茶油摻偽的數學回歸模型研究

彭思敏 林 謙 吳衛國

(食品科學與生物技術湖南省重點試驗室；湖南農業大學食品科技學院1，長沙 410128) (中國農業科學院麻類研究所2，長沙 410205)

茶油因其脂肪酸組成符合人體營養需求，同時富含多種活性物質，食用價值高，也因此在價格上較普通食用油更高，又因近幾年氣候影響導致茶籽減產，其價格更一度超過進口橄欖油。所以一些不良商家將某些低價油脂(如菜籽油、大豆油等)混入茶油中摻假售賣。

目前，用于油脂摻偽檢測的方法有理化特性分析法[1-2]、色譜、光譜分析法、化學計量法[3]、氣質聯用法[4-7]等。理化特性分析法僅適用于特定油脂的摻偽檢測，不具有普遍適用性，且操作復雜，對人員操作技能具有一定要求。化學計量法是通過分析油脂量化的特征反應進行鑒定的，此法專一性較強，但局限于鑒別某一種特定油脂類型的摻假，且需要通過油脂樣品的大數據庫進行驗證，該法僅適用于初步定性分析油脂的摻偽現象；氣質聯用技術則通過獲取油脂脂肪酸種類及含量組成，并結合特征脂肪酸進行定性定量分析。不過就實際而言，特征脂肪酸的選擇具有一定局限性，以菜籽油為例，隨著油料品種的改良，低芥酸菜籽油已逐步占據市場，這使得芥酸不能作為菜籽油的特征脂肪酸用于菜籽油的鑒別分析中。

不同種類的油脂所含脂肪酸種類及含量具有相似性也具有差異性，不同油脂之間的摻偽行為會導致其脂肪酸組成發生相應的變化。本研究借此原理，分析各脂肪酸與油脂含量之間的相關性，相關性系數值越大，則表明該脂肪酸越重要，在茶油摻偽現象鑒別中具有極強影響力。同時，通過不同摻偽油脂含量對各脂肪酸含量的差異性分析，可辨別出在茶油摻偽現象中變化明顯的脂肪酸，差異性越強，越具有代表性[8-10]，從而綜合篩選出對茶油摻偽檢測具有較大影響的脂肪酸種類。在此基礎上，深究不同茶油摻偽模型中各脂肪酸含量變化間的差異性，建立了茶油摻偽油脂含量和具有代表性的脂肪酸之間的數學回歸模型[11-15]，在檢測茶油摻偽現象時，通過檢測得出相應標志性脂肪酸的含量，依次代入方程組即可獲得相應摻偽油脂含量的相關值，在一定程度上實現了茶油摻偽檢測技術的科學化，為茶油摻偽鑒別的標準建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶油：市售；大豆、花生、菜籽樣品：湖南農業大學實驗基地；正己烷、甲醇：色譜純；無水硫酸鈉、H2SO4、KOH：分析純。

1.2 設備與儀器

SHZ-82水浴恒溫振蕩器；HH-8數顯恒溫水浴鍋；GCMS-2010氣質聯用儀(SHIMADZU)。

1.3 方法

1.3.1 樣品提取

采用索氏抽提法進行純油樣品提取，具體操作流程參照參考文獻[16]進行。

1.3.2 茶油摻偽模型設計

根據二因子四水平的正交實驗設計原理，取任意2種純油樣品(菜籽油、大豆油、花生油)按5%、15%、25%、50%的梯度加入到茶油油脂中，模擬茶油油脂摻假(見表1)。

表1 植物油脂摻偽模型設計

1.3.3 脂肪酸甲酯化處理

運用酸堿結合法進行處理，具體操作流程參照參考文獻[16]進行。

1.3.4 氣質聯用分析

GC-MS分析條件為：HB-88毛細管柱(100.0 m×0.32 mm×0.25 μm)；載氣為He(純度99.999%)；進樣口溫度：250 ℃；柱溫：初始溫度120 ℃，保持1 min、10 ℃/min升溫至175 ℃，保持10 min、5 ℃/min升溫至210 ℃，保持5 min、5 ℃/min升溫至230 ℃，保持15 min；柱流速：1.04 mL/min，分流比：10:0；離子源溫度：200 ℃；接口溫度：220 ℃；質核比掃描范圍：50～700 m/z；進樣量：1 μL。

1.3.5 脂肪酸含量分析

通過面積歸一化法測得樣品油脂中各脂肪酸的相對含量。

1.3.6 相關性及顯著性分析

以樣品中棕櫚酸、肉豆蔻酸、油酸、亞油酸、硬脂酸、亞麻酸、花生酸、花生烯酸和芥酸[17]的脂肪酸甲酯的相對含量以及摻偽模型中茶油含量為變量，采用SPSS 17.0數據統計軟件進行雙變量相關分析，根據相關性大小判斷出隨著茶油含量變化而具有較高程度關聯的脂肪酸種類。同時結合單因素方差分析(ANOVA)，若組間差異顯著，則采用Duncan氏法進行多重比較，顯著水平為0.05，極顯著水平為0.01。實驗結果以平均值±標準差表示。

1.3.7 回歸模型建立

以篩選出的具有顯著相關性及差異性的脂肪酸的含量為Y值，茶油摻偽模型中摻入的油脂含量為X值，經SAS逐步回歸分析建立回歸方程組。

2 結果與分析

2.1 茶油摻偽菜籽油和大豆油模型的回歸方程建立

2.1.1 摻偽模型中不同茶油含量與脂肪酸含量的相關性分析

表2為茶油摻偽模型中不同的茶油含量水平與其中9種脂肪酸含量間的相關性分析結果，從表2可知，各茶油摻偽模型中不同的茶油含量水平除與其中順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(R=0.872，P<0.01)外，其他多呈極顯著負相關。而其中又與亞麻酸的含量變化呈現的負相關關系最強(R=-0.978，P<0.01)，其次是花生酸(R=-0.943，P<0.01)和順式亞油酸(R=-0.845，P<0.01)。說明在各茶油摻偽模型中茶油的含量越高，則順式油酸含量越高，而亞麻酸、花生酸和順式亞油酸含量則越低。

2.1.2 茶油摻偽模型中各脂肪酸含量的顯著性分析

從表3可知，各個摻偽階段，各實驗組間順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)。當摻偽大豆油含量固定時，其含量均以實驗Ⅳ組最高，其次為Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ組。當摻偽菜籽油含量固定時，順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯含量均隨大豆油含量的增加呈遞增規律；茶油在摻偽15%以下的大豆油時，順式油酸甲酯、花生酸甲酯濃度隨著摻偽菜籽油濃度的增加在各實驗組間分別呈遞減、遞增變化，但各組間兩兩比較，差異均極顯著(P<0.01)；芥酸甲酯含量極低，在茶油摻偽25%以下的大豆油時，其含量隨著摻偽菜籽油濃度的增加而增加，且各實驗組間差異均極顯著(P<0.01)。

表2 茶油摻偽模型中各脂肪酸含量與茶油含量間的相關系數分析

注：*表示顯著相關(P<0.05)，**表示極顯著相關(P<0.01)，下同。

表3 摻假菜籽油和大豆油的茶油中各脂肪酸含量分析

注：同行數據肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，反之則不顯著，下同。

2.1.3 標志性脂肪酸的確定及回歸方程的建立

在茶油摻偽大豆油和菜籽油摻偽模型中，同時具有顯著相關性及差異性的脂肪酸中，芥酸甲酯在茶油摻偽5%大豆油和菜籽油的情況下存在不易被檢出的可能性；順式油酸甲酯、花生酸甲酯僅在茶油摻偽15%以下大豆油時具有檢測性。從而優化選出順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯2種脂肪酸作為標志性脂肪酸。同時以此2種脂肪酸的含量為Y值，以茶油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經過SAS分析法建立了回歸方程組：

Y(順式亞油酸甲酯)=8.811 2+0.092 5X1+0.399 8X2(R2=0.991 6，P<0.01)；

Y(亞麻酸甲酯)=0.152 4+0.061 1X1+0.090 8X2(R2=0.992 6，P<0.01)。

2.2 茶油摻偽大豆油和花生油模型的回歸方程建立

2.2.1 摻偽模型中不同茶油含量與脂肪酸含量的相關性分析

表4為茶油摻偽模型中不同的茶油含量水平與其中9種脂肪酸含量間的相關性分析結果，從表4可知，各茶油摻偽模型中不同的茶油含量水平除與其中順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(R=0.985，P<0.01)外，其他多呈極顯著負相關。而其中又與順式亞油酸的含量變化呈現的負相關關系最強(R=-0.991，P<0.01)，其次是棕櫚酸(R=-0.944，P<0.01)和硬脂酸(R=-0.897，P<0.01)。說明在各茶油摻偽模型中茶油的含量越高，則順式油酸含量越高，而順式亞油酸、棕櫚酸和硬脂酸含量則越低。

2.2.2 茶油摻偽模型中各脂肪酸含量的顯著性分析

從表5可知，各個摻偽階段，各實驗組間順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均明顯(P<0.01)，除順式油酸甲酯，其余各脂肪酸甲酯含量均以實驗Ⅳ組最高，其次為Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ組，順式油酸甲酯變化則相反；在茶油摻假5%花生油基礎上摻假5%、15%、25%、50%的大豆油時，硬脂酸甲酯含量在實驗Ⅰ、Ⅱ組差異性不明顯(P>0.05)，且均明顯低于實驗Ⅲ、Ⅳ組(P<0.05)，茶油摻偽15%以上花生油時，硬脂酸甲酯濃度隨著摻偽大豆油濃度的增加在各實驗組間遞增，且各組間均差異極顯著(P<0.01)；棕櫚酸甲酯、花生酸甲酯雖其含量均按實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組的順序遞增，可各組間相互比較，不具有顯著差異性(P>0.05)。

表4 茶油摻偽模型中各脂肪酸含量與茶油含量間的相關系數分析

表5 摻假大豆油和花生油的茶油中各脂肪酸含量分析

2.2.3 標志性脂肪酸的確定及回歸方程的建立

在茶油摻偽花生油和大豆油摻偽模型中，亞麻酸甲酯雖具有極顯著差異性，但因其相關性系數為-0.712，數值較低，相關性不強，不作為選擇項。硬脂酸甲酯在茶油中摻偽小含量的花生油和大豆油情況下不易分辨摻偽變化的差異性，但在絕大多數情況下均具有極顯著差異性。從而優化選出順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、硬脂酸甲酯3種脂肪酸作為標志性脂肪酸。同時以此3種脂肪酸的含量為Y值，以茶油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經過SAS分析法建立了回歸方程組：

Y(順式油酸甲酯)=77.994 1-0.423 7X1-0.571 3X2(R2=0.996 5，P<0.01)；

Y(順式亞油酸)=9.038 4+0.303 5X1+0.389 6X2(R2=0.991 4，P<0.01)；

Y(硬脂酸)=2.087 3+0.011 4X1+0.032 0X2(R2=0.985 5，P<0.01)。

2.3 茶油摻偽菜籽油和花生油模型的回歸方程建立

2.3.1 摻偽模型中不同茶油含量與脂肪酸含量的相關性分析

表6為茶油摻偽模型中不同的茶油含量水平與其中9種脂肪酸含量間的相關性分析結果，從表6可知，各茶油摻偽模型中不同的茶油含量水平除與其中順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(R=0.902，P<0.01)外，其他多呈極顯著負相關。而其中又與花生酸的含量變化呈現的負相關關系最強(R=-0.935，P<0.01)，其次是花生烯酸(R=-0.929，P<0.01)和順式亞油酸(R=-0.871，P<0.01)。說明在各茶油摻偽模型中茶油的含量越高，則順式油酸含量越高，而花生酸、花生烯酸和順式亞油酸含量則越低。

2.3.2 茶油摻偽模型中各脂肪酸含量的顯著性分析

從表7可知，各個摻偽階段，各實驗組間順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯含量差異均明顯(P<0.01)，均以實驗Ⅳ組最高，其次為Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ組；在茶油摻假15%以下花生油基礎上摻假5%、15%、25%、50%的菜籽油時，芥酸甲酯含量在實驗各組兩兩相比較，差異均極顯著(P<0.01)；順式油酸甲酯其含量隨實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組的順序增加，但各實驗組間相互比較，不具有顯著差異性(P>0.05)。花生烯酸甲酯、亞麻酸甲酯其含量變化無規律性，各組間也無明顯差異性。

表6 茶油摻偽模型中各脂肪酸含量與茶油含量間的相關系數分析

表7 摻假菜籽油和花生油的茶油中各脂肪酸含量分析

表7(續)

2.3.3 標志性脂肪酸的確定及回歸方程的建立

綜上，在茶油摻偽花生油和菜籽油摻偽模型中，同時具有顯著相關性及差異性的脂肪酸中，芥酸甲酯在茶油摻偽15%以下大豆油情況下摻偽菜籽油時，具有檢測性。順式油酸甲酯、花生烯酸甲酯、亞麻酸甲酯因其不具有顯著差異性而不列為脂肪酸選擇項。從而優化選出順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯2種脂肪酸作為標志性脂肪酸。同時以此2種脂肪酸的含量為Y值，以茶油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經過SAS分析法建立回歸方程組：

Y(順式亞油酸)=8.918 4+0.088 4X1+0.306 5X2(R2=0.990 4，P<0.01)；

Y(花生酸)=0.073 8+0.007 5X1+0.015 9X2(R2=0.987 5，P<0.01)。

3 結論

3.1 本研究通過篩選出具有顯著相關性和差異性的脂肪酸作為標志性脂肪酸，并以脂肪酸的含量為Y值，以茶油摻偽模型中摻入的植物油含量為X值，經過SAS分析法建立的回歸方程組，相關系數R2值均較高，說明回歸方程組關系真實且可靠。

3.2 在茶油摻偽大豆油和菜籽油摻偽模型中，優化選出順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯2種標志性脂肪酸，建立了回歸方程組：

Y(順式亞油酸甲酯)=8.811 2+0.092 5X1+0.399 8X2(R2=0.991 6，P<0.01)；

Y(亞麻酸甲酯)=0.152 4+0.061 1X1+0.090 8X2(R2=0.992 6，P<0.01)。

在茶油摻偽花生油和大豆油摻偽模型中，優化選出順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、硬脂酸甲酯3種標志性脂肪酸，建立了回歸方程組：

Y(順式油酸甲酯)=77.994 1-0.423 7X1-0.571 3X2(R2=0.996 5，P<0.01)；

Y(順式亞油酸)=9.038 4+0.303 5X1+0.389 6X2(R2=0.991 4，P<0.01)；

Y(硬脂酸)=2.087 3+0.011 4X1+0.032 0X2(R2=0.985 5，P<0.01)。

在茶油摻偽花生油和菜籽油摻偽模型中，優化選出順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯2種標志性脂肪酸，建立了回歸方程組：

Y(順式亞油酸)=8.918 4+0.088 4X1+0.306 5X2(R2=0.990 4，P<0.01)：

Y(花生酸)=0.073 8+0.007 5X1+0.015 9X2(R2=0.987 5，P<0.01)。

本實驗所得回歸方程可以把茶油摻偽油脂含量與脂肪酸含量之間的關系量化，在檢測茶油摻偽現象時，檢測得出相應脂肪酸的含量，代入方程即可獲得相應摻偽油脂的相關信息，在一定程度上實現了茶油摻偽檢測技術的科學化。

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