脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究進(jìn)展

韓璐 盛靈慧 高運(yùn)華 吳梟 王志棟 李保山

（1. 北京化工大學(xué)，北京 100029；2. 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029；3. 首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院，北京 100053）

脂肪酸是指一端含有一個(gè)羧基的長(zhǎng)脂肪族碳?xì)滏溣袡C(jī)物，其直鏈飽和脂肪酸的通式為CnH2n+1COOH［1］。脂肪酸作為脂類的主要成分，影響到真核細(xì)胞功能的儲(chǔ)藏、膜結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個(gè)方面，而烷基鏈的長(zhǎng)度、飽和程度和雙鍵的位置賦予了各種脂肪酸特有的生物活性，脂肪酸能顯著影響和改善神經(jīng)類疾病，內(nèi)分泌失調(diào)以及代謝綜合征等疾病，如糖尿病、阿爾茲海默癥等［2］。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是分析測(cè)量行業(yè)中的量具，它提供衡量和評(píng)估績(jī)效的通用語(yǔ)言，并且通過(guò)確保安全性，耐用性和市場(chǎng)公平性來(lái)保護(hù)消費(fèi)者，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的建立也確保了市場(chǎng)能夠順利運(yùn)作，促進(jìn)了研究和技術(shù)創(chuàng)新的進(jìn)步，是發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力［3-4］。為了確保脂肪酸測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確和分析方法的創(chuàng)新，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究所、藥物管理局的藥物評(píng)估和研究中心和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）合作開(kāi)發(fā)了脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，而歐盟標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和檢測(cè)研究院、韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、國(guó)家糧食局科學(xué)研究院等單位也分別推出了各自的系列脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于食品和臨床檢驗(yàn)。

1 各國(guó)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究現(xiàn)狀

1.1 中國(guó)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究現(xiàn)狀

自然界中脂肪酸約有40 多種，其是脂類的關(guān)鍵組成成分，根據(jù)脂肪酸的組成、碳鏈的長(zhǎng)度和飽和程度等使得脂肪酸具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)［5-6］。脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按其基質(zhì)材料可以分為植物、動(dòng)物或混合基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

目前我國(guó)研究脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的單位主要有國(guó)家糧食局科學(xué)研究院、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平臺(tái)可以查詢到8 種脂肪酸相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，包括花生油、菜籽油和玉米油等，并提供了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和不確定度，如GBW（E）100120 大豆油脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)示了5 種脂肪酸，分別是棕櫚酸，硬脂酸，油酸，亞油酸和亞麻酸，標(biāo)準(zhǔn)值從4.5%到54.2%，不確定度在2.5%以內(nèi)。其他脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具體結(jié)果見(jiàn)表1［7］。從表1 可以看出我國(guó)所提供的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要是液態(tài)植物油，對(duì)于動(dòng)物體人體等復(fù)雜基體中脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究比較少。國(guó)家糧食局科學(xué)研究院共研發(fā)6 種脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（表2）［8］，包括油菜籽油、葵花籽油、大豆 油、花生油、玉米油和芝麻油，為我國(guó)糧油及加工制品中多種脂肪酸的分析檢測(cè)提供了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)支撐，提高了分析檢測(cè)的準(zhǔn)確度［9-12］。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院則提供了4 種脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分別是大豆油、花生油、橄欖油和脂肪酸甲酯混合溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其中BW3652 大豆油脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)較之前的標(biāo)準(zhǔn)有了進(jìn)一步的提高，可以同時(shí)定值13 種脂肪酸，而除植物油以外還提供了脂肪酸甲酯混合溶液的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，包括辛酸甲酯、癸酸甲酯、二十四碳一烯酸甲酯等26 種飽和，單不飽和多不飽和脂肪酸甲酯特性量值。

1.2 韓國(guó)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究進(jìn)展

韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院（KRISS）目前開(kāi)發(fā)出了以測(cè)定儀器校正、測(cè)量方法評(píng)估和物質(zhì)特性為標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM），并通過(guò)認(rèn)證普及到產(chǎn)業(yè)界、試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)和保健醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。其中脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要是用于評(píng)價(jià)確認(rèn)膳食中的營(yíng)養(yǎng)成分和機(jī)體中脂質(zhì)的含量，如CRM 108-02-003 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要用于配方奶粉及類似物質(zhì)中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的確定和相應(yīng)分析方法的有效性評(píng)價(jià)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)硬脂酸、亞油酸、α-亞麻酸3 種脂肪酸進(jìn)行定值和不確定度評(píng)價(jià)；CRM 108-01-007 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于大米粉末中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分析方法的有效性評(píng)價(jià)及分析儀器的校正和性能評(píng)價(jià)，給出了亞油酸的標(biāo)準(zhǔn)值和不確定度。KRISS 在脂肪酸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制上主要集中在食品質(zhì)量安全方面，基體種類并不復(fù)雜，脂肪酸純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究目前未見(jiàn)報(bào)道。

1.3 美國(guó)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制機(jī)構(gòu)主要是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）［13-15］，共計(jì)研制了10 余種與脂肪酸相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，NIST 所提供的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有多種基體，如人體血清、植物果實(shí)、肉質(zhì)食品等。該標(biāo)準(zhǔn)不僅提供了脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，還提供了維生素、卡路里、微量元素等眾多化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，較為典型的有SRM 1546a 肉均漿標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)［16］，主要用于驗(yàn)證脂肪酸的測(cè)定方法。SRM 1849a 嬰兒/成人營(yíng)養(yǎng)奶粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要用于驗(yàn)證確定如嬰兒和成人營(yíng)養(yǎng)配方食品中的脂肪酸，膽固醇，維生素，微量元素，氨基酸和核苷酸等類似的產(chǎn)品［17］。SRM 1846 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由嬰兒配方奶粉的商業(yè)生產(chǎn)商生產(chǎn)，在奶粉基體中加入了某些維生素和礦物質(zhì)，以滿足嬰兒配方法規(guī)定的要求，總脂肪含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%，包含了18 種標(biāo)準(zhǔn)值［18］。SRM 1946 蘇必利爾湖魚(yú)類組織標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，此標(biāo)準(zhǔn)是一種冷凍魚(yú)組織均漿，由在蘇必利爾湖附近收集的湖鱒制備而成，主要用于評(píng)估測(cè)定多氯聯(lián)苯（PCB）同系物、氯化農(nóng)藥、多溴聯(lián)苯醚（PBDE）同系物、全氟辛烷磺酸（PFOS）、脂肪酸（包括ω-3 脂肪酸）的分析方法。SRM 1950人血漿中的代謝物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，該標(biāo)準(zhǔn)主要用于驗(yàn)證代謝物的測(cè)定方法。SRM 2384 烤巧克力標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)［19］，主要用于驗(yàn)證確定烘焙巧克力中的成分，如脂肪酸、卡路里、維生素、微量元素、咖啡因和可可堿等；SRM 2387 花生油標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)主要用于驗(yàn)證確定花生醬或其近似物的成分，如脂肪酸、卡路里、維生素、微量元素、氨基酸、黃曲霉毒素和丙烯酰胺等。

表1 中國(guó)有證脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息表

NIST 開(kāi)發(fā)了兩種不同形式的鋸葉棕櫚標(biāo)準(zhǔn)材料。SRM 3250 鋸葉棕櫚果實(shí)標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)主要用于驗(yàn)證分析鋸棕櫚和其果實(shí)中植物甾醇和脂肪酸的含量、SRM 3251 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)則用于驗(yàn)證鋸葉棕櫚提取物中脂肪酸和植物甾醇的含量［20］；SRM 2772 生物柴油標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是一種以大豆中脂肪酸為原料生產(chǎn)的脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要用于評(píng)估生物柴油的化學(xué)和物理性能；SRM 3274 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為含有Omega-3和Omega-6 脂肪酸的植物油，該標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)主要用于驗(yàn)證分析植物油和類似基質(zhì)中脂肪酸的測(cè)定。SRM 3274 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由4種油脂組成，包含4種種子油：3274-1 琉璃苣（Boragoofficinalis）、3274-2 月見(jiàn)草（Oenotherabiennis）、3274-3 亞 麻（Liniumusitatissimum）和3274-4 紫蘇（Perillafrutescens）。SRM 3275 為 魚(yú) 油 中 的Omega-3 和Omega-6 標(biāo) 準(zhǔn) 物 質(zhì)［21］，3275-1 為富含二十二碳六烯酸（DHA）的魚(yú)油，3275-2 為富含DHA 和二十碳五烯酸（EPA）的鳳尾魚(yú)油、3275-3 是含有60%長(zhǎng)鏈ω-3 脂肪酸的魚(yú)油。SRM 2378 是由3 種不同人群的冷凍血清組成的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要用于臨床中脂肪酸含量的準(zhǔn)確 測(cè)量。

表2 國(guó)家糧食局科學(xué)研究院脂肪酸標(biāo)注物質(zhì)信息表

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院提供各種天然基質(zhì)和溶液型脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)，天然基質(zhì)主要用作對(duì)照材料，也可用于方法驗(yàn)證，新分析方法的開(kāi)發(fā)等，但是不建議使用復(fù)雜基質(zhì)的參考材料進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。除校準(zhǔn)用途外，標(biāo)準(zhǔn)溶液還可用作樣品強(qiáng)化的加標(biāo)溶液，研究萃取回收率、色譜分離，以及用于鑒定更復(fù)雜基質(zhì)萃取物中成分的可靠標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，用于鑒定營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽的準(zhǔn)確性，食品的制造公差（如嬰兒配方食品），食品出口測(cè)量的可追溯性，臨床營(yíng)養(yǎng)測(cè)量，以及替代能源的特征（如生物柴油）［22-23］。

1.4 歐洲脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究現(xiàn)狀

歐盟標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和檢測(cè)研究院是世界上標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的提供者之一［24-25］。目前在食品飼料分析、環(huán)境分析、工程和健康應(yīng)用領(lǐng)域提供近800 種不同的標(biāo)注物質(zhì)［26-27］。在脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)方面，歐盟標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和檢測(cè)研究院提供了3 種相關(guān)物質(zhì)，它們分別是BCR-162R 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、BCR-163 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和ERM-EF003標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，具體的定值結(jié)果見(jiàn)表3。BCR-162R 大豆玉米混合油標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值5 種脂肪酸，主要有單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸（如油酸、亞油酸和亞麻酸）。BCR-163 牛肉豬肉脂肪混合物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，給出了十六烷酸、十八烷酸、十八碳一烯酸、十八碳二烯酸和十八碳三烯酸 5 種脂肪酸的特性量值和不確定度。ERM-EF003 柴油（B7）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)給出了脂肪酸甲酯的標(biāo)準(zhǔn)值，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.88%，不確定度為0.17%。歐洲各國(guó)的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的參考材料種類繁多，植物基質(zhì)參考材料的實(shí)例包括植物油、谷物、堅(jiān)果、蔬菜和來(lái)自大豆的生物柴油；動(dòng)物基質(zhì)參考材料的實(shí)例包括動(dòng)物油和脂肪、魚(yú)、貽貝、肉、牛奶和蛋類，還有幾種參考材料是動(dòng)物和植物食品的復(fù)合物，此類脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在食品安全方面有較大應(yīng)用［28-30］。

2 脂肪酸成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值技術(shù)方法

氣相色譜法是一種可以便捷、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)多種不同脂肪酸分離和測(cè)定的方法［31-32］。在測(cè)定的過(guò)程中所有的脂肪酸都需要進(jìn)行衍生化處理，變成易揮發(fā)的物質(zhì)，甲酯化是目前最為常見(jiàn)和便于實(shí)現(xiàn)的衍生方式［33-34］。在目前已經(jīng)報(bào)道的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值過(guò)程中更多的選擇了氣相色譜法和脂肪酸甲酯的方式，具體參見(jiàn)表4。同位素稀釋質(zhì)譜法因?yàn)橥凰貥?biāo)記物使目標(biāo)脂肪酸具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，可以很好的擬合目標(biāo)物在前處理過(guò)程中的理化行為，因此在基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制過(guò)程中被廣泛的采 用［35-36］，在已報(bào)道的基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中有RM2378、BW3652 和CRM108-02-003 等均采用了此種方法。重量法和電位滴定法因其和質(zhì)量基本單位千克和電量基本單位庫(kù)倫基本物理量具有清晰的溯源鏈，在很多的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制過(guò)程被采用。美國(guó)NIST 采用重量法和氣相色譜法研制了26 種脂肪酸甲酯混合溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SRM2377；中國(guó)計(jì)量院采用重量法、氣相色譜法和電位滴定法研制了BW3655，脂肪酸純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值目前報(bào)道的有氣相色譜法、電位滴定法，如BW3613 硬脂酸純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，BW3643二十二酸純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等。

表3 歐洲脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息表

表4 脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值技術(shù)

3 展望

本文綜述了脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究進(jìn)展，對(duì)目前在售的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的原料、特性量值、不確定度等方面進(jìn)行了全面的總結(jié)，并對(duì)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值技術(shù)做了綜合性的介紹［37］。通過(guò)國(guó)內(nèi)外比較，不難看出我國(guó)較國(guó)際上脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究水平仍存在一定差距，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要基體是油類，并無(wú)其他基體方面的研究，而國(guó)際上脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制則更加全面和完善，包含油類、肉類、水果、魚(yú)類等各種復(fù)雜基體，特別是美國(guó)NIST 不但基體全面同時(shí)特性量值較多，涵蓋無(wú)機(jī)元素、維生素、脂肪酸和蛋白質(zhì)等多種指標(biāo)。而我國(guó)研制的脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)僅為脂肪酸，種類相對(duì)單一，不能滿足于復(fù)雜基體中多組分特性量值的測(cè)量。因此，加快多組分、復(fù)雜基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制是我國(guó)脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制的發(fā)展趨勢(shì)，也是我國(guó)脂肪酸相關(guān)產(chǎn)品檢測(cè)的急需。在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的世界中，產(chǎn)業(yè)需要框架條件，框架條件是投資、創(chuàng)新和獲得全球市場(chǎng)份額的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化給行業(yè)和消費(fèi)者帶來(lái)了效率和信任，是工業(yè)部門(mén)、食品和環(huán)境控制的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量保證工具，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化不僅要適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，而且要適應(yīng)迅速變化的全球發(fā)展，這對(duì)支撐中國(guó)食品檢驗(yàn)、臨床疾病診斷等脂肪酸相關(guān)的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展至關(guān) 重要［38-40］。