红外光谱法测量复热玉米油的吸光度*

赵柯莹，李晋红，李 坤，魏计林，邱选兵

(太原科技大学 应用科学学院，山西 太原 030024)

煎炸食品以其香、脆等特点越来越受到人们的喜欢，其种类和食用量逐年增加。但是，油在高温煎炸中会发生一系列的物理、化学变化，破坏食品的营养价值，甚至还会产生一些有害物质，从而对消费者的身体健康造成危害。一些商家为了降低成本，煎炸用油总是“老油”(反复加热油)，长期食用这种油炸食品对身体非常有害［1］。因此快速准确地鉴别复热油的质量非常重要。目前我国缺少此方面的快速检验标准，现行的食用植物油国家标准只适用于检验未使用过的食用油［2］，而且现行标准需要样品多、检验时间长、检测项目繁多，无法快速评价反复加热食用油的优劣［1］。

红外光谱分析技术以无污染、分析速度快、提供物质的指纹图谱等特点，广泛应用于食品加工行业，尤其在植物油的鉴别研究上应用广泛。2005 年Vincent 等将傅立叶变换拉曼光谱与中红外光谱结合，使用聚类分析的方法，检测橄榄油中的榛子油含量［3］;2012 年暨南大学的谢梦圆等对地沟油和食用植物油近红外吸收光谱进行了研究［4］;可见，红外光谱法是检测煎炸油劣变程度的科学的可靠的方法之一。

本文利用傅立叶变换红外光谱法对西王牌玉米胚芽油的未使用和重复加热油进行光谱分析比较，从峰形、峰高的变化来研究食用植物油成分的改变，此方法可鉴别是否为复热用油，为反复加热食用植物油及地沟油检测方法的建立提供了重要的理论依据。

1 实验系统

1.1 实验原理

红外吸收光谱法是研究某一化学物质如分子、离子或自由基等，因吸收红外电磁波的能量而致使其化学物质在电子基态时转动、振动或转动－振动的能量变化［5］。由于红外吸收光谱能够提供分子特性的信息，除光学异构体外，几乎没有两种有机化合物的光谱完全一样。因此，红外吸收光谱可以显示物质的化学组成和分子结构等信息，同时，也可以监测或分析化合物的存在与含量，应用范围甚广。红外光谱是由物质吸收电磁辐射后，分子振动－转动能级的跃迁而产生的。光源发出的红外辐射，经过干涉仪转变成干涉图，通过样品后得到含有样品信息的干涉图，由电子计算机采集，并经过快速傅里叶变换，得到吸收强度或透过度随频率或波数变化的红外光谱图。(扫描的基本过程如图1 所示)根据红外光吸收光谱法，结合Origin 软件的曲线拟合功能，可以得出特征峰的吸光度值与加热时间之间的关系。

图1 傅里叶变换红外光谱扫描剖析流程图

1.2 试验仪器

北京瑞利分析仪器公司(原北京第二光学仪器厂)的WQF－ 510 型傅里叶变换红外光谱仪。波数范围:7000 cm－1～400 cm－1，扫描次数为16 次，分辨率:1 cm－1，标配直径2 cm 的液体池。

1.3 实验样品

1)超市购买的玉米胚芽油作为分析样品，其基本情况如表1 所示。

表1 玉米油样品特性

2)对玉米油加热100 min，分别在15 min、30 min、60 min、100 min 时刻取出样品。

1.4 样品的配制

将一滴样品滴于KBr 的盐片上，几秒钟后，将另外一块KBr 盐片合上，这样液体被夹在两块KBr 盐片之间，变成薄膜状。

图2 KBr 盐片

2 实验的结果与分析

图3 给出了未加热玉米油的红外透过率光谱，从图3 可知，在4 400 cm－1～500 cm－1范围内玉米油的红外透过率光谱表现在3 010 cm－1处有不饱和碳链的C－H 伸缩振动峰，2 920 cm－1、2850 cm－1处有饱和碳链C－ H 伸缩振动峰，1740 cm－1处有C－O 伸缩振动峰，1460 cm－1、1370 cm－1处有亚甲基的弯曲振动峰，1160 cm－1处甘油三酯中C－O 的伸缩振动峰以及720 cm－1处有碳骨架振动峰。

图3 未加热玉米油的红外透过率光谱

对玉米油加热100 min，分别在15 min、30 min、60 min、100 min 时刻取出样品进行红外光谱检测，发现加热100 min内玉米油红外透过率光谱(吸光谱)的特征峰值无明显变化，但是吸光谱值随加热时间有明显变化。以2920 cm－1处的饱和碳链C－ H 伸缩振动峰为例，在0 min(未加热)、15 min、30 min、60 min、100 min 时该处振动峰的吸光谱值见表2。

表2 2920 cm －1处的饱和碳链C－H 伸缩振动峰的吸光度值

利用Origin 软件的曲线拟合功能对表2 数据进行处理分析，得到2920 cm－1处的饱和碳链C－H 伸缩振动峰的吸光谱值与加热时间关系如下:

其中，A 为吸光度值，t 为时间，单位为小时。

4 结论

本文对玉米胚芽油的未加热和反复加热进行红外光谱分析，从峰形、峰高的变化来研究食用油的成分的改变，得到了快速测量复热食用油吸光度光谱的方法。记录不同加热时刻的同种复热玉米油的傅里叶变换红外光谱，利用Origin软件的曲线拟合功能，结合复热玉米油红外光谱特征峰曲线，从而快速、准确地测量出复热玉米油的吸光度光谱，并建立了2920 cm－1处特征峰吸光度与加热时间之间关系的数学模型。此方法样品用量少、分析速度快，可从整体上了解油品的质量及成分，并可作为市场复热食用油的快速筛查方法，也可为地沟油检测方法的建立提供理论依据。

［1］蒋挺大，王玉生.食物与营养化学［M］.北京：科学出版社，1987：56－60.

［2］GB 2716-2005，食用植物油卫生标准［S］.中华人民共和国国家标准，2005.

［3］Baeten V，Pierna J A F，Dardenne P，et al.Detection of the Presence of Hazelnut oil in Olive Oil by FT－Raman and FT－ MIR Spectroscopy［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005(53) ：6201－6206.

［4］谢梦圆，张军，陈哲，等.地沟油的近红外光谱分析鉴别［J］.中国油脂，2012(36) ：80－83.

［5］翁诗甫.傅里叶变换红外光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2010.