常用動、植物食用油中脂肪酸組成的分析

魏永生，鄭敏燕，耿 薇，劉 建

(咸陽師范學院化學與化工學院，陜西 咸陽 712000)

常用動、植物食用油中脂肪酸組成的分析

魏永生，鄭敏燕，耿 薇，劉 建

(咸陽師范學院化學與化工學院，陜西 咸陽 712000)

以氫氧化鉀/甲醇堿催化法對食用油樣品進行甲酯化衍生化預處理，采用氣相色譜-質譜聯用技術，對采自西安、咸陽市的16種食用植物油和4種動物油(豬油、牛油、羊油和雞油)中的脂肪酸組成進行測定，并對其所含各類脂肪酸的比例關系進行詳細地分析，以確定不同類型食用油的營養特征。結果顯示，各類食用油所含的主要脂肪酸成分是棕櫚酸、硬脂酸、油酸、11-十八碳烯酸、亞油酸、亞麻酸、花生單烯酸以及芥酸等；不同類型的食用油脂中，飽和、單不飽和、多不飽和脂肪酸之比值差異極大，而且多不飽和脂肪酸中n-6脂肪酸與n-3脂肪酸之比值差別也很大。

食用油；脂肪酸；氣相色譜-質譜法

油脂是一大類天然有機化合物，其化學組成主要包括脂肪(三酰甘油酯，也稱甘油三酯)和類脂(磷脂、甾醇、色素等)。其中，甘油三酯占動、植物脂類的95%以上，在食品加工過程中用到的脂肪(食用油)幾乎都是甘油三酯混合物[1-2]。食用油不僅是人們生活的必需品，在增加食物的色、香、味方面起著重要的作用，同時也是人體不可缺少的營養來源之一。油脂的化學性質和功能由其所含的脂肪酸及其在甘油三酯分子中的位置所決定，甘油三酯在加熱、酸、堿或脂酶作用下可發生水解反應，最終將得到甘油和各種類型的脂肪酸[2-3]。脂肪酸是油脂的最基本組成部分，天然油脂中已鑒定的脂肪酸有500多種[3]。食用油脂中的脂肪酸主要分為飽和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA)、單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid，MUFA)和多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)。營養學和生物臨床醫學研究認為，脂肪酸在維持人體健康方面起著重要的作用[4-6]，飲食中長鏈脂肪酸的組成及含量與各種疾病(如腫瘤、冠心病、心腦血管病和老年癡呆癥等)的發病率呈正相關性[5-8]。因此，脂肪酸的組成和含量也就成為衡量食用油營養價值的最重要指標[5-6]。曾有文獻[9-10]對當地市售不同品牌食用植物油或特產植物油中的脂肪酸組成進行了報道，但通過實測數據分析討論市售食用油中SFA：MUFA：PUFA比值以及n-6與n-3脂肪酸比值的報道較為少見。為了更全面地了解我國不同地區動、植物食用油中脂肪酸類成分的分布情況，本實驗擬采用氣相色譜-質譜(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)聯用技術，對采自西安、咸陽市的16種植物食用油以及4種動物油(豬油、牛油、羊油和雞油)中的脂肪酸組成進行測定，并對其各類脂肪酸的比例關系進行詳細的分析與討論，以供相關研究參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

食用油樣品購自西安、咸陽市，分別記為菜籽油1#、2#、3#(品牌菜籽油)、4#(散裝菜籽油)、5#(品牌菜籽油)，調和油1#(二代調和油)、2#(天然谷物調和油)、3#(深海魚油調和油)、4#(DHA谷物多食用植物調和油)，豆油(散裝大豆油)，芝麻油(現磨芝麻油)，橄欖油1#、2#(品牌橄欖油)，花生油(品牌花生油)，玉米油(玉米胚芽油)，葵花油(葵花仁油)以及豬油、牛油、羊油和雞油。對于植物油，直接取樣分析；對于動物油，先取其新鮮脂肪，在干凈鐵鍋中加熱煉制成液體油狀后再分析。

氫氧化鉀、乙醚、正己烷、甲醇均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

GC-MS/QP2010氣相色譜-質譜聯用儀(帶NIST 147質譜數據庫) 日本島津公司；KQ250DE數控超聲波清洗器 江蘇昆山超聲波儀器有限公司；TDL-40B離心機上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1GC-MS操作條件

色譜條件：J&W DB-17彈性石英毛細管色譜柱(30m× 0.25mm，0.25μm)；載氣為純度99.999%氦氣；柱初溫150℃，保溫3min，以20℃/min升溫速率升至200℃，再以2℃/min升溫速率升至230℃，保溫3min，再以10℃/min升溫速率升至250℃，保溫2min；進樣口溫度260℃；柱前壓92.3kPa，柱流量1.00mL/min，分流比50；進樣量1μL。

質譜條件：電子電離(electron ionization，EI)源，離子源溫度200℃，GC-MS接口溫度230℃，電子倍增器電壓1.12kV，電子能量70eV，質量掃描范圍m/z 29～350，溶劑峰切除時間2.5min，質譜檢測起測時間3.0min。

1.3.2 脂肪酸甲酯化衍生化

為了降低脂肪酸沸點、以利于GC分析，通常都要對脂肪酸進行甲酯化衍生化預處理。常用的脂肪酸甲酯化方法主要有氫氧化鉀/甲醇堿催化法和硫酸/甲醇酸催化法，這兩種方法都具有快速、操作簡便等優點[11]。據實際測試，氫氧化鉀/甲醇堿催化法對結合態脂肪酸(如脂肪酸甘油酯等)衍生化效果很好，因此本實驗選用氫氧化鉀/甲醇堿催化法對樣品進行預處理。具體方法為：取食用油樣品50～100mg于25mL比色管中，精密稱定，分別加入正己烷-乙醚(體積比2：1)5mL，0.5mol/L KOH-甲醇溶液3mL，搖勻，室溫超聲波處理10min；加5mL純水于比色管中，反復搖勻；轉移至離心管中，4000r/min離心2min；吸取上層脂肪酸甲脂，作GC-MS分析。

1.3.3 脂肪酸的鑒定和定量分析

對每一個食用油樣品的脂肪酸甲酯進行GC-MS分析后，將得到總離子流(total ions chromatogram，TIC)譜。對TIC圖中的每一個色譜峰，首先應用GCMS solution Release 2.10專業分析軟件，借助NIST 147數據庫進行檢索和鑒定。通過與標準譜圖對照以及對質譜碎片峰進行分析，確定每一個成分的化學結構。按峰面積歸一法進行定量分析，將每一個化合物色譜峰面積所占的相對分數作為食用油中各組成脂肪酸的質量分數。

2 結果與分析

2.1 脂肪酸成分的MS定性

GC-MS聯用分析的最大優勢就是可以通過MS數據對化合物進行定性，再結合GC的分離優勢，從而實現復雜混合物的定性定量分析。當標準對照品無法得到時，或者即使有標準品，但由于某些原因難用于定量分析時，GC-MS峰面積歸一化法將是一種有效的同時定性定量方法。就食用油脂中的脂肪酸成分分析而言，如果采用GC分析法，通常使用的標準對照品有兩種，第1種是純游離脂肪酸，第2種是純游離脂肪酸甲酯。若使用第1種對照品，由于油脂中的脂肪酸主要是以脂肪酸甘油酯的形式存在，并非游離態；當對這兩種不同存在狀態的脂肪酸進行甲酯化衍生化時，其衍生化反應的化學平衡位置或產率未必相同。若使用第二種純的游離脂肪酸甲酯作對照品，則必須要保證脂肪酸甘油脂能夠100%的水解，并且甲酯化衍生化反應的產率也必須達到100%，否則肯定產生較大的誤差。而GC-MS峰面積歸一化法將不存在上述問題。以菜籽油4#為例，其所含棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生烯酸以及芥酸等主要成分的脂肪酸甲酯實測MS譜圖見圖1，與NIST 147標準數據庫中的譜圖進行對比，相似度都在90%以上。再通過對各化合物的質譜碎片裂解規律進一步人工分析，可以對每一個化合物的化學結構進行定性。

圖1 主要脂肪酸成分脂肪酸甲酯MS圖Fig.1 Mass spectra of methyl eaters of major fatty acids

2.2 食用油脂肪酸組成測定

以菜籽油4#、調和油3#為例，按前述實驗方法對其進行GC-MS分析，所得TIC圖見圖2，詳細分析結果見表1。

圖2 兩種油樣的GC-MS分析TIC譜圖Fig.2 GC-MS total ion chromatograms of rapeseed oil No. 4 and blended vegetable oil No. 3

在相同條件下，對其余18種動、植物油進行分析，分別得到數量及質量分數不等的脂肪酸組成。由于篇幅所限，不能對每一種油品都給出詳細的分析結果。20種食用油主要脂肪酸成分對比見表2，GC-MS分析TIC譜圖對比見圖3。

表1 菜籽油4#、調和油3#脂肪酸組成分析結果Table 1 GC-MS analysis results of fatty acids from rapeseed oil No. 4 and blended vegetable oil No. 3

圖3 20種食用油GC-MS分析總離子流圖Fig.3 GC-MS total ion chromatograms of edible fats and oils

表2 20種食用油主要脂肪酸組成GC-MS分析實驗結果Table 2 GC-MS analysis results of major fatty acids in edible fats and oils

2.3 討論

食用油脂中脂肪酸的組成和比例是衡量油脂營養價值的重要指標，相關文獻報道，不同國家和組織對膳食中SFA、MUFA和PUFA的攝入量和構成比有較多的建議或推薦，對于不同的人群，SFA、MUFA和PUFA的推薦比值通常在1：1：1、3：4：3、1：4：1或者1：6：1等[5]，中國營養學會的推薦值是1：1：1[12]?？紤]到人們的日常食物中已經有了較多的動物類油脂，因此在食用油中SFA的比例還應該明顯降低。

從表2對20種常見動、植物油的分析測定結果可見，菜籽油的這一比值通常在1：10：3之間，說明菜籽油中單不飽和脂肪酸的含量很高，這其中芥酸的質量分數大多在20%以上，沒有經過精制處理的散裝菜籽油中甚至達到40%以上(對應樣品菜籽油4#是在小農貿集市上采購的無生產廠家、無品牌產品)。由于芥酸對人體健康的影響一直有較大爭議[13]，因此，經常食用高芥酸菜籽油應該密切關注它們的安全性問題。從4種調和油的分析結果來看，比值一般在1：4：4范圍內，結合日常生活中通過肉食食物已經攝取的大量SFA，1：4：4的配比可以幫助人體達到營養學家推薦的1：1：1比例。對于宣傳中營養價值很高的橄欖油來講，其平均比值通常在1：5：0.6范圍，其中油酸含量占了絕大部分，質量分數達到70%以上。對于芝麻油、玉米油和葵花油來講，其比值分別為1：2.9：3.3、1：2.1：4.8和1：2.0：3.2，這說明在這3種食用油中，多不飽和脂肪酸占了大多數，營養價值高，這其中亞油酸的含量較高，其質量分數大多在50%以上。大豆油和花生油的比值分別為1：1.4：2.3和1：2.1：1.7，說明各類脂肪酸的分布相對均衡。對于豬、牛、羊等動物油來講，比值基本上在1：0.5：0.1范圍，飽和脂肪酸占了大部分，各類飽和脂肪酸質量分數之和通常都在60%以上，從飽和脂肪酸對人體健康的影響來看，應該少用。在動物油的詳細分析結果中還發現，豬、牛、羊油中都含有微量的奇數碳原子飽和脂肪酸，如十三烷酸、十五烷酸以及十七烷酸等，其是否具有生理活性功能，有待于進一步研究。對于雞油而言，比值在1：1.5：0.5范圍，單不飽和脂肪酸質量分數之和為50%，飽和脂肪酸為33%，多不飽和脂肪酸為17%；與動物油相比，雞油營養價值更高。

對于多不飽和脂肪酸中n-6脂肪酸和n-3脂肪酸的比例，營養學家提出，小于4：1的理想比值是有益于保障人體健康的脂肪酸平衡模式[14]。n-3脂肪酸具有能凈化血液，防止動脈硬化，降低血壓，活化大腦細胞，防止老年癡呆病的發生等優點[8,15]，當n-6脂肪酸相對于n-3脂肪酸過多時，會合成人體的炎癥因子[6]。從表2可見，大部分菜籽油的比值在理想范圍內，調和油和大豆油的比值在6～12之間，而其余品種的食用油中，以亞麻酸為代表的n-3脂肪酸的含量甚微，市售食用油應提高亞麻酸含量。

就單一脂肪酸品種來講，棕櫚酸、硬脂酸在動物類油脂中的含量高，油酸在橄欖油中占絕對優勢，亞油酸在葵花籽、玉米、芝麻、大豆等油脂中的含量高，芥酸和花生烯酸在菜籽油中含量較高，具有重要生理活性功能的亞麻酸在大部分菜籽油和調和油中的質量分數都超過了5%，而在其他油中都低于1%。

3 結 論

20種常見動、植物食用油中脂肪酸組成的測定分析結果顯示：不同類型的食用油各有其特點、并體現出不同的營養價值，特殊人群應該根據自己的需要選擇合適品種的食用油。普通人群不易長期選用單一品種食用油，應該不時更換各種品種的食用油混著吃才有助于達到營養均衡的狀態。

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Fatty Acid Composition Analysis of Common Animal Fats and Vegetable Oils

WEI Yong-sheng，ZHENG Min-yan，GENG Wei，LIU Jian
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, China)

The fatty acid composition of 16 vegetable oil samples and animal fat from 4 species was analyzed by GC-MS for a detailed understanding the percentages of various fatty acids and their nutritional characteristics. The sample pretreatment was achieved through mythyl esterification in the presence of KOH/MeOH. The major fatty acids in the edible fats and oils included palmitic acid, stearic acid, oleic acid, 11-octadecenoic acid, linoleic acid, linolenic acid, 11-eicosenoic acid and erucic acid. Among them, a very high difference was in the ratios among saturated, monounsaturated and polyunsaturated fatty acids. Meanwhile, the ratio between n-6 and n-3 polyunsaturated fatty acids also exhibited an obvious difference.

edible oil；fatty acid；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS227；TQ646.4

A

1002-6630(2012)16-0188-06

2011-07-21

陜西省科技廳自然科學基金項目(2010JM2009)

魏永生(1964—)，男，教授，主要從事天然產物化學研究。E-mail：wys420@126.com