以折光指数评芝麻油优劣
发布时间：2023-09-12作者：小编来源：网络点击：次
芝麻油又称香油，是经脂麻科植物脂麻Sesamum indicum L.的成熟种子用压榨法得到的脂肪油[1]。芝麻油中含有棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1n9c)、亚油酸(C18:2n6t)等脂肪酸[2]。其中油酸(C18:1n9c)属于单不饱和脂肪酸具有降血糖、对高血压人群具有降压、控制血压的作用[3]；亚油酸(C18:2n6t)属于多不饱和脂肪酸具有抗癌、增强免疫力的作用[4]；因其具有独特香气及较高的药用价值，在日常烹饪和医药方面使用广泛。我国目前是芝麻进口大国，由于芝麻需求量大，价格昂贵，许多商家向芝麻油中掺入其他植物油，使得油的质量下降，严重侵害了消费者的合法权益。有些不良商家向芝麻油中添加其他的品质低劣的油类，由于这些油类的各项指标都未能达到国家有关部门的标准，质量差可能还有其他致癌物质。经查阅相关文献后发现，劣质散装油中黄曲霉素B超标。黄曲霉素是黄曲霉和寄生曲霉在生长过程中产生和分泌的次级代谢产物，具有强致癌性和强免疫抑制性，诱导畸形和癌症的发生，对人体造成严重的损害。黄曲霉素广泛分布于发霉的粮食及制品中。在花生、花生油及其乳、乳制品中更为常见。
在我国GB/T8233-2018芝麻油中也明确规定：芝麻油中不得掺有其他食用油和非食用油；不得添加任何香精和香料。芝麻油掺伪的检测就显得尤为重要，但掺伪后的芝麻油与正常芝麻油仅通过简单的肉眼观察和闻气味难以区分。目前芝麻油的掺伪鉴别方法有电子鼻[5]、紫外分光光度[6]、气相色谱法[7]、近红外光谱法[8]、色谱指纹图谱法[9]、显色检测[10]，这些方法各有利弊。其中显色检测及紫外分光光度法无法准确检测芝麻油中掺入大豆油及其掺假量，气相色谱法效果较好，但考虑到在日常检测中对于实验操作人员要求高及设备较为昂贵，消耗时间长不具有较强的普遍性。为了保护消费者合法权益和合法经营者的利益，本实验中采用阿贝折射仪检测芝麻油中掺入不同比例的大豆油后，观察油样折光指数的变化。
阿贝折射仪是利用光的全反射临界角原理，适用于液体或固体物质的折光指数的测定仪器。该方法广泛应用于医疗、油脂、食品和地质勘测等行业中。折光指数是油脂的物理特征常数,与油脂中的化学组分有着密切的关系。不同种类的油脂中所含脂肪酸不同，一般折光指数有一定差异。因此，折光指数的测定可作为鉴别油脂类别、纯度的依据之一[11]。
本实验通过向芝麻油中掺入不同比例的大豆油后进行折光指数测定，然后建立掺伪模型。通过对其他掺入不同比例大豆油的油样检测，验证该模型的适用度。
2 材料与方法
2.1 仪器与试剂
2.1.1 仪器
气相色谱仪安捷伦科技有限公司7890A
气相色谱柱安捷伦科技有限公司DB-5
分析天平上海舜宇恒平科学仪器有限公司
数字阿贝折光仪(上海仪电物理光学仪器有限公司)
旋涡混合器(海门市其林贝尔仪器制造有限公司)
2.1.2 试剂
乙醚(分析纯)天津市凯力达化工贸易有限公司
正庚烷上海阿拉丁生化科技股份有限公司
氢氧化钾上海阿拉丁生化科技股份有限公司
甲醇上海阿拉丁生化科技股份有限公司
氯化钠上海阿拉丁生化科技股份有限公司
2.1.3 样品信息
本试验在郑州各大超市随机共收集不同厂家的纯芝麻油样品7份，大豆油1份，置于4℃条件下保存备用。样品信息见表1。
表1 样品信息 下载原图
Tab.1 Information of the sample
2.2 试验方法
2.2.1 脂肪酸测定
精密称取0.2 g油样置于10 mL具塞刻度试管中，再加入0.4 mol/L氢氧化钾—甲醇溶液2 mL，振摇。将试管放置在55℃水浴锅中放置30 min(不时振摇)，直至溶液澄清无油滴后加入饱和氯化钠溶液至8 mL，继续加正庚烷至10 mL刻度线，放于试管架上静置10 min分层。上层清液为脂肪酸甲酯。
将上清液用移液枪缓慢移入另一干燥洁净的小试管内，加入适量的无水硫酸钠，使吸取上清液中多余的水分，用作脱水剂。将此上清液经微孔滤膜过滤后，放入气相小瓶内，在适当环境下储存，备用。
色谱条件填充柱DB-5(0.320 mm×30 m)；载气：高纯氮，1.5 mL/min;
柱温：265℃；汽化室温度：265℃；检测器温度：275℃；进样量：2 uL。
本实验选用直接甲酯化法进行样品的前处理，该方法经过前人的大量实践，认为本方法操作更简便、时间短，大大地提高了工作效率[12]。
2.2.2 制备掺伪模型
将超市购买的4份不同部分厂家的纯芝麻油及大豆油按照体积比例为5︰0、3.9︰0.1、2.9︰0.1、1.9︰0.1、0.9︰0.1、4︰1、3︰2、2︰2.5、2︰3、1︰4、0︰5(相当于掺入大豆油量0%、2.5%、3.3%、5.0%、10%、20%、40%、60%、70%、80%、90%、100%)的方式进行混合，并充分振荡摇匀，测定20℃下相对应混合油的折光率，并找到可以利用阿贝折光仪测定出显著变化的掺假比例的具体范围，建立掺假模型。另外分别用2份纯芝麻油配置掺假量为20%、40%、60%、80%的掺假样品，测定其折光率以此验证掺假模型的适用度。将混合后的样品，使用旋涡混合器分别振荡2 min、3000 r/min。按照体积混合法可以保证混合量准确且充分混匀，之后静置数分钟，取适量样品，使用阿贝折光仪测定折光率。
2.3 数据处理
Excel对数据进行整理并作标准曲线，用SPSS22.0软件对数据进行了描述性统计分析和均值显著性差异的检验统计分析。
3 结果与分析
3.1 利用对照品对照法定性分析芝麻油和大豆油中的不同脂肪酸，得到以下结果
图1 标准品的气相色谱图 下载原图
Fig.1 Gas chromatogram of the standard
注：a:C16:0棕榈酸；b:C18:0硬脂酸；c:C18:1n9c油酸；d:C18:2n6t亚油酸
表2 各油样的所含脂肪酸成分图 下载原图
Tab.2 Composition map of fatty acids contained in each oil sample
注：+表示含有该脂肪酸-表示不含有该脂肪酸
对8种油样按照1.2.1所描述方法进行实验，得到以上色谱图。通过与标准品的气相色谱图对照，发现芝麻油中均检出棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1n9c)、亚油酸(C18:2n6t)。毛宏敏等在研究食用植物油掺伪实验中提出，芝麻油是否掺伪会通过脂肪酸的组成成分及含量的差异反应出来[13]。经实验发现芝麻油和大豆油中均含有棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1n9c)、亚油酸(C18:2n6t)。故仅以简单定性来检测芝麻油掺伪，无法判断。
3.2 测定折光率
3.2.1 纯芝麻油及大豆油的折光率测定
将纯芝麻油及大豆油置于20℃环境下测定其折光率，结果见表3。
表3 纯芝麻油及大豆油的折光率 下载原图
Tab.3 Refractive index of pure sesame oil and soybean oil
由表3可知，纯芝麻油及大豆油，同一温度下的折光率差异显著(P<0.05)，且不同企业生产的纯芝麻油，其折光率在20℃下差异显著(P<0.05)。因此选取七种不同企业生产的芝麻油分别与大豆油进行混掺，进行下一步试验。
3.2.2 不同比例纯芝麻油和大豆油折光率的测定结果
2、3、4、5号芝麻油分别与大豆油按照以下量取值的方式进行混合，5︰0、4.9︰0.1、3.9︰0.1、2.9︰0.1、1.9︰0.1、0.9︰0.1、4︰1、3︰2、2︰3、1︰4、0︰5并充分摇匀于20℃下测定相应的折光率。其中掺入大豆油的体积分数为0.0%、2.0%、2.5%、3.3%、5.0%、10.0%、20.0%、40.0%、60.0%、80.0%、100%。折光率的均值±SD值结果，见表4，趋势图见图1，并做折线图，见图2。
表4 芝麻油与大豆油按比例混合后的折光率结果(20℃) 下载原图
Tab.4 The result of the refractive index of sesame oil and soybean oil mixed in proportion(20℃)
注：不同字母表示差异显著(P<0.05)
正在加载图片
图2 芝麻油与大豆油不同比例混合后的趋势图 下载原图
Fig.2 Trend chart of sesame oil and soybean oil mixed in different proportions
表3及图2可知，与不掺大豆油的纯芝麻油5.0︰0.0(掺伪量为0.0%)相比，在芝麻油与大豆油体积掺比为4.9︰0.1(掺伪量为2.0%)、3.9︰0.1(掺伪量为2.5%)和2.9︰0.1(掺伪量为3.3%)时，折光率无显著差异，其它掺比与5.0︰0.0相比，折光率均显著下降(P<0.05)。随着芝麻油含量不断增加，折光率变化逐渐减缓，直到2.9︰0.1(掺伪量为3.3%)时，折光率无显著变化，0.9︰0.1(掺伪量为10.0%)折光率发生明显变化。因此，将0.9︰0.1、(掺伪量为10.0%)作为临界点，使用阿贝折光仪测定其20℃下的折光率，并与纯芝麻油的相同温度下的折光率比较，若差异显著，便可初步判断其掺假。
3.3 掺假模型的建立
建立芝麻油掺假模型，见图3。
图3 芝麻油掺假模型 下载原图
Fig.3 Sesame oil adulteration model
由图3可知，在纯芝麻油中掺入不同比例的大豆油，经阿贝折光仪测得的数据建立掺假模型，y=0.0008x+1.4736,R2=0.9916，随着掺入的大豆油逐渐增加，芝麻油在20℃下测定的折光率随之增加，芝麻油含量与所测得油样的折光率呈线性关系。根据该模型可进一步说明，若芝麻油含量低于90%时，通过折光率的值可以检验出掺入大豆油的量。
3.4 掺假模型的验证
向4份纯芝麻油中掺入大豆油，分别配置掺假量为20%、40%、60%、80%的掺假样品，带入上述建立模型当中，计算掺假量，计算结果与实际测定结果相符。验证掺假模型的结果，见表4。
表4 芝麻油掺伪的验证结果 下载原图
Tab.4 Results of sesame oil adulteration verification
下载原表
由表4可知，最大偏差为0.0001，说明所建立的掺假模型准确度高，因此，通过所测20℃下芝麻油的折光率可以确定相应大豆油的掺假量(大豆油的掺入量大于3.3%)。
4 结论
芝麻油与大豆油体积掺比为4.9︰0.1、3.9︰0.1和2.9︰0.1时，折光率变化不显著，其它掺比与5︰0相比，折光率均显著下降(P<0.05)。当掺入的大豆油体积分数高于3.3%时，测定20℃下的折光率，并与当地澄清纯芝麻油的20℃下的折光率比较，差异显著便可初步确定掺假。建立相关掺假模型，其方程为：Y=0.0008 x+1.4736,R2=0.9916。掺入的大豆油体积分数高于10%时，即可检测芝麻油是否掺假。
5 展望
本实验在前期初步做了气相色谱仪定性检测芝麻油和大豆油中所含的不同种类的脂肪酸，经实验发现均芝麻油和大豆油中含有四种脂肪酸。若仅用气相色谱仪进行简单定性检测，无法判断。当芝麻油中掺入其他油脂后，芝麻油中的脂肪酸含量必然会发生变化，在后续研究中我们将对脂肪酸含量发生明显变化的某几种脂肪酸进行重点测定。对植物油进行甲酯化处理，利用气相色谱仪，可以准确的判断植物油中的脂肪酸种类，通过计算可得到掺伪后的植物油含有的脂肪酸的百分比含量[14]，然后与纯芝麻油中脂肪酸的百分含量进行对比，推测掺伪程度。
芝麻油中掺入其他种类的油脂后，使得原本纯芝麻油成分发生变化，可从测定折光指数中可观察到，但对于具体掺入的是何种植物油用此法也无法判别出来。
由于阿贝折射仪在测定时需要对同一样品三次测量，求其平均值，减少误差。在测定折光指数时受光源影响较大，要注意光源的变化，应保证同一批样品在测定时在相同的光源和位置下测量。
食用油的掺伪与否与人们的生活健康密切相关，现在生活节奏加快，生活压力大，如果连最基本的食品安全都无法保障，这将多么可悲。所以作为新时代的我们应该努力将学术成果向现实生活应用，提高产品质量