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拉曼光谱在食用油品鉴定中的应用技术交流会

2014.3.28

  2014年3月21日,“拉曼光谱在食用油品鉴定中的应用技术交流会”在北科大厦三层报告厅召开,本次会议由北京市理化分析测试中心主办,赛伯乐(北京)仪器有限公司承办,北京理化分析测试学会协办。会议以主题报告、互动交流、现场演示等方式与参会代表进行深入广泛的技术交流和研讨。来自各院校、研究所、企业的100多位专家和学者参加了此次盛会。

  拉曼光谱在食用油品鉴定中的应用技术交流会由北京市理化分析测试中心陈舜琮研究员主持,北京市理化分析测试中心副主任高霞博士为大会进行了致辞。来自北京市食品安全监控中心、北京市出入境检验检疫局、北大医学部、北京理化分析测试中心的各位专家对油品检测现状、拉曼光谱在不同食用油鉴定中的应用进行了精彩的报告,来自美国TSI公司的潘明炜总设计师也对TSI(Enwave Optronics)公司的拉曼光谱仪的设计理念和追求目标进行了讲解。

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  会议现场

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  会议现场

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  北京市理化分析测试中心 陈舜琮研究员

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  北京市理化分析测试中心副主任 高霞博士

  高霞博士在致辞中说,激光拉曼光谱技术是和红外光谱比较类似的一种光谱技术,但由于激光拉曼光谱技术在实际应用中出现的一些问题,以及我们对它的不甚了解,导致拉曼光谱技术应用至今还不像红外那么普及。激光拉曼光谱技术应用覆盖面很广,在食品、医药、生物、材料各个领域都有涉及。这次的会议主要是从拉曼光谱技术在食用油鉴定方面的技术做一个深入的交流。

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  北京市食品安全监控中心 姜洁博士

   来自北京市食品安全监控中心的姜洁博士的报告题目是《油品检测现状分析》。

   我国食用油品种类比较多,比如食用植物油,食用油脂制品,食用动物油,单一的油脂产品,以及多种混合物的油脂产品。作为世界第一植物油消费大国,食用油的质量与安全问题一直都备受关注。我国对不同食用油品的检测项目要求有所不同,目前主要有酸值、过氧化值、溶剂残留量、总砷、铅、黄曲霉毒素B1、苯并(a)芘、丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、特丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)、游离棉酚、极性成分、酸价、镍、丙二醛等,另外,脂肪酸组成、邻苯二甲酸酯、玉米赤霉烯酮、伏马菌素B1,黄曲霉毒素B2,G1,G2,双酚A,壬基酚等项目也逐渐成为食用油品分析的热点。

  目前,食用油品常用的检测手段有,薄层色谱技术、光谱法、色谱法、电导法、低磁场核磁共振鉴定法、质谱法及其食用油谱图模型的构建等多种技术方法。拉曼光谱法是以拉曼散射效应为基础建立起来的检测技术,无需对样品进行制备、样品所需量少、可以进行无损分析检测。激光技术的发展和表面增强拉曼光谱的发展,使得拉曼光谱技术也能很好的应用到食品安全检测领域,尤其是对于劣油的检测。与传统检测方法相比,拉曼光谱法更适合现场快速鉴定,方法简便易行。

  姜洁博士对拉曼技术在食用油鉴定中的应用提出展望,随着科学技术的进一步发展,质谱、色谱、拉曼及其联用等技术在食用油品分析中的科研及应用前景将会越来越广阔。

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  北京出入境检验检疫局检验检疫中心 严华博士

  来自北京出入境检验检疫局检验检疫中心的严华博士做了题目为《拉曼光谱应用于橄榄油的快速鉴别》的精彩报告。

  橄榄油是世界上唯一以自然状态的形式供人类食用的草本植物油,并且其具有极佳的天然保健功效、美容功效和理想的烹饪用途。目前橄榄油掺假途径主要有,添加低成本油如葵花油、棉籽油,以次充好用果渣油或低等级果渣油冒充特级初榨,添加色素如铜叶绿素。

  对橄榄油真伪进行鉴别的常用方法有:用常规化检测法来测定感官性质、水分含量、紫外线吸收值、溶剂残留量、过氧化值、酸值、碘值、杂质含量、金属含量等;用气相色谱法来测定测定橄榄油中蜡含量;用液相色谱法来测定植物油中甘油三酯,植物油中叶绿素铜衍生物;用红外光谱法来测定甘油酯中-CH2和-CH3基团的振动光谱变化;用核磁共振法来测定共振区间的烯烃峰强度变化;用拉曼光谱法来测定拉曼光谱振动带的变化,判断是否掺假。

  严华博士通过对西班牙37 个、意大利8个 、希腊6个品牌的进口橄榄油进行分析对比,做出总结:拉曼光谱具有便捷、快速、无损分析的特点,能够作为橄榄油的真伪鉴别快速和初步筛查的依据;特级初榨橄榄油中掺加果渣油,会使868cm-1的特征峰减弱,1525cm-1处的峰变小直至消失,1265cm-1和1655cm-1的特征峰增强,通过此现象对橄榄油的等级是否造假进行定性判定;通过对1265cm-1的特征峰值进行定量分析,可对橄榄油是否掺加其他油种进行判断,正常橄榄油的数值范围为800-540,超出此范围的食用油则可能掺假。

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  北京大学医学部药学院 韩南银博士

  北京大学医学部药学院的韩南银博士的报告题目是《拉曼光谱法检测山茶油的真假鉴别》。

  韩南银博士是从色谱和毛细管电泳研究转行到拉曼光谱技术研究领域的,他把自己的学问用在自己的家乡江西赣南老区的发展上。

  油茶树落在地上的油茶籽压榨以后就是油茶籽油,也就是山茶油。在我国,山茶树在湖南、江西、福建、广西、广东、浙江,安徽省份都有种植,而其中又以江西的油茶树量最大,油茶籽质量最好。山茶油有很多用途,可以治疗烫伤,可以降低血清胆固醇、低密度脂胆量固醇、降低甘油三酯,是一种高档保健食用植物油。正是由于山茶油的贵重,市场上出现了许多冒牌的山茶油,或者是掺加了棉籽油、棕榈油、菜籽油等。

  韩南银博士说,食用油检测方法有色谱法、液相法、气质联用、红外光谱、核磁共振等,他们现在所做的工作主要是定性分析,而在定量分析方面,如何分析的更加准确以及使用联用技术,都是具有挑战性的发展方向。通过特征峰找寻来初步判断是不是掺假,通过不断改变掺入的百分比进行实验来测定掺假比例是多少。韩博士的实验分析了大豆油、棉籽油、棕榈油这三种食用油,根据软件作图进行数据分析、处理,用便携式的台式拉曼光谱仪测量,根据误差去比较三种类型的油。激光拉曼光谱技术可以现场直接,快速,简便的鉴别食用油是否掺假,可以用于打假。

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  北京理化分析测试中心 武彦文博士

  来自北京理化分析测试中心的武彦文博士做了题为《化学计量学方法在拉曼光谱分析食用油中的应用》的精彩报告。

   拉曼光谱的优势在于可以进行无损分析,直接测定,不破坏样品;环境友好,无样品前处理,无化学试剂;指纹特征性、多组分测定;分析速度快、效率高;人为干扰因素少、重复性好;可以现场检测、便携式检测。拉曼光谱检测可适用于无损快速检测、规模分析、过程监控和实时监控。拉曼光谱在分析食用油方面可以进行品种鉴定、真伪鉴别、掺伪分析等定性分析,也可进行定量分析包括掺伪量分析,性质分析,组分分析,还可对氧化过程进行氧化产物、氧化指标的监测。拉曼光谱分析要求有光谱的仪器与方法,参考方法,建立与验证分析模型,模型传递、转移与维护,而后两项都包含在化学计量学当中。

  光谱分析涉及的化学计量学方法有光谱预处理和变量选择与压缩方法,建立定量模型的多元校正方法,模式识别方法和模型界外点检测方法,模型传递方法。光谱预处理的时候,要尽量多保留样品信息,放大样品或目标信息,提高谱图分辨率和灵敏度,数据校正,去除无关信息如噪声、样品干扰、背景干扰、基线干扰、杂散光等。定性鉴别可以用于食用油的品种鉴定与真伪鉴定,精油中主要组分的识别,异种油和同种油的掺假鉴别。掺假油的模式识别方法包含SIMCA、BP神经网络、K最邻近法、支持向量机(SVM)等监督分类和分级聚类分析、均值聚类分析、PCA投影分类等无监督分类。定性鉴别模型的性能评价有SIMCA类间距、识别率、拒绝率等有监督分类和PCA类间距等无监督分类。食用油的定量分析包括异种油和同种油的掺伪量的分析,食用油指标与组分分析。建立定量模型的多元校正方法有经典的线性回归法和使用越来越多的非线性回归法。武彦文博士还对化学计量学方法在拉曼光谱分析食用油中的应用进行了举例说明,芝麻油掺加大豆油和葵花籽油的掺伪量分析,碘价分析预测,生物油脂里边脂肪酸的测定。定量模型的评价有校正集,校正模型,验证模型的参数。

  武彦文博士最后说,油掺油一直是一个分析的难题,我们在实验中要反复论证,分子光谱间要相互验证,不可妄下结论,使用拉曼光谱分析时要重视原始谱图的解析,做到心中有数。化学计量学要以化学为主,计量学为辅,不玩数字游戏,在众多分析方法中要尽量选择简单的方法进行分析。

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  美国TSI(Enwave Optronics)公司 潘明炜总设计师

  美国TSI公司Enwave Optronics产品总设计师潘明炜先生的报告题目是《高灵敏度拉曼光谱仪的设计理念和追求目标》。

  美国TSI公司的高灵敏度拉曼光谱仪在设计时考虑的是仪器应该高解析度或者高灵敏度,实验室用或便携式,研究型或应用型,空间解析度,专业型或易用型,单个模式或多个模式。高灵敏度拉曼光谱仪的设计目标是高灵敏度,做最好的展现,便携式当场检测以及实验室检测,空间解析度,简单易用,要有多种模式。

  高灵敏度在小型仪器市场是一个很重要的指标,高灵敏度的好处有:降低检测时间,最短时间得到最高的敏感度和信噪比;可检测难测样本,如荧光干扰样本、黑色样本、低浓度样本、气体样本、生物组织样本都可以进行拉曼光谱分析;简单使用,使用者只要按下几个简单的键,就能得到需要的答案;做一个很简单的测量系统,高敏感度是便携式仪器开发各种运用时的必备条件,在很短时间内得到很好地信噪比,得到高品质光谱,研究、对比、分析等后续动作简单,创造标准与解决方案;高敏感度的仪器使用多元化,可用于公安、犯罪、真伪鉴别,食品安全,药材,珠宝,工业在线,环境污染等。

  现场还进行了仪器的展示和实验展示。

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  参展仪器

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  仪器参观与现场探讨

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