氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定芝麻油中脂肪酸組成的方法研究

楊標(biāo)斌 吳華媛

(1.江西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)院，江西 南昌 330006；2.國(guó)家食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100007)

芝麻油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，以油酸和亞油酸等不飽和脂肪酸為主，占脂肪酸總量的80%以上，芝麻油也叫香油，它是以芝麻為原料加工制取的食用植物油，是消費(fèi)者喜愛的調(diào)味品。芝麻油中富含有益健康，特別是有益心臟和血管健康的不飽和脂肪酸。這些不飽和脂肪酸被人體吸收和利用，促進(jìn)膽固醇的代謝，清除動(dòng)脈血管壁上的沉積，從而起到軟化血管、防治動(dòng)脈硬化的作用。長(zhǎng)期食用芝麻油還可以明顯降低高血壓病的發(fā)生率，減少高血壓患者為降低血壓所必須服用的藥物的數(shù)量。芝麻油的脂肪酸組成主要成分為十六碳酸甲酯(C16：0)、十八碳酸甲酯(C18：0)、順-9-十八碳一烯酸甲酯(C18：1N9C)、順，順-9，12-十八碳二烯酸甲酯(C18：2N6C)四種成分含量高，但由于有些不法商販為了獲取更高利潤(rùn)，以次充好，因此對(duì)芝麻油的摻假檢測(cè)也是克不容緩。

目前測(cè)定芝麻油摻假的方法主要有光度法、近紅外光譜法、氣相色譜法、指紋圖譜法等，鮮有質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)的報(bào)道。由于質(zhì)譜儀可以對(duì)各脂肪酸組分進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量，國(guó)標(biāo)方法也僅限于氣相色譜法，但該法對(duì)于一些組分由于保留時(shí)間的漂移，而無法準(zhǔn)確定性和定量。本研究擬用異辛烷提取芝麻油脂肪酸，甲醇鈉-甲醇和乙酸甲酯甲酯化，用安捷倫氣相色譜柱HP-88分離組分，建立Q3-SIM方法，旨為開展對(duì)食用植物油風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和食品安全管理提供方法參考。

1 材料與方法

1.1 儀器

島津三重四級(jí)桿氣質(zhì)聯(lián)用儀(GCMS-TQ8040NX)，EI源；AR204-N梅特勒托利多分析天平；VORTEX-GENIE2渦旋儀。

1.2 方法

1.2.1 甲醇鈉甲醇甲酯化：稱取大約60mg的芝麻油共15份，每5份用一種溶劑提取，分別用正己烷、正庚烷、異辛烷2mL提取，渦旋1分鐘，再加入100μL甲醇鈉-甲醇(27克甲醇鈉溶于100mL甲醇)溶液，50μL乙酸甲酯溶液，渦旋1分鐘，靜置5分鐘，過膜上機(jī)。

1.2.2 儀器條件：安捷倫色譜柱HP-88(100m×0.25mm×0.2μm)載氣：氦氣；流速：0.7mL/min，進(jìn)樣1μL，分流進(jìn)樣，分流比為10：1；進(jìn)樣口溫度250℃程序升溫：初始溫度100℃，保持10min，以3℃/min升溫到240℃，保持30min；離子源溫度：230℃，接口溫度250℃，溶劑延遲時(shí)間9.5min。

1.2.3 37種脂肪酸標(biāo)樣定性定量分析：用氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)行全掃描分析(Q3-SCAN)，用化學(xué)工作站NIST譜庫(kù)進(jìn)行譜圖解析并確認(rèn)，確定各組分的保留時(shí)間，用外標(biāo)法計(jì)算各組分的含量。

1.2.4 芝麻油脂肪酸組成分析：用甲酯化好的芝麻油樣品15份，分別用上述方法測(cè)定。

1.2.5 采用Q3-SIM的方法測(cè)定：原標(biāo)樣濃度要稀釋10倍進(jìn)樣，以免出現(xiàn)溶劑飽和，且各組分也會(huì)出現(xiàn)飽和，形成饅頭峰，定量不準(zhǔn)，見圖1。因此為了能將標(biāo)樣峰型出得尖銳，峰寬小，將標(biāo)樣的濃度稀釋10倍進(jìn)樣，得出稀釋后的圖譜，見圖2。同理，甲脂化好的樣品(芝麻油質(zhì)控樣品)也需稀釋10倍進(jìn)樣。主要是因?yàn)镼3-SIM的方法比Q3-SCAN的方法靈敏度更高，大約強(qiáng)10倍左右。Q3-SIM的方法是基于Q3-SCAN的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的方法，氣相部分的條件是一致的，主要是用譜庫(kù)確定37種脂肪酸組成的分子式和分子量，并登記注冊(cè)至定性表，查出 各組分的具體的名稱，同時(shí)確認(rèn)每種組分的母離子和子離子，從而建立Q3-SIM的方法，然后用不同溶度的脂肪酸標(biāo)樣進(jìn)樣，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，試樣通過標(biāo)準(zhǔn)曲線查得各組分含量。

圖1 未釋釋時(shí)37種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液TIC圖

圖2 稀釋10倍后37種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液TIC圖

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理優(yōu)化

2.1.1 在脂肪酸甲酯化過程中采用堿催化法在溫和條件下反應(yīng)，避免和減弱了短鏈和不穩(wěn)定脂肪酸(如多不飽和脂肪酸、環(huán)丙烷基脂肪酸、共軛亞油酸等)的氧化、位移等副反應(yīng)發(fā)生，該方法簡(jiǎn)便快捷，只能將脂肪酸甘油脂和磷酯類化合物甲酯化，而游離脂肪酸、臘等成分不能甲酯化，其它的如硫酸甲酯化，會(huì)破壞脂肪成分，不利于脂肪酸的提取。此外還有三氟化硼-甲醇法，該方法前處理繁鎖，毒性大，不適合大批量的脂肪酸的檢測(cè)，用甲醇鈉-甲醇法前處理方便，簡(jiǎn)單，也就是和我們常用的氫氧化鉀-甲醇法具有異曲同工之秒，甲醇鈉在甲醇溶液中更穩(wěn)定，在甲酯化食用油時(shí)脂肪酸成分不容易破壞，因此采用甲醇鈉-甲醇甲酯化更理想。

2.2.2 提取芝麻油脂肪酸所用溶劑的優(yōu)化：選擇3種色譜純?nèi)軇謩e為正己烷、正庚烷、異辛烷提取芝麻油。稱取大約60mg芝麻油15份，每5份為一組，每組用一種溶劑提取，每一份都用2mL溶劑加入，渦旋1min，靜置5min，分別加入50μL的乙酸甲酯溶液和100μL的甲醇鈉-甲醇溶液，渦旋1min，然后放入冰箱(0至4℃)，讓其甲酯化10min，降溫的目的是為了甲酯化更完全。然后拿出過膜上機(jī)。先用Q3-SCAN的方法確定何種溶劑提取對(duì)脂肪酸的成分測(cè)定更穩(wěn)定，測(cè)定了芝麻油的四種主要成分，依次為十六碳酸甲酯(C16：0)、十八碳酸甲酯(C18：0)、順-9-十八碳一烯酸甲酯(C18：1N9C)、順，順-9，12-十八碳二烯酸甲酯(C18：2N6C)，從保留時(shí)間、峰面積、濃度的RSD三個(gè)指標(biāo)考查，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表1、表2、表3。

表1 用正己烷提取芝麻油脂肪酸成分信息(n=5)

表2 用異辛烷提取芝麻油脂肪酸成分信息(n=5)

表3 用正庚烷提取芝麻油脂肪酸成分信息(n=5)

從表1、表2、表3可以看出，用異辛烷提取芝麻油測(cè)定四種主要脂肪酸成分的保留時(shí)間、峰面積、濃度RSD均為5%以下，保留時(shí)間RSD在0.005%～0.009%，峰面積RSD在1.28%～1.46%，濃度RSD在1.28%～1.47%，正庚烷保留時(shí)間RSD在0.004%～0.007%，峰面積RSD在2.86%～6.59%，濃度RSD在2.86%～6.61%，正己烷保留時(shí)間RSD在0.007%～0.03%，峰面積RSD在7.89%～17.33%，濃度RSD在7.92%～17.39%。由此可見，使用異辛烷提取芝麻油脂肪酸成分準(zhǔn)確度最好，精密度最高，性質(zhì)最穩(wěn)定。其次為正庚烷、最后為正己烷，一般不建議使用正己烷提取。原因分析：因烷烴在碳原子數(shù)越多的情況下，性質(zhì)越穩(wěn)定，越不容易揮發(fā)，因此脂肪酸成分在相對(duì)穩(wěn)定的溶劑下，更穩(wěn)定。

3 Q3-SIM方法的開發(fā)

3.1 Q3-SCAN方法

用Q3-SCAN方法得出37種脂肪酸的成分名稱、保留時(shí)間，還要依次得出每種組分最佳的母離子和子離子，現(xiàn)以丁酸甲酯(C4：0)為例，如圖3所示。

圖3 37種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)溶液丁酸甲酯MIC圖

從圖3可知，在測(cè)定37種脂肪酸組成丁酸甲酯(C4：0)時(shí)，碎片離子74豐度最高，其次71為第二，因此選擇74為C4：0的母離子，71為C4：0的子離子，依此類推，其余36種脂肪酸組成，從離子碎片圖中可以一一找到母離子和子離子。選好了37種脂肪酸組成的母離子和離子，為Q3-SIM的方法的建立提供了依據(jù)。根據(jù)Q3-SCAN確立好的37種脂肪酸組成的保留時(shí)間、母離子和子離子，建立Q3-SIM的方法。Q3-SIM方法出峰相對(duì)干凈，從其原理來看，質(zhì)譜只允許相應(yīng)組分的離子通過，其他組分及雜質(zhì)不能通過質(zhì)譜檢測(cè)器，相對(duì)氣相色譜而言，減少了雜質(zhì)和各組分判斷失誤的可能性，減少假陽(yáng)性的可能。同時(shí)可以用母離子定量，子離子定性。

3.2 工作曲線和定量檢出限

本實(shí)驗(yàn)以37種脂肪酸質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以峰面積為縱坐標(biāo)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的實(shí)際溶度，進(jìn)行稀釋，共取5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。該標(biāo)樣37種成分中原有濃度有3個(gè)，分別為200、400、600μg/mL，稀釋后有些組分濃度為4、8、10、16、20μg/mL，有些組分為8、16、20、32、40μg/mL，其他為12、24、30、48、60μg/mL。以信噪比S/N=3時(shí)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)化合物含量為方法的檢出限，以信噪比S/N=10時(shí)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)化合物含量為方法的定量限，結(jié)果列于表4。

表4 37種脂肪酸甲酯(Q3-SIM)組分信息

3.3 回收率和精密度的測(cè)定

向芝麻油質(zhì)控樣品中分別加入三種不同濃度水平的混標(biāo)，每個(gè)添加水平重復(fù)測(cè)定5次，以工作曲線定量，計(jì)算方法的回收率和精密度(以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示)，結(jié)果列于表5?？梢娫摲椒ǖ木芏群蜏?zhǔn)確度良好，可以滿足脂肪酸成分分析的要求。應(yīng)用該方法檢測(cè)脂肪酸成分，均能滿足芝麻油國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果令人滿意。圖4為芝麻油質(zhì)控樣品的色譜圖，圖5為芝麻油樣品MIC圖。

表5 芝麻油中四種脂肪酸成分的回收率和精密度

圖4 芝麻油樣品TIC圖

圖5 芝麻油樣品MIC圖

表6 芝麻油質(zhì)控樣品脂肪酸成分信息表

從表6可知，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀Q3-SIM方法可以達(dá)到較好的檢測(cè)芝麻油的脂肪酸成分的效果，37種脂肪酸相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，用母離子定量，子離子定性，離子比率均在30%以內(nèi)。從而以點(diǎn)帶面，進(jìn)而可以對(duì)除芝麻油以外的食用植物油進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)用性較強(qiáng)。該方法相比氣相色譜法而言，在定性定量方面，可以減少假陽(yáng)性的發(fā)生，也是該方法的主要優(yōu)勢(shì)所在。

4 結(jié)論

本研究建立了三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀定性定量分析37種脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)樣品中脂肪酸成分的檢測(cè)，確立了Q3-SIM方法，并運(yùn)用于研究以芝麻油為代表的脂肪酸的檢測(cè)，獲得滿意結(jié)果。得出37種脂肪酸的檢出限在0.25～1.0mg/L，定量限在0.75～3.0mg/L，線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均在0.999以上。該方法準(zhǔn)確可靠，靈敏度高，前處理簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于各種食用植物油脂肪酸的檢測(cè)，為食品安全監(jiān)督檢測(cè)提供有力的技術(shù)支撐。