基于回歸方程式定量定性分析茶籽油摻偽的研究

彭思敏 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，長沙 410128)

茶籽油的摻偽現象大體分兩類，一類是以摻偽茶籽油代替純茶籽油出售，以欺騙消費者；另一類則可稱為“正當摻偽”—茶籽調和油。GB 2716—2018明確指出，食用植物調和油是指用兩種及兩種以上的食用植物油調配制成的食用油脂，且要求在標簽中注明各種食用植物油的比例。如何驗證食用調和油中各類油的組成和類別成為亟須解決的新一類油脂摻偽問題[1，2]。

目前針對油脂摻偽檢測有不少相關研究報道，除了常用的理化檢驗法外，光譜法、色譜法、電子鼻技術、熱分析法等都積極運用在油脂摻偽檢測上[3，4]，技術的更新在一定程度上提高了人們對油脂的了解，但為了進一步優化油脂摻偽檢測的方法，對油脂的分析方法提出了更高的要求，而其中破解油脂的多樣性與復雜性是油脂摻偽檢測的關鍵點[5-8]。隨著計算機科學、統計學、數學等在生物、化學等領域的發展，科研者們能最大限度地從分析測量數據中提取有用信息，以更好地闡明物質的組成、結構、性質以及物質之間的相互關系[9，10]，這也是未來檢測研究的主要方向。

通過查詢、分析食用植物油脂肪酸組成的相關文獻可知，常見食用植物油中的脂肪酸組成具有相似性與差異性，其相似性在于不同食用植物油中的主要脂肪酸組成類似[11，12]，幾乎所有類別的油脂中均含有油酸、亞油酸、硬脂酸等；其差異性在于同一種脂肪酸在不同食用植物油中的含量是不同的[13，14]，這也是本研究中采用的油脂摻偽檢測方法的原理，即：不同油脂之間的摻偽會導致脂肪酸比例發生變化。本研究采用氣質聯用技術獲取不同茶籽油摻偽模型中脂肪酸種類、含量等數據，利用統計學原理將摻偽模型中純茶籽油含量與9類脂肪酸含量進行雙變量分析。根據相關性原理，當物質A和物質B互摻時，其相關系數無限趨向于1，表明兩者具有極強的關聯性，即為同一物質。故而當某一種脂肪酸含量與茶籽油含量的相關系數越接近于1，則表明該脂肪酸與茶籽油含量的變化的關聯性越強，在茶籽油摻偽中具有極強的辨識度。另外，根據差異性原理，當某脂肪酸含量變化差異性越顯著，則表明在茶籽油摻偽中該脂肪酸含量變化越大，越具有代表性。因此，在實驗中篩選出同時具有極強關聯性和差異性的脂肪酸含量作為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的單一油脂含量為X值，經過SAS分析法建立了回歸方程組。該研究中建立的茶籽油摻偽單一油脂的一元回歸方程組，可定量定性分析茶籽油摻偽現象，為茶籽油及茶籽調和油的品質監控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶籽油：市售；花生、大豆、菜籽樣品：湖南農業大學實驗基地；甲醇、正己烷：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 實驗方法

1.3.1 樣品提取

純油樣品提取采用索氏抽提法，具體流程參照參考文獻[15]進行。

1.3.2 茶籽油摻偽模型設計

根據單因子四水平的正交實驗設計原理，取任一種純油樣品(菜籽油、大豆油、花生油)按5%、15%、25%、50%的比例加入到基礎油茶籽油中，建立茶籽油油脂摻假模型(見表1)。

表1 植物油脂摻假模型設計

1.3.3 脂肪酸甲酯化處理

處理方法采用酸堿結合法，具體流程參照參考文獻[16]。

1.3.4 氣質聯用分析

GC-MS分析條件為：島津(SHIMADZU)GC-MS2010、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

將GC-MS檢測所得脂肪酸圖譜中各油脂脂肪酸出峰面積之和歸為一，各脂肪酸峰面積的百分比表示為油脂中各脂肪酸的相對含量。

1.3.6 相關性及顯著性分析

參照參考文獻[16]，以棕櫚酸、肉豆蔻酸、油酸、亞油酸、硬脂酸、亞麻酸、花生酸、花生烯酸和芥酸共9類脂肪酸甲酯的相對含量以及摻偽模型中茶籽油含量為變量，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籽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

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

2 結果與分析

2.1 茶籽油摻偽菜籽油模型回歸方程建立

2.1.1 茶籽油摻偽菜籽油模型的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)相關性分析

表2中的數值是茶籽油摻偽菜籽油模型中茶籽油含量變化與各脂肪酸含量變化間的相關性系數，其中數值越接近1，則表示不同茶籽油含量水平與脂肪酸含量水平之間的相關關系越強；數字前的“-”號表示不同茶籽油含量水平與脂肪酸含量水平呈現的關系為負相關，反之則為正相關。從表2中對茶籽油摻偽菜籽油模型中的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)的相關性分析結果可知，茶籽油摻偽菜籽油模型中不同茶籽油含量水平與棕櫚酸及順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(R=0.971、0.912，P<0.01)，其余多呈極顯著負相關。其中與花生酸、亞麻酸的含量變化之間具有等同的最強關系(R=-0.998，P<0.01)，其次為芥酸甲酯(R=-0.980，P<0.01)、順式亞油酸甲酯(R=-0.975，P<0.01)、花生烯酸甲酯(R=-0.969，P<0.01)。說明在茶籽油摻偽菜籽油模型中，隨著茶籽油含量的增加，棕櫚酸及順式油酸的含量增加，花生酸、亞麻酸含量則降低。

表2 茶籽油摻偽菜籽油模型中茶籽油含量與各脂肪酸含量間的相關性分析

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

2.1.2 茶籽油摻偽菜籽油模型中各脂肪酸含量顯著性分析

表3為茶籽油摻偽菜籽油模型中各脂肪酸含量顯著性分析結果，從表3可知：茶籽油摻偽模型的各實驗組間，花生酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)，且此2種脂肪酸甲酯含量均隨著摻偽菜籽油含量的增加而遞增；順式亞油酸甲酯、芥酸甲酯的含量隨實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組的順序增加，各實驗組間相互具有顯著差異性(P<0.05)?；ㄉ┧峒柞ズ侩S摻偽菜籽油含量的增加呈遞增趨勢，實驗Ⅰ、Ⅳ組分別與Ⅱ、Ⅲ組間具有極顯著差異性(P<0.01)；棕櫚酸甲酯、順式油酸甲酯、硬脂酸甲酯在茶籽油摻偽菜籽油模型中，各實驗組間無顯著差異性(P>0.05)，其中棕櫚酸甲酯、順式油酸甲酯的濃度隨著菜籽油含量的增加而逐步減少，而硬脂酸甲酯的含量隨菜籽油含量的增加而增加。

表3 茶籽油摻偽菜籽油模型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，余同。

2.1.3 茶籽油摻偽菜籽油的數學回歸模型建立

綜合表2、表3可知：在茶籽油摻偽菜籽油模型中，同時具有顯著相關性及差異性的脂肪酸甲酯為：順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯、亞麻酸甲酯、芥酸甲酯，共四種。其中，花生酸甲酯、芥酸甲酯的百分含量檢測值極小，在茶籽油中摻偽5%的菜籽油時存在不易被檢測出的可能性；故而優化選出順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯作為標志性脂肪酸。同時以此2種脂肪酸的含量為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經過SAS分析法建立了以下回歸方程組：

Y(順式亞油酸甲酯)=0.351 5+0.060 4X(R2=0.831 6，P<0.01)

Y(亞麻酸甲酯)=9.230 7-0.039X(R2=0.996 0，P<0.01)

2.2 茶籽油摻假大豆油模型的回歸分析

2.2.1 茶籽油摻偽大豆油模型的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)相關性分析

從表4中對茶籽油摻偽大豆油模型中的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)的相關性分析結果可知，茶籽油摻偽大豆油模型中不同茶籽油含量水平與順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(R=0.996，P<0.01)，其余多呈極顯著負相關。其中與順式亞油酸、亞麻酸的含量變化之間具有等同的最強負相關關系(R=-0.999，P<0.01)，其次為硬脂酸甲酯(R=-0.987，P<0.01)、花生酸甲酯(R=-0.969，P<0.01)、棕櫚酸甲酯(R=-0.932，P<0.01)。說明在茶籽油摻偽大豆模型中，當茶籽油含量越高時，順式油酸的含量越高，而順式亞油酸、亞麻酸含量則越低。

2.2.2 茶籽油摻偽大豆油模型中各脂肪酸含量顯著性分析

表5為茶籽油摻偽大豆油模型中各脂肪酸含量顯著性分析結果，從表5可知：茶籽油摻偽模型的各實驗組間，硬脂酸甲酯、順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)，且此3種脂肪酸甲酯含量均隨著摻偽大豆油含量的增加而遞增；順式油酸甲酯的含量隨實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組的順序降低，各實驗組間相互具有顯著差異性(P<0.05)?；ㄉ峒柞サ臐舛仍诓枳延蛽絺?5%以上大豆油時，實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各組間具有極顯著差異性(P<0.01)。棕櫚酸甲酯、花生烯酸甲酯在茶籽油摻偽菜籽油模型中，各實驗組間無顯著差異性(P>0.05)，其中棕櫚酸甲酯的濃度隨著菜籽油含量的增加而遞增，而花生烯酸甲酯的含量隨菜籽油含量的增加而遞減。

表4 茶籽油摻偽大豆油模型中茶籽油含量與各脂肪酸含量間的相關性分析

表5 茶籽油摻偽大豆油模型中各脂肪酸含量分析/%

2.2.3 茶籽油摻偽大豆油的數學回歸模型建立

綜合表4、表5可知：在茶籽油摻偽大豆油模型中，同時具有顯著相關性及差異性的脂肪酸甲酯為：硬脂酸甲酯、順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯、花生酸甲酯，共5種。其中，花生酸甲酯的百分含量檢測值極小，在茶籽油中摻偽15%大豆油時仍存在不易被檢出的可能性。同時在茶籽油摻偽大豆油模型中，大豆油摻偽比例小于15%時，其含量差異不顯著，存在部分檢測盲區；同時亞麻酸甲酯的百分含量檢測值亦極小，在茶籽油中摻偽5%大豆油時就存在不易被檢測出的可能性。故而優化選出硬脂酸甲酯、順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、作為標志性脂肪酸。同時以此3種脂肪酸的含量為Y值，以茶籽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(硬脂酸甲酯)=2.333 5+0.030 1X(R2=0.973 8，P<0.01)

Y(順式油酸甲酯)=78.010 3-0.612 7X(R2=0.992 3，P<0.01)

Y(順式亞油酸甲酯)=8.847 5+0.432 3X(R2=0.997 1，P<0.01)

2.3 茶籽油摻假花生油模型的回歸分析

2.3.1 茶籽油摻偽花生油模型的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)相關性分析

從表6中對茶籽油摻偽花生油模型中的雙變量(茶籽油含量、各脂肪酸含量)的相關性分析結果可知，茶籽油摻偽花生油模型中不同茶籽油含量水平與順式油酸的含量變化呈極顯著正相關(R=0.980，P<0.01)，其余多呈極顯著負相關。其中與花生酸的含量變化之間具有最強的負相關關系(R=-0.999，P<0.01)，其次為順式亞油酸(R=-0.983，P<0.01)。說明在茶籽油摻偽花生油模型中，當茶籽油含量越高時，順式油酸的含量越高，而順式亞油酸、花生酸含量則越低。

表6 茶籽油摻偽花生油模型中茶籽油含量與各脂肪酸含量間的相關性分析

2.3.2 茶籽油摻偽花生油模型中各脂肪酸含量顯著性分析

表7為茶籽油摻偽花生油模型中各脂肪酸含量顯著性分析結果，茶籽油摻偽模型的各實驗組間，花生酸甲酯、亞麻酸甲酯含量差異均極顯著(P<0.01)，但其中亞麻酸甲酯的含量變化無規律性；花生烯酸甲酯的含量在實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組間相互具有顯著差異性(P<0.05)。順式亞油酸甲酯、順式油酸甲酯的濃度均在茶籽油摻偽15%以上花生油時，實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各組間具有極顯著差異性(P<0.01)。棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯含量變化無規律性，在茶籽油摻偽菜籽油模型中，各實驗組間亦無顯著差異性(P>0.05)。

表7 茶籽油摻偽花生油模型中各脂肪酸含量分析

2.3.3 茶籽油摻偽花生油的數學回歸模型建立

由表6、表7可知：在茶籽油摻偽花生油模型中，同時具有顯著相關性及差異性的脂肪酸甲酯為：順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、花生酸甲酯，共三種。其中順式油酸甲酯及順式亞油酸甲酯在花生油摻偽比例小于15%時，其含量差異不顯著，存在部分檢測盲區；故而優化選出花生酸甲酯作為標志性脂肪酸。同時以此1種脂肪酸的含量為Y值，以茶籽油摻偽模型中摻入的菜籽油含量為X值，經過SAS分析法建立了以下回歸方程組：

Y(花生酸甲酯)=0.040 1+0.017 6X(R2=0.998 8，P<0.01)

3 結論

茶籽油摻偽菜籽油模型中，通過茶籽油含量水平與9種脂肪酸含量水平之間相關性及顯著性分析，篩選并建立了以亞麻酸甲酯、棕櫚酸甲酯、順式油酸甲酯為Y值的摻偽數學回歸模型，分別為：

Y(順式亞油酸甲酯)=0.351 5+0.060 4X(R2=0.831 6，P<0.01)；

Y(亞麻酸甲酯)=9.230 7-0.039X(R2=0.996 0，P<0.01)。

茶籽油摻偽大豆油模型中，通過茶籽油含量水平與9種脂肪酸含量水平之間相關性及顯著性分析，篩選并建立了以順式油酸甲酯、順式亞油酸甲酯、硬脂酸甲酯為Y值的摻偽數學回歸模型，分別為：

Y(硬脂酸甲酯)=2.333 5+0.030 1X(R2=0.973 8，P<0.01)；

Y(順式油酸甲酯)=78.010 3-0.612 7X(R2=0.992 3，P<0.01)；

Y(順式亞油酸甲酯)=8.847 5+0.432 3X(R2=0.997 1，P<0.01)。

茶籽油摻偽花生油模型中，通過茶籽油含量水平與9種脂肪酸含量水平之間相關性及顯著性分析，篩選并建立了以花生酸甲酯為Y值的摻偽數學回歸模型：Y(花生酸甲酯)=0.040 1+0.017 6X(R2=0.998 8，P<0.01)。

通過對茶籽油摻偽單一油脂(菜籽油、大豆油、花生油)模型中，不同茶籽油含量及9種脂肪酸含量的關系分析，優化出同時具有較強相關性和顯著差異性的脂肪酸種類作為標志性脂肪酸，建立了茶籽油摻偽單一油脂的一元回歸方程組。在茶籽油摻偽檢測中，只需將相應脂肪酸含量檢出后代入方程組，便可直觀的顯示出茶籽油摻偽類型及含量，是一種較為簡潔、直觀的分析方法，運用數學的方法為茶籽油摻偽檢測提供了新的思路。