温压条件下食用植物油光学性质和流变特征研究

As people's living standards, food safety is increasingly a cause for concern. In this project, the optical properities and rheology characters of edible vegetable oils at different temperature and pressure are studied, and the optical detection method for discrimination of edible vegetable oil is presented. The research includes: 1, Using a Michelson interferometer and high-pressure vessel with four optical windows, the refractive indices of edible vegetable oils are measured in the condition of isothermal and pressure-varying, or isobaric and temperature-varying, then constructing relation between refractive indices of edible vegetable oils and temperature, pressure; 2, Using time-resolved fluorescence spectroscopy and high-pressure vessel with four optical windows, the viscosities of edible vegetable oils are measured in the condition of isothermal and pressure-varying, or isobaric and temperature-varying, then constructing relation between viscosities of edible vegetable oils and temperature, pressure; 3, Using Raman spectroscopy with Variable temperature units and diamond anvil cell, Raman spectrum of edible vegetable oil are studied in the condition of isothermal and pressure-varying, or isobaric and temperature-varying; 4.Parameters of adulterated vegetable oil (waste cooking oil, low quality vegetable oil, animal oil, etc) are measured using above equipments.Compare to measured results of common edible vegetable oils and below standard edible vegetable oils, combining statistical methods, the best solution to discrimination edible oil is determined . The research can be used in the field of quality and safety detection of edible oil, and has important scientific significance and wide application prospects.

随着人们生活水平的提高，食品安全问题越来越引起人们的关注。本项目以食用植物油为研究对象，在变温变压条件下对其光学性质和流变特征进行了系统的研究，并针对食用油的质量安全问题，提出基于温度和压力扫描的光学检测方法。研究内容主要包括：1、利用迈克尔逊干涉仪和四光学窗口高压腔研究常见食用植物油折射率与温度和压强之间的关系；2、利用时间分辨荧光光谱仪和四光学窗口高压腔研究常见食用植物油的粘度与温度和压强之间的关系；3、利用变温拉曼光谱仪和金刚石对顶砧研究常见食用植物油不同温度和压强下的拉曼光谱性质；4、利用上述装置对掺假食用植物油（如潲水油，低品质植物油，动物油等）的折射率、粘度和拉曼光谱进行测定，并与合格食用植物油的结果比对，结合统计方法，提出一种食用植物油光学鉴别方法。该课题可用于食用油质量安全检测领域，具有重要的科学意义和广泛的应用前景。

本项目系统的研究了温度和压力对植物油的拉曼光谱、折射率和粘度的影响规律。利用拉曼光谱仪对不同的植物油拉曼光谱进行了分析，并在此基础上对植物油不同温度和压力下的拉曼光谱进行了分析，给出了压力和温度对食用植物油结构变化的影响。研究表明油脂中几个特殊的拉曼光谱强度相对值可以表征油脂中的C=C双键含量。利用油脂所测的碘值与拉曼光谱强度做进一步线性拟合发现，油脂拉曼光谱的A3009/A1437相对强度与碘值的线性关系较好，因此可利用该相对强度分析油脂的不饱和度。以大豆油为样品，研究了温度和压力对大豆油结构相变的影响。研究发现，降温导致大豆油发生液固相变，但在加压过程中，大豆油经历了两次相变过程，液固相变和固固相变。而且降温和加压导致的相变是可逆的。研究给出了相变温度和相变压力；对花生油、芝麻油、玉米油、葵花籽油的折射率随温度变化的关系进行了研究。研究表明，植物油的折射率随温度的增加而线性降低。利用傅里叶变换红外光谱仪分析了四种植物油的红外光谱，阐明了植物油的主要成分中不饱和脂肪酸的含量对折射率的影响显著。研究给出了一种新的测量高压下液体折射率的方法，该方法将光学相干层析技术结合共聚焦方法，可以取长补短，同时得到样品的折射率和厚度。利用该装置对大豆油不同压力下的折射率进行了测量，折射率随着压力的增大而增大； 研究了温度对花生油、玉米油、葵花籽油和芝麻油等四种常用植物油粘度的影响，并根据红外光谱分析结果，给出食用植物油的主要成分与粘度之间关系。研究表明植物油的粘度随温度的升高而指数减小。红外光谱分析表明植物油中脂肪酸的不饱和程度越高，其粘度越小。研究还利用金刚石对顶砧与改造的显微镜结合，基于落球法原理设计了一种结构简单、测量方便的高压下的粘度测量装置。并利用该装置测量了橄榄油的高压粘度，测量结果表明橄榄油的粘度随压力的增大而指数增大；研究还给出了植物油的折射率和粘度的关系。根据两者的关系，提出了一种基于折射率的测量预测植物油粘度的方法。这些研究给出了温度和压力对食用植物油的光谱、折射率和粘度的影响，为植物油的掺假鉴别、分类和质量检测提供了相关思路和理论依据。