專利名稱：一種近紅外透射光譜(nits)快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食用植物油品質(zhì)分析領(lǐng)域，特別涉及一種近紅外透射光譜快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法。
背景技術(shù)：
油茶是中國特有的優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種。它與油橄欖、油棕、椰子一起并列為世界四大木本油料植物。茶油是《中國食物結(jié)構(gòu)改革與發(fā)展規(guī)劃綱要》中大力提倡推廣的食用油，也是國際糧農(nóng)組織首推的衛(wèi)生保健植物食用油。茶油主要由油酸、亞油酸和少量的飽和脂肪酸組成，其組成類似于被稱為“植物油皇后”的橄欖油，不飽和脂肪酸含量高達(dá)90%以上，其中油酸含量高達(dá)70%以上。根據(jù)美國國家醫(yī)藥中心實驗證實茶油對降低膽固醇和抗癌有一定的功效，在國際上被稱“長壽油”。另外茶油還具有藥用價值?！吨袊幍洹穼⒉栌妥鳛樗幱糜褪蛰d。茶油對人體健康極為有益，市場價格不斷走高。在日本，茶油價格是菜籽油的7. 5 倍。在我國港臺地區(qū)及東南亞諸國，精煉后的茶油已成為老年人的搶手貨和生活必需品。但隨著人們生活水平的提高及保健意識的加強(qiáng)，茶油需求量的增加，市場上的茶油出現(xiàn)摻假現(xiàn)象，如將大豆油、菜籽油、棕櫚油摻入茶油等，影響茶油的原有品味和營養(yǎng)特征。國家山茶籽油標(biāo)準(zhǔn)(GBl 1765-200 對茶油的色澤、氣味、酸價、過氧化值等質(zhì)量指標(biāo)作了規(guī)定，但是由于植物油之間物理化學(xué)特征的相似性，無法有效鑒別茶油摻偽。目前缺乏原味油茶品質(zhì)特征和快速鑒偽技術(shù)研究，建立實用、準(zhǔn)確的摻偽鑒別和品質(zhì)分析的方法，無論是對消費(fèi)者還是對執(zhí)法部門來說都是非常重要的。油的品質(zhì)包括油的感官評價、物化特征和安全性。目前，有關(guān)茶油的摻偽鑒別方法主要是通過感官檢驗和一些常規(guī)的理化方法，如測定相對密度、凝固點、比熱、折光指數(shù)、碘值等，但由于植物油之間物理化學(xué)特征的相似性，這些方法并不總是有效，專一性差。文獻(xiàn)報道采用毛細(xì)管氣相色譜法測定茶油中脂肪酸的組成，該方法時間長，操作繁瑣，已難以滿足現(xiàn)代油脂檢驗需要。近紅外光譜技術(shù)(N1RQ是20世紀(jì)90年代以來發(fā)展最快、最引人注目的綠色分析技術(shù)之一，特別適用于育種早期對大量各世代材料的品質(zhì)進(jìn)行快速分析和篩選，被國際農(nóng)業(yè)分析界認(rèn)為是“具有解決全球農(nóng)業(yè)分析潛力”的方法，已被廣泛應(yīng)用于油脂、農(nóng)產(chǎn)品和食品品質(zhì)等的分析檢測。近紅外光譜分析法已廣泛地應(yīng)用于植物油含油量和脂肪酸組成的快速分析，比如菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油、向日葵油、芝麻油等，基本上可以運(yùn)用于這些植物油育種和品質(zhì)分析的大規(guī)?？焖贆z測的要求。但目前國內(nèi)外仍沒有使用此方法來分析茶油的相關(guān)化學(xué)成分。近紅外光譜根據(jù)其檢測對象不同可分為近紅外透射光譜(NIT)和反射光譜(NIR) 兩種。透射光譜(短波區(qū)域內(nèi))是指將待測樣品置于光源與檢測器之間，檢測器所檢測的光是透射光或與樣品分子相互作用后的光(承載了樣品結(jié)構(gòu)與組成信息)。該光譜技術(shù)主要用于透徹的液體樣品的檢測，定量分析依據(jù)Beer定律E = -log(Itrans/I0) = -IogT = ecd(e 消光系數(shù)，c:濃度，d:光程)。若樣品是混濁的，或樣品中有能對光產(chǎn)生散射的顆粒物質(zhì)，或光在樣品中經(jīng)過的路程是不確定的，此時透射光強(qiáng)度與樣品濃度之間的關(guān)系不符合Beer定律。對這種樣品應(yīng)使用漫透射分析法，定量分析依據(jù)定律E = "log (Iscatt/I0) = -logR = kec(e 消光系數(shù)，c 濃度，k 散射系數(shù))。反射光譜(長波區(qū)域內(nèi))是指將檢測器和光源置于樣品的同一側(cè)，檢測器檢測的是樣品以各種方式反射回來的光。應(yīng)用漫反射光譜法分析時要求樣品的粉碎程度一致，從而保證樣品表面光滑一致。該光譜技術(shù)主要用于小顆粒固體和粉末樣品的檢測。近紅外光譜法在油品鑒偽技術(shù)方面，大部分的研究主要是對橄欖油的摻偽展開， 對茶油摻偽檢測的研究相對較少。翁欣欣等人研究了橄欖油中摻入芝麻油、大豆油、葵花籽油摻偽情況，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對摻偽橄欖油和未摻偽橄欖油進(jìn)行了鑒別，對52個樣品進(jìn)行了預(yù)測，預(yù)測準(zhǔn)確率為100%，同時還建立了摻偽油二元體系摻入油含量的PLS模型，該模型對芝麻油、大豆油和葵花籽油測定的相關(guān)系數(shù)為99. 77%,99. 37%、99. 44%。Yang等同時采用紅外光譜、近紅外光譜以及拉曼光譜3種方法對橄欖油摻偽進(jìn)行了研究，摻偽量范圍從0%到100%，所建立的模型的決定系數(shù)都在0. 99以上。Li Wang利用衰減全反射紅外光譜和光纖漫反射近紅外光譜對茶油中摻入大豆油的摻假進(jìn)行了分析，且建立了采用偏最小二乘法的近紅外光譜模型，其相關(guān)系數(shù)為0. 992，其模型的預(yù)測結(jié)果很好。本專利通過分析國內(nèi)外對茶油及相關(guān)領(lǐng)域的研究，在建立不同品種茶油的特征圖譜基礎(chǔ)上，應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)建立高品質(zhì)原味食用茶油的成分分析和快速摻偽鑒別方法，為油茶油脂加工提供技術(shù)支持，為茶油品質(zhì)評價及其質(zhì)量控制技術(shù)提供依據(jù)，是保障原味茶油質(zhì)量的需求，且將開拓茶油抗氧化物功能評價及其新產(chǎn)品的開發(fā)，從而有利于茶油產(chǎn)業(yè)的拓展和國民健康的保證。

發(fā)明內(nèi)容
國家山茶籽油標(biāo)準(zhǔn)(GBl 1765-200 對茶油的色澤、氣味、酸價、過氧化值等質(zhì)量指標(biāo)作了規(guī)定，但是由于植物油之間物理化學(xué)特征的相似性，無法有效鑒別茶油摻偽。目前缺乏原味茶油品質(zhì)特征和快速鑒偽技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種近紅外透射光譜快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法。該方法不僅簡單方便，而且經(jīng)濟(jì)環(huán)保有效，適合茶油加工過程和和原味茶油批量上市成本的檢測。其技術(shù)方案和路線如

圖1。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用傅里葉近紅外透射光譜分析技術(shù)測定不同品種茶油中油酸、亞油酸、軟脂酸、硬脂酸和總不飽和脂肪酸的含量，且快速鑒別茶油中摻入其它食用植物油，由以下步驟組成第一步優(yōu)質(zhì)油茶品種的篩選從130多個油茶籽品種中篩選含油率在30% -60%的優(yōu)質(zhì)品種，其中油酸含量 65% -85%,亞油酸含量5% -20%，軟脂酸含量3% -15%，硬脂酸含量1 % -5% ；第二步茶油各脂肪酸NITS模型的建立采集90-140個不同茶油樣品，分為90-110個建模樣品集和20_30個驗證樣品集， 測量光譜范圍4000-12000(^-1,掃描次數(shù)為64次，分辨率為16cm—1，2倍增益。采用PRESS功能，剔除異樣值，采用最佳光譜預(yù)處理方法、主因子數(shù)、光譜波段，分別得到油酸、亞油酸、軟脂酸、硬脂酸和總不飽和脂肪酸的含量的近紅外模型，其校正決定系數(shù)在0. 9999-0. 7000, 交叉驗證決定系數(shù)在0. 9999-0. 6500 ；第三步茶油各脂肪酸NITS模型的外部驗證通過茶油脂肪酸的OTTS模型對未知樣品進(jìn)行檢測，將GC分析值與預(yù)測值進(jìn)行比較，并繪出對應(yīng)關(guān)系圖，外部驗證相關(guān)系數(shù)R2分別為0. 6800-0. 9950 ；第四步二元體系混合油的配制按茶油與其它食用植物油質(zhì)量百分比為1 0-1.5(摻假比例為0-60%)，配制 50-80個混合油樣品，全部樣品分為兩部分，校正集50-60個和檢驗集10-20個；第五步摻偽茶油NITS模型的建立采用傅里葉近紅外透射光譜技術(shù)，應(yīng)用于不同比例的混合油二元體系樣品，以“二階導(dǎo)數(shù)+Norrisderivative filter”的最佳預(yù)處理方法和PLS的回歸方法，建立快速檢測茶油中摻雜其它食用植物油含量的定量NITS模型，對混合油樣品隨機(jī)定量分析；第六步摻偽茶油NITS模型的評價通過茶油二元體系混合油的NITS模型對未知樣品進(jìn)行檢測，將真實值與NITS模型預(yù)測值進(jìn)行比較，所得外部驗證相關(guān)系數(shù)R2分別為0. 6800-0. 9999，對摻雜茶油進(jìn)行評價。本發(fā)明為了建立原味茶油特有的特征圖譜，從不同產(chǎn)地的130多個品種中篩選脂肪酸含量集中代表原味茶油特征的品種，采用氣相色譜分析不同品種茶油中油酸、亞油酸、 軟脂酸、硬脂酸的含量，脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品和茶油樣品GC特征圖如圖2。GC色譜柱選用SE-30， 氫火焰離子化檢測器(FID)，進(jìn)樣口溫度280°C，檢測器溫度280°C，柱溫200°C，持續(xù)5min， 以每分鐘5°C的速度升溫至270°C，持續(xù)lmin。得到原味茶油中不同脂肪酸GC特征圖譜和含量，不飽和脂肪酸總量大于85%，其中油酸含量65% -85%,亞油酸含量5% -20%，軟脂酸含量3 % -15 %，硬脂酸含量為1-5 %。本發(fā)明中以不同品種油茶籽含油率計算根據(jù)公式w = Hi1AitlX 100%。其中w為含油率，Hl1為油茶籽經(jīng)石油醚抽提所得提取液蒸空濃縮后的茶油重量，Hl0為未提取油茶籽重量。本發(fā)明采用索式提取法，用植物粉碎機(jī)將油茶籽粉碎成粉末狀，稱取一定量的茶籽，將其放入濾紙筒內(nèi)，脫脂棉塞入上部，壓緊試樣，放入抽提器內(nèi)。在抽提瓶內(nèi)加入石油醚回流提取，提取劑為石油醚(60°c -90°C )，固液比為1 10-40(g/mL)，提取溫度70°C _95°C，提取時間4-10h。不同品種油茶籽含油率如表1 (樣品1號至120號來自江西)。表1不同品種油茶籽的含油率
權(quán)利要求
1.一種近紅外透射光譜(NITQ快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法，其特征在于傅里葉近紅外透射光譜分析技術(shù)(NITQ測定不同品種茶油中油酸、亞油酸、軟脂酸、硬脂酸和總不飽和脂肪酸的含量，且快速鑒別茶油中摻入其它食用植物油，由以下步驟組成第一步優(yōu)質(zhì)油茶品種的篩選從130多個油茶籽品種中篩選含油率在30% -60%的優(yōu)質(zhì)品種，其中油酸含量 65% -85%,亞油酸含量5% -20%，軟脂酸含量3% -15%，硬脂酸含量1 % -5% ；第二步茶油各脂肪酸NITS模型的建立采集90-140個不同茶油樣品，分為90-110個建模樣品集和20-30個驗證樣品集，測量光譜范圍4000-12000(^-1,掃描次數(shù)為64次，分辨率為16cm—1，2倍增益。采用PRESS功能， 剔除異樣值，采用最佳光譜預(yù)處理方法、主因子數(shù)、光譜波段，分別得到油酸、亞油酸、軟脂酸、硬脂酸和總不飽和脂肪酸的含量的近紅外模型，其校正決定系數(shù)在0. 9999-0. 7000，交叉驗證決定系數(shù)在0. 9999-0. 6500 ；第三步茶油各脂肪酸NITS模型的外部驗證通過茶油脂肪酸NITS模型對未知樣品進(jìn)行檢測，將GC分析值與OTTS預(yù)測值進(jìn)行比較，并繪出對應(yīng)關(guān)系圖，外部驗證相關(guān)系數(shù)R2分別為0. 6800-0. 9950 ；第四步二元體系混合油的配制按茶油與其它食用植物油質(zhì)量百分比為1 0-1.5(摻假比例為0-60%)，配制50-80 個混合油樣品，全部樣品分為兩部分，校正集50-60個和檢驗集10-20個；第五步摻偽茶油NITS模型的建立采用傅里葉近紅外透射光譜技術(shù)，應(yīng)用于不同比例的混合油二元體系樣品，以“二階導(dǎo)數(shù)+Norris derivative filter”的最佳預(yù)處理方法和PLS的回歸方法，建立快速檢測茶油中摻雜其它食用植物油含量的定量NITS模型，對混合油樣品隨機(jī)定量分析；第六步摻偽茶油NITS模型的評價通過茶油二元體系混合油的NITS模型對未知樣品進(jìn)行檢測，將真實值與OTTS預(yù)測值進(jìn)行比較，所得外部驗證相關(guān)系數(shù)R2分別為0. 6800-0. 9999，對摻雜茶油進(jìn)行評價。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種近紅外透射光譜(NITQ快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法，其特征在于其它食用植物油為棕櫚油、大豆油、菜籽油和玉米油中一種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種近紅外透射光譜(NITQ快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法，其特征在于步驟1中含油率測定采用索式提取法，提取劑為石油醚(60°C -90°C )，固液比為1 10-40 (g/mL)，提取溫度700C -95°C，提取時間4-10h ；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種近紅外透射光譜(NITQ快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法，其特征在于步驟1中油酸、亞油酸、軟脂酸、硬脂酸和總不飽和脂肪酸的含量測定采用GC，色譜柱選用SE-30，氫火焰離子化檢測器(FID)，進(jìn)樣口溫度280 °C，檢測器溫度 2800C，柱溫200°C，持續(xù)5min，以每分鐘5°C的速度升溫至270°C，持續(xù)Imin ；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種近紅外透射光譜(NITQ快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法，其特征在于步驟4中二元體系混合油為茶油與其它食用植物油(棕櫚油、大豆油、菜籽油和玉米油)中任何一種構(gòu)成的混合油；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種近紅外透射光譜(NITQ快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法，其特征在于本方法適合于茶油二元體系混合油的鑒偽，茶油中摻雜其它一種食用植物油的比例小于60%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種近紅外透射光譜(NITS)快速檢測原味茶油脂肪酸及鑒偽方法。從130多個油茶籽品種中篩選含油率在30％-60％的優(yōu)質(zhì)品種，其中茶油油酸含量65％-85％，亞油酸含量在5％-20％，軟脂酸含量3％-15％，硬脂酸含量1％-5％。采用傅里葉近紅外透射光譜技術(shù)(NITS)，通過偏最小二乘法(PLS)，建立茶油主要脂肪酸(油酸、亞油酸、軟脂酸、硬脂酸和總不飽和脂肪酸)的近紅外光譜(NITS)模型，其中油酸、亞油酸、軟脂酸的校正模型決定系數(shù)分別為0.93446、0.96538和0.88789，交叉驗證決定系數(shù)分別為0.91987、0.95755、0.84447。經(jīng)過外部驗證進(jìn)一步驗證了五種NIRS模型的準(zhǔn)確性和可靠性，得到外部驗證相關(guān)系數(shù)分別為0.9424、0.9682、0.8862、0.6834和0.7587。再通過建立茶油二元體系混合油的NIRS模型，對摻雜茶油進(jìn)行評價。本方法可適用于茶油主要脂肪酸含量及摻雜茶油的快速測定，具有簡便、快捷、經(jīng)濟(jì)等特點，適合工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號G01N21/35GK102252995SQ20111016886
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者原姣姣, 葉建中, 周昊, 王成章, 陳虹霞 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所