离子迁移谱技术快速识别地沟油

颜毅坚+何东平+曹文明+马军

离子迁移谱技术是一项比较成熟的检测技术，已成功地应用于可挥发性有机物（VOC）和化学战剂（CWA）测量。但将离子迁移谱技术应用到“地沟油”的检测鉴别领域尚未见报道。

食用植物油的安全问题日益突出，加强食用植物油生产和销售监管的同时，建立一种科学、简便、快速、有效、准确的检测方法，在“地沟油”检测鉴别以及食用植物油真实性检测鉴别上是十分重要而迫切的。

地沟油最初是指餐饮业使用后废弃在下水道或者隔油池中捞取的油腻漂浮物经提炼后的油，“地沟油”的概念通常泛指以下几种：（1）餐厨垃圾形成的油脂（俗称泔水油）：收集餐饮行业餐厨垃圾经过加工提炼而形成的油脂。这种方法是地沟油来源的主要途径；（2）煎炸老油：餐饮业经过反复高温烹调或煎炸后的剩余油脂，经过滤或掺兑新鲜油脂再利用，这种现象非常普遍；（3）阴沟油：在餐饮店或食堂附近的隔油池或下水道中捞取油腻的漂浮物，经过加工提炼而形成的油脂，这便是地沟油名称的最初由来；（4）不合格的动物组织形成的油脂：用未经过卫生部门检疫的、或不合格的、或变质腐烂的家禽、牲畜的内脏或组织提炼而成的油脂；（5）还包括其他加工过程废弃油脂，如烤鸭油、化工油等。

“地沟油”的检测根据其理化性质通常从酸值、过氧化值、胆固醇含量等方面进行检测，采用的检测方法包括：常规理化指标法、薄层色谱法、紫外分光光度法、胆固醇含量判定法、电导率和极性物质测定法、真菌毒素测定法、表面活性剂测定法、气相色谱测挥发性成分、脂肪酸相对不饱和度、快速检测试纸法等。但是，由于“地沟油”不是一种化学组分固定不变的物质，因来源不同、精炼加工程度不同，其内在物质组成会呈现或多或少的差异。上述例举的“地沟油”检测技术都未能适用所有类型的“地沟油”。

离子迁移谱技术在地沟油检测领域的应用研究

离子迁移谱（IMS）技术原理是，大气压条件下利用化学电离手段电离已气体化的待检测物质，并在电场与反向迁移气体的共同作用下迁移，使得不同种类离子的分离而形成的离子时间分辨谱。IMS技术特点之一，就是对众多类的有机分子特征谱产生高灵敏度的信号响应，对有机混合物的响应谱图所含的物质信息丰富而完整。本次研究采用的是矽感科技研制的IMS-100型设备。该设备的进样方式是将待测样本滴入样品盒中直接进入IMS检测，获取检测数据。IMS测试分析条件：迁移管温度：60℃；进样端温度：170℃；气流：280mL/min；进样量：4μL。

1.加温对油脂的影响以及在IMS设备上的反应。

地沟油的前身是天然油脂，是动物油脂和植物油脂的混合物，其主要成分是三甘油酯。地沟油来源复杂，至今未能找到一种能够准确有效地表述地沟油特性的物质。但是，地沟油唯一的共同点就是反复被加温。加温会改变油脂的内部物质组成成分及分布，IMS能够清晰、灵敏地反映出这种变化。

选取一种植物油，在150℃、180℃以及210℃的温度下分别加热2h、4h、6h和8h，加热完成后室温下静置4h之后用IMS测试。油脂在加热过程中发生氧化反应。随着加热温度的升高，或加热时间的加长，产生醛酮类、烃类、酯类、酸类、呋喃以及醇类等挥发性物质，并且脂肪酸和脂肪的聚合反应产生二聚物及多聚物，同时甘油三酯在热和水的共同作用下会水解生成单酰甘油以及游离脂肪酸，这一系列的氧化聚合及水解等反应，都使得油脂样本中挥发性物质增多，当用IMS检测该油脂样本时，其图谱强度也越来越强，呈现线性递增的趋势。

2.“地沟油”或食用植物油类别的快速检测和鉴别方法研究。

采集了国内各地“地沟油”样品1000多种，以及国内外正常食用植物油样品800多种进行研究。“地沟油”样本中有泔水原油、阴沟原油以及老油原油等，还包括各种精炼的二次油，如泔水脱臭油、泔水脱色油、阴沟脱臭油、阴沟脱色油等。本次实验共采集了22435组有效数据。

从图1、图2的对比来看，1/K0在0.9～1.3范围内，地沟油与正常植物油的IMS谱图有着十分明显的区别。全面考虑特异性数据和非特异性数据，通过小波分解、一阶导数、神经网络、随机森林等方法的组合运用，找出地沟油的特征指数，建立地沟油的识别模型。“地沟油”识别模型对已知样本库2184种油脂的识别结果是：食用植物油识别正确率96.19%，“地沟油”识别正确率81.45%。

3.“地沟油”识别模型的验证。

纯品油验证：通过油脂生产企业和质监部门的协作，收集了99个正常植物油样本和10个地沟油样本对“地沟油”识别模型进行盲样验证，99个正常植物油正确识别率97.0%，误判率（假阳性3个）3.0%；10个地沟油样本，正确识别率为90%，误判率（假阴性1个）为10%。

地沟油掺混验证：分别在芝麻油样本中掺入泔水油、阴沟油和煎炸老油，掺入量设置为5%、10%和20%，验证地沟油识别模型。经过地沟油掺混芝麻油的检测验证，整体正确识别率为96.3%，错误的数据主要是被识别为“芝麻调和油”，识别地沟油掺混的最低检出限是5%。

结论

本文利用离子迁移谱仪作为地沟油检测判别工具，通过神经网络、随机森林、直观判别等建模手段，对800种正常植物油和1500种地沟油进行了检测和判别，得到的正常植物油识别率大于96%，地沟油识别率大于81%的初步结果。endprint