基于脂肪酸分析识别猪油和鸡油

井银成 ，范 璐 *，杨国龙 ，霍权恭 ，张欣欣 ，胡乐乾 ，何丽君

（1.河南工业大学 化学化工学院，河南 郑州 450001；2.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

基于脂肪酸分析识别猪油和鸡油

井银成1，范 璐*1，杨国龙2，霍权恭2，张欣欣1，胡乐乾1，何丽君1

（1.河南工业大学 化学化工学院，河南 郑州 450001；2.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

用气相色谱法分析猪油和鸡油脂肪酸信息，猪油含有17种脂肪酸，鸡油含有13种脂肪酸.采用不同的数据处理方法对猪油和鸡油进行识别分析.结果显示，主要脂肪酸比值法和针对全部脂肪酸信息进行K-均值聚类分析具有一定的可行性，而针对主要脂肪酸信息进行聚类分析会丢失一些脂肪酸信息，聚类正确率较低.本研究为探索建立识别地沟油分析方法提供参考数据和方法.

猪油；鸡油；脂肪酸；识别分析

0 引言

食用油安全是当今社会的一个重大问题，尤其是地沟油事件出现以后，食用油安全问题引起了人们的密切关注.地沟油污染严重，发生了水解、氧化、缩合、聚合、酸度增高、色泽变深等一系列变化，产生游离脂肪酸、脂肪酸的二聚体和多聚体、过氧化物、低分子分解产物等[1].

目前，地沟油的检测方法有感官检验和理化检验，感官检验一般指看、闻、尝、听和问；理化检验主要有水分含量、氯化钠、比重、皂化值、羰基值、过氧化值、碘值、酸价等测定法，胆固醇含量测定法[2-3]，电导率[4-5]、折光率法[6]，挥发性物质测定法[7-8]，重金属含量测定法[7]，十二烷基苯磺酸钠测定法[9]，脂肪酸相对不饱和度（U/S比值）法[10]，薄层色谱法[11]，等等.但是已有研究指出，酸价、羰基值、过氧化值、氯化钠4项指标不能准确地作为地沟油鉴别依据[12].另外，伊平河等[10]还研究了餐饮废弃油脂和食用油样的脂肪酸组成，指出废油脂中脂肪酸质量分数分布不同于同种类的食用油，但是没有进一步结合数据处理方法来识别地沟油.地沟油中脂肪酸组成很复杂，可能是由动物油脂构成，也可能是由植物油脂构成或者是二者的混合物，这无疑加大了识别地沟油的难度.本文主要目的是从研究猪油和鸡油的脂肪酸构成以及不同的数据处理方法来识别分析猪油和鸡油，为探索地沟油的检验分析提供参考数据.

1 材料与方法

1.1 材料

25种猪油和33种鸡油均在不同的日期取自郑州市不同的农贸市场.

1.2 仪器和试剂

Agilent6890N气相色谱仪：美国安捷伦公司；FID检测器、色谱柱BPX—70（120 m×0.25 mm×0.25μm）：澳大利亚SGE公司.

三氯甲烷：西陇化工有限公司；三氟化硼-乙醚溶液：国药集团化学试剂有限公司；甲醇：西陇化工有限公司；无水硫酸钠：上海化工试剂；氯化钠：天津凯通化工试剂；氢氧化钠甲醇溶液、正己烷：天津科密欧.除正己烷为色谱纯外，均为分析纯.

标准品：C14∶0，C16∶0，C18∶0，C19∶0，C20∶0，C22∶0均 购 于 上 海 试 剂 一 厂 ，C17∶0，6t-C18∶1，9t-C18∶1，11t-C18∶1，9t，12t-C18∶2购于 Sigma公司.

1.3 样品制备

取适量脂肪组织，切碎，加入甲醇，料液比为1∶1，振荡静置10 min，倒出甲醇，再加入氯仿-甲醇（体积比为 2），料液比为 1∶1，静置 2 h后，过滤，滤液加入其体积1/4的饱和氯化钠溶液，静置分层，取下层溶液，旋蒸除去溶剂，110℃烘1 h，装瓶，备用.

1.4 试验方法

脂肪酸甲酯化方法：参照 GB/T 173762-1998动植物油脂脂肪酸甲酯制备.

气相色谱脂肪酸分析条件：进样口温度260℃，柱温160℃，保持5 min，以5℃·min-1的速度升温到 200℃，保持 42 min，氮气流速 1.2 mL·min-1，检测器温度300℃，氢气流速40 mL·min-1，空气流速400mL·min-1，尾吹 60mL·min-1，分流比 120∶1，恒压，进样量：1.0μL.

1.5 定性定量

采用标准品对照以及气质联用的方法，对脂肪酸进行定性，用面积归一化法进行定量.

1.6 数据分析处理

各种脂肪酸的峰面积百分含量就是占脂肪酸总量的百分比；采用主要脂肪酸比值法和K-均值聚类分析来处理数据.

2 结果与讨论

2.1 猪油和鸡油样品脂肪酸组成

制取的猪油和鸡油样品采用三氟化硼法甲酯化后，经气相色谱法分析按1.5定性定量脂肪酸组成.猪油和鸡油的脂肪酸气相色谱图见图1.试验中猪油出峰25个，定性出20种脂肪酸；鸡油出峰20个，定性出14种脂肪酸，碳原子数为10～22之间，其中碳原子数为16～18的为主要脂肪酸，见表1.

对于猪油和鸡油的脂肪酸含量分析，采用面积归一化法，色谱峰的面积百分比即为脂肪酸的百分含量.猪油和鸡油的各个脂肪酸组分的含量见表1.由表1可知，猪油和鸡油的脂肪酸组成相似，但是含量不同，其中不饱和脂肪酸的含量均高于饱和脂肪酸的含量，并且两种油脂的主要脂肪酸均为棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸以及亚油酸，其主要脂肪酸组成和文献[13-15]是一致的.另外，猪油和鸡油还含有少量的奇碳数脂肪酸，主要是 C15∶0、C17∶0、C19∶0，植物油种亦有 C15∶0，如棉籽油，但是在植物油中几乎不含C17∶0，因此常以检验有无C17∶0存在的方法来鉴别植物油脂中是否掺有动物油脂[16].

2.2 识别分析猪油和鸡油

不同的动物油脂的脂肪酸组成和含量有一定的差异.从表1和图1可以看出，猪油和鸡油的脂肪酸组成种类相似，但其含量却有所不同.本文主要是基于脂肪酸含量通过主要脂肪酸比值法和K-均值聚类分析法来识别猪油和鸡油.

2.2.1 主要脂肪酸比值法

图1 猪油（a）和鸡油（b）的脂肪酸气相色谱

表1 猪油和鸡油的脂肪酸组成

考虑到猪油和鸡油的主要脂肪酸为棕榈酸（C16∶0）、棕榈油酸（9c-C16∶1）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（9c-C18∶1）以及亚油酸（9c，12c-C18∶2），故选取棕榈酸，棕榈油酸，硬脂酸和油酸的含量作为特征值，以 9c-C16∶1和 C16∶0的峰面积之比即为横坐标，以 9c-C18∶1和 C18∶0的峰面积之比即为纵坐标，绘制散点图（图2）.可以看出，猪油和鸡油分布在两个不同的区域，由于脂肪酸分布也会受到猪和鸡的性别、日粮、品种等的影响，故数据点有些分散，主要脂肪酸比值法对于识别分析猪油和鸡油是可行的.

图2 猪油和鸡油以主要脂肪酸为特征值的聚类分析图

文献[17]利用比值法对5种植物油脂进行判别分析，效果明显.为了进一步说明比值法的可行性以及动物油脂和植物油脂是有区别的，本文按照文献的比值法与其进行对比，见表2.由表2可知，从C16∶0/C18∶0数值上看，猪油和鸡油分布与米糠油、棕榈油完全不重叠；从C18∶2/C18∶1数值上看，猪油和鸡油与大豆油、花生油可以分开，但是与菜籽油有部分交叉重叠.可见，动植物油脂的区别还是比较明显的，是可以识别的.

表2 5种植物油和两种动物油脂的比较

2.2.2 K-均值聚类分析

聚类分析[18]是在难以确定一批样品中每个样品的类别时，把样品特征作为分类依据、利用相似性度量法将特征相同或相近样本归为一类的方法.聚类分析方法有很多种，包括层次聚类法、动态聚类法等.动态聚类法是将样品按聚类准则进行初始分类、通过反复修改分类来达到最满意分类结果的一种迭代算法.它是一种快速聚类方法，适合大样本聚类.聚类分析使用的是欧氏距离平方，采用同一类中的所有对象的平均值作为聚类中心，聚类数不小于2，不大于样品数.本论文采用SPSS17.0软件对猪油和鸡油的主要脂肪酸和全脂肪酸分别进行K-均值聚类分析，并对结果进行比较评价.

基于主要脂肪酸的K-均值聚类分析：聚类数为2，方法采用迭代和分类，经过5次迭代后，聚类中心间的距离由初始的16.533调整为10.603，聚类结果见表2，猪油p-3和p-7被误判为鸡油，误判率为8%.基于全脂肪酸的K-均值聚类分析：聚类数为2，方法采用迭代和分类，比对猪油和鸡油，没有的脂肪酸的含量为0，共比对出28个峰.经过2次迭代后，聚类中心间的距离由初始的71.998调整为69.359，聚类结果见表3.

表3 基于主要脂肪酸和全脂肪酸的K-均值聚类分析

表3显示，猪油和鸡油被聚成两类，没有出现误判现象.由此可见，选取主要脂肪酸进行识别分析时，会导致一些含量小的脂肪酸信息的丢失，不利于聚类分析；选取全脂肪酸信息则可以避免聚类信息的丢失，同时收敛更快，更有利于猪油和鸡油的聚类分析.为了检验脂肪酸数据变量对聚类分析的作用的贡献显著与否，本文还对变量进行单因素方差分析（ANOVA），结果显示比对出的28个峰的信息包括主要脂肪酸的置信水平均小于0.05，对聚类分析的贡献均为显著.

3 结论

猪油中含有17种脂肪酸，鸡油中含有13种脂肪酸.猪油和鸡油的主要脂肪酸均为棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸和亚油酸.基于主要脂肪酸比值法对于识别猪油和鸡油具有一定的可行性.基于全脂肪酸分析的K-均值聚类分析，收敛快，更有利于猪油和鸡油的聚类，而基于主要脂肪酸聚类收敛慢，导致一些有用的脂肪酸信息的丢失，容易出现误判现象.

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RECOGNITION OF LARD AND CHICKEN OIL BASED ON FATTY ACIDS

JING Yin-cheng1， FAN Lu1， YANG Guo-long2， HUO Quan-gong2， ZHANG Xin-xin1， HU Le-qian1， HE Li-jun1
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China；2.School of Food Science and Technology， Henan University of Technology，Zhengzhou 450001， China）

The paper analyzed the fatty acids in lard and chicken oil by GC to obtain that the lard contained 17 kinds of fatty acids and the chicken oil contained 13 kinds of fatty acids.Different data processing methodswere applied to recognize the lard and the chicken oil.The results showed that a ratiomethod ofmain fatty acids and a K-means cluster analysis for all fatty acids were feasible,however,the cluster analysis for the main fatty acids could result in the loss of fatty acid information and low clustering accuracy rate.This work provided reference data and amethod for constructing an illegal cooking oil recognition method.

lard； chicken oil； fatty acids； recognition analysis

TS201.2

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.009

1673-2383(2011)06-0040-05

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.009.html

网络出版时间：2011-12-20 03:01:44PM

2011-04-29

河南工业大学校科研基金重点项目（09XZD005）

井银成（1985-），男，河南信阳人,硕士研究生,研究方向为粮油食品分析.

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