常用動(dòng)、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(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

常用動(dòng)、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(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000)

以氫氧化鉀/甲醇?jí)A催化法對(duì)食用油樣品進(jìn)行甲酯化衍生化預(yù)處理，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對(duì)采自西安、咸陽(yáng)市的16種食用植物油和4種動(dòng)物油(豬油、牛油、羊油和雞油)中的脂肪酸組成進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)其所含各類脂肪酸的比例關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)地分析，以確定不同類型食用油的營(yíng)養(yǎng)特征。結(jié)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(zhì)譜法

油脂是一大類天然有機(jī)化合物，其化學(xué)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(dòng)、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(shí)也是人體不可缺少的營(yíng)養(yǎng)來源之一。油脂的化學(xué)性質(zhì)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(fā)生水解反應(yīng)，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(yíng)養(yǎng)學(xué)和生物臨床醫(yī)學(xué)研究認(rèn)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(zhǎng)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(fā)病率呈正相關(guān)性[5-8]。因此，脂肪酸的組成和含量也就成為衡量食用油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的最重要指標(biāo)[5-6]。曾有文獻(xiàn)[9-10]對(duì)當(dāng)?shù)厥惺鄄煌放剖秤弥参镉突蛱禺a(chǎn)植物油中的脂肪酸組成進(jìn)行了報(bào)道，但通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)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(bào)道較為少見。為了更全面地了解我國(guó)不同地區(qū)動(dòng)、植物食用油中脂肪酸類成分的分布情況，本實(shí)驗(yàn)擬采用氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)聯(lián)用技術(shù)，對(duì)采自西安、咸陽(yáng)市的16種植物食用油以及4種動(dòng)物油(豬油、牛油、羊油和雞油)中的脂肪酸組成進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)其各類脂肪酸的比例關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的分析與討論，以供相關(guān)研究參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

食用油樣品購(gòu)自西安、咸陽(yáng)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(diào)和油1#(二代調(diào)和油)、2#(天然谷物調(diào)和油)、3#(深海魚油調(diào)和油)、4#(DHA谷物多食用植物調(diào)和油)，豆油(散裝大豆油)，芝麻油(現(xiàn)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(duì)于植物油，直接取樣分析；對(duì)于動(dòng)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(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-MS/QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(帶NIST 147質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)) 日本島津公司；KQ250DE數(shù)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(jī)上海安亭科學(xué)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(xì)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(jìn)樣口溫度260℃；柱前壓92.3kPa，柱流量1.00mL/min，分流比50；進(jìn)樣量1μL。

質(zhì)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(zhì)量掃描范圍m/z 29～350，溶劑峰切除時(shí)間2.5min，質(zhì)譜檢測(cè)起測(cè)時(shí)間3.0min。

1.3.2 脂肪酸甲酯化衍生化

為了降低脂肪酸沸點(diǎn)、以利于GC分析，通常都要對(duì)脂肪酸進(jìn)行甲酯化衍生化預(yù)處理。常用的脂肪酸甲酯化方法主要有氫氧化鉀/甲醇?jí)A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(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[11]。據(jù)實(shí)際測(cè)試，氫氧化鉀/甲醇?jí)A催化法對(duì)結(jié)合態(tài)脂肪酸(如脂肪酸甘油酯等)衍生化效果很好，因此本實(shí)驗(yàn)選用氫氧化鉀/甲醇?jí)A催化法對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)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(fù)搖勻；轉(zhuǎn)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(duì)每一個(gè)食用油樣品的脂肪酸甲酯進(jìn)行GC-MS分析后，將得到總離子流(total ions chromatogram，TIC)譜。對(duì)TIC圖中的每一個(gè)色譜峰，首先應(yīng)用GCMS solution Release 2.10專業(yè)分析軟件，借助NIST 147數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和鑒定。通過與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照以及對(duì)質(zhì)譜碎片峰進(jìn)行分析，確定每一個(gè)成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)。按峰面積歸一法進(jìn)行定量分析，將每一個(gè)化合物色譜峰面積所占的相對(duì)分?jǐn)?shù)作為食用油中各組成脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂肪酸成分的MS定性

GC-MS聯(lián)用分析的最大優(yōu)勢(shì)就是可以通過MS數(shù)據(jù)對(duì)化合物進(jìn)行定性，再結(jié)合GC的分離優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合物的定性定量分析。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品無法得到時(shí)，或者即使有標(biāo)準(zhǔn)品，但由于某些原因難用于定量分析時(shí)，GC-MS峰面積歸一化法將是一種有效的同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(duì)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(tài)；當(dāng)對(duì)這兩種不同存在狀態(tài)的脂肪酸進(jìn)行甲酯化衍生化時(shí)，其衍生化反應(yīng)的化學(xué)平衡位置或產(chǎn)率未必相同。若使用第二種純的游離脂肪酸甲酯作對(duì)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(yīng)的產(chǎn)率也必須達(dá)到100%，否則肯定產(chǎn)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(shí)測(cè)MS譜圖見圖1，與NIST 147標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的譜圖進(jìn)行對(duì)比，相似度都在90%以上。再通過對(duì)各化合物的質(zhì)譜碎片裂解規(guī)律進(jìn)一步人工分析，可以對(duì)每一個(gè)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(cè)定

以菜籽油4#、調(diào)和油3#為例，按前述實(shí)驗(yàn)方法對(duì)其進(jìn)行GC-MS分析，所得TIC圖見圖2，詳細(xì)分析結(jié)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(duì)其余18種動(dòng)、植物油進(jìn)行分析，分別得到數(shù)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)不等的脂肪酸組成。由于篇幅所限，不能對(duì)每一種油品都給出詳細(xì)的分析結(jié)果。20種食用油主要脂肪酸成分對(duì)比見表2，GC-MS分析TIC譜圖對(duì)比見圖3。

表1 菜籽油4#、調(diào)和油3#脂肪酸組成分析結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，不同國(guó)家和組織對(duì)膳食中SFA、MUFA和PUFA的攝入量和構(gòu)成比有較多的建議或推薦，對(duì)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(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)的推薦值是1：1：1[12]?？紤]到人們的日常食物中已經(jīng)有了較多的動(dòng)物類油脂，因此在食用油中SFA的比例還應(yīng)該明顯降低。

從表2對(duì)20種常見動(dòng)、植物油的分析測(cè)定結(jié)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(zhì)量分?jǐn)?shù)大多在20%以上，沒有經(jīng)過精制處理的散裝菜籽油中甚至達(dá)到40%以上(對(duì)應(yīng)樣品菜籽油4#是在小農(nóng)貿(mào)集市上采購(gòu)的無生產(chǎn)廠家、無品牌產(chǎn)品)。由于芥酸對(duì)人體健康的影響一直有較大爭(zhēng)議[13]，因此，經(jīng)常食用高芥酸菜籽油應(yīng)該密切關(guān)注它們的安全性問題。從4種調(diào)和油的分析結(jié)果來看，比值一般在1：4：4范圍內(nèi)，結(jié)合日常生活中通過肉食食物已經(jīng)攝取的大量SFA，1：4：4的配比可以幫助人體達(dá)到營(yíng)養(yǎng)學(xué)家推薦的1：1：1比例。對(duì)于宣傳中營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%以上。對(duì)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(shù)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，這其中亞油酸的含量較高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(duì)均衡。對(duì)于豬、牛、羊等動(dòng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)之和通常都在60%以上，從飽和脂肪酸對(duì)人體健康的影響來看，應(yīng)該少用。在動(dòng)物油的詳細(xì)分析結(jié)果中還發(fā)現(xiàn)，豬、牛、羊油中都含有微量的奇數(shù)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(jìn)一步研究。對(duì)于雞油而言，比值在1：1.5：0.5范圍，單不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為50%，飽和脂肪酸為33%，多不飽和脂肪酸為17%；與動(dòng)物油相比，雞油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。

對(duì)于多不飽和脂肪酸中n-6脂肪酸和n-3脂肪酸的比例，營(yíng)養(yǎng)學(xué)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(dòng)脈硬化，降低血壓，活化大腦細(xì)胞，防止老年癡呆病的發(fā)生等優(yōu)點(diǎn)[8,15]，當(dāng)n-6脂肪酸相對(duì)于n-3脂肪酸過多時(shí)，會(huì)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(nèi)，調(diào)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(yīng)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(dòng)物類油脂中的含量高，油酸在橄欖油中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，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(diào)和油中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都超過了5%，而在其他油中都低于1%。

3 結(jié) 論

20種常見動(dòng)、植物食用油中脂肪酸組成的測(cè)定分析結(jié)果顯示：不同類型的食用油各有其特點(diǎn)、并體現(xiàn)出不同的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，特殊人群應(yīng)該根據(jù)自己的需要選擇合適品種的食用油。普通人群不易長(zhǎng)期選用單一品種食用油，應(yīng)該不時(shí)更換各種品種的食用油混著吃才有助于達(dá)到營(yíng)養(yǎng)均衡的狀態(tài)。

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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(xué)基金項(xiàng)目(2010JM2009)

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