新方法可检测橄榄油掺假，并减少环境影响

摩洛哥和法国多所大学的研究人员开发了一种检测橄榄油掺假的新方法，该方法有望显著降低能耗并减少对环境的影响。

据发表在《食品化学》期刊上的该研究作者称，这一新工具还缩短了橄榄油分析所需的时间，使现场防掺假检测得以更广泛地应用。

“特级初榨橄榄油的掺假行为——无论是与‘初榨’油等低品质橄榄油混合，还是与其他植物油混合——都是一种欺骗消费者的行为，并会对生产商的声誉造成负面影响，” 希沙姆·扎鲁阿尔向《橄榄油时报》表示。

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扎鲁瓦尔是该研究的合著者，现任摩洛哥特图安阿卜杜勒马利克·埃萨迪大学环境技术、生物技术与生物资源开发团队的科学家。

据作者称，涉及不同等级橄榄油的欺诈行为比掺入其他植物油的混合油更难检测。

“这种欺诈行为降低了橄榄油的营养和感官效益，误导了消费者，特别是在要求根据 PDO 或 PGI 等认证进行明确分类的严格法律下，”Zaroual 说道。

PDO（受保护原产地名称）和PGI（受保护地理标志）是欧盟的质量认证，旨在确保产品在成分和产地方面的真实性。

“在这种情况下，为了维护产品质量和消费者的信任，检测出哪怕是最微小的掺假也至关重要，”扎鲁瓦尔说道。

研究表明，当侧前向荧光光谱法与部分最小二乘判别分析等先进的统计分析方法相结合时，其分类准确率可达 100%。

偏最小二乘判别分析是一种监督学习方法，它将数学和统计技术应用于化学数据（化学计量学），根据样本的光谱特征对样本进行分类。

所谓监督式方法，是指使用标注数据对模型进行训练。

在这种情况下，研究人员已经知道哪些橄榄油样本是特级初榨橄榄油，哪些是掺假的，以及掺假程度如何。

该模型学会识别与每个类别相关的模式，然后利用这些知识对新的、未知的样本进行分类。

据研究人员称，与高效液相色谱和气相色谱-质谱等传统技术相比，新方法更快、更简单、更具成本效益。

高效液相色谱法用于分离和定量液体样品中的化合物。 它将样品压入装有固定相材料的高压色谱柱中，化合物根据其化学相互作用进行分离。

尽管高效液相色谱法非常精确，但由于需要昂贵的溶剂、 且需耗时费力的样品制备以及专用设备和专业培训，

气相色谱-质谱联用技术将用于分离挥发性化合物的气相色谱与通过分子碎片进行鉴定的质谱技术相结合。

虽然该技术精度极高，但技术复杂、成本高昂，且仅限于挥发性样品或经化学改性处理的样品。此外，它还需要大量的前期准备工作以及技术娴熟的人员。

“这项新技术所需资源极少，且能快速处理大量样本，”扎鲁阿尔说道。 “此外，该技术可实时、原位应用，无需高度精密的实验室即可检测欺诈行为，这使其成为质量控制领域的一项创新举措。” 

据研究人员介绍，与目前用于橄榄油分析的其他光谱技术相比，侧前向荧光光谱技术也具有显著优势。

“侧前向荧光光谱法之所以脱颖而出，是因为它采用了一种独特的方法，即通过橄榄油在特定辐射照射下发出的荧光来检测其化学成分，”扎鲁阿尔说道。

“这使得该技术对因掺假或储存条件造成的微小化学变化极为敏感，”他补充道。

扎鲁瓦尔解释说，其他技术（如中红外和近红外光谱法）侧重于测量分子振动引起的光吸收， 因此更适合分析特定成分，而非精确识别掺假。

另见：科学家利用核磁共振技术鉴定橄榄油混合物

“拉曼技术同样依赖分子振动，但可能会受到干扰性荧光信号的影响，从而限制其效率，”扎鲁瓦尔说道。 “侧面荧光光谱法可以基于油品在特定波长（例如430纳米）的荧光发射来区分油品，”他补充道。

430纳米是一个关键的分析波长，在此波长下，不同油类之间的化学差异在荧光信号中变得显而易见， 从而能够通过化学计量学分析进行精确的分类和定量。

研究人员发现，430纳米波长的荧光发射在区分特级初榨橄榄油与掺有低品质油（如初榨橄榄油、精炼橄榄油或橄榄果渣油）的样品方面特别有效。

在此波长下，由天然化合物（如叶绿素或氧化标志物）产生的荧光信号， 会呈现出清晰且一致的差异，具体取决于掺假物的种类和掺假比例。

这些独特的发射模式通过偏最小二乘判别分析等化学计量学模型进行了分析，实现了100%的分类准确率。

据作者称，这种基于侧面荧光光谱的新方法更易于使用，每次分析仅需几分钟， 这比高效液相色谱或气相色谱-质谱法所需的数小时时间要短得多。

“侧前荧光光谱分析每份样品只需几分钟，每份样品进行三次扫描，非常适合快速处理大量样品，”扎鲁瓦尔说道。 

“它还最大限度地减少了化学品和溶剂的使用，既降低了成本，又减少了对环境的影响，”他补充道。

研究人员还观察到，该设备的能耗远低于传统方法。

“此外，它不需要高超的技术技能或先进的实验室，因此小型橄榄油厂的质量控制实验室也能使用，”他补充道。 “侧前向荧光光谱法只需接受基础培训即可操作设备并解读结果，从而减少了对高度专业化人员的依赖。”

其高灵敏度还使得检测极微量的掺假成为可能。

“研究表明，侧前向荧光光谱法能够检测出特级初榨橄榄油中掺入低至5%的橄榄油，这充分展示了该技术的灵敏度，”扎鲁瓦尔表示。

“这使得该技术甚至适用于检测那些使用传统方法可能难以识别的小规模欺诈行为，”他补充道。

据研究人员称，应用该方法的最佳时机是在生产阶段，这样可以在产品进入供应链之前及早发现任何欺诈行为。

“它还可以在包装过程中用于监控质量并确保产品完整性，”扎鲁瓦尔说道。 “如有需要，该方法还可在分销或零售环节应用，以确保符合法规要求，并保护最终消费者免受欺诈。” 

在利用侧前荧光光谱法获得最佳结果方面，面临的挑战包括外部因素的影响， 例如储存或光照与热暴露，这些因素可能影响荧光发射并干扰分析结果。

“此外，要区分化学特征接近特级初榨橄榄油的橄榄油混合物可能很困难，这需要更精确的参考模型以及先进统计工具的整合，” 扎鲁阿尔表示。

“多酚和挥发性化合物造成的化学干扰会改变荧光特征，这也是另一个潜在的挑战，”他补充道。

据作者介绍，一旦该技术经过监管框架的评估和批准，侧前向荧光光谱法有望成为监测橄榄油的标准工具。

“随着标准化协议的制定以及国际橄榄油理事会等组织的官方认可， 该技术可用于确保符合PDO和PGI等原产地及质量认证标准，”扎鲁瓦尔表示。“这也是开发这项技术的主要目标之一。” 

据研究人员介绍，未来的工作将侧重于覆盖更广泛的植物油种类，并优化预测模型以实现更精准的欺诈检测。

“我们将致力于开发紧凑、低成本的设备，供生产商和分销商在实地使用，”扎鲁瓦尔表示。 “研究团队还计划深入研究荧光与地理来源及品种来源之间的关系，以开发一种基于地理指纹识别的方法。”

“其他目标还包括提高检测灵敏度，以识别低于0.5%的掺假水平，并整合人工智能系统来分析实时数据，”扎鲁瓦尔总结道。

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