馬靈飛,周 圍,張雅珩,雷春妮,周小平*
(1.西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)系,甘肅 蘭州 730010;2.甘肅出入境檢驗(yàn)檢疫局 綜合技術(shù)中心,甘肅 蘭州 730010)
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基于脂肪酸差異的肉制品中豬源性成分鑒別方法的研究
馬靈飛1,2,周 圍1,2,張雅珩2,雷春妮2,周小平1,2*
(1.西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)系,甘肅 蘭州 730010;2.甘肅出入境檢驗(yàn)檢疫局 綜合技術(shù)中心,甘肅 蘭州 730010)
建立了肉制品中脂肪酸的分析檢測(cè)技術(shù),通過(guò)分析脂肪酸含量、種類(lèi)以及片段特征指紋圖譜,實(shí)現(xiàn)了基于脂肪酸差異的肉制品中豬源性成分的鑒別。采用氣相色譜法測(cè)定了大量肉制品,利用保留時(shí)間和質(zhì)譜鑒定了36種脂肪酸成分,選取較為穩(wěn)定的18種脂肪酸數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,確定不同油脂脂肪酸的差異,結(jié)合特征圖譜,最終確定可用于鑒別豬源性成分的8種脂肪酸。該方法可用于確定肉制品中是否含有豬源性成分,方法簡(jiǎn)單、快速、成本低,辨別度較高,在豬源性成分鑒別中具有一定的應(yīng)用前景。
脂肪酸;豬肉;鑒別;氣相色譜法(GC)
豬肉是日常生活的主要副食品,具有補(bǔ)虛強(qiáng)身、滋陰潤(rùn)燥、豐肌澤膚的作用,是全世界普遍的肉品之一,各國(guó)均大量食用,但中東、部分亞洲、非洲等地的猶太教與伊斯蘭教信徒不食用。我國(guó)信仰伊斯蘭教的民族有十幾個(gè),聚居于新疆、河南、甘肅、寧夏、云南等地區(qū),人口總數(shù)約2 500萬(wàn)。
豬源性成分是清真食品中的一項(xiàng)重要禁忌成分,國(guó)外一些國(guó)家利用農(nóng)產(chǎn)品特定的身份信息進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品溯源研究,如脂肪酸因子識(shí)別溯源技術(shù)、核磁、紅外光譜等指紋圖譜技術(shù)等[1],但這些技術(shù)在我國(guó)尚屬空白,嚴(yán)重制約了我國(guó)肉類(lèi)的質(zhì)量安全鑒別、評(píng)價(jià)和追溯[2]。關(guān)于豬肉脂肪酸的研究也主要集中在油脂脂肪酸的比較分析[3],而將脂肪酸用于豬肉鑒別方面的研究仍舊欠缺。
脂肪酸是肉中的必需組分,且比較穩(wěn)定[4],主要存在于油脂中,不同油脂的脂肪酸含量不同[5]。因此,通過(guò)脂肪酸特征圖譜可以辨別不同種類(lèi)的肉[6]?;谏鲜鎏卣?,本研究采用油脂提取/氣相色譜分析脂肪酸,通過(guò)確定不同油脂脂肪酸的差異,以鑒別肉制品中的豬源性成分。
1.1 材料與試劑
樣品:各類(lèi)常見(jiàn)植物油,生熟豬肉、牛肉、羊肉、雞肉,豬肉火腿、牛肉火腿、雞肉火腿,為購(gòu)自不同市場(chǎng)的不同批次的樣品。
試劑:正己烷、丙酮、石油醚、苯(分析純);硅藻土;氫氧化鉀-甲醇(0.4 mol/L)溶液:取2.24 g氫氧化鉀溶于100 mL甲醇中配制;36種脂肪酸甲酯混標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自美國(guó)AccuStandard公司;十一碳酸甘油三脂(純度98%)購(gòu)自Sigma公司。
1.2 儀器與設(shè)備
ASE100加熱溶劑快速萃取機(jī):美國(guó)Dionex公司,100 mL萃取池;Clarus600 型氣相色譜儀:美國(guó)PerkinElmer 公司,附FID 檢測(cè)器;毛細(xì)管色譜柱:HP-88,100 m×0.25 mm×0.20 μm。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 樣品處理 樣品粉碎,依照脂肪的含量稱(chēng)取樣品,保證提取出的油脂量達(dá)到0.3 mL以上,根據(jù)樣品的水分含量添加適量的硅藻土干燥,用研缽研磨充分(樣品碾壓破碎)。具體取樣量根據(jù)樣品中水分和脂肪的含量決定。本研究表明:樣品中水分的含量大于80%時(shí),樣品的取樣量與硅藻土質(zhì)量一致;水分在60%~80%時(shí),硅藻土的取樣量為樣品質(zhì)量的80%;水分在60%以下,硅藻土的取樣量為樣品質(zhì)量的50%。
研磨好的樣品放入快速萃取儀萃取,獲得試樣溶液。將試樣溶液置于雞心瓶中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干(避免油脂過(guò)多粘黏在雞心瓶?jī)?nèi))后,放入烘箱(125 ℃)中烘1 h,轉(zhuǎn)移至離心管中,1 000 r/min離心5 min,吸取上清液,待用。
準(zhǔn)確稱(chēng)取試樣上清液0.3 mL置于離心管中,加入石油醚與苯(1∶1)混合溶液2 mL,混勻后,加入2 mL氫氧化鉀-甲醇溶液,混勻,靜置30 min,最后加蒸餾水3 mL,旋渦振蕩1 min,1 000 r/min離心10 min。取上清液1~2 mL過(guò)0.45 μm濾膜,供氣相色譜分析。
1.3.2 萃取條件 溶劑:正己烷-丙酮(4∶1),溫度125 ℃,靜態(tài)萃取時(shí)間:5 min,沖洗體積:100%,吹掃時(shí)間:60 s,靜態(tài)萃取循環(huán)次數(shù):3。
1.3.3 氣相色譜分析條件 程序升溫:120 ℃保持1 min,以10 ℃/min 升至175 ℃并保持10 min,以5 ℃/min 升至210 ℃并保持5 min,再以5 ℃/min升至230 ℃保持25 min;進(jìn)樣口溫度250 ℃,恒流模式,流量1.0 mL/min;分流比100∶1;檢測(cè)器溫度 300 ℃。
1.4 鑒別方法
按照上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定了不同肉制品的脂肪酸主要成分,采用面積歸一化法結(jié)合內(nèi)標(biāo)對(duì)其進(jìn)行定量,選取較為穩(wěn)定的35種主要特征脂肪酸,結(jié)合特征圖譜,最終確定可用于鑒別豬源性成分的8種脂肪酸,從而建立了基于脂肪酸差異的豬源性成分鑒別方法。
脂肪酸主要來(lái)源于植物油和動(dòng)物油以及相關(guān)衍生類(lèi)產(chǎn)品,不同的動(dòng)植物脂肪酸種類(lèi)及含量不同,肉制品中常含有多種油脂,混合油脂對(duì)基于脂肪酸的豬源性成分鑒別的干擾極大,實(shí)驗(yàn)研究了幾種常見(jiàn)動(dòng)植物油的脂肪酸。
研究表明各類(lèi)油脂的脂肪酸都有穩(wěn)定的特征圖譜,而植物油的特征圖譜與動(dòng)物油有較大的區(qū)別,植物油脂所含脂肪酸種類(lèi)比動(dòng)物油脂少,大多數(shù)植物油脂含有5~10種脂肪酸,很少含有奇數(shù)、支鏈或低于16個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸,而動(dòng)物油脂可能含有10~40種脂肪酸[7-8]。圖1為混標(biāo)樣品的色譜圖;各類(lèi)油脂所含的脂肪酸含量各異,部分油脂中脂肪酸的色譜圖見(jiàn)圖2。
圖1 脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)色譜圖Fig.1 Chromatogram of fatty acid methyl ester standard the numbers denoted were the same as those in Table 1
2.1 不同油中脂肪酸的特征圖譜分析
肉中的脂肪酸在不同加工條件下會(huì)有變化,肉中不同部位脂肪酸也會(huì)發(fā)生變化,但大部分脂肪酸是穩(wěn)定不變的,不同品種豬肌肉的脂肪酸差別較小[9-10],不同部位豬肉肌間和皮下脂肪酸組成均無(wú)顯著性差異[11-12]。
對(duì)各類(lèi)樣品分別進(jìn)行20份樣品的取樣、分析、統(tǒng)計(jì),比較了不同樣品中36種常見(jiàn)脂肪酸的區(qū)別,比較了同一類(lèi)肉樣品在不同加工條件下不同部位的脂肪酸含量,當(dāng)置信度在95%的范圍內(nèi),不同油脂的脂肪酸組成及相對(duì)含量不同,部分樣品的脂肪酸含量范圍見(jiàn)表1。
表1 豬肉、牛肉、羊肉、雞肉、熟豬肉、熟牛肉中脂肪酸的相對(duì)含量范圍(%)
(續(xù)表1)
NumberCompoundPork(豬肉)Cookedpork(熟豬肉)Beef(牛肉)Cookedbeef(熟牛肉)Mutton(羊肉)Chicken(雞肉)12C16∶1n7(棕櫚油酸)11~288265~394139~398299~326133~198488~58213C17∶0(十七碳酸)035~055024~08107~14508~14175~503012~02114C17∶1N7(十七碳-烯酸)01~10018~049034~0505~075101~139009~01215C18∶0(硬脂酸)120~15661105~16281961~33381528~19451801~2348618~131216C18∶1n9t(反式油酸)ND~008ND~01ND273~336ND~007ND17C18∶1n9c(油酸)3580~3901273~46532488~36673646~41013151~34153912~424318C18∶2n6t(反式亞油酸)002~01ND~021ND020~022ND~001ND19C18∶2n6c(亞油酸)945~1600611~924127~145159~335140~215816~143320C20∶0(花生酸)005~105ND~027ND~027002~017ND~022ND~01121C18∶2n6(R?亞麻酸)NDNDNDNDNDND22C18∶3n3(亞麻酸)045~075ND~254025~077022~075086~136073~09923C20∶1(順?11?二十五碳-烯酸)ND~062018~075007~030NDND~102ND~05224C21∶0(二十一碳酸)ND~099NDND~002ND~014ND~013ND~00225C20∶2(二十碳二烯酸)043~065025~048ND~001NDNDND~00126C22∶0(二十二碳酸)ND~030001~002ND002~013NDND27C20∶3n6(順?二十碳三烯酸)006~030006~02NDNDND004~01828C20∶3n3(二十碳三烯酸)005~021005~017NDNDNDND29C22∶1n9(芥酸)ND~056003~012ND012~015ND~024016~02130C23∶0(二十三碳酸)NDND~001NDND~002NDND31C22∶2n6(二十二碳二烯酸)ND~066ND~002ND~012NDNDND~02232C20∶5n3(二十碳五烯酸)NDNDNDNDNDND33C24∶0(二十四碳酸)001~050ND~001ND~004002ND~004ND~01334C20∶4n6(花生四烯酸)NDNDNDNDNDND34C24∶1n9(二十四碳一烯酸)NDNDNDNDNDND35C22∶6n3(二十二碳酸六烯酸甲醇)NDNDNDNDNDND
ND:the relative content of fatty acids was lower than 0.01% or not detected
研究表明,不同肉類(lèi)的氣相色譜指紋圖譜相似度較高,可以作為研究肉制品中油脂脂肪酸的指標(biāo)。其中,乙酸(C6∶0)、癸酸(C10∶0)、肉豆蔻酸(C14∶0)、十五碳酸(C15∶0)、棕櫚酸(C16∶0)、棕櫚油酸(C16∶1n7)、十七碳酸(C17∶0)、十七碳-烯酸(C17∶1N7)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1n9c)、亞油酸(C18∶2n6c)、反式亞油酸(C18∶2n6t)、花生酸(C20∶0)、順-11-二十五碳-烯酸(C20∶1)、二十碳二烯酸(C20∶2)、芥酸(C22∶1n9)、二十碳三烯酸(C20∶3n3)、順-二十碳三烯酸(C20∶3n6)共18種脂肪酸反映了肉中脂肪酸的主要特征,不同油脂中差異性明顯,能特征性地區(qū)分不同肉類(lèi)樣品,可以作為穩(wěn)定的特征指紋圖譜參考指標(biāo)。
2.2 不同油中脂肪酸的差異性分析
常見(jiàn)油脂的脂肪酸結(jié)果分析表明:除了油脂特征指紋圖譜不同以外,部分脂肪酸差異性極其明顯,但肉制品中可能同時(shí)含有多種油脂,僅通過(guò)特征指紋圖譜有時(shí)難以鑒別。而通過(guò)對(duì)一些具有獨(dú)特差異性的脂肪酸進(jìn)行分析,可以確定肉制品中含有的油脂種類(lèi)。
2.2.1 動(dòng)物油中豬肉與其它油的區(qū)別分析 對(duì)常見(jiàn)動(dòng)物油脂的研究顯示:豬肉與其它動(dòng)物油的部分脂肪酸具有明顯差異性(見(jiàn)表2),主要體現(xiàn)為反式亞油酸(C18∶2n6t)、順-二十碳三烯酸(C20∶3n6)、二十碳三烯酸(C20∶3n3)、二十碳二烯酸(C20∶2)的含量差異。
研究表明:除雞肉以外,其它油均檢出反式亞油酸,但反式亞油酸在油的加工過(guò)程中也能夠產(chǎn)生[13],比如油炸,深度油炸均可極顯著地提高大豆油中反式亞油酸的含量[14-15]。二十碳三烯酸(C20∶3n3)僅豬肉含有,其含量在0.05%~2.1%范圍內(nèi);二十碳三烯酸(C20∶3n6)僅在豬肉及雞肉中檢出,二者含量相近,在0.06%~0.30%之間;二十碳二烯酸(C20∶2)在豬肉中含量較大,在0.25%~0.65之間。豬肉中二十碳二烯酸(C20∶2)、二十碳三烯酸(C20∶3n3)、順-二十碳三烯酸(C20∶3n6)的比例為(20~5)∶(1~4)∶(1~2)。單獨(dú)比較肉制品中豬肉的脂肪酸含量易受其他油脂的脂肪酸的干擾,通過(guò)比較這3種脂肪酸的比例可以排除干擾。
表2 不同動(dòng)物油差異明顯的脂肪酸的相對(duì)含量分析(%)
the results are expressed as(mean+standard error),the data are the results of three repeated measurement;ND:no detected
2.2.2 動(dòng)物油與植物油脂肪酸差異性分析 對(duì)常見(jiàn)植物油脂、動(dòng)物油脂的脂肪酸分析結(jié)果顯示,動(dòng)物的飽和脂肪酸含量遠(yuǎn)大于植物的飽和脂肪酸,動(dòng)物油脂的脂肪酸種類(lèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于植物油,其中下述5種脂肪酸差異明顯。動(dòng)物油中檢出乙酸(C6∶0)、癸酸(C10∶0)、十五碳酸(C15∶0),植物油中未檢出;動(dòng)物油中硬脂酸(C18∶0)均≥6%,而植物油中硬脂酸(C18∶0)均≤6%;植物油中十七碳酸(C17∶0)≤0.1%(除了橄欖油≤0.4%),而動(dòng)物油中明顯≥0.1。
反式亞油酸(C18∶2n6t)、順-二十碳三烯酸(C20∶3n6)、二十碳三烯酸(C20∶3n3)、二十碳二烯酸(C20∶2)在豬肉與其它動(dòng)物油中的差異性明顯,具體含量范圍見(jiàn)表2,而植物油中這3種脂肪酸含量極小且比例不同,不影響豬肉判別。
2.3 肉制品含有豬源性成分的判別
不同種類(lèi)的油脂脂肪酸組分和含量不同,但混合后脂肪酸的含量變化很大,利用特征圖譜難以判斷是否含有某種特定的油脂。而脂肪酸的差異性為判別脂肪酸提供了重要依據(jù)。
研究顯示,對(duì)于豬肉、羊肉、牛肉、雞肉而言,上述36種脂肪酸基本占據(jù)了各自樣品中全部脂肪酸的90%以上。各種脂肪酸占全部脂肪酸的百分比可以作為判別指標(biāo),誤差在可控范圍內(nèi)。選取常見(jiàn)肉制品以及油脂的樣品進(jìn)行研究,其中8,9,11,13為混合樣品:8混合油(大豆油、菜籽油,橄欖油、葵花籽油),9混合油(豬、羊、大豆油),11混合油(豬、牛、羊),13混合油(牛、羊、菜籽油)。樣品測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)果表明,通過(guò)8種脂肪酸區(qū)別可以判別肉制品中是否含有豬源性成分。
表3 不同油脂脂肪酸區(qū)別比較(%)
1.lambrolls(羊肉卷),2.beef ham(牛肉火腿),3.roast chicken(烤雞),4.stewed pork(醬豬肉),5.soybean oil(大豆油),6.olive oil(橄欖油),7.sunflower oil(葵花籽油),8,9,11,13.mixed oil(混合油);the results are expressed as(mean+standard error),the data are the results of the three repeated measurement;ND:no detected
按照上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定肉制品中的主要脂肪酸成分,并對(duì)不同肉制品所含的脂肪酸進(jìn)行對(duì)比,確定豬源性成分的判定方法如下:
①對(duì)照特征指紋圖譜進(jìn)行初步鑒別,對(duì)于只含有1種油脂的肉制品可直接判別。②含有多種油脂的肉制品可以通過(guò)5個(gè)特征脂肪酸(已酸(C6∶0)、癸酸(C10∶0),十七碳酸(C17∶0)、硬脂酸(C18∶0)、十五碳酸(C15∶0))判斷是否含有動(dòng)物油。
③如果含有動(dòng)物油,利用3個(gè)特征脂肪酸(二十碳二烯酸(C20∶2)、二十碳三烯酸(C20∶3n3)、順-二十碳三烯酸(C20∶3n6))判斷是否含有豬源性成分。豬肉的脂肪酸特征主要體現(xiàn)在:0.65%≥二十碳二烯酸(C20∶2)≥0.25%,0.05%≤二十碳三烯酸(C20∶3n3)≤2.1%,0.06%≤順-二十碳三烯酸(C20∶3n6)≤0.30%;此外,豬肉中二十碳二烯酸(C20∶2)、二十碳三烯酸(C20∶3n3)、順-二十碳三烯酸(C20∶3n6)的比例為(20~5)∶(1~4)∶(1~2),結(jié)合3種脂肪酸的含量和比例以及與其他脂肪酸的區(qū)別可以判別是否含有豬源性成分。
受樣品的種類(lèi)所限,上述特征不能完全反映現(xiàn)實(shí)需要,非常見(jiàn)樣品的特征研究有待進(jìn)一步探討。
2.4 樣品測(cè)試
依據(jù)本文建立的鑒別方法,對(duì)市場(chǎng)上的19份盲樣進(jìn)行檢測(cè),這些樣品包含了植物油和豬牛羊雞的肉制品,肉制品中不同油脂的混合比例未知。檢測(cè)結(jié)果正確率達(dá)到90%以上,表明利用8種特征脂肪酸的含量以及比例可以判別樣品中是否含豬源性成分。
本文建立了肉制品脂肪酸快速穩(wěn)定的分析方法,根據(jù)脂肪酸在不同肉類(lèi)中的比例,對(duì)比了不同食用油脂之間的變化差異。初步研究結(jié)果表明,在特征指紋圖譜的基礎(chǔ)上分析各類(lèi)油脂的脂肪酸的差異性,可以確定肉制品中是否含有豬源性成分。該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)肉制品中豬源性成分的鑒別,還可用于肉的摻假檢測(cè)。方法操作簡(jiǎn)單、樣品量少、速度快,在豬肉篩查中具有一定的應(yīng)用前景。
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Research on Identification Method of Pig-derived Conponents in Meat Products based on Difference in Fatty Acid
MA Ling-fei1,2,ZHOU Wei1,2,ZHANG Ya-heng2,LEI Chun-ni2,ZHOU Xiao-ping1,2*
(1.College of Geography and Environmental Science,Northwest Normal University,Lanzhou 730010,China;2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Lanzhou 730010,China)
A technique for the analysis of the meat fatty acid was established,and through the analysis of the content,type and characteristic fragment fingerprint of the fatty acid,the identification method of the pig-derived conponents based on differences of fatty acids were realized.A large number of meat products were determined by gas chromatography(GC),and 35 kinds of fatty acids were identified by retention time and mass spectrometry.The differences of different fatty acids were determined by selecting 18 kinds of the fatty acids which are more stable for statistical analysis.Combined with feature maps,8 kinds of fatty acids were used in the identification of pig-derived conponents in meat.According to this method,it can be determined whether the meat products contain pig-derived conponents.This method is simple,rapid,low cost and high discriminable,and has a certain application prospect in the identification of pork.
fatty acid;pork;identification;gas chromatography(GC)
2016-03-02;
2016-04-29
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(KY201501005);甘肅檢驗(yàn)檢疫局科研項(xiàng)目(201310071)
10.3969/j.issn.1004-4957.2016.10.013
O657.71;O625.323
A
1004-4957(2016)10-1295-06
*通訊作者:周小平,高級(jí)工程師,研究方向:食品安全檢測(cè),Tel:0931-8513950,E-mail:zhxp1123@163.com