楊登輝，江秀明*

（河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450001）

食用油是含有多種化合物的混合物，主要由多種脂肪酸甘油酯與少量游離脂肪酸和其它非極性化合物構(gòu)成。這些脂肪酸主要為不飽和的油酸、亞油酸和亞麻酸與飽和的棕櫚酸、硬脂酸。油脂的測定方法有很多，傳統(tǒng)測定油脂指標(biāo)的方法主要集中在氣相色譜[1]、液相色譜[2]及其聯(lián)用技術(shù)。氣相色譜法，也是國家標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法在測定前需要先進(jìn)行甲酯化，且測定耗時較長。在液相色譜法中，油脂同樣也需要進(jìn)行衍生化處理。然而，這些方法繁瑣，具有破壞性，并且通常需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理。因此，為了克服這些缺點，最近應(yīng)用了許多快速、非侵入性和可重復(fù)的技術(shù)，包括紅外光譜[3]和近紅外光譜[4]、拉曼光譜[5]等。紅外光譜是根據(jù)各個官能團(tuán)的特征吸收峰進(jìn)行定性、定量分析，具有快速簡便的優(yōu)勢。而近紅外光譜則是通過采集光譜信息，結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法進(jìn)行油脂的分析。紅外光譜法需要進(jìn)行樣品的預(yù)處理，近紅外光譜法幾乎無需樣品前處理，但后期建立模型較為繁瑣。與上述方法相比較而言，核磁共振氫譜法顯示出較多優(yōu)勢。它利用不同的質(zhì)子氫與相應(yīng)的脂肪酸建立起來的對應(yīng)關(guān)系，利用峰面積進(jìn)行分析，不依賴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。因此核磁共振技術(shù)在油脂研究中越來越受到重視，也成為傳統(tǒng)色譜方法潛在的良好替代法。

1 油脂指標(biāo)的1H NMR 分析

油脂是由長鏈的脂肪酸甘油三酯組成，核磁共振氫譜能夠提供油脂中化合物的氫原子信息，由于受到不同基團(tuán)的影響，油脂中各種質(zhì)子氫化學(xué)位移不同（如圖1 所示）。甘油三酯中甘油骨架及其脂肪?；羌芄灿?0 種不同類型的質(zhì)子氫，為便于表述，分別用符號A～J 表示。峰B 僅與亞麻?；械募谆鶜溆嘘P(guān)，峰A 和B 由甘三酯中的甲基產(chǎn)生，峰C 與?；溕蟻喖谆嘘P(guān)，峰D 為羰基β 位質(zhì)子氫，峰E 位烯丙基質(zhì)子氫，峰F 為羰基α 位質(zhì)子氫，峰G 由亞麻?；蛠営王；碾p烯中間的亞甲基氫產(chǎn)生，峰H 和I 分別為甘油骨架sn-1 和sn-2 位置中質(zhì)子氫產(chǎn)生，峰J由不飽和?；械南洚a(chǎn)生。為方便對照，將關(guān)系列入表1 中。

根據(jù)各峰與質(zhì)子氫之間的關(guān)系，計算油脂的指標(biāo)有多種不同表述方法。先將采集的1H NMR譜圖校正基線并進(jìn)行峰面積積分，然后根據(jù)積分面積去進(jìn)行指標(biāo)的計算。在早些時候，Georgia Vigli 等人[6]觀察到B 峰與亞麻酸(linolenic)甲基質(zhì)子有關(guān)，A 峰是除亞麻酸外所有甲基質(zhì)子的信號，而油酸(oleic)、亞油酸(linoleic)、所有飽和酸(SFA)含量與A、E、G 峰的峰面積有關(guān)，得出如下關(guān)系式（公式(1～4)）：

圖1 食用油核磁共振氫譜(1H NMR)譜圖

表1 食用油核磁共振氫譜各峰歸屬

由于B 峰僅與亞麻酸有關(guān)，且A 峰和B 峰包含了所有甘油三酯中的甲基，故用公式(1)表示亞麻酸含量；雙烯丙基質(zhì)子(G 峰)主要存在于亞油酸和亞麻酸中，且一分子亞油酸含有兩個雙烯丙基質(zhì)子，一分子亞麻酸含有四個雙烯丙基質(zhì)子，因此可用公式(2)計算亞油酸含量；不飽和酸中均存在烯丙基質(zhì)子，因此用不飽和酸總量減去亞油酸和亞麻酸的量得到油酸總量。

另外，峰A、峰B 與峰F 三者峰面積之間的存在以下關(guān)系：因此上述表示方法還可變?yōu)橐韵陆Y(jié)果：

油脂中的烯烴含量可直接油I 峰的面積確定，在此基礎(chǔ)上，María Dolores Guillén[7]得到碘價（IV）與烯烴質(zhì)子的百分比(%OP)的關(guān)系。

David Castejón[8]團(tuán)隊也利用了相似的方法，得出了類似的公式，并進(jìn)行了分類整理。同時，他們對提出的六種不同的表達(dá)式也進(jìn)行了評估比較，并對出現(xiàn)偏差的可能的原因進(jìn)行了分析。

2 油脂產(chǎn)地及摻偽的1H NMR 分析

部分油脂（如橄欖油等）具有豐富的營養(yǎng)、較高的品質(zhì)，但由于氣候差異、樹種的不同、種植管理等因素影響，油脂的化學(xué)成分可能會發(fā)生變化，因此油脂的產(chǎn)地和質(zhì)量等級也成為人們關(guān)心的一個方面。對產(chǎn)自土耳其不同地區(qū)的多種橄欖油，īlker ün 等人[9]利用核磁共振氫譜法進(jìn)行了分析。通過將核磁共振譜圖對應(yīng)的各個質(zhì)子氫進(jìn)行歸屬，計算各脂肪酸含量。他們得出以下結(jié)論：不同地區(qū)的橄欖油亞油?；坑兄黠@的變化，據(jù)此可進(jìn)行橄欖油產(chǎn)地的鑒別。油脂保質(zhì)期的確定，主要通過量化脂肪?；暮?、檢測一些次要成分（如甾醇、酚類化合物、醇衍生物等）。因此，可觀察NMR 譜圖上這些微量成分的共振峰變化，確定橄欖油的保質(zhì)期。

食用油的來源十分廣泛，多種油料作物均可為人類提供植物油，食用油的商業(yè)價值和營養(yǎng)品質(zhì)取決于它們的成分組成，但不同植物來源的食用油有著相似的主要成分，因此使用廉價的植物油混合昂貴的植物油也成為了商家以次充好的常用手段。為了尋找食用油種類鑒別的可行性方法，Yan Zhang 等人[10]利用核磁共振氫譜結(jié)合多變量統(tǒng)計分析，成功地用于鑒別七種植物來源的精制食用油（包括葵花籽、油菜籽、芝麻、大豆、花生、玉米和橄欖油）。該團(tuán)隊通過1H NMR 圖譜測量來量化食用油中的各種脂肪酸（包括油酸，亞油酸，亞麻酸，飽和脂肪酸）和相應(yīng)的碘值，并且使用主成分分析來區(qū)分它們的植物來源。結(jié)果表明，葵花籽油、玉米油、芝麻油、大豆油等食用油成分相互接近，橄欖油，花生油等成分差別較大；且相較于其他植物油，橄欖油具有更高的酪醇、1,3-甘油二酯和更低水平的酚類化合物、β-谷甾醇、β-胡蘿卜素。

通過以上研究可知，三?；视褪鞘秤糜偷闹饕煞?，但不同油中的含量差別較大，利用食用油主要成分和次要成分的差異的比較，加之主成分分析和其他的化學(xué)計量學(xué)技術(shù)，為油脂產(chǎn)地的區(qū)分和油脂種類及油脂摻偽的鑒別提供了新的分析方法。

3 油脂氧化過程的1H NMR 分析

脂質(zhì)氧化通常通過氧化穩(wěn)定性指數(shù)來評估，是影響食用油的應(yīng)用和儲存性能的最重要因素之一。在氧化過程中，幾乎所有指數(shù)，包括過氧化值(POV)，總極性物質(zhì)(TPM)，酸值(AV)，脂肪酸(FA)成分等指標(biāo)都會有明顯變化[11]。高溫會加速油脂的氧化，在高溫油炸過程中，油脂和食物均會經(jīng)歷非常復(fù)雜的化學(xué)和物理變化，并且還可能形成對健康具有重要影響的有害化合物。Andrea Martínez-Yusta 等人[12]使用特級初榨橄欖油作為原始油炸介質(zhì)，對三種組成不同的食物進(jìn)行了三個系列的十四次油炸實驗，通過1H 核磁共振監(jiān)測油炸過程中油脂組成隨時間的演變。他們根據(jù)先前的研究與發(fā)現(xiàn)的新信號，與不同標(biāo)準(zhǔn)品（不同類型的甘油三酯、甘油二酯和不同類型的醛）進(jìn)行比較，用于油脂氫譜的定性與定量。結(jié)果表明，在氧化過程中，雙鍵的含量在不斷減少，其直觀結(jié)果是油酸、亞油酸、亞麻酸含量都在減少，飽和酸含量在不斷增加，其中油酸的降低速率高于亞油酸和亞麻酸。在加熱過程中甘油三酯結(jié)構(gòu)保持完整的同時，油脂鏈會發(fā)生改變，引入新的含氧官能團(tuán)（氫過氧基，羥基，環(huán)氧基等）或新的不飽和度（共軛二烯或三烯體系），同時油脂也會發(fā)生聚合反應(yīng)，通過打開的雙鍵形成二聚體或者多聚體。

4 結(jié)語

隨著人們生活水平提高，近些年來，食品安全問題越來越受到人們的重視，油脂作為人們飲食中的重要組成部分，其安全性也不可忽略。傳統(tǒng)的檢測方法大都存在檢測時間長、試劑消耗量大、操作繁瑣等問題，核磁共振技術(shù)因其高效快速、靈敏精確等特點迅速崛起，使其在各個行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。雖然目前核磁共振成本較高，但隨著低成本、高靈敏度核磁的研發(fā)，核磁共振技術(shù)必將會在油脂檢測領(lǐng)域取得長效持久的應(yīng)用與發(fā)展。