专利名称：一种近红外透射光谱(nits)快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法
技术领域：
本发明涉及食用植物油品质分析领域，特别涉及一种近红外透射光谱快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法。
背景技术：
油茶是中国特有的优良乡土树种。它与油橄榄、油棕、椰子一起并列为世界四大木本油料植物。茶油是《中国食物结构改革与发展规划纲要》中大力提倡推广的食用油，也是国际粮农组织首推的卫生保健植物食用油。茶油主要由油酸、亚油酸和少量的饱和脂肪酸组成，其组成类似于被称为“植物油皇后”的橄榄油，不饱和脂肪酸含量高达90%以上，其中油酸含量高达70%以上。根据美国国家医药中心实验证实茶油对降低胆固醇和抗癌有一定的功效，在国际上被称“长寿油”。另外茶油还具有药用价值。《中国药典》将茶油作为药用油收载。茶油对人体健康极为有益，市场价格不断走高。在日本，茶油价格是菜籽油的7. 5 倍。在我国港台地区及东南亚诸国，精炼后的茶油已成为老年人的抢手货和生活必需品。但随着人们生活水平的提高及保健意识的加强，茶油需求量的增加，市场上的茶油出现掺假现象，如将大豆油、菜籽油、棕榈油掺入茶油等，影响茶油的原有品味和营养特征。国家山茶籽油标准(GBl 1765-200 对茶油的色泽、气味、酸价、过氧化值等质量指标作了规定，但是由于植物油之间物理化学特征的相似性，无法有效鉴别茶油掺伪。目前缺乏原味油茶品质特征和快速鉴伪技术研究，建立实用、准确的掺伪鉴别和品质分析的方法，无论是对消费者还是对执法部门来说都是非常重要的。油的品质包括油的感官评价、物化特征和安全性。目前，有关茶油的掺伪鉴别方法主要是通过感官检验和一些常规的理化方法，如测定相对密度、凝固点、比热、折光指数、碘值等，但由于植物油之间物理化学特征的相似性，这些方法并不总是有效，专一性差。文献报道采用毛细管气相色谱法测定茶油中脂肪酸的组成，该方法时间长，操作繁琐，已难以满足现代油脂检验需要。近红外光谱技术(N1RQ是20世纪90年代以来发展最快、最引人注目的绿色分析技术之一，特别适用于育种早期对大量各世代材料的品质进行快速分析和筛选，被国际农业分析界认为是“具有解决全球农业分析潜力”的方法，已被广泛应用于油脂、农产品和食品品质等的分析检测。近红外光谱分析法已广泛地应用于植物油含油量和脂肪酸组成的快速分析，比如菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油、向日葵油、芝麻油等，基本上可以运用于这些植物油育种和品质分析的大规模快速检测的要求。但目前国内外仍没有使用此方法来分析茶油的相关化学成分。近红外光谱根据其检测对象不同可分为近红外透射光谱(NIT)和反射光谱(NIR) 两种。透射光谱(短波区域内)是指将待测样品置于光源与检测器之间，检测器所检测的光是透射光或与样品分子相互作用后的光(承载了样品结构与组成信息)。该光谱技术主要用于透彻的液体样品的检测，定量分析依据Beer定律E = -log(Itrans/I0) = -IogT = ecd(e 消光系数，c:浓度，d:光程)。若样品是混浊的，或样品中有能对光产生散射的颗粒物质，或光在样品中经过的路程是不确定的，此时透射光强度与样品浓度之间的关系不符合Beer定律。对这种样品应使用漫透射分析法，定量分析依据定律E = "log (Iscatt/I0) = -logR = kec(e 消光系数，c 浓度，k 散射系数)。反射光谱(长波区域内)是指将检测器和光源置于样品的同一侧，检测器检测的是样品以各种方式反射回来的光。应用漫反射光谱法分析时要求样品的粉碎程度一致，从而保证样品表面光滑一致。该光谱技术主要用于小颗粒固体和粉末样品的检测。近红外光谱法在油品鉴伪技术方面，大部分的研究主要是对橄榄油的掺伪展开， 对茶油掺伪检测的研究相对较少。翁欣欣等人研究了橄榄油中掺入芝麻油、大豆油、葵花籽油掺伪情况，采用BP神经网络对掺伪橄榄油和未掺伪橄榄油进行了鉴别，对52个样品进行了预测，预测准确率为100%，同时还建立了掺伪油二元体系掺入油含量的PLS模型，该模型对芝麻油、大豆油和葵花籽油测定的相关系数为99. 77%,99. 37%、99. 44%。Yang等同时采用红外光谱、近红外光谱以及拉曼光谱3种方法对橄榄油掺伪进行了研究，掺伪量范围从0%到100%，所建立的模型的决定系数都在0. 99以上。Li Wang利用衰减全反射红外光谱和光纤漫反射近红外光谱对茶油中掺入大豆油的掺假进行了分析，且建立了采用偏最小二乘法的近红外光谱模型，其相关系数为0. 992，其模型的预测结果很好。本专利通过分析国内外对茶油及相关领域的研究，在建立不同品种茶油的特征图谱基础上，应用近红外光谱技术建立高品质原味食用茶油的成分分析和快速掺伪鉴别方法，为油茶油脂加工提供技术支持，为茶油品质评价及其质量控制技术提供依据，是保障原味茶油质量的需求，且将开拓茶油抗氧化物功能评价及其新产品的开发，从而有利于茶油产业的拓展和国民健康的保证。

发明内容
国家山茶籽油标准(GBl 1765-200 对茶油的色泽、气味、酸价、过氧化值等质量指标作了规定，但是由于植物油之间物理化学特征的相似性，无法有效鉴别茶油掺伪。目前缺乏原味茶油品质特征和快速鉴伪技术，本发明的目的在于提供一种近红外透射光谱快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法。该方法不仅简单方便，而且经济环保有效，适合茶油加工过程和和原味茶油批量上市成本的检测。其技术方案和路线如

图1。本发明的技术解决方案是采用傅里叶近红外透射光谱分析技术测定不同品种茶油中油酸、亚油酸、软脂酸、硬脂酸和总不饱和脂肪酸的含量，且快速鉴别茶油中掺入其它食用植物油，由以下步骤组成第一步优质油茶品种的筛选从130多个油茶籽品种中筛选含油率在30% -60%的优质品种，其中油酸含量 65% -85%,亚油酸含量5% -20%，软脂酸含量3% -15%，硬脂酸含量1 % -5% ；第二步茶油各脂肪酸NITS模型的建立采集90-140个不同茶油样品，分为90-110个建模样品集和20_30个验证样品集， 测量光谱范围4000-12000(^-1,扫描次数为64次，分辨率为16cm—1，2倍增益。采用PRESS功能，剔除异样值，采用最佳光谱预处理方法、主因子数、光谱波段，分别得到油酸、亚油酸、软脂酸、硬脂酸和总不饱和脂肪酸的含量的近红外模型，其校正决定系数在0. 9999-0. 7000, 交叉验证决定系数在0. 9999-0. 6500 ；第三步茶油各脂肪酸NITS模型的外部验证通过茶油脂肪酸的OTTS模型对未知样品进行检测，将GC分析值与预测值进行比较，并绘出对应关系图，外部验证相关系数R2分别为0. 6800-0. 9950 ；第四步二元体系混合油的配制按茶油与其它食用植物油质量百分比为1 0-1.5(掺假比例为0-60%)，配制 50-80个混合油样品，全部样品分为两部分，校正集50-60个和检验集10-20个；第五步掺伪茶油NITS模型的建立采用傅里叶近红外透射光谱技术，应用于不同比例的混合油二元体系样品，以“二阶导数+Norrisderivative filter”的最佳预处理方法和PLS的回归方法，建立快速检测茶油中掺杂其它食用植物油含量的定量NITS模型，对混合油样品随机定量分析；第六步掺伪茶油NITS模型的评价通过茶油二元体系混合油的NITS模型对未知样品进行检测，将真实值与NITS模型预测值进行比较，所得外部验证相关系数R2分别为0. 6800-0. 9999，对掺杂茶油进行评价。本发明为了建立原味茶油特有的特征图谱，从不同产地的130多个品种中筛选脂肪酸含量集中代表原味茶油特征的品种，采用气相色谱分析不同品种茶油中油酸、亚油酸、 软脂酸、硬脂酸的含量，脂肪酸标准品和茶油样品GC特征图如图2。GC色谱柱选用SE-30， 氢火焰离子化检测器(FID)，进样口温度280°C，检测器温度280°C，柱温200°C，持续5min， 以每分钟5°C的速度升温至270°C，持续lmin。得到原味茶油中不同脂肪酸GC特征图谱和含量，不饱和脂肪酸总量大于85%，其中油酸含量65% -85%,亚油酸含量5% -20%，软脂酸含量3 % -15 %，硬脂酸含量为1-5 %。本发明中以不同品种油茶籽含油率计算根据公式w = Hi1AitlX 100%。其中w为含油率，Hl1为油茶籽经石油醚抽提所得提取液蒸空浓缩后的茶油重量，Hl0为未提取油茶籽重量。本发明采用索式提取法，用植物粉碎机将油茶籽粉碎成粉末状，称取一定量的茶籽，将其放入滤纸筒内，脱脂棉塞入上部，压紧试样，放入抽提器内。在抽提瓶内加入石油醚回流提取，提取剂为石油醚(60°c -90°C )，固液比为1 10-40(g/mL)，提取温度70°C _95°C，提取时间4-10h。不同品种油茶籽含油率如表1 (样品1号至120号来自江西)。表1不同品种油茶籽的含油率
权利要求
1.一种近红外透射光谱(NITQ快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法，其特征在于傅里叶近红外透射光谱分析技术(NITQ测定不同品种茶油中油酸、亚油酸、软脂酸、硬脂酸和总不饱和脂肪酸的含量，且快速鉴别茶油中掺入其它食用植物油，由以下步骤组成第一步优质油茶品种的筛选从130多个油茶籽品种中筛选含油率在30% -60%的优质品种，其中油酸含量 65% -85%,亚油酸含量5% -20%，软脂酸含量3% -15%，硬脂酸含量1 % -5% ；第二步茶油各脂肪酸NITS模型的建立采集90-140个不同茶油样品，分为90-110个建模样品集和20-30个验证样品集，测量光谱范围4000-12000(^-1,扫描次数为64次，分辨率为16cm—1，2倍增益。采用PRESS功能， 剔除异样值，采用最佳光谱预处理方法、主因子数、光谱波段，分别得到油酸、亚油酸、软脂酸、硬脂酸和总不饱和脂肪酸的含量的近红外模型，其校正决定系数在0. 9999-0. 7000，交叉验证决定系数在0. 9999-0. 6500 ；第三步茶油各脂肪酸NITS模型的外部验证通过茶油脂肪酸NITS模型对未知样品进行检测，将GC分析值与OTTS预测值进行比较，并绘出对应关系图，外部验证相关系数R2分别为0. 6800-0. 9950 ；第四步二元体系混合油的配制按茶油与其它食用植物油质量百分比为1 0-1.5(掺假比例为0-60%)，配制50-80 个混合油样品，全部样品分为两部分，校正集50-60个和检验集10-20个；第五步掺伪茶油NITS模型的建立采用傅里叶近红外透射光谱技术，应用于不同比例的混合油二元体系样品，以“二阶导数+Norris derivative filter”的最佳预处理方法和PLS的回归方法，建立快速检测茶油中掺杂其它食用植物油含量的定量NITS模型，对混合油样品随机定量分析；第六步掺伪茶油NITS模型的评价通过茶油二元体系混合油的NITS模型对未知样品进行检测，将真实值与OTTS预测值进行比较，所得外部验证相关系数R2分别为0. 6800-0. 9999，对掺杂茶油进行评价。
2.根据权利要求1所述一种近红外透射光谱(NITQ快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法，其特征在于其它食用植物油为棕榈油、大豆油、菜籽油和玉米油中一种；
3.根据权利要求1所述一种近红外透射光谱(NITQ快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法，其特征在于步骤1中含油率测定采用索式提取法，提取剂为石油醚(60°C -90°C )，固液比为1 10-40 (g/mL)，提取温度700C -95°C，提取时间4-10h ；
4.根据权利要求1所述一种近红外透射光谱(NITQ快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法，其特征在于步骤1中油酸、亚油酸、软脂酸、硬脂酸和总不饱和脂肪酸的含量测定采用GC，色谱柱选用SE-30，氢火焰离子化检测器(FID)，进样口温度280 °C，检测器温度 2800C，柱温200°C，持续5min，以每分钟5°C的速度升温至270°C，持续Imin ；
5.根据权利要求1所述一种近红外透射光谱(NITQ快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法，其特征在于步骤4中二元体系混合油为茶油与其它食用植物油(棕榈油、大豆油、菜籽油和玉米油)中任何一种构成的混合油；
6.根据权利要求1所述一种近红外透射光谱(NITQ快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法，其特征在于本方法适合于茶油二元体系混合油的鉴伪，茶油中掺杂其它一种食用植物油的比例小于60%。
全文摘要
本发明公开了一种近红外透射光谱(NITS)快速检测原味茶油脂肪酸及鉴伪方法。从130多个油茶籽品种中筛选含油率在30％-60％的优质品种，其中茶油油酸含量65％-85％，亚油酸含量在5％-20％，软脂酸含量3％-15％，硬脂酸含量1％-5％。采用傅里叶近红外透射光谱技术(NITS)，通过偏最小二乘法(PLS)，建立茶油主要脂肪酸(油酸、亚油酸、软脂酸、硬脂酸和总不饱和脂肪酸)的近红外光谱(NITS)模型，其中油酸、亚油酸、软脂酸的校正模型决定系数分别为0.93446、0.96538和0.88789，交叉验证决定系数分别为0.91987、0.95755、0.84447。经过外部验证进一步验证了五种NIRS模型的准确性和可靠性，得到外部验证相关系数分别为0.9424、0.9682、0.8862、0.6834和0.7587。再通过建立茶油二元体系混合油的NIRS模型，对掺杂茶油进行评价。本方法可适用于茶油主要脂肪酸含量及掺杂茶油的快速测定，具有简便、快捷、经济等特点，适合工业化应用。
文档编号G01N21/35GK102252995SQ20111016886
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者原姣姣, 叶建中, 周昊, 王成章, 陈虹霞 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所