DSC方法在特级初榨橄榄油掺假鉴别中的应用

赵 瑾，邹 涛，陈宇迪，王 博，郭 姝，洪 丽

(北京市理化分析测试中心,北京 100087)

DSC方法在特级初榨橄榄油掺假鉴别中的应用

赵 瑾*，邹 涛，陈宇迪，王 博，郭 姝，洪 丽

(北京市理化分析测试中心,北京 100087)

采用差示扫描量热法(DSC)对进口特级初榨橄榄油中葵花籽油的掺假鉴别进行了系统研究。由橄榄油入手考察了升降温循环实验条件下油品的重复性及数据可靠性，以此为基础提出采用程序降温的方法研究油品的结晶特性。统计了研究体系内的8种特级初榨橄榄油、6种其他食用油以及5种比例的模拟掺假油的结晶峰温度值，建立了回归方程。结果表明：进口特级初榨橄榄油在-60～-46 ℃区间内具有尖锐的结晶峰；随着掺入葵花籽油比例的升高，模拟掺假油的结晶温度逐渐向低温区移动，结晶峰形由尖锐逐渐变平坦；由结晶起始温度和结晶峰值温度分别相对于掺假油体积分数建立的回归方程具有很好的相关性，可以快速准确地鉴别特级初榨橄榄油。

差示扫描量热法(DSC)；特级初榨橄榄油；掺假油鉴别；回归方程

近几年，特级初榨橄榄油越来越受到人们的青睐。橄榄油是由成熟的油橄榄果直接冷榨得到的食用油[1]，与其他食用油相比，含有极其丰富的不饱和脂肪酸[2]和多种维生素、角鲨烯、多酚等抗氧化性营养物质[3]，因此价格比其他食用油高很多，这就使得特级初榨橄榄油的掺假有利可图，掺假事件频频发生。

目前，常见的特级初榨橄榄油的掺假手段主要有两种：一种是在特级初榨油中直接掺入价格较低且气味、颜色较清淡的植物油，例如葵花籽油、大豆油或者玉米油；另一种是将低等级低价格的精炼橄榄油或者果渣橄榄油掺入到特级初榨橄榄油中，以次充好[4]。因此，开发一种准确、便捷、快速的掺假鉴别方法十分重要。

食用植物油的掺假鉴别技术研究主要围绕两个方向开展。一是通过植物油的组分鉴别；另一个是从不同植物油的整体特征差异来辨别真假[5]。对于植物油中的脂肪酸、甾醇和甾醇烯类，主要采用气相色谱分析；甘油三酯和维生素E类，主要采用液相色谱技术[6]。对于不同食用油中甘油三酯的鉴别则更多地采用质谱技术[7]，而对于一些挥发性物质以及某些独特的成分可采用气相色谱结合固相微萃取技术、气相色谱-质谱联用(GC-MS)以及高效液相色谱/光电二极管阵列进行检测[8]。以上检测方法均属于化学分析方法，尤其以气相色谱法作为国际通用的检测方法[9]，已广泛应用于食用植物油脂肪酸组成方面的定性定量分析。该方法的准确性高，但前处理步骤复杂、操作难度较大，标准品价格也较高[10]。利用植物油的整体特征差异来辨别真假的手段主要有红外光谱法、近红外光谱法[11]、荧光光谱法[12]、电导率测试法和差示扫描量热法(DSC)。其中DSC法对食用油的鉴别主要侧重于热稳定性[13]和氧化稳定性两方面[14]。由于脂肪结晶和融化伴随着一个放热、吸热的过程，因此，DSC法是研究脂肪晶型转变十分有效的手段之一[15]。由于不同种类的食用油中饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、亚油酸等各成分的差异会直接体现在其DSC升降温曲线上，因此，可以考虑采用DSC法鉴别某些掺假食用油。该方法具有样品用量少，重现性好，操作简单，耗时少，无污染，对人体无伤害等诸多优点[10]。

本文采用DSC法对8个市售进口原装特级初榨橄榄油、6个常见中低价位的植物油以及不同配比葵花籽油/特级初榨橄榄油模拟掺假油进行了测试。通过考察特级初榨橄榄油熔融温度和结晶温度的重复性，并对比特级初榨橄榄油与6个植物油的熔融温度和结晶温度的差异性，建立了以模拟掺假油结晶温度起始点或峰值对掺假体积分数的回归方程。结晶温度可作为鉴别特级初榨橄榄油真伪的重要参数。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

DSC 200 F3差示扫描量热仪(德国Netzsch公司)；MX5电子天平(瑞士Mettler-Toledo公司)；耐3 bar压力的密闭铝坩埚(德国Netzsch公司)；Proteus 6.1数据处理软件(德国Netzsch公司)。

8个市售原装进口特级初榨橄榄油(命名为特初橄榄油1#～8#)；玉米油、葵花籽油、大豆油、菜籽油、花生油、胡麻油各1个；葵花籽油与特级初榨橄榄油按体积比1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5配制5个模拟掺假油。

1.2 实验方法

试样量：15～25 mg；气氛：氮气；流速：20 mL/min；温度程序：从-100 ℃以10 ℃/min升温至100 ℃，之后以10 ℃/min降温至-100 ℃，获得油样的熔融曲线和结晶曲线。

1.3 数据处理方法

Proteus 6.1软件处理数据。用软件分析获得熔融温度和结晶温度的起始点、峰值和终止点的数值，基线类型均选择切线型。

图1 Proteus 6.1软件数据处理图Fig.1 Curves of data processing with Proteus 6.1

2 结果与讨论

2.1 特级初榨橄榄油的DSC曲线

对8个特级初榨橄榄油进行重复性测试，每个样品取3个平行样，以其中特初橄榄油6#的DSC曲线(包括熔融曲线和结晶曲线)为例。6#橄榄油的熔融曲线和结晶曲线3次实验重复性很好，与其他7个橄榄油的熔融峰和结晶峰形态几乎一致，均具有尖锐的熔融峰和结晶峰。

采用Proteus 6.1数据处理软件，以特初橄榄油6#为例，处理得到各升降温曲线的熔融温度起始点(Teim)、峰值(Tpm)和终止点(Tefm)以及结晶温度的起始点(Teic)、峰值(Tpc)和终止点(Tefc)的平均值，如图1所示，统计数据见表1。

表1 8个特级初榨橄榄油的熔融温度、结晶温度平均值

特级初榨橄榄油的结晶温度3个温度点的标准差均小于熔融温度的标准差，并且结晶温度起始点和峰值的标准差均小于1，说明降温过程更能体现特级初榨橄榄油中特有的不饱和脂肪酸的凝固特性，因此用结晶温度的特征参数可以准确鉴别特级初榨橄榄油。

图2 6个非橄榄油和1个橄榄油的DSC曲线Fig.2 DSC curves of six non-extra virgin olive oils and one extra virgin olive oil

2.2 6个非橄榄油的DSC曲线

鉴于DSC法在特级初榨橄榄油测试中的重复性较好，对于其他6个非橄榄油只进行一次实验。其DSC曲线(包括熔融曲线和结晶曲线)如图2所示。由图2可以看出：6个非橄榄油的熔融曲线和结晶曲线与特级初榨橄榄油的曲线有很大区别，在结晶曲线上，特级初榨橄榄油有明显窄而尖的结晶峰，而6个非橄榄油则呈现较宽的结晶峰。虽然这些非橄榄油中也富含不饱和脂肪酸，但由于含量、形态等因素的差异导致在结晶曲线中呈现出与特级初榨橄榄油明显不同的结晶特性。因此，特级初榨橄榄油的结晶峰形态具有特征性。以结晶温度的起始点、峰值和终止点来定义一个具有特级初榨橄榄油特有结晶峰形态是可行的。后续实验则采用程序降温的测试方法。

2.3 模拟掺假油的DSC曲线及回归分析

选取气味颜色清淡、价格低的葵花籽油作为实验室模拟掺假的原料，以葵花籽油与特级初榨橄榄油按体积比1∶9,2∶8，3∶7，4∶6，5∶5的比例配制5个模拟掺假油。每一比例的模拟掺假油均取两个样本进行测试。由于模拟掺假油的外观气味与特级初榨橄榄油几乎无差别，因此从外观气味上难以区分。

两组重复测试样本的结晶曲线如图3所示。由图中可以看出：随着掺入葵花籽油比例的升高，模拟掺假油的结晶温度逐渐降低，结晶峰的峰形由较尖锐逐渐变得平坦。

结晶温度统计数据见表2。与特级初榨橄榄油相比，模拟掺假油中葵花籽油的体积百分比为10%时，其结晶温度的起始点降低3.6 ℃，峰值降低5.2 ℃，终止点降低8.3 ℃。模拟掺假油中葵花籽油的体积百分比达到50%时，其结晶温度的起始点降低10.6 ℃，峰值降低15.6 ℃，终止点降低29.3 ℃。

表2 模拟掺假油两次实验的结晶峰温度及平均值Table 2 Temperatures and average values of crystallization of the simulative adulterate oils

(续表2)

Volumeratio(体积比)Crystallizationtemperatureofsample1#/℃(样本1#结晶温度)Crystallizationtemperatureofsample2#/℃(样本2#结晶温度)Averagevalue/℃(平均值)TeicTpcTefcTeicTpcTefcTeicTpcTefc3∶7-52 0-60 9-76 0-52 0-61 9-76 3-52 0-61 4-76 24∶6-54 1-63 8-80 6-53 7-64 4-81 1-53 9-64 1-80 95∶5-56 4-66 1-97 6-55 7-67 0-96 9-56 1-66 6-97 3

图3 5种模拟掺假油两次实验的DSC曲线
Fig.3 DSC curves of five simulative adulterate oils based on two experiments

图4 两种掺假油与特级初榨橄榄油的DSC曲线Fig.4 DSC curves of two simulative adulterate oils on confirmatory experiment

随着向特级初榨橄榄油中掺入葵花籽油体积分数的增大，模拟掺假油的结晶温度降幅逐渐增大，温度差值与葵花籽油的体积分数呈线性相关。

由结晶温度起始点Teic、峰值Tpc和终止点Tefc3个参数分别对掺假油体积分数V做回归分析，计算得到3个回归方程。其中起始点温度和峰值温度相对于体积分数的曲线线性相关性较好，分别为Teic=18V-46.8(R=-0.990,SD=0.462)和Tpc=-26.6V-53.34(R=-0.999，SD=0.253)。为了验证此方法用于植物油掺假鉴别的有效性，配制掺伪体积分数为30%和45%两种比例的掺假油，分别进行验证。两种掺假油与特级初榨橄榄油的结晶曲线如图4所示。从图4可以看出，掺假油与特级初榨橄榄油的结晶峰有明显的差异，而且结晶峰温度随掺假比例的增加降得更低，符合上述实验规律，说明此方法可以快速简便的用于特级初榨橄榄油掺假的定性鉴别。此外，上述实验表明，结晶温度与掺伪体积分数存在线性关系。将两组掺假油的结晶温度值分别带入两个回归方程，反推掺伪体积分数。30%掺假油的结晶起始温度为-50.9 ℃，峰值温度为-61.4 ℃，带入相应方程得到起始点回归方程的计算比例为23.0%，峰值回归方程的计算比例为30.0%；45%掺假油的结晶起始温度为-54.5 ℃，峰值温度为-61.4 ℃，带入相应方程得到起始点回归方程的计算比例为42.8%，峰值回归方程的计算比例为42.7%。可见回归方程定量分析掺假油的体积分数基本相符，但有一定误差，其中起始点的回归方程斜率较小，因此相同的温度偏差会导致更大的误差。综上所述，结晶温度起始点和峰值可以作为鉴别特级初榨橄榄油掺伪的指标，其在定性分析特级初榨橄榄油是否掺假的鉴别中是稳定可用的，而在定量分析时存在一定的误差，可以通过多次测量取平均值减小误差。

3 结 论

特级初榨橄榄油的熔融曲线和结晶曲线重复性很好。与其他6个植物油相比，特级初榨橄榄油具有尖锐的结晶峰。随着掺入葵花籽油比例的升高，模拟掺假油的结晶温度逐渐降低，结晶峰的峰形由尖锐逐渐变得平坦。由结晶温度起始点或峰值对掺假百分比求得的回归方程相关性很高，因此，结晶温度可作为鉴别特级初榨橄榄油真伪的重要参数。DSC法用于特级初榨橄榄油掺假的鉴别具有快速、高效、能耗低、污染小的特点。

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Application of Differential Scanning Calorimetry(DSC) in Identification of the Adulterated Extra Virgin Olive Oils

ZHAO Jin*，ZOU Tao,CHEN Yu-di,WANG Bo,GUO Shu,HONG Li

(Beijing Center for Physical& Chemical Analysis,Beijing 100087,China)

A study was conducted to assess the application of differential scanning calorimetry(DSC) in identification of the proportion of sunflower oil as an adulterant in extra virgin olive oils.A method of cooling program was proposed based on the repeatability and reliability of the oils tests which were started with the up-down temperature recycling in the olive oils.The cooling program method was used to measure the crystallization peak temperatures of eight extra virgin olive oils and other six edible oils together with five proportions of simulated adulterated oils.The regression equations were established according to the crystallization peak temperatures in the system.The results showed that the extra virgin olive oils had sharp crystallization peaks between-60 ℃ and-46 ℃compared with other six edible oils.The crystallization temperatures of the simulative adulterate extra virgin olive oils became lower,and the crystallization peaks became wider and shorter with the increase of mixing ratio of sunflower oil.The adulterated extra virgin olive oils could be identified rapidly and accurately with the regression equations.

differential scanning calorimetry(DSC)；extra virgin olive oils；identifications of the adulterate oils；regression equations

2016-11-25；

2017-01-20

北京市理化分析测试中心改革与发展专项(2016)

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.05.013

O652.2;TS225

A

1004-4957(2017)05-0655-05

*通讯作者：赵 瑾，硕士，助理研究员，研究方向：材料热分析；Tel：010-68419607，E-mail：a7670@126.com