花生油油酸亞油酸含量近紅外模型構建

楊軍軍龐洪利韓宏偉王秀貞孫妍王志偉王傳堂

(1.山東省花生研究所，山東 青島 266100；2.吉林雙遼市農業農村局，吉林 四平 136440)

引言

食用植物油中含有甘油三酯、植物甾醇、維生素E、多酚和類胡蘿卜素等多種營養成分，是人類重要的能量和營養來源。此外，食用植物油還有改善食物風味，促進食欲的作用[1]。隨著社會發展和人們生活水平的提高，對食用油的品質要求也越來越高。

脂肪酸是評價食用油質量的常用指標[2]。不同植物油之間的差異主要表現在脂肪酸組成種類和含量上。花生是我國主要的經濟作物和油料作物，其籽仁中油酸和亞油酸含量呈負相關關系，兩者之和約占總脂肪酸的80%[3]。亞油酸是一種多不飽和脂肪酸，易氧化酸敗產生有毒物質，危害人體健康[4]。油酸作為一種單不飽和脂肪酸，其抗氧化能力較強。在烹調中油酸含量高的花生油比普通食用油更安全，而且高油酸花生油耐儲藏，貨架期也較長。有研究表明，經常食用富含油酸的食品有減少心臟疾病發生風險、調節血糖和抗炎癥的作用[5,6]。

為保障“齊魯糧油”旗下花生油產品品質，2000年7月25日由山東省糧油檢測中心組織起草的《山東高油酸花生油》團體標準發布，為消費者選購花生油產品提供了新標準。市場上普通花生油產品油酸含量一般在35%～69%，《山東高油酸花生油》團體標準中規定，油酸含量≥75%的花生油產品才能稱為山東高油酸花生油[7]。

生產的高油酸花生油油酸含量能否達標，是花生榨油企業普遍關心的問題。花生油脂肪酸含量測定常用色譜法，需消耗試劑，且費用高、耗時長。近紅外光譜技術是一種綠色、無損的快速分析技術，與傳統方法相比，具有操作簡便、成本低、無污染，以及可實現多品質參數同步檢測等優點，被廣泛應用于油料作物品質無損快速檢測[8]。

本研究旨在建立花生油油酸、亞油酸含量近紅外預測模型，為高油酸花生油質量控制提供方便快捷的檢測手段。

1 材料和方法

1.1 花生油樣品

按表1所示比例，取高油酸花生油和普通花生油適量混勻，用于花生油油酸、亞油酸含量近紅外模型構建和驗證。其中1～21號所用高油酸花生油為山東魯花集團生產，22～26號所用高油酸花生油為合作社生產；普通花生油皆為胡姬花古法小榨花生油。每份樣品總量均為4200μL。第18～21號樣品用于外部檢驗，其余22份樣品用于模型構建。

表1 花生油樣混合比例

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品近紅外光譜采集

建模所用光譜數據在德國布魯克光譜儀器公司生產的Matrix-I型傅立葉變換近紅外光譜儀上采集。使用移液槍將勾兌好的花生油樣品分別轉移到方形石英比色皿中，每份樣品3mL，加樣時避免產生氣泡。將比色皿加蓋并用膠帶封固后橫置于近紅外光源上，使與比色皿蓋下沿齊平的透光面對準光源，不使用原設備的旋轉樣品杯并取消旋轉功能。掃描譜區范圍4000～12000cm，掃描次數64次，分辨率為8cm，開機預熱30min后檢測樣品。每份樣品需掃描3次，并且第2次和第3次掃描時要將比色皿旋轉一定角度，以得到同一樣品的多個光譜。

1.2.2 花生油油酸含量、亞油酸含量的測定

花生油油酸、亞油酸含量采用氣相色譜法[9]測定。

1.2.3 模型構建

使用德國布魯克Matrix-I型近紅外光譜儀的OPUS 5.5軟件，采用偏最小二乘法建模，并剔除奇異點，建立不同光譜預處理近紅外模型。根據模型決定系數(R2)最大和交叉驗證根均方差(RMSECV)最小的原則衡量模型質量，選出最優光譜預處理方法。

選取未參與建模的4份樣品對所建模型采用外部驗證。利用DPS14.50軟件對樣品預測值和化學值進行配對t測驗，判斷模型可靠性。偏差=化學值-預測值。

2 結果與分析

2.1 近紅外光譜采集

采集到的花生油樣品光譜如圖1所示，與花生油近紅外光譜特征吻合。

2.2 花生油油酸含量、亞油酸含量化學值分析

采用氣相色譜法測定花生油樣品油酸含量和亞油酸含量化學值，相關參數見表2。油酸含量最大、最小值分別為80.48%、46.47%，均值為65.93%，變異系數為16.09%；亞油酸含量最大、最小值分別為33.86%、5.57%，均值為16.73%，變異系數為52.24%。符合建模要求。

表2 花生油油酸含量和亞油酸含量化學值相關統計參數

2.3 模型建立

利用軟件自動優化功能，確定花生油油酸、亞油酸含量最佳光譜預處理方法均為“一階導數+MSC(多元散射校正)”，花生油油酸含量譜區范圍為4600～6100cm，維數為7，模型R2為96.85，RMSECV為1.93；花生油亞油酸含量譜區范圍為4600～6100cm，維數為6，模型R2為97.48，RMSECV為1.47。具體見圖2、3。

2.4 預測效果驗證

取前述未參與建模的4份花生油樣品對建立的花生油油酸、亞油酸近紅外模型進行外部驗證。經配對t測驗，油酸、亞油酸含量預測值與化學值偏差均較小，見表3，油酸偏差為-0.87%～0.23%，t=0.727

表3 外部檢驗花生油樣品油酸、亞油酸含量預測值與化學值比較

3 結語與討論

目前，近紅外光譜技術已廣泛應用于檢測油料和食用植物油品質，包括油料含油量、粗蛋白含量、脂肪酸含量等品質指標，食用油的理化指標，以及食用油真實性鑒別[10]。花生中已建立了油酸、亞油酸、棕櫚酸、芥酸、蛋白質、蔗糖、水分、維生素E等品質指標的近紅外模型[11-18]，在花生油過氧化值、酸值預測和摻偽鑒別上也建立了近紅外模型[19,20]。但迄今未見花生油油酸、亞油酸含量近紅外模型相關報道。

本研究中用于建模的花生油樣品盡管只有22份，但由于是按高油酸花生油和普通花生油不同配比做成的混樣，油酸、亞油酸含量高中低都有，有利于構建高質量模型。近紅外模型經優化，油酸、亞油酸含量模型R2各達96.85、97.48，RMSECV分別為1.93、1.47。經外部驗證，預測值與化學值無顯著差異。說明所建模型質量較高，可以實現花生油油酸、亞油酸含量的準確預測，與本團隊之前建立的花生仁芥酸[16]、油酸、亞油酸[11,12,17]、維生素E含量[18]、含油量、蛋白質含量[17]以及花生油過氧化值、酸值模型[19]一起可用于花生原料和花生油產品的質量控制。