应用化学计量学和顶空-气相色谱-质谱法鉴别花生油中掺假的大豆油

赵 珊，王兆琦，蒋万枫∗，魏晓丹

(1.青岛市食品检验所，青岛 266071；2.青岛市食品药品检验研究院，青岛 266071)

我国是世界上最大的花生油消费国[1]。花生油因其风味独特、营养丰富和易于被人体消化吸收[2]，广受消费者青睐。近年来，一些不法商贩为了牟取暴利，在花生油经营、销售过程中掺入价格低廉的大豆油[3]等油脂(1 t花生油价格约14 000元，而1 t大豆油价格仅6 000元)。大豆油产量高，且一级精炼大豆油在生产过程中经过脱臭脱色处理，将其掺入花生油中不易被发现，这种食品欺诈行为，严重损害了消费者合法权益，扰乱了市场经济秩序[4-5]。

生活中，人们往往通过食用油的气味来判断其种类[6]，然而感官评价具有主观性，无法判别真伪，必须借助现代仪器分析技术对食用油的风味物质进行客观、系统的研究与分析[7-8]。研究方法多集中于物理检验法、光谱法和色谱法。物理检验法主要为冷冻法[9-12]；光谱法通过不同植物油对不同波长的吸光度不同进行快速鉴别[13-17]；色谱法主要通过植物油脂肪酸组成来鉴别植物油掺假[18-23]。现有的各种方法都存在特征指标专一性不强，或者测定灵敏度不高，或者测定准确度不高等缺点，仅能在一定范围内适用特定类型的植物油掺假测定[24]。因此，业界急需建立一套快速、高效、通用性好的食用油掺假测定方法，以维护消费者利益，推进食用油行业健康发展。

本工作通过静态顶空高温加热，使花生油样品和大豆油样品产生丰富的挥发性物质，通过气相色谱-质谱法(GC-MS)全扫描采集到化合物信息，通过化学计量学方法找出大豆油的特征标记物，对花生油中掺假的大豆油进行测定，为食用油质量安全控制提供一种准确快速的测定方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

6890/5975型气相色谱-质谱联用仪，配COMBI PAL型全自动三位一体进样器；美国国家标准与技术研究院(NIST)谱库自动质谱解卷积和鉴定(AMDIS)软件；Mass Profiler Professional(MPP)差异化分析软件。

12种市售大豆油和18种市售花生油。

1.2 仪器工作条件

1)顶空进样条件 进样加热箱温度180 ℃；振摇频率500 r·min－1；平衡时间3 000 s；进样量1 000μL。

2)色谱条件 HP-88毛细管色谱柱(100 m×0.25 mm，0.20μm)；脉冲压力1.03×105Pa，持续1 min；进样口温度250 ℃；进样模式为脉冲不分流进样；载气为高纯氦气，恒流流量1.0 mL·min－1。柱升温程序:初始温度40 ℃，保持5 min；以5 ℃·min－1速率升温至245 ℃，保持5 min。

3)质谱条件 电子轰击离子源(EI)；传输线温度250℃；数据采集方式为全扫描；扫描范围为20～500 amu；溶剂延迟时间8.3 min。

1.3 试验方法

称取花生油样品或大豆油样品约0.5 g，在顶空进样条件下进行进样，样品加热同时振摇，然后按色谱条件和质谱条件进行分析。

利用AMDIS软件结合自带谱库(NISTFF 香料香精库)，在SIMPLE 模式处理上述所得GC-MS数据文件。设置解卷积参数峰宽为15，相邻峰差减为“one”，分辨率、灵敏度和峰形要求均为“medium”，匹配因子大于70。根据数据分析结果，创建已鉴定化合物(FIN)和未鉴定化合物(ELU)文件。

2 结果与讨论

2.1 特征标记物的确认

将AMDIS软件创建的FIN 和ELU 文件，导入MPP软件对数据进行分析，共得到331 个化合物(强度阈值为10 000)。

主成分分析(PCA)是一种非监督方法，可以用于发现样品间的差异。利用MPP软件对花生油样品和大豆油样品的质谱数据进行主成分分析，主成分分析图见图1。

由图1可知:大豆油在主成分1轴上有一个较低的正得分，而花生油在主成分1轴上有一个较高的正得分，两者在主成分1轴上明显分开。

图1 主成分分析图Fig.1 Chart of principal component analysis

经过主成分分析后，选取组分1(可以阐明数据53.94%的差异性)和组分2(可以阐明数据39.32%的差异性)，根据主成分的得分，得到花生油和大豆油在二维平面上的分布情况，主成分分析载荷图见图2。

图2 主成分分析载荷图Fig.2 Loading diagram of principal component analysis

由图2可知:专属于大豆油的组分位于组分1的正载荷位置，从而将花生油和大豆油区分。

分别采用标志筛选、频率筛选、变异系数筛选等进行处理，大豆油和花生油筛查前、T检验筛查后和样品变异筛查后的轮廓图见图3。

图3 大豆油和花生油的轮廓图Fig.3 Profile plots of soybean oil and peanut oil

由图3可知:通过逐级筛查，化合物数量降低，可以明显看出两种油之间的差异化合物。通过分析得到大豆油的3种特征化合物，其质荷比(m/z)分别为43.0(26.165 min)，81.0(38.398 min)，68.0(36.932 min)。它们只在大豆油中存在，花生油中不存在，以m/z43.0(26.165 min)丰度最高，斜率最大。

火山图是一类用来展示组间差异数据的图像，其有两个重要指标，即倍数变化(F)及单因素方差(P)。试验采用火山图来反映大豆油和花生油的差异情况，在F不小于2.0且P小于0.05的筛选条件下，以log2F为横坐标，以－log10P为纵坐标，绘制大豆油和花生油的火山图，见图4。对F取log2，所以越靠两侧的点(每个点代表一个化合物)，其差异越显著。对校正了的P取－log10，差异越显著，－log10P就越大，所以在火山图里，越外层的岩浆就越显著，差异也就越大。

图4 大豆油和花生油的火山图Fig.4 Volcano figure of soybean oil and peanut oil

由图4 可知:m/z43.0(26.165 min)差异最显著。

综合考虑灵敏度、重复性等方法学评价因素，以及目标物在玉米油、菜籽油、棕榈油、棉籽油存在的多元体系中的抗干扰能力，最终确定m/z43.0(26.165 min)为大豆油的特征标记物，经NIST 谱库检索此特征标记物为2，3-辛二酮，其定量离子m/z为99.1，其定性离子m/z为43.1，其质谱图见图5。

2.2 标准曲线、检出限和测定下限

将大豆油样品与花生油样品进行不同比例的混合，模拟大豆油在花生油中的掺假比例，大豆油的体积分数依次为2.00%，5.00%，10.00%，20.00%，30.00%，50.00%，70.00%，100.0%。按试验方法对上述大豆油与花生油的混合物系列进行分析，以特征标记物m/z99.1的离子为定量离子，以大豆油的体积分数为横坐标，以定量离子的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。大豆油的线性范围为2.00%～100.0%，线性回归方程为y＝2.775×103x＋4.347×104，相关系数为0.997 2。

图5 特征标记物的质谱图Fig.5 MS spectrum of the characteristic marker

根据3倍标准偏差除以标准曲线斜率计算方法的检出限(3s/k)，结果为1.14%；根据10倍标准偏差除以标准曲线斜率计算方法的测定下限(10s/k)，结果为3.80%。

2.3 精密度和回收试验

根据国家标准GB/T 27404－2008《实验室质量控制规范食品理化检测》附录F 的要求，在花生油样品中添加大豆油样品，按试验方法进行分析，平行测定6次，计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD)，结果见表1。

表1 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.1 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表1可知:回收率为86.1%～105%，RSD 为1.3%～2.4%，均满足方法学要求。

2.4 再现性

按试验方法将分别掺入2.00%，5.00%(体积分数)大豆油样品的花生油样品进行分析，连续测定6 d。结果表明:测定值的再现性标准差分别为2.5%，2.2%，表明方法再现性较好。

2.5 样品分析

按试验方法对10种市售花生油样品进行了分析，均未检出大豆油。

本工作应用化学计量学和顶空-气相色谱-质谱法鉴别花生油中掺假的大豆油。该方法具有操作简单方便、快速、准确、无需化学试剂、绿色环保、省时省力等优点，且所需仪器设备少、成本低、效率高，克服了传统方法操作复杂繁琐、费用昂贵且定性定量不准等缺点，在食品安全监测方面具有很大的推广应用价值。