基于脂肪酸和甘三酯组成的茶油掺伪检测参数的确定

朱晓阳 龙奇志 钟海雁 周 波(中南林业科技大学食品学院，长沙 40004)(粮油深加工与品质控制湖南省重点实验室，长沙 40004)(经济林培育与保护教育部重点实验室，长沙 40004)

茶油是一种营养价值已经得到国际公认的健康植物油，由于其价格相对于其他常见植物油较高，常被掺入价格较低的大豆油、玉米油、菜籽油等以获得不法盈利。为维护食用油消费者和合法生产经营者的权益，需要建立有效的茶油掺伪检测方法。

目前，茶油掺伪检测主要分为定性和定量检测。定性检测依据GB/T 5539—2008《粮油检验 油脂定性试验》。定量检测的方法主要有红外光谱法、色谱法、电子鼻技术等。Wang等[1]采用中红外衰减全反射光谱(MIR-ATR)和光纤漫反射近红外光谱(FODR-NIR)检测油茶籽油中掺伪大豆油，能够区分纯茶油和掺伪5%～25%大豆油的茶油，并通过偏最小二乘法(PLS)对掺伪大豆油定量。Weng等[2]采用近红外傅立叶变换拉曼光谱检测茶油掺伪，结果表明拉曼强度比v1656/v1439与混合物中茶油的百分比呈线性关系(R2=0.993 8)。Li等[3]采用NIR(近红外光谱)结合模式识别技术辨别纯茶油和掺伪茶油，能够达到98.3%的正确分类率，但不能确定掺伪油的种类和掺伪百分比。原姣姣等[4]采用近红外透射光谱法分析掺入0%～50%大豆油的茶油，能够对掺伪大豆油定量。Jia等[5]采用气相色谱法(GC)和质谱法(MS)联用检测掺伪茶油的几种脂肪酸(FA)，根据FA相关参数鉴别茶油中掺伪的大豆油，检测限低至5%，但用于研究的茶油样品种类较少。Li等[6]采用GC和DSC(差示扫描量热法)结合指纹图谱和多元统计分析检测茶油掺伪，结果表明DSC的掺伪检测能力较高，检测限低至5%，但用于研究的茶油样品种类较少。Hai等[7]采用电子鼻结合多元统计分析检测茶油中掺伪玉米油，对茶油的预测准确度为83.6%。

在其他植物油掺伪检测的研究中，也有一些采用GC和高效液相色谱法(HPLC)分析FA和甘三酯(TAG)来鉴别掺伪，应用于橄榄油掺伪检测[8]、橄榄油分级[9]、芝麻油掺伪检测[10]等方面。另外，国际橄榄油理事会(IOOC)发布的关于橄榄油掺伪检测的标准方法[11]也是基于FA和TAG的分析结果，将TAG的实验值与脂肪酸甲酯(FAME)分析获得的理论值进行比较。因此色谱法是一种较为可靠的掺伪定量检测方法。

本研究选择了大豆油、葵花籽油、玉米油和芥花籽油(低芥酸菜籽油)作为掺伪油样，这些植物油均价格较低，在食用油市场中有将它们掺入茶油牟取暴利的现象[12]。通过GC和HPLC方法对79种茶油样品和4种其他植物油混合的掺伪油样进行FA和TAG的较全面分析，并建立茶油FA和TAG的标准指纹图谱，计算图谱向量夹角余弦相似度和由FA和TAG数据得到的一些相关参数。由于茶油与橄榄油在FA组成等方面有相似之处，因此参考橄榄油的一些官方规定参数，如亚麻酸相对含量、LLL相对含量、ΔECN42等[13]，以及橄榄油掺伪检测的一些相关研究中所用到的参数，如(LLL/ECN42)×100等[14]，选择了这些参数尝试进行掺伪茶油的鉴别研究，为茶油掺伪检测工作提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

市场购买的植物油样品包括1种邵阳茶油，1种海南茶油，1种大豆油，1种葵花籽油，1种玉米油，1种芥花籽油。油茶籽样品共有77种，样品信息如表1所示，含目前我国常见物种和湖南省主栽良种。油茶籽分别在实验室压榨制油。

表1 油茶籽样品信息表

本研究使用的掺伪油分别为大豆油(SBO)、葵花籽油(SFO)、玉米油(CO)和芥花籽油(CNO)，由于掺伪油比例占40%以上时检测难度较低，所以本实验分析了掺伪油占5%～40%的情况，制备的混合油中掺伪油和茶油(CMO)的比例分别为5:95、10:90、15:85、20:80、40:60，共20种混合油样品。混合时进行超声均化使之混合均匀。所有样品在4 ℃下保存待用。

1.2 仪器与试剂

SHIMADZU LC-20AD高效液相色谱仪(配备CMB-20A控制器、LC-20AD二元泵、SIL-20A自动进样器和CTO-10AS柱温箱)：日本岛津公司；2000ES蒸发光散射检测器：美国奥泰科技(中国)有限公司；ZORBAX SB-C18分析型液相色谱柱(4.6 mm×250 mm；5 μm)：美国Agilent公司；SHIMADZU GC-2014气相色谱仪：日本岛津公司；氢火焰离子(FID)检测器：日本岛津公司；SP2340石英毛细管气相色谱柱(60 m×0.25 mm×0.2 μm)：美国Supelco公司；DV215CD电子天平：美国OHAUS公司。

HPLC级乙腈、异丙醇：Tedia(Fairfield,USA)；FAME标准品：Sigma-Aldrich；甘油三酯标准品：上海甄准生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 GC分析

脂肪酸甲酯化依据GB 5009.168—2016的方法进行[15]。脂肪酸检测方法采用本实验室已建立的方法[16]。

1.3.2 HPLC分析

甘三酯检测方法采用本实验室已建立的方法[17]。

1.3.3 TAG参数的计算

所有测定进行2次重复，结果是所获得值的平均值。理论ECN42值的计算参考张冰等[18]的方法。

2 结果与讨论

2.1应用FA和TAG指纹图谱向量夹角余弦相似度检测掺伪

2种市售茶油和77种自榨茶油均进行了GC和HPLC分析。茶油中主要FA和TAG按照峰面积归一化法进行定量，并使用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)建立了茶油FA和TAG标准指纹图谱，如图1～图2所示。在稳定的实验条件下，同种植物油的GC和HPLC的指纹图谱基本稳定，当掺入其他植物油时指纹图谱将发生变化，因此可以尝试用于鉴别掺伪。将所有图谱与标准图谱进行相似度对比，其中FA的气相色谱指纹相似度都高于0.992，TAG的液相色谱指纹相似度都高于0.982。

将分别掺入不同浓度梯度大豆油、葵花籽油、玉米油和芥花籽油的茶油的FA和TAG指纹图谱与茶油标准指纹图谱进行相似度对比。把图谱中各色谱峰峰面积作为向量，采用向量夹角余弦相似度方法计算，即式(1)。

图1 79种茶油脂肪酸气相色谱标准指纹图谱

图2 79种茶油甘三酯液相色谱标准指纹图谱

(1)

结果见表2。由表2中数据可以得到不同曲线与计算所得可检测掺伪油比例,详见表3。

结果表明，对大豆油、葵花籽油和玉米油来说，FA图谱相似度用于掺伪检测比TAG图谱更有效，而对芥花籽油来说，两种相似度的掺伪鉴别能力都较差，可能是因为芥花籽油的FA和TAG组成和茶油比较接近。因此单独采用指纹图谱向量夹角余弦相似度无法鉴别掺伪浓度较低的其他植物油。

2.2 应用FA和TAG计算的参数检测掺伪

2.2.1 茶油与4种其他植物油的FA和TAG

表4～表7中列出了茶油、4种其他植物油及混合物的一些FA和TAG分析结果和相关参数的值。

茶油和其他植物油FA组成的测定结果均在国际食品法典委员会标准[19]和中国国家标准[20-24]规定的范围之内。茶油和其他植物油中的亚麻酸相对含量的差异如图3所示。大豆油和芥花籽油的亚麻酸含量远高于茶油，而葵花籽油和玉米油与茶油很接近。

其他植物油的LLL(三亚油酸甘油酯)相对含量均高于茶油，差异如图4所示。大豆油、葵花籽油、玉米油的LLL含量远高于茶油，芥花籽油也高于茶油。

其他植物油中理论ECN42和实际ECN42值的差(ΔECN42)均高于茶油，差异如图5所示。大豆油、葵花籽油、玉米油的ΔECN42值远高于茶油，芥花籽油稍高于茶油。

表2 掺伪油图谱与茶油标准指纹图谱的向量夹角余弦相似度

表3 脂肪酸和甘三酯相似度随4种掺伪油掺伪量变化的曲线

表4 茶油、大豆油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相关参数

表5 茶油、葵花籽油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相关参数

表6 茶油、玉米油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相关参数

表7 茶油、芥花籽油和混合物的脂肪酸、甘三酯及其相关参数

图3 5种植物油中亚麻酸相对含量的比较

图4 5种植物油中三亚油酸甘油酯相对含量的比较

图5 5种植物油ΔECN42值的比较

2.2.2 应用FA和TAG相关参数检测掺伪

在本研究中，对掺伪比例在5%～40%的茶油也进行了FA和TAG分析，茶油与其他植物油混合物的分析结果和某些计算的参数如表4～表7所示。由于采用指纹图谱向量夹角余弦相似度检测掺伪的精确度较低，因此研究了应用FA和TAG计算的某些参数进行掺伪检测的方法，并推测了可以通过这些参数检测到的掺伪植物油的百分比。

2.2.2.1 应用亚麻酸相对含量检测掺伪

国家标准没有规定茶油亚麻酸的相对含量范围[20]，根据前人研究结果和本研究中收集到的79种茶油测定的亚麻酸相对含量的结果[25]，可以初步把茶油中亚麻酸的相对含量范围设定为0～1.2%。

根据表4～表7中数据得到曲线方程，计算所得可检测掺伪油比例见表8。由于葵花籽油和玉米油中的亚麻酸相对含量与茶油很接近，掺伪葵花籽油和玉米油无法利用此参数鉴别。

2.2.2.2 应用LLL相对含量检测掺伪

目前没有标准规定茶油中LLL相对含量的限定范围，根据冯纳[26]的研究结果和本研究中收集到的茶油测定的LLL相对含量结果，可以初步把茶油中LLL相对含量的范围设定为0～0.26%。

根据表4～表7中数据得到曲线方程，计算所得可检测掺伪油比例见表8。可见LLL相对含量作为掺伪检测参数比亚麻酸更有效。

2.2.2.3 应用ΔECN42值检测掺伪

目前没有标准规定茶油中TAG的ΔECN42值的限定范围，根据本研究中收集到的茶油测定的ΔECN42值，并参考IOOC和欧盟委员会(EC)规定的橄榄油中ΔECN42值的限定范围，可以初步把茶油中ΔECN42值的范围设定为0～0.3。

表8 各相关参数随4种掺伪油掺伪量变化的曲线

根据表4～表7中数据得到曲线方程，计算所得可检测掺伪油比例见表8。可见ΔECN42值也是比亚麻酸更有效的掺伪检测参数，但精确度不如LLL相对含量。

2.2.2.4 应用其他参数检测掺伪

在表4～表7中也列出了以下3种由TAG计算的其他参数。

1)(LLL/ECN42)×100

本研究收集到的茶油测定的(LLL/ECN42)×100值范围为55.45～97.37(平均值为81.01)。因此，根据(LLL/ECN42)×100值可以检测出掺伪15%的玉米油，但40%以下的其他掺伪植物油无法辨别。这说明(LLL/ECN42)×100值不是有效的掺伪检测参数。

2)ECN46/LLL

该参数基于茶油与其他植物油相比较LLL相对含量较低，而ECN46值与其他植物油相似。本研究中收集到的茶油测定的ECN46/LLL值范围为29.13～184.90(平均值为103.26)。将茶油中此参数的平均值和最小值与5%和40%其他植物油混合物中相同参数的值进行比较，见图6。

图6 茶油、其他植物油和混合物的ECN46/LLL值的比较

从表4～表7中数据可以分别得到曲线Eq.20-23，曲线方程与计算所得可检测掺伪油比例见表8。

3)(ECN44+ECN46)/LLL

该参数基于茶油与其他植物油相比较LLL相对含量较低，而ECN44+ECN46值与其他植物油相似。本研究中收集到的茶油测定的(ECN44+ECN46)/LLL值范围为31.83～197.71(平均值为113.72)。将茶油中此参数的平均值和最小值与5%和40%其他植物油混合物中相同参数的值进行比较，见图7。

图7 茶油、其他植物油和混合物的(ECN44+ECN46)/LLL值的比较

从表4～表7中数据可以分别得到曲线方程与计算所得可检测掺伪油比例，详见表8。

结果表明，使用ECN46/LLL和(ECN44+ECN46)/LLL值在掺伪茶油检测方面有相似的结论。

2.2.2.5 应用某些参数作图检测掺伪

用茶油和掺伪5%其他植物油的ECN46值相对于ECN44+ECN46值进行作图，如图8所示。5%的大豆油和芥花籽油在图中离茶油较远，可以认为ECN46=f(ECN44+ECN46)对区分茶油中掺伪5%的大豆油和芥花籽油是有效的。

用于检测茶油中掺伪其他植物油的最有效参数以及可检测掺伪植物油的质量分数详见表9。

图8 茶油、掺伪5%其他植物油的ECN46值与ECN44+ECN46值相对图

表9 检测茶油中掺伪其他4种植物油的最有效参数

3 结论

利用79种茶油的GC和HPLC分析结果建立了FA和TAG标准指纹图谱，但单独采用FA和TAG指纹图谱相似度无法鉴别掺伪浓度较低的其他植物油。亚麻酸相对含量可以作为掺伪大豆油和芥花籽油的检测参数，而对葵花籽油和玉米油无效。LLL相对含量和ΔECN42值对大豆油、葵花籽油和玉米油来说比亚麻酸更有效，前者精确度更高。研究了基于茶油和其他植物油之间FA和TAG组成差异的3个参数(LLL/ECN42)×100，ECN46/LLL和(ECN44+ECN46)/LLL。(LLL/ECN42)×100值在作为掺伪检测参数时不够有效，而ECN46/LLL和(ECN44+ECN46)/LLL值可以得到相似的结论，效果都较好。用茶油和掺伪5%其他植物油的ECN46值相对于ECN44+ECN46值进行作图，能够区分茶油中掺伪5%的大豆油和芥花籽油。

本研究结果表明，(ECN44+ECN46)/LLL值是茶油中掺伪大豆油、葵花籽油和玉米油的最有效检测参数，分别可以检测掺伪茶油中3.35%的大豆油、1.73%的葵花籽油和3.01%的玉米油；由于芥花籽油的FA和TAG组成和茶油比较接近，所以没有参数能够检测茶油中掺伪5%以下的芥花籽油，最有效的参数是亚麻酸相对含量，可以检测掺伪茶油中7.55%的芥花籽油。

[1]WANG L,FSC L,WANG X,et al.Feasibility study of quantifying and discriminating soybean oil adulteration in camellia oils by attenuated total reflectance MIR and fiber optic diffuse reflectance NIR[J].Food Chemistry,2006,95(3):529-536

[2]WENG R H,WENG Y M,CHEN W L.Authentication of camellia oleifera abel oil by near infrared fourier transform raman spectroscopy[J].Journal of the Chinese Chemical Society,2006,53(3):597-603

[3]LI S,ZHU X,ZHANG J,et al.Authentication of pure camellia oil by using near infrared spectroscopy and pattern recognition techniques[J].Journal of Food Science,2012,77(4):C374-C380

[4]原姣姣，王成章，陈虹霞.近红外透射光谱分析油茶籽油掺入豆油的研究[J].中国粮油学报，2012，27(03)：110-114

YUAN Jiaojiao,WANG Chengzhang,CHEN Hongxia.Study on the quantitative analysis of camellia oil adulterated with soybean oil by near infrared transmittance Spectroscopy(NITS)[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2012,27(03):110-114

[5]JIA X,LIU T,YU Y,et al.Rapid detection and quantification by GC-MS of camellia seed oil adulterated with soybean oil[J].Journal of the American Oil Chemists’ Society,2013,90(5):641-646

[6]LI R,HUANG J,HUANG L,et al.Comparison of GC and DSC monitoring the adulteration of camellia oil with selected vegetable oils[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2016,126(3):1-12

[7]HAI Z,WANG J.Detection of adulteration in camellia seed oil and sesame oil using an electronic nose[J].European Journal of Lipid Science and Technology,2006,108(2):116-124

[8]CHRISTOPOULOU E,LAZARAKI M,KOMAITIS M,et al.Effectiveness of determinations of fatty acids and triglycerides for the detection of adulteration of olive oils with vegetable oils[J].Food Chemistry,2004,84(3):463-474

[9]PIRAVIVANAK Z,GHAVAMI M,EZZATPANAH H,et al.Evaluation of authenticity of Iranian olive oil by fatty acid and triacylglycerol profiles[J].Journal of the American Oil Chemists’ Society,2009,86(9):827-833

[10]YOUNG W P,CHANG P S,JAEHWAN L.Application of triacylglycerol and fatty acid analyses to discriminate blended sesame oil with soybean oil[J].Food Chemistry,2010,123(2):377-383

[11]COI/T.20/DOC.NO 25/Rev.1,Global method for the detection of extraneous oils in olive oils[S]

[12]孙通，胡田，许文丽，等.基于UVE-GA变量优选的山茶油可见/近红外光谱掺假鉴别[J].中国油脂，2013，38(10)：75-79

SUN Tong,HU Tian,XU Wenli,et al.Adulteration discrimination of oil-tea camellia seed oil by Vis/NIR spectra and UVE-GA method[J].China Oils and Fats,2013,38(10):75-79

[13]COMMISSION REGULATION(EEC)No 2568/91,On the characteristics of olive oil and olive-residue oil and on the relevant methods of analysis[S]

[14]SYNOURI S,CHRISTOPOULOU E,LAZARAKI M.Influence of certain factors on the composition of olive-pomace oils.1:Triglycerides and fatty acids[J].Rivista Italiana Sostanze Grasse,1995,LXXII：483-491

[15]GB 5009.168—2016食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定[S]

GB 5009.168—2016 National standards of food safety:Determination of fatty acids in foods[S]

[16]朱勇.茶油的脂肪酸变化及其生物酚的抗氧作用[D].长沙：中南林业科技大学，2013

ZHU Yong.The fatty acid profile of camellia oil and its antioxidant activity of phenolic compounds[D].Changsha:Central South University of Forestry and Technology,2013

[17]王进英，钟海雁，冯纳，等.油茶籽油甘三酯组成的NARP-HPLC-EISD分析及其在高温处理过程中的降解研究[J].中国粮油学报，2017，32(3)：54-60

WANG Jinying,ZHONG Haiyan,FENG Na,et al.Analysis of NARP-HPLC-EISD composed by camellia oleosa seed oil triacylglycerol and degradation research during high-temperature processing[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2017,32(3):54-60

[18]张冰，张蕊.橄榄油实际与理论ECN42甘三酯含量绝对差值测定方法研究[J].粮油食品科技，2016，24(5)：77-82

ZHANG Bing,ZHANG Rui.Research on determination of the difference between actual and theoretical content of triacylglycerols with ECN42 in olive oil[J].Science and Technology of Cereals,Oils and Foods,2016,24(5):77-82

[19]Codex Stan 210:1999 Codex Alimentarius Standard for named vegetable oils[S]

[20]GB 11765—2003油茶籽油[S]

GB 11765—2003 Camellia oil[S]

[21]GB 1535—2003大豆油[S]

GB 1535—2003 Soybean oil[S]

[22]GB 10464—2003葵花籽油[S]

GB 10464—2003 Sunflower seed oil[S]

[23]GB 19111—2003玉米油[S]

GB 19111—2003 Corn oil[S]

[24]GB 1536—2004菜籽油[S]

GB 1536—2004 Rapeseed oil[S]

[25]姚小华，王亚萍，王开良，等.地理经纬度对油茶籽中脂肪及脂肪酸组成的影响[J].中国油脂，2011，36(4)：31-34

YAO Xiaohua,WANG Yaping,WANG Kailiang,et al.Effects of geographic latitude and longitude on fat and its fatty acid composition of oil-tea camellia seeds[J].China Oils and Fats,2011,36(4):31-34

[26]冯纳.茶油脂肪酸和甘油三酯的分析及掺伪识别初步研究[D].长沙：中南林业科技大学，2016

FENG Na.Analysis of fatty acid and triglycerides in camellia oil and the preliminary identification of adulteration in camellia oil[D].Changsha:Central South University of Forestry and Technology,2016.