《International Dairy Journal》：Quantitative prediction of palm oil adulteration in ghee using Raman spectroscopy with ratiometric algorithms
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酥油中棕榈油掺假检测研究利用自制手持拉曼探头，通过1656 cm?1与1445 cm?1波段强度比值进行定量分析，在10%-90%掺假浓度范围内，检出限6% v/v，相对标准误差7.9%，绝对误差率>80%有效。
阿尼塔·达拉尔（Anita Dalal）|尼廷·库马尔（Nitin Kumar）|阿姆里塔·斯里瓦斯塔瓦（Amrita Srivastava）|赫曼特·克里希纳（Hemant Krishna）|斯里尼巴斯·萨塔帕蒂（Srinibas Satapathy）|肖万·K·马朱姆德（Shovan K. Majumder）
霍米·巴巴国家研究所（Homi Bhabha National Institute），BARC培训学院综合体，阿努沙克蒂纳加尔（Anushakti Nagar），孟买-400 094，印度
摘要
在酥油中掺入棕榈油是一种出于经济利益的掺假行为（EMA），这种行为会降低酥油的质量和营养价值。因此，迫切需要开发一种可靠且快速的方法来检测酥油中的棕榈油掺假情况。本文报道了使用拉曼光谱结合比率分析算法对酥油样品中的棕榈油掺假进行定量检测的方法。我们使用了一种自制的手持式拉曼探针，该探针适用于现场应用，用于获取光谱特征。通过对1656 cm-1和1445 cm-1波段积分强度的比值进行最小二乘回归分析，独立交叉验证（RMSEP）的平均均方根误差为7.9% v/v。所开发技术的检测限为6% v/v。在棕榈油掺入量≥20% v/v的情况下，绝对百分比准确率（PAA）（即对棕榈油在酥油中浓度的预测准确性指标）超过80%。研究结果表明，拉曼光谱结合比率分析方法是定量检测酥油中棕榈油掺假的潜在候选技术。这种方法为将拉曼光谱作为质量评估工具以及用于现场检测掺假提供了可能性。
引言
酥油，也称为澄清黄油，主要由牛或水牛的乳汁制成，主要产自亚洲、中东和非洲（Morshedi等人，2016年）。酥油广泛用于烹饪，作为调味品、香料和烹饪介质。它在阿育吠陀医学中也有重要的治疗作用，可作为疏水性药物的有效递送媒介（Mahakalkar等人，2014年）。从营养角度来看，酥油富含多种脂质，包括甘油酯、脂溶性维生素（维生素A、生育酚）、磷脂、甾醇酯、羰基化合物、胡萝卜素和游离脂肪酸。此外，酥油还是共轭亚油酸的丰富来源，而共轭亚油酸具有抗氧化、抗糖尿病、抗动脉粥样硬化、抗癌、抗炎和抗过敏等多种功效（Ahmad & Saleem，2019年；Chinnadurai等人，2013年）。然而，不诚实的商贩常常为了牟取利益，将酥油（一种昂贵的脂肪）掺入廉价且容易获得的物质中，如植物油、动物脂肪、氢化脂肪和棕榈油。此外，供需之间的巨大差距加剧了酥油掺假的问题。
出于商业目的的掺假行为会损害酥油的质量和营养价值（Begum，2024年；Mancini等人，2015年）。其中一种常见的掺假方式是在酥油中混入棕榈油，这在印度等南亚国家尤为普遍，需要通过现场检测工具来验证酥油的纯度和真实性。然而，由于酥油和棕榈油的物理化学性质非常相似（如熔点、折射率、密度以及脂肪酸组成），因此检测其中的棕榈油掺假具有挑战性（Aparnathi等人，2019年；Ramani等人，2018年）。
已经有多种技术可用于检测酥油中的外来脂肪（猪油、牛脂、人造黄油、不同植物油、矿物油和部分氢化植物油、回收烹饪油）。这些方法包括基于碘值、Reichert-Meissl（RM）值、Polenske值、皂化值等的化学方法（Jirankalgikar & De，2014年）。然而，这些方法缺乏特异性，不适合定量检测酥油中的棕榈油掺假。最近，一种基于DPPH的显色（2,2-二苯基-1-吡啶肼）检测方法被报道为一种低成本的棕榈油筛查工具，具有较好的特异性。这些方法适用于常规质量控制，但基本上是定性的或半定量的，无法提供关于掺假程度的信息（Ramani等人，2025年）。其他技术如差示扫描量热法（DSC）（Gonzalez-Ortega等人，2024年；Islam等人，2022年；Tomaszewska-Gras，2016年）、溶剂分级法（Gandhi & Lal，2017年）、气相色谱（GC）（Destaillats等人，2006年；Kazazi?等人，2021年；Molkentin，2010年；Ramani等人，2025年）、高效液相色谱（HPLC）（Kauser等人，2022年）、薄层色谱（Rani等人，2016年）和衰减全反射-傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱（Ali等人，2025年；Amit等人，2023年；Cuibus等人，2015年；Sonvanshi等人，2025年）也被用于检测酥油中的棕榈油。尽管在某些条件下这些方法有效，但大多数方法耗时较长，需要昂贵的试剂，且需要技术娴熟的专业人员，并涉及复杂的样品制备过程。
相比之下，拉曼光谱是一种快速且可靠的技术，具有强大的分析能力，已经在食用油和乳制品的质量控制中显示出潜力（Chen等人，2026年；Dalal等人，2025年；Windarsih等人，2023年；Zhao等人，2021年）。此外，该技术几乎不需要或完全不需要样品制备，是一种快速的分析方法。拉曼光谱已被证明可用于乳脂、食用油、动物脂肪及黄油和人造黄油等食品的定性评估（Ali等人，2016年；Liang等人，2023年；Lohumi等人，2018年；Nedeljkovi?等人，2016年；Taylan等人，2020年）。最近的研究还表明，拉曼光谱能够检测酥油中浓度高达20% v/v的多种掺杂物，如植物油、矿物油和猪油。然而，一些新闻报道指出，在印度的某些地区，出于经济利益的掺假比例往往远高于20% v/v（Deccan Chronical，2024年；The New Indian Press，2025年）。
因此，在本研究中，我们评估了拉曼光谱在检测酥油中棕榈油掺假方面的潜力，检测范围覆盖了10%-90% v/v的不同浓度区间。我们采用了一种基于比率分析的单变量算法来定量检测酥油中的棕榈油掺假。实验中使用了适用于现场应用的自制手持式拉曼探针来测量掺假样品和纯样品的光谱。研究结果表明，拉曼光谱结合比率分析是一种强大的工具，可用于检测和定量酥油中的棕榈油掺假。这种方法为将拉曼光谱作为质量评估工具以及用于现场检测酥油中的棕榈油掺假提供了可能性。
样本制备
我们从印度的不同地理区域收集了五种棕榈油样本，包括印多尔（Indore）、德里（Delhi）和金奈（Chennai），并从正规渠道获取了五种酥油样本。在实验中，通过将棕榈油以10% v/v的间隔逐步掺入酥油中来制备掺假样品，每个批次包含11种不同的浓度。所有样品均储存在4°C下的密封玻璃容器中。
结果
图2a显示了棕榈油（用红色线条表示）和纯酥油样本（用蓝色线条表示）的矢量标准化拉曼光谱。每个光谱是五次测量结果的平均值。灰色背景代表不同测量的标准偏差。图中出现的各种拉曼峰对应于脂肪酸的不同振动模式。
讨论
在本研究中，我们探讨了结合比率分析的拉曼光谱在现场、快速且定量检测酥油中棕榈油掺假方面的潜力。拉曼光谱基于酥油和棕榈油在饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量上的组成差异来区分和定量这两种油脂。
酥油主要由72-73%的饱和脂肪、17-18%的单不饱和脂肪和9-10%的多不饱和脂肪组成。
结论
我们应用拉曼光谱结合比率分析来定量检测酥油中的棕榈油掺假。准备了不同浓度的棕榈油掺假样品，掺入量范围为10%-90% v/v，每个浓度间隔为10% v/v，并使用自制拉曼探针测量了这些样品的光谱特征。该技术的检测限为6% v/v。相对标准误差（RSMEC）、均方根误差（RMSEP）和决定系数分别为8.2% v/v、7.9% v/v和0.99。
CRediT作者贡献声明
肖万·K·马朱姆德（Shovan K. Majumder）：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、概念构思。阿姆里塔·斯里瓦斯塔瓦（Amrita Srivastava）：撰写——审稿与编辑、数据管理。赫曼特·克里希纳（Hemant Krishna）：撰写——审稿与编辑、验证、实验设计、数据分析。斯里尼巴斯·萨塔帕蒂（Srinibas Satapathy）：撰写——审稿与编辑、监督。阿尼塔·达拉尔（Anita Dalal）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据分析、概念构思。尼廷·库马尔（Nitin Kumar）：撰写——初稿撰写、数据分析
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
