肉罐頭中脂肪酸組成和品質(zhì)的氣相色譜-質(zhì)譜分析

廈門古龍食品有限公司技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)室 福建廈門 361000

罐頭作為食品中的一大類，具有方便省時(shí)、營養(yǎng)豐富、衛(wèi)生健康等優(yōu)點(diǎn)。肉類罐頭是其主要的產(chǎn)品，對其中含有的營養(yǎng)物質(zhì)和有害物質(zhì)進(jìn)行分析非常重要。近年來，食品中的脂肪酸種類和含量一直受到大家的關(guān)注，罐頭食品也不例外。目前，測定食品中脂肪酸的方法主要包括：氣相色譜法(GC)、紅外光譜法(IR)、薄層色譜法(TLC)、液相色譜法(HPLC)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)和毛細(xì)管電泳法(CE)[1～7]。質(zhì)譜作為氣相色譜的一個(gè)理想通用檢測器，利用色譜良好的分離性能和質(zhì)譜的檢測性能，氣質(zhì)聯(lián)用法測定食品中的脂肪酸效果比較好[8]。

本文選取了古龍食品有限公司的三種經(jīng)典的肉類罐頭，運(yùn)用GC-MS聯(lián)用儀對其脂肪酸的組成進(jìn)行了對比分析。此研究參照GB和SN中測定反式脂肪酸的氣相色譜法，通過脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液上機(jī)掃描確定分析色譜條件及質(zhì)譜儀掃描范圍，根據(jù)譜庫檢索和對照標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的上機(jī)保留時(shí)間確定脂肪酸的種類，再運(yùn)用校正面積歸一化法得出了樣品中各種脂肪酸的百分比。結(jié)果表明，罐頭產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中增加風(fēng)味的同時(shí)仍能保持原有營養(yǎng)物質(zhì)的有效成分。

1 材料與方法

1.1 樣品和試劑

實(shí)驗(yàn)用樣品采用的是紅燒豬肉、香菇豬腳腿和紅燒排骨三種肉類罐頭食品，由廈門古龍食品有限公司提供；脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品，37種脂肪酸甲酯混標(biāo)(品牌NU-CHEK,貨號GLC-NESTLE-37)；13種反式脂肪酸甲酯混標(biāo)(品牌NU-CHEK,貨號GLC-481-B)；主要試劑石油醚、乙醚、正己烷、甲醇、氫氧化鉀，均為市售分析純試劑。

1.2 儀器設(shè)備

1.2.1 GC-MS聯(lián)用設(shè)備

采用Agilent GC6890N-5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫采用NIST-05。

1.2.2 其它儀器設(shè)備

儀器及相關(guān)設(shè)備見表1。

表1 儀器設(shè)備一覽表

1.3 檢測條件

1.3.1 氣相色譜條件

色譜柱：SPTM-2560毛細(xì)管柱(100m×0.25mm×0.20μm)。

升溫程序：120℃保持5min，以4℃/min升溫至240℃，保持18min。

進(jìn)樣口溫度：260℃。

載氣：高純氦氣。

載氣流速：1.0mL/mim。

進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣。

分流比:10∶1。

進(jìn)樣量：1μL。

1.3.2 質(zhì)譜條件

GC/MS接口溫度：280℃。

掃描方式：全掃描狀態(tài)。

掃描范圍：30～450Amu。

離子源溫度：230℃。

電離方式：EI源。

電離電壓：70eV。

四級桿溫度：150℃。

溶劑屏蔽：10min。

1.4 分析方法步驟

1.4.1 樣品的預(yù)處理

將罐頭樣品的可食用部分用攪拌機(jī)攪拌均勻，用樣品袋裝好，貼上標(biāo)簽，置于冰箱待測。

1.4.2 樣品脂肪的定量

稱取試樣2.00g，按GB/T5009.6-2003測定脂肪的含量。

1.4.3 樣品脂肪的提取

稱取攪拌均勻的樣品5.00g于50mL離心管中，加入乙醚10mL提取，置于旋渦混合器漩渦混合30s，靜置5min，將上層清液轉(zhuǎn)移入100mL雞心瓶中，如此反復(fù)提取3次，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，獲得脂肪。

1.4.4 甲酯化處理

在100mL容量瓶中加入10mL正己烷，再加入0.5g提取的脂肪，搖勻溶解，加入20mL氫氧化鉀-甲醇溶液(4mol/L),加塞后在室溫下振蕩30min，加入蒸餾水，使正己烷層上移至容量瓶頸部，搖勻后靜置分層，直至正己烷層完全澄清，吸取上清液，過0.5μm膜于樣品瓶中待GC-MS檢測[9]。

1.4.5 脂肪酸甲酯混標(biāo)的色譜分離

分別將37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品和13種反式脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品上機(jī)檢測，檢測條件如1.3，得出兩個(gè)混標(biāo)的總離子流色譜圖。

1.4.6 樣品檢測

甲酯化的樣品經(jīng)氣相色譜毛細(xì)管柱分離后，用質(zhì)譜測定，得紅燒豬肉罐頭、香菇豬腳腿罐頭和紅燒排骨罐頭三個(gè)樣品的GC-MS總離子流圖。各個(gè)色譜峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫檢索和人工解析確定其化學(xué)成分，并結(jié)合順反異構(gòu)體的色譜保留時(shí)間規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)品中各異構(gòu)體出峰的保留時(shí)間確定各脂肪酸的結(jié)構(gòu)，用校正面積歸一法計(jì)算各脂肪酸甲酯的百分比含量。如需計(jì)算樣品中的某種脂肪酸含量，可將本法檢測的某脂肪酸百分比含量乘以1.4.2中樣品粗脂肪的檢測結(jié)果[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 脂肪酸甲酯混標(biāo)的色譜分離

37種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品總離子流色譜圖及其保留時(shí)間先后出峰順序見圖1，采用NIST-05標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索，通過質(zhì)譜圖解析，總結(jié)歸納如表2。

表2 37種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品的GC-MS校正因子Table 2 37 kinds of fatty acid methyl ester standard GC-MS correction factor

續(xù)表2

編號相應(yīng)的脂肪酸保留時(shí)間/min脂肪酸甲酯(中文)脂肪酸甲酯(英文)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%峰面積校正因子/×10-727C22:036.392山俞酸甲酯Methyl Behenate2.6360775634.32728C20:3 11,14,17cis37.108順-11,14,17-二十碳三烯酸甲酯Methyl 11-14-17 Eicosatrienoate2.6349939915.26629C22:1 13cis37.346芥酸甲酯Methyl Erucate2.6356582984.64830C20:3 8,11,14cis37.682HOMO-γ-亞麻酸甲酯Methyl Homogamma Linolenate2.6354975854.78431C23:037.775二十三烷酸甲酯Methyl Tricosanoate2.6354092674.86232C20:4 5,8,11,14cis37.984花生四烯酸甲酯Methyl Arachidonate2.6352328345.02633C22:2 13,16cis38.822順-13,16-二十二碳二烯酸甲酯Methyl Docosadienoate2.6354024194.86834C24:039.196木蠟酸甲酯Methyl Lignocerate2.6359432824.42535C20:5 5,8,11,14,17cis39.854EPA甲酯Methyl Eicosapentaenoate2.6349194575.34636C24:1 15cis40.233神經(jīng)酸甲酯Methyl Nervonate2.6357057144.60937C22:6 4,7,10,13,16,19cis44.352DHA甲酯Methyl Docosahexaenoate2.6343982885.980

從圖1可以看出，所有的飽和脂肪酸之間、飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之間、不飽和脂肪酸中的順式與反式之間都分離得很好，37種脂肪酸甲酯全部出峰，色譜柱與色譜條件完全滿足檢測要求。各種脂肪酸的分離情況和保留時(shí)間規(guī)律為：混標(biāo)中脂肪酸C4:0至C24:0的所有飽和脂肪酸，由低碳數(shù)先、高碳數(shù)后極有規(guī)律地有序出峰。某一不飽和脂肪酸的色譜峰位于同碳數(shù)的飽和脂肪酸之后，如脂肪酸C14:1 9cis位于脂肪酸C14:0之后；同碳數(shù)的不飽和脂肪酸，雙鍵數(shù)少的先出峰，如脂肪酸C18:1位于脂肪酸C18:2之前；同碳數(shù)雙鍵位置相同的脂肪酸，反式脂肪酸(trans)先出，順式(cis)后出，如脂肪酸C18:1 9cis在脂肪酸C18:1 9trans之后。

2.2 反式脂肪酸甲酯混標(biāo)的色譜分離

由GC-MS得出的13種反式脂肪酸甲酯混標(biāo)的總離子流色譜圖見圖2，總結(jié)歸納如表3。

表3 13種反式脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品的GC-MS校正因子Table 3 13 kinds of trans fatty acid methyl ester standard GC-MS correction factor

續(xù)表3

編號相應(yīng)的脂肪酸保留時(shí)間/min脂肪酸甲酯(中文)脂肪酸甲酯(英文)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%峰面積校正因子/×10-78C18:1 11trans31.743反異油酸甲酯Methyl Transvaccenate12.0217202995.5259C18:2 1,12trans32.726反亞油酸甲酯Methyl Linoelaidate6.0113901155.26810C19:1 7trans33.130反-7-十九碳烯酸甲酯Methyl 7-Transnonadecenoate18.0384299454.68411C19:1 10trans33.130反-10-十九碳烯酸甲酯Methyl 10-Transnonadecenoate4.68412C20:1 11trans34.493反-11-二十碳烯酸甲酯Methyl 11-Transeicosenoate 6.0127849584.69313C22:1 13trans37.225巴惟酸甲酯Methyl Brassidate6.0125991404.762

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫檢索，標(biāo)準(zhǔn)品證書信息和質(zhì)譜圖解析可知，保留時(shí)間位于31.660min的色譜峰包含了C18:1 9trans、C18:1 6trans、C18:1 9trans,12-OH三個(gè)同碳數(shù)同雙鍵數(shù)反式脂肪酸的位置異構(gòu)體，同時(shí)位于33.130min的色譜峰包含兩個(gè)C19:1 7trans、C19:1 10trans位置異構(gòu)體，這是由于同碳數(shù)同雙鍵數(shù)的順反式脂肪酸的物理化學(xué)性質(zhì)非常相似其余反式脂肪酸分離效果良好。

2.3 罐頭樣品分析

2.3.1 罐頭樣品脂肪酸組成

采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)對三個(gè)罐頭樣品進(jìn)行對比分析，總離子流色譜圖如圖3～圖5所示。

根據(jù)質(zhì)譜圖庫檢索和參照混標(biāo)中各個(gè)脂肪酸甲酯的保留時(shí)間，確定了三個(gè)樣品中所包含的脂肪酸，總結(jié)歸納如表4。分析得出三個(gè)肉罐頭樣品中都含有從C14:0到C20:211,14cis的15種脂肪酸，只有不飽和脂肪酸C18:1在三個(gè)樣品中檢測出不同的位置異構(gòu)體(紅燒豬肉和紅燒排骨罐頭檢測出C18:1 10cis而香菇豬腳腿罐頭檢測出C18:1 11cis)，其余的脂肪酸種類都一樣。

表4 肉罐頭食品中的脂肪酸成分(校正面積歸一化百分比)Table 4 Fatty acids in canned meat food(Percentage of rectification area normalization)

2.3.2 罐頭樣品脂肪酸的百分含量

氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)采用峰面積歸一化法定量的誤差比較大，因?yàn)楦鞣N物質(zhì)的響應(yīng)可能相差較大，所以用校正面積歸一化法效果更好，這就需要計(jì)算各個(gè)物質(zhì)的GC-MS校正因子。從2.3.1的定性分析可知，除了脂肪酸C18:1位置異構(gòu)體外，樣品中的脂肪酸種類都在兩個(gè)混標(biāo)中含有，因此只要算出標(biāo)準(zhǔn)品中的各個(gè)脂肪酸甲酯的校正因子就可以運(yùn)用校正面積歸一化法計(jì)算樣品中的各個(gè)脂肪酸百分比。由計(jì)算機(jī)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可得出混標(biāo)中各個(gè)脂肪酸色譜峰的峰面積，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書上各個(gè)脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可算出混標(biāo)中所有脂肪酸甲酯的GC-MS校正因子[9]，計(jì)算結(jié)果如表2和表3。由樣品中各個(gè)脂肪酸甲酯的GC-MS校正因子和相應(yīng)的峰面積，再根據(jù)面積歸一化原理[9,10]，可算出被測樣品中各個(gè)脂肪酸的校正面積歸一化百分比含量(如表4)。

從表4中分析可知三個(gè)樣品脂肪酸含量最高的都是油酸(C18:1 9cis)百分比含量在47%～49%之間，亞油酸(C18:2 9,12cis)、棕櫚酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)次之，百分比含量都在12%～17%之間，其余脂肪酸含量較低。油酸為單不飽和脂肪酸，油酸除了可以供給人體所需的大量熱能外，還具有明顯的延緩動脈硬化的作用，對糖尿病人及高血脂病人都具有很好的保健作用[11,12]。人體中油酸的缺少或不足會導(dǎo)致干發(fā)、掉發(fā)以及傷口難以愈合[13]。亞油酸和棕櫚酸具有降低血脂、軟化血管、降低血壓、促進(jìn)微循環(huán)的作用，可預(yù)防和減少心血管病的發(fā)病率[14]。另外，在三個(gè)罐頭樣品中都有檢測出微量的十七烷酸(珠光脂酸C17:0)、順-10-十七碳烯酸(C17:1 10cis)，十七烷酸一般加工食品中較少見。曾有報(bào)道，奇數(shù)碳的脂肪酸具有抗癌活性[15]。三個(gè)罐頭樣品中飽和脂肪酸的平均含量為28.817%，單不飽和脂肪酸的平均含量為55.915%，多不飽和脂肪酸平均含量為15.267%，三者之比為1.9∶3.7∶1.0，其中含量最高的不飽和脂肪酸是人體不可或缺的，具有抗衰老、預(yù)防心腦血管疾病等功效。由此證明罐頭產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中增加風(fēng)味的同時(shí)仍能保持原有營養(yǎng)物質(zhì)的有效成分。

2.3.3 罐頭樣品中反式脂肪酸的含量

從表4中的數(shù)據(jù)分析，紅燒豬肉罐頭、香菇豬腳腿罐頭、紅燒排骨罐頭三個(gè)樣品的脂肪中反式脂肪酸百分比含量分別為0.803%、0.711%、0.831%，由1.4.2測的三個(gè)樣品的粗脂肪含量分別為22.4、7.9、11.2g/100g，由此可算出三個(gè)樣品的反式脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18、0.06、0.09g/100g。

流行病學(xué)調(diào)查研究表明，反式脂肪酸能誘發(fā)心血管疾病，對糖尿病人及胎兒生長發(fā)育等可能產(chǎn)生不利影響，因此糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織提出食品中反式脂肪酸的含量應(yīng)低于4%[16]，由此可知所檢測的罐頭樣品反式脂肪酸的含量在限制的范圍內(nèi)。

3 總結(jié)

本文建立了氣質(zhì)聯(lián)用校正面積歸一化法測定罐頭食品中的脂肪酸組成的方法，研究了各類脂肪酸保留時(shí)間規(guī)律，利用氣相色譜保留時(shí)間和質(zhì)譜掃描同時(shí)定性，通過先計(jì)算校正因子再用面積歸一化法算出各個(gè)脂肪酸的百分比含量，大大提高了分析結(jié)果的可靠性，該方法的確立和色譜柱的選擇基本滿足檢測的要求。

從檢測結(jié)果分析，罐頭樣品中飽和脂肪酸的平均含量為28.817%，單不飽和脂肪酸的平均含量為55.915%，多不飽和脂肪酸的平均含量為15.267%，其中含量最高的不飽和脂肪酸是人體不可或缺的，反式脂肪酸含量極低，在標(biāo)準(zhǔn)控制的范圍內(nèi)。因此，罐頭產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中增加風(fēng)味的同時(shí)仍能保持原有營養(yǎng)物質(zhì)的有效成分。