能譜科技：讓我們認(rèn)識(shí)一下油脂分析“利器”-傅立葉紅外光譜儀

IR在食品工業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，早期幾乎只用于定性研究，直到20世紀(jì)50年代，才開(kāi)始應(yīng)用于食用油脂反式異構(gòu)體的測(cè)定。隨后，由于氣相色譜（GC）和核磁共振（NMR）等新技術(shù)的出現(xiàn)，人們對(duì)紅外光譜學(xué)的興趣逐漸減弱。20世紀(jì)70年代，隨著硬件、軟件和附件技術(shù)的發(fā)展，傅里葉變換紅外光譜技術(shù)（FTIR）的問(wèn)世重新激發(fā)了研究者的興趣，其工作原理示。

干涉儀主要由兩個(gè)互成90°定鏡和動(dòng)鏡及一個(gè)分束器組成。光源發(fā)出的紅外光到達(dá)分束器時(shí)被分為反射光與透射光兩束光，隨著動(dòng)鏡的移動(dòng)變換光程差，兩束光會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，對(duì)于一個(gè)純單色光，在動(dòng)鏡移動(dòng)過(guò)程中，將得到強(qiáng)度不斷變化的余弦波，即干涉圖。

所得的干涉圖，由電子計(jì)算機(jī)采集，并經(jīng)過(guò)快速傅立葉變換，可得吸收強(qiáng)度或透光度隨頻率或波數(shù)變化的紅外光譜圖。相比于以棱鏡、光柵為色散元件的舊儀器，iCAN9傅立葉變換紅外光譜儀有具有降低譜峰寬度，提高譜圖分辨率的特點(diǎn)，從而大大增加了儀器靈敏度和結(jié)果的準(zhǔn)確性。

食用油中富含碳、氫、氧元素，在iCAN9傅立葉變換紅外光譜儀中有較好響應(yīng)，結(jié)合聚類(lèi)分析法(CA)、主成分分析法（PCA）、線性判別分析（LDA）、典型變量分析(CVA)等多種化學(xué)計(jì)量法，可對(duì)食用油各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定性定量分析，具體如下。

1. 過(guò)氧化值

氫過(guò)氧化物（ROOH）可與過(guò)量的三苯膦（TPP）快速反應(yīng)，生成三苯基氧化膦（TPPO），據(jù)此可用iCAN9傅立葉變換紅外光譜儀間接測(cè)定過(guò)氧化值。此法可以減少Van de Voort等根據(jù)-OH在3444 cm-1處的特征峰對(duì)ROOH進(jìn)行定量時(shí)基質(zhì)效應(yīng)的影響；同時(shí)也可避免常規(guī)碘量法精度低、有機(jī)試劑消耗大且有一定安全隱患的弊端。

2.酸價(jià)

酸價(jià)可用于表示食用油中所含游離脂肪酸（FFA）的量，是衡量油脂酸敗程度的主要指標(biāo)?；隰人峄?C＝O在1711 cm-1處有特征吸收峰，通過(guò)FTIR與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法聯(lián)合建模可測(cè)定酸價(jià)，但其結(jié)果易受甘油三酯中-C＝O基的影響。為此，用iCAN9傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定不含F(xiàn)FA的油樣，建立甘油三酯在3471 cm-1/3527 cm-1一級(jí)倍頻強(qiáng)度與在1711 cm-1處干擾信號(hào)強(qiáng)度的線性關(guān)系模型，通過(guò)校正即可消除該效應(yīng)的干擾。

3.丙二醛

利用FTIR結(jié)合偏小二乘法（PLS）和主成分分析法（PCA）法可對(duì)硫代*酸反應(yīng)產(chǎn)物（TBARS）含量進(jìn)行測(cè)定，從而間接地反應(yīng)出代表油脂次級(jí)氧化的產(chǎn)物丙二醛（MAD）的含量，以衡量食用油的氧化穩(wěn)定性。

4.碘值

碘值反映油脂的不飽和程度，順式 =CH 伸縮鍵、順式 C=C 伸縮鍵和反式 HC=CH 彎曲鍵分別在3006 cm-1、1654 cm-1和968 cm-1處有強(qiáng)吸收峰，結(jié)合PLS法建模，并利用向后區(qū)間偏小二乘法（BiPLS）優(yōu)化模型，可快速測(cè)定碘值。

5.水分

基于Ｏ-Ｈ鍵在近紅外光譜區(qū)有兩個(gè)特征譜帶，用干燥乙腈萃取食用油中水分后通過(guò)FTIR結(jié)合PLS法可快速間接測(cè)定食用油中水分含量，將測(cè)定結(jié)果與卡爾費(fèi)休法對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者一致性良好。且水分越低，F(xiàn)TIR的優(yōu)勢(shì)越明顯。

6.食用油真?zhèn)舞b定

上世紀(jì)90年代起，國(guó)外開(kāi)始用FTIR對(duì)橄欖油等摻假問(wèn)題進(jìn)行研究。純凈的特級(jí)初榨橄欖油的紅外譜圖中波數(shù)5280 cm-1和5180 cm-1附近有兩個(gè)特征性次級(jí)譜帶，它們分別與油中揮發(fā)性成分和非揮發(fā)性成分有關(guān)。

圖4 FTIR測(cè)定一種特級(jí)初榨橄欖油而形成的吸收光譜圖

當(dāng)向特級(jí)初榨橄欖油中加入全精煉橄欖油、棕櫚油或其他植物油時(shí)，5280 cm-1波數(shù)附近的吸收峰強(qiáng)度降低。基于這兩個(gè)波段的信息結(jié)合PLS法可建立特級(jí)初榨橄欖油摻假鑒別方法。

食用油檢測(cè)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，iCAN9傅立葉變換紅外光譜儀在食用油品質(zhì)指標(biāo)、種類(lèi)和摻假鑒定方面的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，但要獲得大面積應(yīng)用，還需從以下三方面進(jìn)一步完善：一是在不影響檢測(cè)精度的情況下，不斷改進(jìn)光譜的采集方法，優(yōu)化圖譜信息，以更方便進(jìn)行食用油成分分析；二是開(kāi)發(fā)低成本、小型化、智能化、便攜式的檢測(cè)儀器，通過(guò)多技術(shù)聯(lián)用手段對(duì)食用油復(fù)雜體系進(jìn)行更全面的檢測(cè)；三是在食用油摻假模型構(gòu)建上進(jìn)一步擴(kuò)大樣品范圍，增加模型通用性。

目前能譜科技生產(chǎn)的主要產(chǎn)品集中在紅外光譜儀和紅外測(cè)油儀兩大類(lèi)。在紅外光譜上，公司的目標(biāo)是打造更為簡(jiǎn)單智能的儀器，而紅外測(cè)油則是以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、更快更精準(zhǔn)為主要方向。未來(lái)，能譜科技將集中自己的優(yōu)勢(shì)技術(shù)，全身心的打造這兩類(lèi)產(chǎn)品，爭(zhēng)取將其塑造成為一種精品，為各行各業(yè)帶來(lái)新的解決方案。