪器参数包括：

检测模式：负离子模式；ims电场强度：500v/cm；漂移气：纯度为99.999％的氮气，流速：150ml/min；漂移管长度：98mm；漂移管温度：45～80℃；ims放射电离源：300mbq的氚源。

更进一步地，所述氚源为β辐射，平均辐射能为5.68千电子伏。

进一步地，所述顶空毛细管气相色谱的仪器参数包括：

载气程序：纯度为99.999％的氮气作为载气；载气程序：程序流速：初始载气流速为2～5ml/min，保持8～12min；载气流速在8～10min内增加到35～45ml/min，然后在2～5min内增加到130～150ml/min，保持8～15min；柱温：50～70℃。

更进一步地，所述顶空毛细管气相色谱的色谱柱为弱极性se-54色谱柱。

进一步地，所述色谱柱的规格为15m×0.54mm×1.0μm，由5％二苯基、94％二甲基和1％乙烯基聚硅氧烷作为固定相。

进一步地，所述进样的量为100～500μl。

更进一步地，所述分析数据采用laboratoryanalyticalviewersoftware处理。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种快速鉴别回收、重复利用食用油的方法，采用漂移时间离子迁移谱法与顶空毛细管气相色谱法联用对重复利用食用油中的多样性挥发性氯代化合物进行检测，从而鉴别回收、重复利用食用油，甚至能鉴别出精炼后的回收、重复利用食用油；并且不需要对样品进行复杂的样品前处理，仪器使用成本低，对技术人员水平要求低，分析速度快，分析速度快，30min内即可完成一个样品的分析检测，极大的缩短了分析时间，大幅提高检测效率，并且准确率高达100％。

附图说明

图1为本发明实施例1样品检测hs-gc-ims谱图；其中，图1-1为hs-gc-ims谱图原始图；图1-2为hs-gc-ims谱图局部放大图；a-1、b-1、c-1、d-1、e-1为不同挥发性氯代化合物的单体cl^-峰，a-2、c-2、e-2为不同挥发性氯代化合物的二聚体cl^-峰，a-3、b-3、c-3、d-3、e-3为不同挥发性氯代化合物的三聚体cl^-峰，a-4、b-4、c-4为不同挥发性氯代化合物的四聚体cl^-峰。

图2为本发明实施例2挥发性氯代化合物形成的基本因素考察的hs-gc-ims谱图；其中，图2-1为hs-gc-ims谱图原始图；图2-2为hs-gc-ims谱图cl^-单体峰提取图。

图3为本发明实施例3氯化钠含量对挥发性氯代化合物生成的影响结果图；其中，图3-1为各挥发性氯代化合物总的cl^-单体峰信号强度随nacl含量变化曲线图；图3-2为hs-gc-ims谱图各cl^-单体峰提取图。

图4为本发明实施例4水含量对挥发性氯代化合物生成的影响结果图；其中，图4-1为各挥发性氯代化合物总的cl^-单体峰信号强度随水含量变化曲线图；图4-2为hs-gc-ims谱图各cl^-单体峰提取图。

图5为本发明实施例5加热温度对挥发性氯代化合物生成的影响结果图；其中，图5-1为hs-gc-ims谱图原始图；图5-2为各挥发性氯代化合物总的cl^-单体峰信号强度随加热温度变化曲线图；图5-3为hs-gc-ims谱图各cl^-单体峰提取图。

图6为本发明实施例6加热时间对挥发性氯代化合物生成的影响结果图；其中，图6-1为各挥发性氯代化合物总的cl^-单体峰信号强度随加热时间变化曲线图；图6-2为hs-gc-ims谱图各cl^-单体峰提取图。

图7为本发明实施例7精炼食用油检测鉴别中精炼回收、重复利用食用油样品检测hs-gc-ims谱图。

图8为本发明实施例7检测鉴别16批次真实抽检的回收、重复利用食用油样品的hs-gc-ims谱图各cl^-单体峰提取图。

图9为本发明实施例8不同品种食用油对挥发性氯代化合物生成的影响hs-gc-ims谱图各cl^-单体峰提取图。

本发明cl^-单体峰提取图由上往下看为各实验组，由左往右看分别为检测到的16个cl^-单体信号峰，代表16种不同挥发性氯代化合物。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

其中，flavourspec@hs-gc-ims仪器(g.a.s.，德国)，60位顶空自动进样器(combipal，ctcanalyticsag，瑞士)，气密针(1ml，汉密尔顿，瑞士)。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

所有待测样品在使用前均储存在4℃下。

实施例1食用油检测鉴别

1.1实验材料：煎炸食用油：将监管部门于市场抽检的回收、重复利用食用油作为待测油样。

1.2实验方法：

(1)色谱条件

色谱柱：弱极性se-54色谱柱(cs-chromatographyservicegmbh，德国)：15m×0.54mm×1.0μm，5％二苯基、94％二甲基和1％乙烯基聚硅氧烷固定相；

载气程序：氮气(纯度为99.999％)作为载气；程序流速：初始载气流速为3ml/min，保持10min；载气流速在10min内增加到40ml/min，然后在2min内增加到150ml/min，保持8min；

柱温：65℃。

(2)ims条件

检测模式：负离子模式；

ims电场强度：500v/cm；

漂移气：纯度为99.999％的氮气，流速：150ml/min；

漂移管长度：98mm；

漂移管温度：45℃；

ims放射电离源：300mbq的氚源(β辐射)，平均辐射能为5.68千电子伏。

(3)仪器控制和数据处理

laboratoryanalyticalviewer(lav)software(version2.2.1,g.a.s.,德国)

(4)样品检测：取待检测油样1g置于20ml顶空瓶中，80℃加热30min，通过1ml加热气密针(85℃)将500μl顶空气注入gc-ims，进行检测。

1.3实验结果参见图1。

由图1-1可观察到反应物离子峰(rip)，这是由于在相对纯的氮气(纯度为99.999％)中存在微量o2形成了o2^-，由于o2具有很强的电子亲和力，卤代化合物在负电荷反应物离子o2^-的辅助作用下进行电离。由于煎炸后的食用油中非目标挥发性氯代化合物的复杂性，因此可能涉及多个o2^-辅助电离机理，包括解离电子转移(det)机理、共振电子转移(ret)机理、亲核取代机理和具有两个能量阱的团簇辅助解离电子转移(cadet)机理等。而cadet假设理论可以解释所有机理所产生的产物离子，主要反应机理如下：

rxo2^-*→rx^-o2^*(3)

rx^-o2^*→o2x^-+r(4-a)

其中，r＝小分子化合物的自由基，x＝cl。

反应物离子o2^-可以通过共振电子俘获(rec)机理形成，如反应(1)所示；长寿命中间产物是通过反应物离子o2^-和rx之间的电子轨道碰撞形成的，如反应(2)所示；中间产物rx^-o2^*是由rxo2^-*的内部电子重排形成的，如反应(3)所示，其反应速率取决于rx的离子偶极力、极化率和热力学因素；只有在中间产物rxo2^-*内的能量随机化可以进行的前提下，反应(4)才能得以进行并获得x^-，显示为位于rip左右两侧不同聚合度的卤素峰，其具有各自固有的漂移时间(图1-2)；中间产物rxo2^-*峰显示在rip右侧，与长寿命中间产物rxo2^-*不同，由于中间产物rx^-o2^*寿命太短，无法在ims检测时间范围中检测到。因此，用ims可以证明氯在挥发性氯代化合物中的存在。

在大气压下，所有离子实际上都以a^-(h2o)n(n2)m的形式与水和中性分子聚集在一起；聚集的程度，即n和m值，取决于温度和漂移气体的含水量。为了简化反应方程的表达，仅采用核心离子作为方程式表达。

不同化学性质的挥发性氯代化合物在ims中产生的都是相同的标记峰，即cl^-，因此用ims不能将不同化学性质的挥发性氯代化合物分离、鉴别。但挥发性氯代化合物可以用气相色谱法分离，本发明将gc保留时间和ims漂移时间相结合，即可用于鉴别回收、重复利用食用油中的挥发性氯代化合物的多样性。由图1-2可见，对比gc保留时间和ims漂移时间，不同聚合度的cl^-峰分布在rip的两侧，表明该回收、重复利用食用油中挥发性氯代化合物的浓度较高，其中最左侧一列的cl^-单体峰信号最强，且含有多种不同保留时间的单体信号峰，其中有16个单体信号峰信号较强。因此，本发明以挥发性氯代化合物为代表，提取单体cl^-峰中信号较强的16个单体信号峰作为评价指标。

实施例2挥发性氯代化合物形成的基本因素考察

2.1实验材料：煎炸食用油：分别称取棕榈油100g，各组分别加入5％nacl+0％h2o、0％nacl+4％h2o、5％nacl+4％h2o、0％nacl+0％h2o，混匀，盖子密封，用电煎炸机在160℃的温度下煎炸4h，冷却后作为待测油样。

2.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图2。

2.3实验结果：由图可见，5％nacl+0％h2o、0％nacl+4％h2o、5％nacl+4％h2o、0％nacl+0％h2o各组的cl^-单体峰均无明显信号，检测不到挥发性氯代化合物。因此，氯离子和水都是形成挥发性氯代化合物的基本因素，且只有当氯离子在水环境中从氯化钠中解离出来后，才能与小分子化合物发生反应，形成相应的挥发性氯代化合物。

实施例3氯化钠含量对挥发性氯代化合物生成的影响

3.1实验材料：煎炸食用油：分别称取棕榈油100g，各组分别加入1％、2％、5％、10％、20％nacl和15％h2o，混匀，盖子密封，用电煎炸机在160℃的温度下煎炸4h，冷却后作为待测油样。

3.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图3。

3.3实验结果：由图可见，当nacl浓度从1％增加到5％时，挥发性氯代化合物测得值迅速增加，然后趋于平缓。这可能是因为，一开始，氯化钠的含量越高，为挥发性氯代化合物的形成提供了更多的氯离子，并且nacl中微量铁和铜的等微量元素也是食用油加热反应中常见的促氧化剂，有助于提高煎炸油中小分子化合物的含量，从而形成挥发性氯代化合物；然而，随着nacl浓度的进一步提高(从5％增加到20％)，挥发性氯代化合物的测得值趋势趋于缓和，这种现象可以解释为：小分子化合物的生成速率大于它们与氯离子反应生成挥发性氯代化合物的速率，其结果不仅稀释了静态顶空瓶上部空间蒸发的挥发性氯化合物浓度，而且在ims电离过程中过量消耗o2^-，从而抑制挥发性氯化合物的电离。

实施例4水含量对挥发性氯代化合物生成的影响

水是煎炸过程中的重要因素之一，因此有必要研究水含量对煎炸过程中挥发性氯化物生成的影响。煎炸后食用油的化学变化主要是由水解和氧化引起的。煎炸后食用油的水解产物包括单甘油脂、甘油三酯、游离脂肪酸和甘油，由于其不易挥发，顶空进样方式无法检测。但是，煎炸后食用油的氧化产物中含有丰富的挥发性小分子化合物，包括醛、酮、酸、醇等，这些小分子挥发性化合物能与氯离子反应生成挥发性氯代化合物，可通过顶空进样检测。因此，水对挥发性氯代化合物产生的影响主要源于水对食用油氧化的影响。

4.1实验材料：煎炸食用油：分别称取棕榈油100g，各组分别加入5％nacl和1％、2％、4％、8％、12％、15％h2o，混匀，盖子密封，用电煎炸机在160℃的温度下煎炸4h，冷却后作为待测油样。

4.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图4。

4.3实验结果：水对挥发性氯代化合物形成的影响有三个阶段。在第一阶段，挥发性氯代化合物的形成缓慢增加，在食用油煎炸氧化的自由基反应中，较低的水含量(1％～2％)可与甘油三酯氢过氧化物形成氢键，保护其不被氧化分解，同时，水化后微量金属元素的催化氧化能力受到抑制，基于这些原因，可以降低煎炸油的初始氧化速率；在第二阶段，挥发性氯代化合物的形成迅速增加，较高的水含量(从2％到8％)增加了氧的溶解度，也使脂肪大分子膨胀从而暴露出更多的氧化位点，加速了煎炸油的氧化；在第三阶段，挥发性氯代化合物的形成趋势再次趋于缓和，因为大量的水(从8％到15％)稀释了催化剂和反应物的浓度。

实施例5加热温度对挥发性氯代化合物生成的影响

5.1实验材料：煎炸食用油：分别称取棕榈油100g，各组分别加入5％nacl和15％h2o，混匀，盖子密封，用电煎炸机分别在100、160、180、200℃的温度下煎炸1h，冷却后作为待测油样。

5.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图5。

5.3实验结果：由图可见，食用油的氧化程度在很大程度上取决于温度的升高。很明显，食用油煎炸过程中氧化产生的小分子化合物的含量(如图5-1长方形标记区域)，随着温度的升高而急剧增加；理论上挥发性氯代化合物的数量也应迅速增加，但是检测结果显示食用油160℃温度煎炸后所测得的氯代化合物测得值最高，再增加食用油煎炸温度所测得的氯代化合物值逐渐降低，如图5-2所示。这一现象可用3.3原理进行解释。

实施例6加热时间对挥发性氯代化合物生成的影响

6.1实验材料：煎炸食用油：分别称取棕榈油100g，各组分别加入5％nacl和4％h2o，混匀，盖子密封，用电煎炸机在160℃的温度下分别煎炸0、1、2、3、4、8、18、24、40、48h，冷却后作为待测油样。

6.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图6。

6.3实验结果：由图可见，食用油加热0h时，cl^-单体峰处无明显信号响应，说明未加热使用过的新鲜食用油不含挥发性氯代化合物，可以与重复、回收利用的食用油完全区分开；食用油加热6h时所测得的挥发性氯代化合物测得值最高，再增加时间后氯代化合物测得值逐渐降低，如图6-1所示。这一现象可用3.3原理进行解释。

实施例7精炼回收、重复利用食用油检测鉴别

7.1实验材料：

(1)回收、重复利用食用油：将监管部门于市场抽检16批次的回收、重复利用食用油作为待测油样；

(2)精炼回收、重复利用食用油：随机选取1个回收、重复利用食用油样品分别与30％氢氧化钠混合，在75℃反应10min，再用5～6％蒸馏水洗涤3min，4000r/min离心5min，105℃抽真空至0.1mpa，直至油变透明，然后加入油样质量3％的活性白土，在110℃下脱色30min，最后220℃下0.1mpa脱臭30min，得精炼回收、重复利用食用油作为待测油样。所得待测油样的酸值、过氧化值和极性组分均符合有关规定。

7.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图7～8。

7.3实验结果：由图可见，虽然回收、重复利用食用油中小分子化合物的含量在精炼后显著降低，而小分子化合物的减少必然会减少其对目标物稀释，以及对挥发性氯代化合物电离的抑制；cl^-单体峰的出现证明了在精炼过程中挥发性氯代化合物并不能完全被去除，因此，本发明方法也可用于鉴别精炼的回收、重复食用油。这是由于食品油在使用过程中引入了氯化钠与水，导致在精炼的高温脱臭过程中会不断产生挥发性氯代化合物，可被ims系统敏感地检测到。

同时，本发明检测的16批次真实抽检的回收、重复食用油，cl^-单体峰均有不同强度的信号响应，可证实其为回收、重复食用油，准确率为100％，如图8所示。

实施例8不同品种食用油对挥发性氯代化合物生成的影响

8.1实验材料：煎炸食用油：分别称取葵花籽油、米油、亚麻籽油、花生油、调和油、葡萄籽油、大豆油、玉米油、菜籽油和棕榈油100g，各组分别加入5％nacl和5％h2o，混匀，盖子密封，用电煎炸机在160℃的温度下分别煎炸2h，冷却后作为待测油样。

8.2实验方法：参考实施例1中1.2实验方法分别测定各组待测油样的hs-gc-ims数据，提取cl^-单体峰数据进行比较，结果参见图9。

8.3实验结果：由图可见，不同品种食用油的影响不同，其中棕榈油中挥发性氯代化合物的含量最高。

综上所述，本发明首次利用hs-gc-ims对挥发性目标物进行超高灵敏地检测，证明了回收、重复利用食用油中挥发性氯代化合物的多样性，通过实验发现氯化钠含量、水含量、加热温度、加热时间可显著影响挥发性氯代化合物的生成，精炼过程并不能将此类挥发性氯代化合物去除。因此，可将此类挥发性氯代化合物作为鉴别回收、重复利用食用油，甚至精炼后的该类食用油的指标。对16批次真实抽检的回收、重复利用食用油进行了检测，准确率达100％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。