脂肪酸甲酯碳同位素測定值的校正方法對比研究

姚 遠(yuǎn)，趙江濤，曹蘊(yùn)寧，王 政，劉衛(wèi)國

（1.西安交通大學(xué)，人居環(huán)境與建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所，黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710075）

脂肪酸甲酯碳同位素測定值的校正方法對比研究

姚 遠(yuǎn)1，2，趙江濤2，曹蘊(yùn)寧2，王 政2，劉衛(wèi)國1，2

（1.西安交通大學(xué)，人居環(huán)境與建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710049；2.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所，黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710075）

氣相色譜－燃燒－同位素比值質(zhì)譜（GC-C-IRMS）分析脂肪酸單體化合物碳同位素時(shí)，首先對脂肪酸甲酯化，但是測得的δ13C值為脂肪酸甲酯的δ13C值，因此需要對其進(jìn)行數(shù)學(xué)校正，才能得到脂肪酸δ13C值。為了得到準(zhǔn)確的甲酯化使用的甲醇δ13C值，提高校正后的脂肪酸δ13C值的精準(zhǔn)度，本研究利用3種不同方法測定甲醇δ13C值：1）甲醇與鈉反應(yīng)制備甲醇鈉固體，離線測定甲醇鈉固體δ13C值；2）液氮冷卻石英管注樣法制備甲醇結(jié)晶體，離線測定甲醇結(jié)晶體δ13C值；3）GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定甲醇δ13C值。并通過離線測定得到脂肪酸單體化合物及其甲酯化后的脂肪酸甲酯δ13C值。然后用此3種不同方法測定的甲醇δ13C值分別對脂肪酸甲酯δ13C值進(jìn)行數(shù)學(xué)校正，將計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與脂肪酸單體化合物δ13C值進(jìn)行誤差分析。研究結(jié)果表明：離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值為－50.17‰，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.086‰（n＝5），重現(xiàn)性優(yōu)于其他兩種方法，用其校正后的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值誤差最小。因此，離線測定甲醇結(jié)晶體δ13C值是一種相對可靠的測定甲醇δ13C值的方法，可提高校正脂肪酸甲酯碳同位素測定值的精準(zhǔn)度。關(guān)鍵詞：脂肪酸甲酯；甲醇；碳同位素；校正方法

脂肪酸作為一種生物標(biāo)志化合物已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、地質(zhì)、食品、生物、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域［1－7］。目前，隨著單體有機(jī)化合物穩(wěn)定同位素分析（CSIA）技術(shù)的不斷發(fā)展，氣相色譜－燃燒－同位素比值質(zhì)譜（GC-C-IRMS）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)樣品單體化合物的在線同位素測定，已成為一種有效、準(zhǔn)確的CSIA技術(shù)，同時(shí)也被廣泛應(yīng)用到脂肪酸單體化合物碳同位素的分析和相應(yīng)的研究中［8－13］。

通常，采用 GC-C-IRMS分析脂肪酸，特別是長鏈脂肪酸（12碳以上）時(shí)，一般不直接進(jìn)行分析，須將它們先衍生為脂肪酸甲酯后才進(jìn)行測定［8－13］。脂肪酸的甲酯化是為了把高沸點(diǎn)，不易揮發(fā)、氣化的脂肪酸與甲醇反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯，使其變成低沸點(diǎn)易揮發(fā)、氣化的物質(zhì)，從而降低氣化溫度，提高分離效果［14］。目前，脂肪酸的甲酯化方法可分為3類：酸催化法、堿催化法和三甲基硅重氮甲烷（TMS）法［14－15］。由于操作方便、快速，在脂肪酸單體化合物碳同位素研究中，多采用鹽酸－甲醇酸催化的甲酯化方法。

在甲酯化過程中，由于酯化甲基碳的引入使得脂肪酸碳同位素組分改變，測定的脂肪酸甲酯碳同位素值必須進(jìn)行數(shù)學(xué)校正，扣除酯化甲基的碳同位素值，才能計(jì)算獲得研究所需要的脂肪酸碳同位素值。因此，得到準(zhǔn)確的甲酯化使用的甲醇碳同位素值，將有助于提高校正后的脂肪酸碳同位素值的精準(zhǔn)度。但是，目前對于測定甲醇碳同位素值的研究甚少，Hammer等［16］通過離線測定得到脂肪酸及其甲酯化后的脂肪酸甲酯δ13C值，然后利用質(zhì)量平衡方程計(jì)算得到甲醇δ13C值為－49.7±2.5‰（n＝8），但此方法重現(xiàn)性較差，沒有得到精準(zhǔn)的甲醇δ13C值。

已有研究者對揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）碳同位素值測定方法進(jìn)行研究，Jochmann等［17］采用頂空進(jìn)樣方式，提高了GC-C-IRMS分析VOCs碳同位素值的靈敏度。黃代寬等［18］設(shè)計(jì)了冷阱注樣－密閉石英管燃燒法制備甲酸、乙酸標(biāo)準(zhǔn)的同位素樣品，避免了制備過程中因揮發(fā)所導(dǎo)致的同位素分餾，并在Finnigan MAT-252氣體同位素比值質(zhì)譜儀上對其碳同位素值進(jìn)行測定，同時(shí)與GC-C-IRMS測定的碳同位素值進(jìn)行對比。研究結(jié)果表明，離線測定甲酸、乙酸碳同位素值的方法具有極高的重現(xiàn)性，精密度上優(yōu)于后者。由于甲醇也是一種VOCs，借鑒前人對VOCs碳同位素值測定方法的研究，本工作提出了3種不同方法測定甲醇碳同位素值：1）甲醇與鈉反應(yīng)制備甲醇鈉固體，離線測定甲醇鈉固體碳同位素值；2）液氮冷卻石英管注樣法制備甲醇結(jié)晶體，離線測定甲醇結(jié)晶體碳同位素值；3）GCC-IRMS頂空進(jìn)樣測定甲醇碳同位素值。

通過分析3種不同方法測定的甲醇δ13C值，將其分別對離線測定的甲酯化后脂肪酸甲酯δ13C值進(jìn)行校正，并將計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值進(jìn)行誤差分析，從而得出測定甲醇碳同位素值的可靠方法，進(jìn)而提高校正脂肪酸甲酯碳同位素測定值的精準(zhǔn)度。

1 試驗(yàn)部分

1.1 樣品和主要試劑、儀器

脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)單體化合 物 （C16：0、C18：0、C20：0、C24：0、C30：0）：美國 NU-CHEK 公司產(chǎn)品。

甲醇、甲苯（高效液相色譜級）：美國Fisher公司產(chǎn)品；正己烷、乙酰氯（液相色譜級）：德國Merck公司產(chǎn)品；氯化鈉（分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠產(chǎn)品。

氣相色譜－燃燒－同位素比值質(zhì)譜儀（GC-CIRMS）：由Thermo Trace Ultra氣相色譜儀和燃燒裝置在線連接的Thermo Delta V同位素比值質(zhì)譜儀組成；MAT-251型氣體同位素比值質(zhì)譜儀：美國Thermo Finnigan公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 分別取約3mg脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)單體化合物（C16：0、C18：0、C20：0、C24：0、C30：0）于4mL小瓶中，加入2mL 鹽酸－甲醇后，在60℃下酯化12h，然后在酯化后的樣品中加入2mL 5%NaCl溶液，用1.5mL正己烷萃取3次，最后用氮?dú)獯蹈?，甲苯定容?mL，制備為脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.2 固體甲醇鈉的制備 稱取一定量的鈉金屬置于2mL小瓶，加入過量的甲醇至完全反應(yīng)，然后在氮?dú)庀麓抵琳吵淼囊淮蓟顲H3ONa·CH3OH，再將此一醇化物在150℃下加熱，即可得到固體甲醇鈉。

1.2.3 甲醇結(jié)晶體樣品的制備 采用液氮冷卻石英管注樣法制備甲醇結(jié)晶體樣品，首先在石英管內(nèi)加入氧化銅、銅絲和鉑絲，再用液氮冷卻石英管3～5min后，注入6μL甲醇溶液，冷卻5min使其完全凝固為結(jié)晶體，然后抽真空后用液化氣焊割炬將石英管開口端密封，可有效避免樣品制備過程中因揮發(fā)導(dǎo)致的碳同位素分餾。

1.2.4 脂肪酸和脂肪酸甲酯碳同位素值的測定

分別取約1mg脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)單體化合物（C16：0、C18：0、C20：0、C24：0、C30：0）和1mL 制備的脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液的吹干樣品，置于石英管內(nèi)，加入氧化銅、銅絲和鉑絲，抽真空后用液化氣焊割炬將石英管開口端密封，置于馬弗爐內(nèi)，850℃下恒溫灼燒4h，充分氧化。樣品爐冷卻至室溫后，在真空系統(tǒng)中用酒精－液氮冷阱收集純化CO2氣體，最后用MAT-251型同位素質(zhì)譜儀測定CO2的碳同位素。

質(zhì)譜條件：離子源發(fā)射電流0.8mA，離子源真空6×10－5Pa，源磁鐵0.313T，高電壓9.99kV。

碳同位素組成的表達(dá)式為：

δ13C（‰）＝［（Rsa－Rst）/Rst］×1 000

式中：Rsa為樣品的碳同位素比值（13C/12C）；Rst為標(biāo)準(zhǔn)的碳同位素比值（13C/12C）。

碳同位素組成相對于V-PDB標(biāo)準(zhǔn)。樣品的測定精度用國家標(biāo)準(zhǔn)爐黑（GBW04407）控制，每批樣品至少帶1個(gè)工作標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)分析誤差小于0.2‰。同位素分析在中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成。

1.2.5 甲醇碳同位素值的測定

1）離線測定甲醇鈉固體碳同位素值

稱取約8mg固體甲醇鈉于石英管內(nèi)，加入氧化銅、銅絲和鉑絲，抽真空后用液化氣焊割炬將石英管開口端密封，置于馬弗爐內(nèi)，850℃下恒溫灼燒4h，充分氧化。樣品爐冷卻至室溫后，在真空系統(tǒng)中用酒精－液氮冷阱收集純化CO2氣體，最后用MAT-251型同位素質(zhì)譜儀測定CO2的碳同位素。標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)分析誤差小于0.2‰。

2）離線測定甲醇結(jié)晶體的碳同位素值

將密封后石英管中的甲醇結(jié)晶體樣品置于馬弗爐內(nèi)，850℃下恒溫灼燒4h，充分氧化。樣品爐冷卻至室溫后，在真空系統(tǒng)中用酒精－液氮冷阱收集純化CO2氣體，最后用MAT-251型同位素質(zhì)譜儀測定CO2的碳同位素。標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)分析誤差小于0.2‰。

3）GC-C-IRMS頂空測定甲醇的碳同位素值

取約1mL甲醇溶液置于1.5mL小瓶中，放置1h后采用頂空進(jìn)樣方式，進(jìn)樣量1μL。

色譜條件：色譜柱HP-1MS型毛細(xì)管柱（60 m×0.32mm×0.25μm），樣口溫度290℃，載氣（He）流速1.0mL/min，分流比100∶1。

甲醇樣品經(jīng)色譜柱后，在氧化爐980℃條件下轉(zhuǎn)化為CO2氣體，進(jìn)入同位素比值質(zhì)譜測定碳同位素值。

質(zhì)譜條件：離子源發(fā)射電流1.5mA，離子源真空1.2×10－4Pa，高電壓3.09kV。

每6個(gè)分析樣品之間加測一個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作標(biāo)準(zhǔn)（C21、C25、C27、C29、C31和 C33共6個(gè)正構(gòu)烷烴化合物），以監(jiān)控實(shí)驗(yàn)過程中碳同位素的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確性，分析誤差小于0.3‰。同位素分析在中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 離線測定的脂肪酸和脂肪酸甲酯δ13 C值的比較

通過離線測定脂肪酸單體化合物（C16：0、C18：0、C20：0、C24：0、C30：0）及其甲酯 化 后 的 脂肪酸甲酯δ13C值，比較兩者之間的差異，分析甲酯化對脂肪酸碳同位素分餾的影響。圖1比較了離線測定的脂肪酸和脂肪酸甲酯δ13C值，后者相對于前者均偏負(fù)（0.69‰～1.16‰），有著明顯的差異，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過離線測定δ13C值的誤差分析范圍（＜0.2‰）。因此，本研究使用的甲醇對脂肪酸甲酯化造成脂肪酸碳同位素的明顯分餾。

圖1 離線測定的脂肪酸和脂肪酸甲酯δ13C值的比較Fig.1 Comparisons ofδ13C values of fatty acids and FAMEs by off-line analysis

在甲酯化過程中，化學(xué)反應(yīng)過程和甲醇的甲基碳引入脂肪酸都有可能造成脂肪酸碳同位素分餾。初步推測，甲酯化造成脂肪酸碳同位素明顯分餾可能有兩個(gè)原因：1）甲醇的甲基碳引入脂肪酸中碳同位素組分的改變；2）脂肪酸甲酯化反應(yīng)過程中動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)產(chǎn)生的同位素分餾。已有研究表明：如果在酯化反應(yīng)過程中加入過量的甲醇，通常為定量反應(yīng)，此過程不存在動(dòng)力學(xué)同位素分餾效應(yīng)［19］。本研究在制備脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液過程中，用2mL鹽酸－甲醇分別對約3 mg脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)單體化合物進(jìn)行甲酯化，甲醇足夠過量，并且在60℃下加熱反應(yīng)12h的酯化條件保證了脂肪酸完全酯化［15］。因此，甲酯化反應(yīng)過程中不存在動(dòng)力學(xué)同位素分餾。從而推斷，酯化甲基碳的引入是造成脂肪酸碳同位素分餾的主要原因。

2.2 3種不同方法測定的甲醇δ13 C值校正脂肪酸甲酯δ13C值的對比

由于甲醇甲基碳的引入造成脂肪酸碳同位素的明顯分餾，所以，有必要對甲酯化后的脂肪酸甲酯δ13C值進(jìn)行數(shù)學(xué)校正，以得到所需的脂肪酸δ13C值。一個(gè)給定的脂肪酸甲酯的碳同位素組成是脂肪酸中每個(gè)碳和酯化甲基碳共同貢獻(xiàn)的結(jié)果，而酯化甲基碳同位素組成應(yīng)該與酯化使用的甲醇一致。只有扣除酯化甲基碳同位素的貢獻(xiàn)，才能獲得脂肪酸碳同位素的組成［20］。Duan等［21］和 Dungait等［22］利用質(zhì)量平衡方程對脂肪酸甲酯碳同位素值進(jìn)行了校正，校正公式如下：式中：n、δ13CFA分別為脂肪酸的碳數(shù)和碳同位素組成；δ13CFAME為脂肪酸甲酯的碳同位素組成；δ13CCH3OH為酯化使用的甲醇的碳同位素組成。

對于甲醇碳同位素組成的測定，采用以下3種不同方法：1）甲醇與鈉反應(yīng)制備甲醇鈉固體，離線測定甲醇鈉固體碳同位素值；2）液氮冷卻石英管注樣法制備甲醇結(jié)晶體，離線測定甲醇結(jié)晶體碳同位素值；3）GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定甲醇碳同位素值。測定的甲醇δ13C值列于表1。離線測定甲醇鈉固體δ13C值為－51.79‰ ±0.814‰（n＝5）；離線測定甲醇結(jié)晶體δ13C值為－50.17‰ ± 0.086‰（n＝5），GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定甲醇δ13C值為－50.59‰ ±0.185‰（n＝5），3種方法測定的甲醇δ13C值之間有著明顯的差異。為了分析這3種方法測定甲醇δ13C值的準(zhǔn)確性，分別將此3種方法測定的甲醇δ13C值與離線測定的脂肪酸甲酯δ13C值代入公式（1）進(jìn)行校正，計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值進(jìn)行誤差分析，結(jié)果列于表2。

表2 3種不同方法測定的甲醇δ13C值校正脂肪酸甲酯δ13C值的對比Table 2 Comparisons of three different determination methods ofδ13C values of the methanol to correctδ13C values of FAMEs

由表2可以看出，誤差2（0.04‰～0.16‰）和誤差3（0.06‰～0.18‰）較小，且?guī)缀跸嗟?，均在離線測定δ13C值的誤差分析范圍（＜0.2‰）之內(nèi)，而誤差1（0.12‰～0.25‰）相對于誤差2和誤差3較大，其中脂肪酸C18和C24的誤差1分別為0.25‰、0.23‰，超過離線測定δ13C值的誤差分析范圍。由此可以初步認(rèn)為，離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值和GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定的甲醇δ13C值都接近于理論值，而離線測定的甲醇鈉固體δ13C值相對于理論值誤差較大。

在制備甲醇鈉固體過程中，本研究參考董紅?。?3］研制的制備固體甲醇鈉方法，在金屬鈉中加入過量甲醇，反應(yīng)完全后將產(chǎn)物濃縮至分離出一醇化物CH3ONa·CH3OH，再將此一醇化物在150℃下加熱，即可制備得到固體甲醇鈉，但此方法很難得到純度100%的甲醇鈉固體。另外離線測定5個(gè)平行實(shí)驗(yàn)制備的甲醇鈉固體樣品的δ13C值標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.814‰，重現(xiàn)性較差，這也有可能是CH3ONa·CH3OH在制備甲醇鈉固體過程中碳同位素分餾大小的不同所導(dǎo)致的。因此，沒有制備得到純度100%的甲醇鈉固體以及化學(xué)反應(yīng)過程中動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)都有可能產(chǎn)生甲醇碳同位素的分餾。由此推斷，離線測定的甲醇鈉固體δ13C值相對于理論值誤差較大的原因是在制備甲醇鈉固體過程中產(chǎn)生較大的碳同位素分餾。

在采用液氮冷卻石英管注樣法制備甲醇結(jié)晶體過程中，預(yù)先用液氮冷卻石英管3～5min，再往石英管中注入6μL甲醇，冷凍5min，凝固為結(jié)晶體后抽真空，用液化氣焊炬將石英管密封。由于注入的甲醇量很少以及甲醇易揮發(fā)的物理性質(zhì)，在注入石英管過程中，有少量甲醇揮發(fā)，從而使制備的甲醇結(jié)晶體產(chǎn)生微弱的碳同位素分餾，導(dǎo)致用離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值校正后的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值有微小誤差。

GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣方式是揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機(jī)物理想的進(jìn)樣技術(shù)，Slater等［24］實(shí)驗(yàn)證實(shí)，氣相（頂空）中的δ13C值代表了液相中的δ13C值，兩者的同位素差異均在誤差分析范圍之內(nèi)。因此，甲醇頂空進(jìn)樣方式幾乎不產(chǎn)生碳同位素分餾。但已有研究表明：GC和IRMS的測定條件都有可能影響GC-C-IRMS對穩(wěn)定同位素的分析［25－26］。因此認(rèn)為，GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣方式測定的甲醇δ13C值對脂肪酸甲酯δ13C值校正后，計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值有微小誤差的原因是GC-CIRMS系統(tǒng)本身測定條件影響的。

2.3 離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13 C值和GC-CIRMS頂空進(jìn)樣測定的甲醇δ13C值比較

以上研究表明：離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值和GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定的甲醇δ13C值都接近于理論值。為了驗(yàn)證這兩種方法測定的甲醇δ13C值哪個(gè)更接近于理論值，首先使用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)研究這兩種方法測定的甲醇δ13C值是否存在顯著差異，結(jié)果列于表3。若這兩種方法測定的甲醇δ13C值不存在顯著差異，說明兩者的甲醇δ13C值都接近于理論值；若存在顯著差異，說明其中的一種方法測定的甲醇δ13C值更接近于理論值。

如表3所示，甲醇δ13C值的T統(tǒng)計(jì)值為4.683，對應(yīng)雙尾相伴概率為0.002，小于顯著性水平0.05，因此認(rèn)為這兩個(gè)樣本的均值有顯著差異。說明離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值和GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定的甲醇δ13C值有顯著差異，其中一種方法測定的甲醇δ13C值更接近于理論值。

表3 兩種不同方法測定的甲醇δ13C值的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)Table 3 Independent-samples T test onδ13C values of the methanol by the two different determination methods

為了分析離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值和GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定的甲醇δ13C值哪個(gè)更接近于理論值，對兩者校正后的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值的誤差進(jìn)行比較，示于圖2。由圖2可知，誤差2小于誤差3，表明離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值更接近于理論值。并且由表1顯示，離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C 值標(biāo)準(zhǔn)偏差（0.086‰，n＝5）小于 GC-CIRMS頂空測定的甲醇的δ13C值標(biāo)準(zhǔn)偏差（0.185‰，n＝5），說明離線測定甲醇結(jié)晶體δ13C值的方法重現(xiàn)性優(yōu)于GC-C-IRMS頂空進(jìn)樣測定。因此，離線測定甲醇結(jié)晶體δ13C值優(yōu)于其他兩種方法，是一種相對可靠的測定甲醇碳同位素值的方法。

圖2 誤差2和誤差3的比較Fig.2 Comparisons between error two and error three

3 結(jié)論

通過分析3種不同方法測定的甲醇δ13C值，將其分別對離線測定的甲酯化后的脂肪酸甲酯δ13C值進(jìn)行校正，并將計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值進(jìn)行誤差分析，可以得到以下結(jié)論：

1）離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值和GC-CIRMS頂空進(jìn)樣測定的甲醇δ13C值對脂肪酸甲酯校正后，計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與離線測定的 脂 肪 酸δ13C 值 誤 差 較 小 （0.04‰ ～0.18‰），且?guī)缀跸嗟?，而用離線測定的甲醇鈉固體δ13C值計(jì)算得到的脂肪酸δ13C值與離線測定的脂肪酸δ13C值誤差較大（0.12‰～0.25‰）。

2）離線測定的甲醇結(jié)晶體δ13C值最接近于理論值，并且此方法測定的甲醇δ13C值標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.086‰（n＝5），重現(xiàn)性優(yōu)于其他兩種方法。所以，離線測定甲醇結(jié)晶體δ13C值是一種相對可靠的測定甲醇碳同位素值的方法，進(jìn)而提高了校正脂肪酸甲酯碳同位素測定值的精準(zhǔn)度。

［1］BALLENTINE D C，MACKO S A，TUREKIAN V C，et al.Compound specific isotope analysis of fatty acids and polycycfic aromatic hydrocarbons in aerosols：Impfications for biomass burning［J］.Org Geochem，1996，25：97-104.

［2］TOLOSA I，VESCOVALI I，LEBLOND N，et al.Distribution of pigments and fatty acid biomarkers in particulate matter from the frontal structure of the Alboran Sea（SW Mediterranean Sea）［J］.Marine Chemistry，2004，88：103-125.

［3］STEFANOVA M，DISNAR J R.Composition and early diagenesis of fatty acids in lacustrine sediments，lake Aydat （France）［J］.Organic Geochemistry，2000，31：41-55.

［4］BOND B，F(xiàn)ERNANDEZ D R，VANDERJAGT D J，et al.Fatty acid，amino acid and trace mineral analysis of three complementary foods from Jos，Nigeria［J］.Journal of Food Composition and A-nalysis，2005，18：675-690.

［5］WOODBURY S E，EVERSHED R P，ROSSELL J B.δ13C analyses of vegetable oil fatty acid components，determined by gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry，after saponification or regiospecific hydrolysis［J］.Journal of Chromatography A，1998，805：249-257.

［6］FANG J，BARCELONA M J，ABRAJANO T，et al.Isotopic composition of fatty acids of extremely piezophilic bacteria from the Mariana Trench at 11，000m［J］.Marine Chemistry，2002，80：1-9.

［7］BRENNAN J T.Use of stable isotopes to study fatty acid and lipoprotein metabolism in man［J］.Prostaglandins，Leukotrienes and Essential Fatty Acid，1997，57：467-472.

［8］RUESS L，CHAMBERLAIN P M.The fat that matters：Soil food web analysis using fatty acids and their carbon stable isotope signature［J］.Soil Biology ＆ Biochemistry，2010，42：1 898-1 910.

［9］KANGANI C O，KELLY D E，DELANY J P.New method for GC/FID and GC-C-IRMS analysis of plasma free fatty acid concentration and isotopic enrichment［J］.Journal of Chromatography B，2008，873：95-101.

［10］CROSSMAN Z M，WANG Z P，INESON P.Investigation of the effect of ammonium sulfate on populations of ambient methane oxidising bacteria by13C-labelling and GC/C/IRMS analysis of phospholipid fatty acids［J］.Soil Biology ＆ Biochemistry，2006，38：983-990.

［11］金青哲，施峰華，謝 峰，等.碳同位素比值法檢測棕櫚油摻入玉米油的研究［J］.中國油脂，2009，34（1）：73-75.

［12］段 毅，宋金明，張 輝.南沙海區(qū)生物單體脂類碳同 位 素 研 究 ［J］.中 國 科 學(xué)，2003，3（9）：889-894.

［13］王 娜，諸乃彤，劉 銳，等.魚油原料中DHA、EPA的碳穩(wěn)定同位素測定的方法［J］.食品研究與開發(fā)，2010，31（10）：147-152.

［14］范亞葦，鄧澤元，余永紅，等.不同脂肪酸甲酯化方法對共軛亞油酸分析的影響［J］.中國油脂，2007，32（1）：52-55.

［15］寇秀穎，于國萍.脂肪和脂肪酸甲酯化方法的研究［J］.食品研究與開發(fā)，2005，26（2）：46-47.

［16］HAMMER B T，F(xiàn)OGEL M L，HOERING T C.Stable carbon isotope ratios of fatty acids in seagrass and redhead ducks［J］.Chemical Geology，1998，152：29-41.

［17］JOCHMANN M A，BLESSING M，HADERLEIN S B，et al.A new approach to determine method detection limits for compound-specific isotope analysis of volatile organic compounds［J］.Rapid Commun Mass Spectrom，2006，20：3 639-3 648.

［18］黃代寬，李心清，安 寧，等.揮發(fā)性有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)樣品的碳同位素δ13C測定：以甲酸、乙酸為例［J］.質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2008，29（5）：301-305.

［19］RIELEY G.Derivatization of organic compounds prior to gas chromatographic-combustion-isotope ratio mass spectrometric analysis：Identif ication of isotope fractionation processes［J］.Analyst，1994，19：915-919.

［20］段 毅，文啟彬，羅斌杰，等.南沙海洋和甘南沼澤現(xiàn)代沉積物中單個(gè)脂肪酸碳同位素組成及其成因［J］.地球化學(xué)，1995，24（3）：270-275.

［21］DUAN Y，WEN Q B，ZHENG G D，et al.Isotopic composition and probable origin of individual fatty acids in modern sediments from Ruoergai Marsh and Nansha Sea，China［J］.Org Geochem，1997，27：583-589.

［22］DUNGAIT J A J，DOCHERTY G，STRAKER V，et al.Interspecific variation in bulk tissue，fatty acid and monosaccharideδ13C values of leaves from a mesotrophic grassland plant community［J］.Phytochemistry，2008，69：2 041-2 051.

［23］董紅健.固體甲醇鈉的研制［J］.精細(xì)化工中間體，2003，3（1）：40-46.

［24］SLATER G F，DEMPSTER H S，SHERWOOD LOLLAR B，et al.Headspace analysis：A new application for isotopic characterization of dissolved organic contaminants［J］.Environ Sci Technol，1999，32：190-194.

［25］MERRITT D A，HAYES J M.Factors controlling precision and accuracy in isotope-ratio-monitoring mass spectrometry［J］.Anal Chem，1994，66：2 336-2 347.

［26］LIU W，WANG Z，CUI L，et al.Variation of compound-specific hydrogen isotope ratios under changing temperature program in gas chromatography/thermal conversion/isotope ratio mass spectrometry［J］.Rapid Commun Mass Spectrom，2012，26：1 746-1 752.

Comparative Study on Correction Methods of Carbon Isotope Measured Values of the Fatty Acid Methyl Esters

YAO Yuan1，2，ZHAO Jiang-tao2，CAO Yun-ning2，WANG Zheng2，LIU Wei-guo1，2
（1.School of Human Settlement and Civil Engineering，Xi’an Jiaotong University，Xi’an710049，China；2.State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology，Institute of Earth Environment，Chinese Academy of Sciences，Xi’an710075，China）

Methyl esterification of fatty acids is required prior to gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry（GC-C-IRMS）analysis，but each fatty acid methyl ester（FAME）contains a methyl group from derivatization that is not present in the original fatty acid.So it is necessary to correct theδ13C value of each FAME for theδ13C value of the extra methyl carbon.In order to obtain the accurateδ13C value of the methanol used to methylate the fatty acids，and then improve the accuracy of the correctedδ13C values of fat-ty acids，this paper analyse theδ13C values of the methanol as determined by three different methods：1）Theδ13C values of sodium methoxide solid from chemical reaction between the methanol and sodium are determined by off-line method；2）Theδ13C values of methanol crystal as prepared by a special method that liquid nitrogen cools down quartz tube are determined by off-line method；3）Theδ13C values of the methanol are determined by GC-CIRMS with headspace sampling.Besides，theδ13C values of the fatty acids and FAMEs are also determined by off-line method，and theδ13C values of the methanol as determined by three different methods correct theδ13C values of each FAME respectively，and then this paper compare the calculatedδ13C values of the fatty acids with that of the fatty acids as determined by off-line method.The results show that the averageδ13C value of the methanol crystals as determined by off-line method is －50.17‰，and the standard deviation is 0.086‰（n＝5）.Reproducibility of these values is the best，and the calculatedδ13C values that theδ13C values of the FAMEs are corrected by theδ13C values of the methanol are the most similar with theδ13C values of the fatty acids as determined by off-line method.So it is a reliable method that methanol crystals are determined by off-line method，and then its accuracy is improved that theδ13C value of the methanol correct carbon isotope measured values of FAMEs.

fatty acid methyl ester（FAME）；methanol；carbon isotope；correction methods

O 657.63

A

1004-2997（2012）06-0334-08

2012-07-12；

2012-10-16

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40873011）資助

姚 遠(yuǎn)（1986～），男，陜西人，碩士研究生，環(huán)境工程專業(yè)。E-mail：yaoyuan＿1212＠126.com

劉衛(wèi)國（1958～），男，陜西人，研究員，從事穩(wěn)定同位素地球化學(xué)研究。E-mail：liuwg＠loess.llqg.ac.cn