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核磁共振代谢组学技术鉴别天然奶油与人造奶油

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-30
核心提示:天然奶油是从牛奶、羊奶等动物乳中提取的黄色或白色脂肪性半固体食品,根据含脂量的不同可分为稀奶油和黄油(又称奶油),现行国标中规定:脂肪含量在10.0%~80.0%的产品为稀奶油,脂肪含量不小于80.0%产品为黄油。由于天然奶油来源于动物乳,所以产能有限,为满足市场消费在1869年出现了人造奶油。
   天然奶油是从牛奶、羊奶等动物乳中提取的黄色或白色脂肪性半固体食品,根据含脂量的不同可分为稀奶油和黄油(又称奶油),现行国标中规定:脂肪含量在10.0%~80.0%的产品为稀奶油,脂肪含量不小于80.0%产品为黄油。由于天然奶油来源于动物乳,所以产能有限,为满足市场消费在1869年出现了人造奶油。
 
  在本研究中,为避免混淆,分别用黄油、稀奶油、麦淇淋和植脂奶油这4 个名称来这代表上述4 种奶油,其中黄油和稀奶油属于天然奶油,而麦淇淋和植脂奶油属于人造奶油。由于天然奶油产能有限,所以导致其价格居高不下,而人造奶油来源稳定,原料成本低廉,价格远低于天然奶油。但在实际应用和商品流通中,由于黄油与麦淇淋在外观、特性与用途上较为相近,而稀奶油与植脂奶油较为相似,不法商家为了追求利益,并不在商品上注明所用奶油的种类,混淆人们对天然和人造奶油的区别,妄图以价格低廉的麦淇淋充当黄油,低价的植脂奶油充当稀奶油,损害消费者权益,但目前尚无健全的鉴别二者的方法。
 
  来自北京市食品安全监控和风险评估中心的李玮、贾婧怡、李龙等人,在对奶油中脂类化学成分鉴定研究的基础上,采用核磁共振氢谱(1Hnuclear magnetic resonance spectroscopy,1H-NMR)法结合多元统计分析的代谢组学方法对市售的天然奶油、人造奶油的氘代氯仿(CDCl3)提取物进行分析。并且根据实际监管需求,分别针对黄油和麦淇淋、稀奶油和植脂奶油建立了辨别模型,研究不同种类奶油的差异性脂类成分,为天然奶油和人造奶油的快速鉴别提供依据。
 
  讨    论
 
  由于制作麦淇淋的基料油品种繁多,加上生产工艺的不同,各国生产的麦淇淋的脂肪成分都存在差别,据相关统计,目前全世界生产的麦淇淋品种约有500 余种。本研究中主成分分析(principal componentanalysis,PCA)及偏最小二乘法-判别分析(partial least squares-discriminate analysis,PLS-DA)均显示,与其他3 种奶油相比,麦淇淋的样本分布较为分散,说明其样本的组内差异较大。经过进一步图谱的对比分析,发现差异最大的M-7号样品所含的不饱和脂肪酸明显少于另外9 个麦淇淋样品。因此,在今后的工作中,需增加麦淇淋的样本量,使分类模型更加准确、更具代表性。
 
  奶油中主要的脂类成分为由甘油和脂肪酸形成的甘油三酯,最常见的脂肪酸为棕榈酸、丁酸等饱和脂肪酸和油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸。由于这些脂肪酸的结构较为相似,形成混合甘油酯的1H-NMR谱信号严重重叠,难以区分,同时脂肪酸的单纯甘油酯的标准品也较难获得,所以使得甘油三酯中的脂肪酸成分的1H-NMR谱分析更加困难。核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术中的一维全相关实验(1D total correlation spectroscopy,1D-TOCSY)技术能够得到激发核以及与其在同一个自旋体系的质子的信号,而非该自旋体系的其他质子信号则不出现在谱图中。因此,在用NMR方法研究含有多个脂肪链的甘油三酯等化合物的化学结构时,可将氢谱中谱峰严重重叠的多个脂肪酸逐个分辨出来。与一般的选择性1D-TOCSY实验方法相比化学位移选择性滤波(chemical-shift-selectivefilter,CSSF)脉冲序列中有两个180梯度选择可以将J偶合的调制重聚,并且此序列中的零量子压制也在一定程度上会改善图谱的质量,所以对1D-TOCSY来说CSSF的实验效果要优于不含CSSF的序列,更适于食品等复杂基质的定性图谱分析。本研究将相关系数负载图与CSSF 1D-TOCSY技术相结合,对具有显着性差异的非目标成分进行定性分析,为食品安全监控工作中非目标化合物的定性提供有力技术支持。
 
  要从根本上解决食品安全性问题,首先必需要找到一种判别食品质量好坏的方法。目前,红外、色谱、质谱等分析技术结合模式识别的数据分析方法在食品掺伪分析、质量控制等领域中得到应用,但由于这些分析技术都具有偏性,所以难以完成对食品复杂体系的全面分析。与传统分析方法相比,NMR技术的脉冲组合丰富多样,实验方式灵活多变,在解决非目标物的定性分析上更客观、可靠,大大地提高了所能解决的难度和增加了解决问题途径的多样性。1H-NMR的谱峰与样品中各化合物的氢原子一一对应,图谱中信号的相对强弱反映样品中各组分的相对含量,检测没有偏性,结合多种NMR手段,能快速实现对非目标物的定性分析。基于NMR代谢组学技术在建立辨别模型、寻找差异化学成分的同时,还能结合多种NMR技术对非目标成分进行定性分析,充分显示出高场NMR技术在食品等复杂混合物体系中对非目标成分快速定性的优势,为主动发现食品中存在风险积累成功经验。并且随着NMR仪器分辨率的提高、价格的降低和单次测试成本降低,基于NMR代谢组学技术将在食品安全监控工作的实际应用中得到进一步发展。
 
 
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