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本研究以8种常用食用植物油(一级大豆油、色拉油、芝麻油、棕榈油、花生调和油、初级大豆油、菜籽油、油茶籽油)为研究载体,分别采用高档进口荧光光谱仪和中低档国产荧光分光光度计两种类型的仪器,比较了几种荧光光谱分析技术在食用植物油品质和种类识别中的应用效果,探讨了几种荧光光谱分析技术的适用范围。针对不同的检测要求优选出不同的荧光光谱分析方法,得到了一些阶段性的成果。具体研究内容如下:
(1)采用荧光光谱技术(一维发射荧光光谱和同步荧光光谱)对食用植物油的种类进行区分,发现虽然能部分区分出几种食用植物油的种类,但区分不分明,谱图不直观。
(2)采用发射荧光和同步荧光等多种荧光光谱分析技术,研究了相同加热时间不同加热温度、相同加热温度不同加热时间的食用植物油的动态荧光光谱的变化规律。揭示了两种扰动方式的动态荧光光谱与食用植物油的氧化过程之间的相关性,可以鉴别出几种食用植物油的种类。发射荧光光谱图显示,虽然各种食用植物油加热后,不同种类食用植物油的荧光效应随着加热时间的延长和加热温度的升高会发生明显的荧光光谱的变化,但是属于共性的变化规律性不明显;大多数种类的食用植物油的分子同步荧光光谱会在波长430~490nm处产生新的荧光峰,表明加热生成的物质也具有相同的同步荧光特性,加热食用植物油的同步分子荧光法的变化有一定的规律性。同时,结合红外光谱解析,进一步证明了加热后食用植物油中的C=O基团氧化增多,C=C基团断裂减少。表明食用植物油的荧光特性可作为区分某些食用植物油种类和食用植物油加热过氧化程度的表征方法之一。
(3)研究了不同扰动方式的二维相关荧光光谱技术的几类食用植物油品质分析和种类识别的方法:
1.以相同加热时间不同加热温度为外扰的二维棚关荧光光谱分析,对进口荧光分光光度计和国产荧光分光光度计分别得到的荧光光谱进行二维相关分析后,根据二维相关谱图中自动峰和交叉峰的强度、位置以及峰形的明显差异,均可以对一级大豆油、花生调和油、色拉油、芝麻油和棕榈油等纯食用植物油进行种类鉴别,二维相关荧光光谱使原始荧光光谱中的特征峰变清晰,峰与峰之间的关系更加直观、明显。同时,根据Noda法则,通过同步相关峰和异步相关峰的正负,判断了加热食用植物油荧光峰变化的规律和速度。
2.以相同加热温度不同加热时间为外扰的二维相关荧光光谱分析,根据二维相关谱图中自动峰与交叉峰的强度、位置以及峰形,同样也可对初级大豆油、菜籽油、油茶籽油和棕榈油等纯食用植物油进行种类鉴别,同时也可判断加热食用植物油荧光峰变化的规律和速度。
(4)研究了相同加热时间不同加热温度的掺混菜籽油的油茶籽油的动态荧光光谱的变化规律,设计了以加热温度为微扰方式的二维相关荧光光谱分析方案,对油茶籽油中是否掺入异种油脂进行了判别,并探讨了相关光谱特征与掺混量之间的关系。解决了采用一维动态荧光光谱鉴别掺混油茶籽油检测限不能达到5%的问题。为了保证试验样品成分的真实性和准确性,使用100%天然油茶籽油为试验样品。二维相关荧光光谱检测结果表明,当油茶籽油中掺入菜籽油时,二维相关光谱会发生改变,根据同步图中自动峰的数量、位置及相关强度,可很容易判定其中是否掺入了其他种类的食用植物油,其检测限可达到5%。
本研究最终实现了一维荧光动态光谱技术(发射荧光光谱和同步荧光光谱)和二维相关荧光光谱分析技术对食用植物油的种类和掺假的快速定性判别分析。通过二维相关分析技术提高了荧光光谱的分辨率和检测精度,这对中低档国产分析仪器在实际应用中的推广具有重要意义。通过大量的理论分析和试验验证,初步探索了不同食用植物油的自动峰位置及强度的不同,说明二维相关荧光光谱技术在食用植物油的种类识别及掺假鉴别中具有广阔的应用前景,对于复杂体系食品的品质分析及质量控制具有很好的借鉴作用,有望能移植到类似食品的品质检测上。