地沟油检测方案

光源模块
近红外光源能够在所测量的光谱范围内，发射一定强度的稳定光线。与其他分析理 论相比，近红外光谱分析对于光源的要求更高，需要光强能够稳定和均匀。 由于被测物为地沟油，内部成分复杂，不同物质特征吸收波段可能混叠。为了避免 互相干扰，需要光源发出的光带宽应该尽量小。设计中可以将光源通过窄带干涉滤 光片得到满足设计要求的带宽。本次设计采用近红外发光二极管（LED）作为光源 。 LED 是一种注入式电致发生器，能够将电能直接转换为光能。 由于 LED 的发 光 角较小，有较好的单向性，可近似为平行光源。 经菲涅透镜的聚焦作用，能大大减 少因投射到被测物光强的不确定而照成的误差。设计中采用多组不同波长的 LED 共 同作为光源， 由单片机控制其发光的顺序，从而能够达到对多种物质测量的要求。 每个 LED 都由单独的驱动电路控制，其输入电流大小可由单片机控制。 LED 输出 功率与驱动电流成线性关系。
2）测定水分：正常的食用油含水量一般小于0.2%，而地沟油的含 水量则要大得多，一般大于1%。因此可以根据水含量多少来判断是 否是地沟油。 3）酸价：研究发现，地沟油发生腐败和氧化变质等使酸价大幅升 高，这在潲水油和油炸老油中尤其明显，与普通食用油相关较大， 可以作为一个重要指标。
4）碘值。碘值是在规定条件下 1 kg 油脂发生加成反应所需碘的 质量，反映油脂的不饱和程度。煎炸老油在煎炸过程中不饱和脂肪 酸分解和氧化，不饱和脂肪酸含量大大减少，碘值明显降低。
地沟油成分
地沟油成分和普通的食用油差别不是很大，但是含有很多杂质。传统 意义上的地沟油在细菌总数、生物胺、酸价、胆固醇、羟基价、丙二 醛、重金属、丙烯醛等指标方面均严重超标。
地沟油的危害
“地沟油”含有大量对人体有重毒性的物质与大量细菌 、真菌等有害微生物。人食用后会造成恶心、呕吐、 腹痛等疾病，长期食用还会引发各种癌症。
其他先进方法
荧光 PCR和核磁共振等先进检验技术也不断应用 于地沟油鉴别判断。例如时下较热的太赫兹技术， 太赫兹电磁波可以与油脂中的有机物产生共振。地 沟油多来源于餐厅的废弃油渣或者提炼死亡动物尸 体、内脏，大部分地沟油都含有动物脂肪，或者加 工过程中产生过氧化物。动物油脂的结构比植物油 脂结构复杂，两者的太赫兹电磁波检振动频率差别 很大。根据此原理，通过数据比对，就能够找出潜 在的地沟油。
利用近红外光谱分析原理， 以单片机为核 心设计了应用于常见地沟油的检测。 相对于其 他检测方式，利用近红外光谱技术分析样品具 有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破 坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点 。本设计采用模块化的设计，抗干扰能力强， 满足于生活中废弃油脂的检测需求，有很好的 实用性。该系统在实践中取得良好的效果。
硅光电池将入射到其上的近红外光转换为电信号，该电流信号一般只有几个 uA。 如此微弱的信号不可能直接由 A/D 转换器使用，必须经过 I/V 转换、电 压放大、滤波。 信号处理的整体结构下图。
考虑到传感器输出电流只有 uA级， 运算放大器的偏置电流应该足够小，而且 应有低噪声、高共模抑制比的特性。ICL7650 是 Intersil 公司利用动态校零技 术和 CMOS 工艺制作的斩波稳零式高精度运算放大器，它具有输入偏置电流 小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定等优点 。
地沟油的近红外光谱分析
根据油脂中不同成分在近红外光谱的光学吸收特性、各成分的特 征吸收峰值，通过对废弃油脂光数据的采集、处理和对比，采用 逐步回归分析理论，对采集的数据建立定标方程。通过建立标准 样品模型，将采集的数据与样品模型进行比较，能够对不同废弃 油脂进行有效的鉴别。
系统采用模块化设计，主要由光源模块、检测与信号处理模块、单片机处 理模块组成。 系统的主要构成如下图所示。 通过控制光源 LED的电流， 调整光强的大小。 红外传感器将经被测物散射吸收后的光信号转换为电 信号，经过信号处理电路滤波和放大，将得到的 V 级电压信号经模数转 换器送入单片机模块处理。单片机处理模块将处理后的数据保存在外设的 存储器中同时以 LCD 显示的方式反馈给使用者。数据处理由软件部分完 成，通过建立标准地沟油的模型，将收集到的数据与标准模型进行比较， 利用逐步回归分析原理判断被测物的类型。
系统程序设计
本系统源程序采用 C 语言编写，并且在 Keil uVision4 环境 下编译。 程序设计主要包括数据采 集模块和数据处理模块。 其中数 据采集模块由键盘扫描子程序、 LED 控制子程序、A/D 转换控制 子程序组成。数据处理模块由数 据处理子程序、LCD 显示子程 序 组成。 由于近红外信噪比（S/N） 比较低，算法中采用多次累加和 平滑算法来提高 S/N。 程序流程 图如右图所示。
内源性物质性质的变化检测
地沟油是二次用油，在其酸败、煎炸过程中碘值、酸价、过氧化值、脂肪 酸含量等内在性质会发生改变。 1）基于酸败醛酮类变化挥发性成分的测定。GC-MS 联用测定地沟油中挥 发性成分，发现样品油中含有 16 种挥发性有害成分，其中 15 种为脂肪烃 ，1 种为己醛。而己醛是油脂氧化变质二级产物，可以当作判别地沟油一 个重要依据。 2）基于酸败醛酮类变化薄层色谱法。研究发现潲水油和煎炸老油的薄层色 谱有明显的拖尾斑，而食用Байду номын сангаас物油则没有。拖尾斑成分经柱色谱分离并进 行红外分析，发现位于17151705之间有一羰基峰属于醛、酮类羰基，常见 市售食用植物油的羰基伸缩峰位于 17351750之间，属于酯类的羰基。结果 表明，潲水油、煎炸老油的拖尾成分是合格食用油所不含的醛、酮类化合 物。 3）脂肪酸成分的测定。每种食用油都有其特征脂肪酸图谱，脂肪酸相对含 量一定。地沟油是一个混合油体系，含有多种动植物油脂。对掺伪地沟油 的食用油体系来说，此种食用油的脂肪酸相对组成被打乱，通过与其正常 的脂肪酸图谱对比，可判断是否是地沟油。 4）红外光谱分析。红外光谱分析主要是根据分子中C-H和 C-O键在中红外 光谱区振动方式和振动频率不同，利用傅立叶红外光谱仪，检测不同食用 油在 31002800和180 1000的数据，可利用光谱信息对油型进行判断。
单片机处理模块
控制器选用韩国三星公司生产的基于 ARM920T 内核的 32 位微处理芯片 S3C2410. 该处理器最高可运行在 203MHz，具有 ARM 处理器的所有优点：低功耗、高性 能，设计用于手持设备和通用嵌入式系统； 芯片内部集 成 LCD 控制器、8 路 10 位 ADC、3 个通用异步串行端 口、2 通道 SPI、117 个通用 I/O 等，非常适合嵌入式开 发。
地沟油的检测
目前国内尚未有检测地 沟油的统一标准。
关于食用油的理化指标检测 包括酸价、过氧化值、浸出油 溶剂残留、游离酚（棉籽油）、 总砷、铅、黄曲霉毒素、苯并 芘、农药残留共9项指标。
地沟油的鉴别检测主要分为 三类，即常规检测方法、外 源性物质的污染检测和内源 性物质检测方法。
常规检测方法
1）基于感官检测：未精炼的地沟油色泽暗淡混浊，略显暗红色， 有强烈的酸腐气味，黏度较大。因此可以通过看油的透明度、色泽 以及闻油的气味等判断。但是这种方法准确率较低，对稍加加工的 地沟油难以辨别。
检测器与信号处理模块
传感器选择在短波近红外区响应敏感的硅光电池。硅光电池的光 谱响应分布曲线如下图 所示。硅光电池在短波近红外区有很好的响 应，让其工作于光伏模式（零偏置）， 而且其光电流与输入光功率 在特定波长有良好的线性关系。光电流可以被准确测量，通过光功 率 与光电流的线性关系，能较准确的得出输入的光强。
地沟油检测方法
什么是地沟油？
地沟油实际上是一个泛指的概念,在食品 市场中 , 是人们对各类劣质油的通称。通俗 地讲,地沟油可分为以下几类： 一是狭义的地沟油,即将下水道中的油腻漂 浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜 ( 通称 泔水)经过简单加工,提炼出的油； 二是将劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工以及 提炼后产出的油； 三是用于油炸食品的油使用次数超过规定 要求后 , 再被重复使用或往其中添加一些新 油后重新使用的油。在资源回收过程中 , 这 类油品可加工成生物柴油或用作油脂化工的 原料,但绝不可以食用。
外源性物质的污染检测
从地沟油的形成过程可以看出，地沟油受到了很多外源性物质的污染: 食盐 、味精、污水管道、加工工具等金属污染; 餐具洗涤剂污染; 各种动物油脂 混入。 1）基于金属污染电导率测定。地沟油与食盐，味精、地下金属管道、废旧 铁桶等接触，金属离子严重超标，尤其是钠、铁离子超标显著。此外，餐饮 业废油脂在酸败过程中也会产生一些小分子极性物质，与各种金属离子一起 影响油脂的导电性。结果显示合格食用植物油电导率较低，都在10μs/cm以 下; 而潲水油电导率较大，在100μs/cm 以上，最高可达173.4μs / cm，是 菜籽毛油的 3 倍，是大豆色拉油的11倍，猪油的28倍。 2）基于餐具洗涤剂污染表面活性剂的测定。合格食用油不含人工合成的化 学物质十二烷基苯磺酸钠，而地沟油是从餐饮业餐具洗涤系统中收集，且与 地下生活污水接触，含有大量洗涤剂烷基苯磺酸钠，浓度为25mg/kg。 3）基于各种动物油脂混入胆固醇含量的测定。地沟油成分复杂，在回收使 用过程中不可避免地混有动物油脂。动物脂肪中普遍含有大量胆固醇，猪油 、猪板油和牛油中胆固醇含量分别为0.75、1.01和1.45 mg/g，而在植物油 中一般不含胆固醇，植物油中主要含有谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇等多种植 物甾醇。研究显示大豆油、菜籽油中胆固醇的含量均为0.031 mg/g，而纯 地沟油中胆固醇含量为0.429 mg/g。