基于可见光与近红外反射光谱的食用油的测定研究
2018-01-15徐博张宁
徐博+张宁
摘 要:脂肪是人类每天都必须摄入的营养物,人类身体约20%由脂肪组成,食用油不仅是人类每天都使用的调味品,更是人类摄入脂肪的主要途径。所以科学食用油品是食品健康,科学膳食中非常重要的一个方面。但是现在人们购买和食用油品大多不会以种类为标准,主要原因是大多数人都不了解不同种类的食用油有什么区别,所以研究不同食用油对人类的影响是科学食用油品的前提。如果了解不同种类的油的区别,人们可以选择更适合自己的油品,从而达到科学膳食的目的。想要挑选出适合自己的食用油,首先要得出不同种类的油的区别,虽然食用油外表相似,但却有着不一样的光谱特征,通过分析光谱特征,可以分析出成分上的却区别,知道了成分上的区别,也就知道了不同油对人体的影响。
关键词:食用油;光谱特性;成分
中图分类号:O657.3 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)23-0193-03
1 引言
在人类发展长河中,食物一直都是一个不可回避的话题。而食物的发展亦离不开脂肪的摄入,即食用油。随着社会的不断进步,先是从欧洲传播过来的橄榄油,再到近10年,地沟油的诞生。与之而来还有转基因大豆油。随着油品种类越来越繁多,人们食用油品的安全成为了重中之重。
由于提取食用油的方式和源头不同,不同种类的食用油中的化学成分也会有很大区别,所以不同种类的油也会对人类身体健康造成不同的影响。因此研究食用油中的化学成分是安全、科学、健康食用油品的前提,使用光谱技术研究食品安全的许多研究在国内已经开展并取得了一些进展:比如便携式拉曼光谱仪可以快速的检测出食品中是否掺假或者含有农药残留、非法食品添加剂。使用表面增强拉曼光谱(SERS)可以快速精确的检测出食用油中的苯并芘。可见光近红外光谱可以分辨出地沟油、“回收油”或者潲水油快并且可以辨别出油的品质。光谱仪还可以用于检测食用油中的脂肪酸的含量。
2 食用油光谱特性测量实验
本次实验使用微型光纤光谱仪USB2000+作为主要的实验仪器。并采用钨灯和LED灯两种不同的光源进行测试。
本次试验采用了芝麻油,橄榄油,玉米油,葵花籽油,菜籽油,转基因大豆油以及非转基因大豆调和油七种不同的食用油作为实验对象进行光谱图像的测量。我们在市面上采集了这几种食用油,并分别取出15g 作为样品装入透明塑料容器中。
将USB2000+光线光谱仪连接电脑,并打开Spectra Suite软件。取出LED灯并照射白板,将光谱仪探头对准白板,待反射率为100%时保存数据并固定探头。再将光谱仪探头对准黑板并将数据保存。然后分别把光谱仪探头对准七种食用油,测得数据并保存光谱图像文件。
3 实验结果
实验中需要测量各种食用油的特征光谱,不同种的食用油成分不同,本次实验我们测量并分析了橄榄油,芝麻油,葵花籽油,菜籽油,玉米油,转基因大豆油和大豆调和油。在使用光谱仪分析之前,我们用颜色将其分類,然后使用控制变量法进行对比分析,并得出颜色对食用油的影响。
3.1 葵花籽油与转基因大豆油
图1、图2。
3.2 大豆调和油与葵花籽油
图3、图4。
3.3 调和大豆油与菜籽油
图5、图6。
3.4 大豆调和油与玉米油
图7、图8。
3.5 菜籽油与转基因大豆油
图9、图10。
根据图1,3,5,7,9实验得到,从油面反射的光,在550nm附近有一个波峰,两侧(450nm和670nm)处有吸收带,并且随着油品光谱吸收深度的减少,伴随着黄色的强度降低。可以认为这是由于油品黄色对黄色的光吸收引起的。实验测得冬青在近红外波段(900-1000)的光谱特征为一个低谷,后又回升。
根据图2,4,6,8,10实验得到,从油面反射的光,在550nm附近是反射率最高的地方,并且随着油品光谱吸收深度的减少,伴随着黄色的强度降低。可以认为这是由于油品黄色对黄色的吸收引起的。
大豆调和油,转基因大豆油,玉米油,菜籽油,葵花籽油的图像的波动,走势都极为相似。
4 实验误差分析
实验误差主要由四个方面造成:
4.1 光源
本次实验是根据光的反射,区分不同油品。然而我们并没有控制本次实验在没有其他光源的干扰下进行,比如太阳还有教室顶上的无影灯。由于本次实验采用的是LED灯和钨丝灯,钨丝灯依靠热量发光,在一定时间的使用下光线的轻度就会发生一些轻微的变化。
4.2 器皿
本次实验是根据油的表面所反射的光所绘成的光谱作为比较的依据,然而实验器皿,透明塑料碗,有较低的吸光性和不完全透光性,导致了其反射了一部分光线到达探头。
4.3 角度
本次实验是根据反射率所绘制成的光谱来比较的,不过探头接收反射光线的角度没有得到完全的固定,导致了接收的光线较弱,使得反射率略低。
4.4 反射规律
本次实验是根据油的反射率的光谱来进行比较的,而由于液体的表面水平的特性,造成了小部分的镜面反射,使实验现象趋于相似。endprint