利用红外吸收光谱法分析食用植物油的有害物质*

石　磊，刘志龙，赵柯莹，李晋红

(太原科技大学 应用科学学院，山西 太原 030024)



利用红外吸收光谱法分析食用植物油的有害物质*

石磊，刘志龙，赵柯莹，李晋红

(太原科技大学 应用科学学院，山西 太原 030024)

摘要：实验通过红外吸收光谱法测定了4种食用植物油的吸收光谱并进行比较分析。通过实验分析、对比数据发现，不同食用植物油在4 000 cm～500 cm-1范围内的红外吸收光谱基本相同，在3 008、2 925、2 854、1 747、1 465、1 376、1 164、723 cm-1处均出现相似的吸收峰。说明不同种类的食用植物油的主要成分大致是相同的，但是各种食用植物油红外吸收光谱特征峰的相对强度又有所不同，说明它们的不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸及甘油三酯等主成分的含量有所不同，饱和脂肪酸和甘油三酯摄入过多，会对身体产生很严重的危害，利用红外吸收光谱法可简便、快捷分析食用油植物的有害物质。

关键词：食用植物油；红外吸收光谱；有害物质

食用植物油是我们生活中必不可少的必需品之一，它主要由饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸和甘油三酯组成。其中饱和脂肪酸和甘油三酯的摄入过多会对人体产生很多危害，严重危害健康。分析这些成分的含量对食用植物油的有害物质研究有着重要的意义。物质的红外吸收光谱包含有丰富的信息，对于一个混合物体系，其红外吸收光谱是体系中所含各种基团谱峰的叠加。混合物组成的变化，将直接导致分子振动光谱整体谱图的变化，但仍能保持其谱图的宏观指纹性，因此红外吸收光谱越来越多地应用于动、植物药物和食物的真伪优劣鉴别。2011年何优选等人对食用油品质的红外吸收光谱进行了分析[1]；Firestone等利用近红外光谱仪测定棕榈油中极性组分的含量，发现红外光谱的变化非常显著，特别是在羟基团和醛基团的吸收区域(4700-00 cm-1)，光谱的变化更是显著[2]；2005年Vincent等将傅立叶变换拉曼光谱与中红外光谱结合，使用聚类分析的方法检测橄榄油中的榛子油含量[3]；2007年范璐等人利用傅里叶变换红外吸收光谱进行了识别五种植物油的研究[4]；2011年苏德森，陈涵贞，林虬对花生油、大豆油、菜籽油、玉米油和葵花籽油分别进行加热试验，采用气相色谱法测定其不同加热温度和不同加热时间脂肪酸组成,分析研究食用油中反式脂肪酸形成和变化特点及其影响因素[5]；2012年暨南大学的谢梦圆等对地沟油和食用植物油近红外吸收光谱进行了研究[6]；2014年耿响，杨丽芳，李刚对近红外光谱快速检测技术在食用油领域的应用进行了研究[7]；综上所述，红外光谱法是检测食用植物油的可靠的方法之一。红外吸收光谱可以显示物质的化学组成和分子结构等信息，同时，也可以监测或分析化合物的存在与含量，应用范围甚广。本文选取了玉米油、大豆油、葵花油、稻米油，利用傅里叶变换红外光谱仪，测定了它们的红外吸收光谱，得到了一些利用红外吸收光谱鉴定食用植物油有害物质的结论。

1实验部分

1.1仪器和试剂

北京瑞利分析仪器公司(原北京第二光学仪器厂)的WQF-510型傅里叶变换红外光谱仪。(可拆卸式液体池、KBr盐片)。无水乙醇。

1.2实验条件

检测器测定范围4 000 cm～400 cm-1，分辨率1 cm-1，扫描次数累加32次。

1.3样品及来源

选择4种食用植物油作为分析样品，样品编号、生产工艺、质量标准等基本情况如表1所示。

表1　4种食用植物油基本信息

1.4实验过程

取适量食用植物油样品于2片干净的KBr盐片中间，小心转动盐片，使食用油形成均匀液膜，固定好后放入红外光谱仪样品架上，在设定条件下测绘样品红外吸收光谱，对光谱进行标准化处理，得到样品的红外吸收光谱图。

2结果与讨论

各种食用油在4 000 cm～400 cm-1之间的红外吸收光谱如图1所示。由图1可知，选取的4种食用植物油，在4 000 cm～400 cm-1范围内的红外吸光谱基本相同，表现在3 008 cm-1有不饱和碳的C-H伸缩振动峰，在2 925、2 854 cm-1处有饱和碳的C-H伸缩振动峰，在1 747 cm-1处有C=O伸缩振动峰，在1 465、1 376 cm-1处有亚甲基的弯曲振动峰，在723 cm-1处有碳链骨架振动峰，在1 164 cm-1处有甘油三酯中C-O伸缩振动峰。各食用植物油红外光谱出现的特征峰数、峰位和峰形基本相同，说明不同种类的食用植物油的主要组分是相同的。

图1　4种食用植物油的红外光谱图(4 000 cm-1～400 cm-1)

各种食用油红外吸收光谱中特征吸收峰的强度以吸光度表示见表2。

表2　各食用油红外吸收光谱中特征吸收峰的强度(以吸光度值表示)

注：A3008表示波数为3 008 cm-1吸收峰的吸光度

表3　各食用植物油红外吸收光谱中特征吸收峰的相对强度

各食用油红外吸收光谱中特征吸收峰的强度用吸光度值表示如表2所示，根据其特征吸收峰的吸光度值，以其本身的C=O伸缩振动峰(波数为1 747 cm-1)强度为基准，计算其他特征吸收峰的相对强度见表3。由表3的数据可知，尽管各食用油的红外吸收光谱基本相同，但它们的特征吸收峰的相对强度却是有所差异的。3 008 cm-1为不饱和碳的C-H伸缩振动峰，稻米油的相对强度最大，葵花油、大豆油次之，玉米油最小，说明这些油中不饱和脂肪酸的含量依次减小。2 925 cm-1和2 854 cm-1为饱和碳的C-H伸缩振动峰，大豆油、玉米油较强，说明这2种油中饱和脂肪酸的含量较高，1 465 cm-1和1 377 cm-1为亚甲基的弯曲振动峰，稻米油较强，说明这种油亚甲基含量较高即脂肪酸的碳链较长，其723 cm-1碳链骨架振动峰相对较强也说明了这一点。1 164 cm-1处是甘油三酯中C-O伸缩振动峰，稻米油较强，说明这种油的甘油三酯含量较高。

3结论

本实验选取的4种食用植物油的红外吸收光谱相似，出现的特征峰数峰位和峰形基本相同，说明不同种类食用植物油的主要组分是相同的，各种食用油红外光谱特征峰的相对强度又有差异，说明它们的不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸及甘油三酯等主成分的含量又有所不同。实验中选取的稻米油含有的不饱和脂肪酸和甘油三酯相对强度最大，大豆油和玉米油的饱和脂肪酸的相对含量比较高。其中不饱和脂肪酸对促进人体的健康有着极为重要的意义，它有着调节血脂、清理血栓、调节免疫等功效。但是饱和脂肪酸摄入过多，会导致血胆固醇、三酰甘油、LDL-C升高，继发引起动脉管腔狭窄，形成动脉粥样硬化，增加患冠心病的风险。根据实验结果分析，有害物质在所选取的食用植物油中均有分布，不同的有害物质在不同的食用植物油中相对含量有所不同。

参考文献

[1]何优选，梁奇峰.食用油品质的红外吸收光谱分析[J].化工技术与开发,2011，40(6):32-34.

[2]Firestone D,Stier R,Blumenthal M.Regulation of Frying Fats and Oils[J].Food Technology,1991(45):90-94.

[3]Baeten V,Pierna J A F,Dardenne P,et al.Detection of the Presence of Hazelnut Oil in Olive Oil by FT-Raman and FT-MIR Spectroscopy[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005(53):6201-6206.

[4]范璐，王美美，杨红卫，等.傅里叶变换红外吸收光谱识别五种植物油的研究[J].分析化学研究简报，2007(3):309.

[5]苏德森，陈涵贞，林虬.食用油加热过程中反式脂肪酸的形成和变化[J].中国粮油学报，2011(26):69.

[6]谢梦圆，张军，陈哲，等.地沟油的近红外光谱分析鉴别[J].中国油脂,2012(36):80-83.

[7]耿响，杨丽芳，李刚.近红外光谱快速检测技术在食用油领域的应用[J].江西农业学报,2014(26):102.

Analysis of Harmful Substances in Edible Vegetable Oils by Infrared Absorption Spectrometry

Shi Lei, Liu Zhilong, Zhao Keying, Li Jinhong

(SchoolofAppliedScience,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,TaiyuanShanxi030024,China)

Abstract:The absorption spectra of 4 edible vegetable oils are determined by infrared absorption spectroscopy and compared with the experimental results. Through the experimental analysis and comparison, the infrared absorption spectra of different edible vegetable oils in the range of 4 000 to 500 cm-1are basically the same, and the similar absorption peak appears at all the points of 2 925, 2 854, 1 747, 1 465, 1 376, 1 164, 3 008 and 723 cm-1. That means the main components of different type edible vegetable oils are the same. But the relative intensity of the infrared absorption spectra of various edible vegetable oils is different, which shows that the main components such as unsaturated fatty acids, saturated fatty acids and triglycerides are not identical. So it means that the infrared absorption spectra can be used to make a simple and quick analysis on the harmful substances in edible oil.

Key words:edible oil; infrared absorption spectrum; harmful substances

收稿日期：2016-02-14

基金项目：国家自然科学基金(61405136)；太原科技大学2015年度大学生创新创业训练项目(xj2015001)；太原科技大学2014年校级研究生科技创新项目(20145009)

作者简介：石磊(1992- )，男，山西长治人，专业：应用物理。

文章编号：1674- 4578(2016)03- 0012- 02

中图分类号：TN219

文献标识码：A