GC-MS法測定生鮮牛乳脂肪酸組成及含量的研究

張耀廣，王玉英，柴艷兵，池肖娜

（石家莊君樂寶乳業(yè)有限公司質(zhì)量管理中心，河北石家莊050021）

GC-MS法測定生鮮牛乳脂肪酸組成及含量的研究

張耀廣，王玉英，柴艷兵，池肖娜

（石家莊君樂寶乳業(yè)有限公司質(zhì)量管理中心，河北石家莊050021）

采用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）測定方法，對生鮮牛乳中脂肪酸的組成和含量進(jìn)行檢測。氣相色譜-質(zhì)譜（GCMS）測定方法中，生鮮牛乳經(jīng)OP乳化劑提取脂肪，CH3ONa-CH3OH酯化后用正己烷萃取，通過HP-5MS毛細(xì)管柱對其進(jìn)行分離，測定了生鮮牛乳中脂肪的成分。確定了主要的脂肪酸組成及含量為月桂酸2.11%、豆蔻酸9.81%、棕櫚酸28.06%、亞油酸3.37%、油酸27.23%、硬脂酸18.82%等。本方法簡單易行，準(zhǔn)確可靠，適合牛乳脂肪酸檢測；生鮮牛乳脂肪酸主要由飽和脂肪酸組成，含量為62.43%。

GC-MS；生鮮乳；脂肪酸

隨著人們對乳制品認(rèn)識的提高，牛奶及牛奶制品已經(jīng)被人們廣泛的接受。由于牛奶的營養(yǎng)成分齊全、含有人體所需要的全部營養(yǎng)物質(zhì)，因此被稱為是全營養(yǎng)食物，營養(yǎng)學(xué)家稱之為“接近完善的食品”、“白色血液”，是人類健康不可或缺的優(yōu)質(zhì)食物資源［1］。牛乳中的脂肪含量平均為3.5%，但其脂肪酸組成不盡相同，牛乳中的脂肪酸均由飽和脂肪酸（saturatacid，SFA）、單不飽和脂肪酸（monounsaturat，MUFA）和多不飽和脂肪酸（polyunsaturated，PUFA）3大類組成，長鏈飽和脂肪酸含量普遍較高［2］。根據(jù)脂肪酸分子的甲基端起第一個不飽和雙鍵所聯(lián)結(jié)的碳原子在碳鏈中的位置不同，則分別稱為（n-3）系、（n-6）系、（n-7）系及（n-9）系脂肪酸。牛乳主體脂肪酸由豆蔻酸（C14∶0）、棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1）和亞油酸（C18∶2）組成。脂肪酸組成比例合理與否是衡量脂肪酸質(zhì)量的關(guān)鍵，脂肪酸質(zhì)量的好壞是評價食品營養(yǎng)健康與質(zhì)量安全的一項重要指標(biāo)。近年來這方面的研究受到廣泛重視，林觀平［3］等對湖光牛奶脂肪酸的氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀分析中，采用DB-WAX石英毛細(xì)管柱分離檢測湖光牛奶含有16種脂肪酸，飽和脂肪酸的含量最高，達(dá)到69%，多不飽和脂肪酸含量低，僅為6%。葛武鵬［4］等對牛、羊乳及其制品的脂肪酸組成分析，牛、羊乳及其酸乳、奶酪的脂肪酸豆蔻酸（C14∶0），棕櫚酸（C16∶0），硬脂酸（C18∶0），油酸（C18∶1）和亞油酸（C18∶2）的含量之和均超過60%。喻峰［5］等對牦牛乳脂肪酸結(jié)構(gòu)與功能特性進(jìn)行了分析。但是根據(jù)各種研究表明，牛乳中營養(yǎng)成分的組成及某些營養(yǎng)素之間的比例隨著奶牛品種的不同和地區(qū)的飼養(yǎng)條件不同而顯示出一些差異。

本文利用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）測定方法檢測生鮮乳中的脂肪酸的含量，著重研究了河北奶源脂肪酸的組成、含量及比例，為更好地利用本地區(qū)的原料乳資源提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1試劑

OP乳化劑：烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物，別名：辛基苯基聚氧乙烯醚；甲醇：無水甲醇，色譜純；甲醇鈉、冰乙酸：分析純；正己烷：色譜純。

1.1.2儀器

Agilent6850/5975CGC/MS，5975C色譜工作站；10μL微量進(jìn)樣器；低速離心機(jī)；電子天平（精確至0.01 g）；恒溫水浴鍋；渦旋混合器。

1.1.3實驗樣品來源

原料乳采自牧場奶牛，時間跨度為2012年7月至2013年5月，涵蓋了春、夏、秋、冬四個季節(jié)。

1.4方法

1.4.1測定原理

樣品中的脂肪酸一般以甘油三酯形式存在，生鮮乳中的脂肪經(jīng)過OP乳化劑進(jìn)行提取，在甲醇鈉作催化劑的條件下，與甲醇反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分離、測定。

1.4.2脂肪酸的提取及甲酯化

脂肪酸的提取：準(zhǔn)確量取30 mL牛乳樣品置于50 mL離心管中，加入10 mL的OP乳化劑，混勻放入沸水浴中提取10 min，取出后放入離心機(jī)中以4 000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，準(zhǔn)確吸取1 mL油相進(jìn)行甲酯化。

甲酯化：取上述提取物1 mL置于試管中，加入無水甲醇5 mL和2.2 mol/L甲醇鈉1 mL，于60℃恒溫水浴中甲酯化60 min，加一滴酚酞甲醇指示劑，滴加5%乙酸甲醇溶液中和，加正己烷2 mL萃取，取上層甲酯樣品，備用。

1.4.3分析條件

氣相色譜條件：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛細(xì)管柱；程序升溫：以8℃/min從80℃升溫到250℃，保持10 min；進(jìn)樣口溫度280℃；進(jìn)樣量1.0 μL；載氣氦氣的流量1 mL/min；分流比為20∶1，溶劑延遲3 min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃；電子倍增器電壓1 482 V，電子能量70 eV，發(fā)射電流34.6 μA，接口溫度230℃；質(zhì)量掃描電壓范圍20 m/z～500 m/z。

1.4.4定性與定量

定性分析，生鮮乳中的脂肪酸各組分的保留時間與脂肪酸甲酯混合標(biāo)樣保留時間進(jìn)行對比，并采用GC-MS中的NIST05譜庫進(jìn)行脂肪酸結(jié)構(gòu)的確認(rèn)，確定生鮮乳中各組分成分。定量分析采用面積歸一化定量法直接計算各組分在脂肪酸總量中所占的質(zhì)量百分比。

2　結(jié)果與分析

2.1色譜圖分離情況

按上述實驗條件，對脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)樣品和原料乳進(jìn)行了分析，所得總離子流色譜圖見圖1（脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)樣品圖譜）和圖2（原料乳中脂肪酸對應(yīng)的其脂肪酸甲酯的成分）。

圖1　脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)樣品圖譜Fig.1Fatty acid methyl ester standard sample

圖2　原料乳中脂肪酸對應(yīng)的其脂肪酸甲酯的成分Fig.2Corresponding the fatty acids in raw milk fatty acid methyl ester composition

從脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)樣品圖譜可以看出，各種脂肪酸甲酯分離、峰形情況良好，該方法適合原料乳中脂肪酸含量的檢測。

2.2不同地區(qū)原料乳脂肪酸檢測結(jié)果

色譜圖中各色譜峰保留時間與標(biāo)樣總離子流色譜圖進(jìn)行對比，并用NIST05數(shù)據(jù)庫檢索，確認(rèn)了辛酸甲酯、癸酸甲酯、月桂酸甲酯、豆蔻酸甲酯、十五碳酸甲酯、棕櫚油酸甲酯、棕櫚酸甲酯、十七碳酸甲酯、亞油酸甲酯、油酸甲酯、反油酸甲酯、硬脂酸甲酯、花生酸甲酯、二十二酸甲酯、二十三酸甲酯、二十四酸甲酯、等脂肪酸甲酯、芥酸甲酯的成分，并對原料乳中各脂肪酸的含量進(jìn)行了計算，見表1。

表1　原料乳中脂肪酸對應(yīng)的脂肪酸甲酯的成分Table 1Corresponding the fatty acids in raw milk fatty acid methyl ester composition

結(jié)果表明，原料乳中脂肪酸甲酯化后，測得的脂肪酸有17種，其中飽和脂肪酸中，棕櫚酸甲酯含量27.85%～28.11%，硬脂酸含量17.11%～18.82%，豆蔻酸含量8.58%～9.81%，月桂酸含量1.98%～2.11%，十五碳酸含量1.06%～1.25%，癸酸含量1.05%～1.16%，十七碳酸含量0.56%～0.89%，花生酸含量0.32%～0.37%，辛酸含量0.15%～0.21%，二十二酸含量為0.09%，二十三酸含量0.03%，二十四酸含量為0.02%，芥酸含量0.03%。其中河北地區(qū)飽和脂肪酸含量達(dá)62.43%，山東地區(qū)飽和脂肪酸含量達(dá)60.09%，山西地區(qū)飽和脂肪酸含量達(dá)60.23%。不飽和脂肪酸中，油酸含量為27.23%～30.25%，反油酸含量為4.68%～4.88%，棕櫚油酸含量為1.53%～1.83%，多不飽和脂肪酸有亞油酸含量3.37%～3.68%。

2.3分析

2.3.1季節(jié)的影響

季節(jié)因素對脂肪酸的含量上有一些影響。Barbano（1990）研究了美國十個地區(qū)及不同月份牛乳中脂肪酸的含量，發(fā)現(xiàn)在較暖的月份里，乳牛攝入的脂肪量較高，因而其乳中短鏈脂肪酸的比例較低而長鏈脂肪酸的比例較高。

2.3.2飼料的影響

乳脂肪酸組成受飼料、營養(yǎng)、環(huán)境等因素的影響而變動，尤其是飼料會影響乳中脂肪酸的組成。飼料中的脂肪有65%用于形成乳。一般飽和脂肪酸的油脂可提高乳脂產(chǎn)量，而不飽和脂肪酸的油脂對乳脂產(chǎn)量沒有影響或其略有降低的趨勢。一些不飽和脂肪酸含量高的植物性油脂飼料，可使乳脂肪中不飽和脂肪酸含量增加，但會使短鏈脂肪酸減少，降低乳脂的溶點，影響乳脂的品質(zhì)晦。當(dāng)乳牛飼料營養(yǎng)不充分時，則其為了產(chǎn)乳而降低了自身的脂肪量，結(jié)果會使牛乳中揮發(fā)性脂肪酸含量降低，不揮發(fā)性脂肪酸的含量及脂肪酸的不飽和度增高。通常，夏季放牧期時所產(chǎn)牛乳不飽和脂肪酸含量相對較高，冬季舍飼期所產(chǎn)牛乳飽和脂肪酸含量相對較多。飼料對乳脂肪及其性質(zhì)有顯著影響，優(yōu)良的干草可以提高乳脂率，大量飼喂新鮮牧草，則乳脂比較柔軟，制成的奶油熔點低，多喂不飽和脂肪酸豐富的飼料時，則乳脂肪中多不飽和脂肪酸含量增加。

所測牛乳中，豆蔻酸為7.94%～10.14%，棕櫚酸為24.04%～26.24%，硬脂酸為14.62%～15.55%，油酸為33.48%～34.86%，亞油酸含量8.51%～10.08%。油酸含量在脂肪酸中比例最高（33.48%～34.86%），林秋萍等（2005）認(rèn)為牛奶中的脂肪酸主要是以中長鏈的脂肪酸為主，不同品種、不同的喂養(yǎng)飼料、不同地區(qū)的牛奶中各種脂肪酸含量相差較大。

3　討論

3.1建立生鮮乳中脂肪酸的氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）測定方法

本研究直接從牧場奶牛身上現(xiàn)擠牛奶并及時進(jìn)行脂肪酸的測定，避免脂肪酸在運輸過程中遭受損失，實際反映出牛奶脂肪酸的實際含量和組成。脂肪酸中除1～6碳的低級脂肪酸可直接用氣相色譜法檢測外，長鏈飽和及不飽和脂肪酸需要進(jìn)行衍生化后分析，甲酯化是最常用的衍生化方法，即轉(zhuǎn)化為極性小，易揮發(fā)的甲酯類，從而提高揮發(fā)性和改善色譜峰的形狀。本文用OP乳化劑對脂肪提取，通過CH3ONa-CH3OH酯化后用GC-MS色譜法對原料乳進(jìn)行了檢測。此方法簡單，易操作，并且所用溶劑便宜、易得，適合大量原料乳的檢測。在GC-MS色譜法中，利用毛細(xì)管柱HP-5MS進(jìn)行分離，確定了17種脂肪酸的成分，并確定了其含量。結(jié)果表明，原料乳中脂肪酸含量豐富，適合飲用。通過對實驗結(jié)果的分析（表1）和得到的脂肪酸色譜圖（圖1）可以看出，本方法檢測一個樣品只需31.42 min就可將原料乳中的脂肪酸較好的分離出來，適合脂肪酸的大量檢測。

3.2牛乳中脂肪酸組成和含量分析

本研究采用GC-MS檢測牛乳中的脂肪酸組成和含量，確認(rèn)河北奶源中共含有脂肪酸甲酯17種（見表1）。戚秋芬等［6］檢測出國內(nèi)某牧場的牛奶中含有14種脂肪酸。葛武鵬等牛、羊乳及其制品的脂肪酸組成分析報道，牛乳中脂肪酸的種類非常豐富，均在20種以上。Mattos等［7］在奶牛的日常飲食中分組添加了橄欖油和魚油，牛奶中脂肪酸的種類分別從12種增加到18和19種。李朝旭，張志國（2004）［8］等采用填充柱氣相色譜法測定了石家莊地區(qū)牛乳樣品中脂肪酸的含量11種，所測牛乳中主要的脂肪酸組成為月桂酸1.415%，豆蔻酸6.74%，十五烷酸0.65%，棕櫚酸27.71%，棕櫚油酸0.87%，十七烷酸0.46%，硬脂酸17.91%，油酸34.29%，亞油酸4.068%，亞麻酸1.013%，花生酸0.10%等。主要脂肪酸含量比較接近，但是比李朝旭等多檢測出6中脂肪酸，主要原因可能是采用的儀器條件不同和奶牛品種、飼料的差異、季節(jié)差異等有關(guān)。D.I. Palmquist（1993）［9］認(rèn)為季節(jié)對牛乳脂肪中脂肪酸的構(gòu)成和含量產(chǎn)生的影響，終究是由于不同季節(jié)飼草的營養(yǎng)成份發(fā)生了變化。可見，牛奶中脂肪酸種類，數(shù)目的不同主要與不同地區(qū)奶牛飼料中脂肪酸的種類有關(guān)［10］。

總之，通過此方法對原料乳中的脂肪酸進(jìn)行檢測，能有效的將各脂肪酸分離，與報道的文獻(xiàn)相比，河北地區(qū)奶源脂肪酸的含量較豐富，主要以飽和脂肪酸為主，含量達(dá)62.43%。

［1］張和平，張佳程.乳品工藝學(xué)［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2007

［2］聞芝梅，陳君石主譯.現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，1999

［3］林觀平，伍金華，蔣黎明，等.湖光牛奶脂肪酸的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析［J］.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2007，34（19）：3619-3620，3624

［4］葛武鵬，李元瑞，陳瑛，等.牛、羊乳及其制品的脂肪酸組成分析［J］，西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，36（7）：173-178

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Study on the Constituents and Rations of Fatty Acids in the Milk by GC-MS

ZHANG Yao-guang，WANG Yu-ying，CHAI Yan-bing，CHI Xiao-na
（Shijiazhuang Junlebao dairy Co.，Ltd.，Quality Management Center，Shijiazhuang 050021，Hebei，China）

In this paper，GC-MS was used to detect the fatty acids in the milk.The Milk fat was estracted by OP emulsifier，CH3ONa-CH3OH solution as derivatization reagent，isolated by HP-5MS silica capillary column，identified and determined by gas chromatograph equipped with mass spectrometer.The major contituents of the fatty acid which were analyzed by area nomalization were lauric acid 2.11%，myristic acid 9.81%，palmitic acid 28.06%，linoleic acid 3.37%，oleic acid 27.23%，slearic acid 18.82%.The method is simple，accurate and reliable，it is suitable for the detection of fatty acid in the milk.The milk fatty acid have mainly composed of saturated fatty acids，the ration of fatty acid was 62.43%.

GC-MS；milk；fatty acid

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.028

2013-12-20

張耀廣（1978—），男（漢），工程師，本科，研究方向：乳與乳制品檢驗方法研究。