靜態頂空與頂空固相微萃取-氣相色譜法測定食用油中正己醛含量比較

周瑋婧,江小明，王 澍

(武漢食品化妝品檢驗所,湖北武漢 430000)

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靜態頂空與頂空固相微萃取-氣相色譜法測定食用油中正己醛含量比較

周瑋婧,江小明*，王 澍

(武漢食品化妝品檢驗所,湖北武漢 430000)

分別采用靜態頂空(SHS)及頂空固相微萃取技術(HS-SPME)與氣相色譜聯用來分析食用油中的正己醛的含量。SHS中選用的提取溫度和時間為130 ℃和15 min,HS-SPME中用85 μm Carboxen/PDMS萃取頭,在130 ℃萃取15 min。通過同一濃度的標準溶液來比較兩種方法的線性、精密度、準確度和檢出限。結果表明:兩種方法在0.00～1.00 μg/g范圍內都具有良好的線性,標準曲線相關系數都在0.999以上,SHS法的結果穩定,重現性好,加樣回收率為98.63%～100.02%,RSD為0.74%～2.92%,結果優于HS-SPME法。且SHS法的檢出限(5.3 ng/g)也低于HS-SPME法(31.5 ng/g)。采用F檢驗和t檢驗分析統計兩種方法的測定結果無顯著性差異,綜合比較來看,采用SHS法測定更合理準確,節約成本,在實驗室分析油脂中正己醛含量的測定中可優先考慮SHS前處理法。

靜態頂空,頂空固相微萃取,氣相色譜,食用油,正己醛

油脂中脂肪酸容易受氧、水、光、熱、微生物等的作用發生水解或氧化,發生酸敗變質,分解為甘油和游離脂肪酸,或使脂肪酸中的不飽和鏈斷開形成氫過氧化物和自由基,再依次形成短鏈脂肪酸、醛類、酮類等物質。這種酸敗產生的大量自由基會促進機體衰老,產生的氫過氧化物具有潛在的致癌性,產生的異味揮發性產物能夠危害人體健康[1-2]。正己醛是一種常見的揮發性油脂氧化分解產物,其含量在揮發性物質中所占的比例最大,正己醛雖然易揮發,但不容易進一步分解,有文獻報道,可以通過分析醛類次級氧化分解小分子揮發性產物來評價油脂的氧化程度,油脂中己醛含量越高,氧化程度越大[3]。在深度氧化過程中,正己醛的測定比傳統氧化評估指標更加可靠。油脂氧化程度的評價指標主要使用滴定法評價如酸價、碘值、過氧化值等一級產物,而對醛、酮類等氧化二級揮發性產物的分析與鑒定主要有高溫裂解槽、動態頂空吸附-熱脫附法、固相微萃取法、吹掃捕集法和靜態頂空等預處理方法與氣相色譜法結合的技術。其中靜態頂空(SHS)法分析是一種非濃集型的氣體分析方法,揮發性物質在頂空氣相中達到一定的濃度時,即可進行分析;頂空-固相微萃取(HS-SPME)法是將萃取頭置于頂空氣體中一段時間,待平衡后將萃取頭取出插入氣相色譜進樣口,熱解吸涂層上吸附的物質[4-5]。這兩種前處理方法均可避免在去除溶劑時引起揮發性物質的損失,也可降低共提取物引起的噪聲,對于樣品中微量揮發性有機物的分析,具有很高的靈敏度和更快的分析速度。目前已有文獻報道采用靜態頂空-氣質法測定正己醛,且有出入境檢驗檢疫行業標準《SN/T 3626-2013 出口食用油中正己醛含量的測定頂空固相微萃取氣相色譜法》[6]測定油脂中的正己醛含量,但并未有報道關于使用靜態頂空-氣相色譜法測定正己醛含量以及這兩種前處理方法的比較的資料。本文優化了SHS法與HS-SPME法兩種技術結合氣相色譜測定食用油中正己醛的分析條件,并對這兩種方法進行比較,旨在為油脂的正己醛含量研究提供技術指導,探討一種前處理簡單易行的實驗方法,從多方面評價食用油中脂類物質的氧化程度以及食用油的酸敗程度。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

乙醚 分析純,青島精科儀器試劑有限公司;正己醛標準品,CAS:66-25-1,純度97.7%,Dr. Ehrenstorfer。

Agilent 7890B氣相色譜儀:配備毛細管柱分流/不分流進樣系統,FID檢測器;Agilent 7697A頂空進樣器:配20 mL頂空瓶,聚四氟乙烯薄膜的膠塞密封墊;Supelco公司的固相微萃取裝置:配85 μm Carboxen/PDMS(聚二甲基硅氧烷)纖維萃取頭,磁力攪拌器,電子分析天平。

1.2 靜態頂空-氣相色譜分析

1.2.1 頂空條件 準確稱取5 g試樣(準確到0.0001 g)置于頂空瓶中,頂空瓶口加熱溫度130 ℃,定量管溫度135 ℃,傳輸氣路溫度140 ℃,平衡時間15 min;增壓時間0.15 min,進樣時間1 min。

1.2.2 氣相條件 色譜柱:HP-5毛細管色譜柱(0.25 μm,0.25 mm,30 m),載氣:氮氣(99.999%),流速:2.0 mL/min,進樣口溫度:240 ℃,分流比20∶1;檢測器(FID):300 ℃,氫氣:40 mL/min,空氣:400 mL/min;進樣體積:1 mL。柱溫箱程序升溫:40 ℃為初始溫度,保持6 min,以5 ℃/min升溫至60 ℃,不保留,繼續以30 ℃/min升溫至280 ℃,保持2 min。

1.3 固相微萃取-氣相色譜分析

1.3.1 固相微萃取條件 準確稱取5 g試樣(準確到0.0001 g)置于20 mL的帶有聚四氟乙烯密封塞的頂空瓶中,震蕩溶解,加入轉子。推出Carboxen/PDMS纖維萃取頭(萃取頭距樣品表面約1 cm),萃取溫度為130 ℃,時間為15 min。取出固相微萃取針迅速插入氣相色譜進樣口中,解吸3 min并進行色譜分析。纖維頭在使用前先在GC進樣口250 ℃處理40 min。

1.3.2 氣相條件 參照靜態頂空法的氣相色譜條件,調整分流比1∶10,其余不變。

1.4 結果計算

1.4.1 正己醛標準曲線 用正己醛標準品和乙醚配制成100.0 mg/L的正己醛標準溶液,于(0～4 ℃冰箱中避光保存)。分別稱量5 g(準確到0.0001 g)5個新榨的大豆油樣品作為基底油,放入頂空進樣瓶中。用微量注射器分別加入正己醛標準溶液(1、2.5、5、10、25、50 μL),含量分別為0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.0 μg/g,用鋁帽和密封墊密封后,小心渦旋震蕩密封瓶,使物質充分混合。將配制好的標準溶液上機分析后,以正己醛含量(μg)為橫坐標,峰面積(Pa)為縱坐標,繪制標準曲線。

1.4.2 樣品處理與測定 準確稱取5 g試樣(準確到0.0001 g)置于頂空瓶中,放上硅橡膠密封墊和鋁制鉗口蓋,用手動封蓋器密封,在與繪制標準曲線相同的色譜條件下進行測定,根據標準曲線計算出樣品中正己醛的含量。

2 結果與分析

2.1 樣品前處理條件的確定

本文考察了不同平衡溫度與平衡時間對靜態頂空法分析靈敏度的影響,結果表明:隨著平衡溫度升高,體系中的蒸汽壓相應增大,即氣相中揮發性組分含量相應增高,正己醛峰面積響應值增加,有利于提高檢測靈敏度[7]。但溫度過高,使雜質的揮發量也增加,也容易使本底物質發生化學反應,甚至容易引起頂空系統泄漏,由于正己醛沸點為127.6 ℃,故實驗中選用平衡溫度為130 ℃。有資料顯示,大部分揮發物在靜態頂空條件下,組分在兩相中分配通常在5～15 min可達到平衡,長時間受熱可能導致油脂基質分解[8],故實驗中選用平衡時間為15 min。在頂空-固相微萃取法分析中,參考SN/T 3626-2013的色譜條件進行實驗,由于正己醛屬于非極性物質,因此選擇85 μm Carboxen/PDMS萃取頭具有較好的提取效果,且由于15 min的萃取時間能夠滿足大多數分析物質的需要,參考靜態頂空平衡條件,在130 ℃下吸附15 min,進行氣相色譜分析。

2.2 采用兩種前處理的色譜圖比較

分別采用兩種前處理方法富集食用油中的正己醛,經氣相色譜分析后色譜圖見圖1。其中圖1-a為采用HS-SPME法測定的油脂中正己醛加標(濃度為0.05 μg/g)色譜圖,圖1-b則是采用SHS法測定正己醛加標(濃度為0.05 μg/g)色譜圖,如圖所示,正己醛均能得到很好的分離,正己醛的理論塔板數分別為13269和39096。結果顯示且在SHS法分析時,目標物質附近沒有雜峰干擾,且正己醛色譜峰型尖銳,對稱因子為1.09;而在HS-SPME法分析情況下正己醛峰型有拖尾,對稱因子為0.85;但檢測出的組分種類相對較多。綜合分析可知,使用SHS法分析食用油中正己醛效果更為理想。

圖1 油脂中正己醛的氣相分析色譜圖Fig.1 Chromatogram of the hexanal in edible oils

2.3 線性范圍、檢測限的比較

在基底油中加入己醛標準品,繪制標準曲線,SHS法與HS-SPME法測定正己醛,含量在0.00～1.00 μg/g范圍內均呈良好的線性關系,回歸方程分別為Y=655.749X-8.126,R2=0.9992和Y=728.134X-5.175,R2=0.9993,由此可見,兩種方法線性關系良好,R2均能夠達到0.999;但兩種方法標準曲線的回歸系數不同,SHS回歸系數為655.749,而HS-SPME法的回歸系數為728.134,說明SHS法的靈敏度優于HS-SPME法。在色譜分析中,以基線噪音的3倍所對應的濃度為方法的檢出限,在本實驗條件下SHS法測定正己醛的檢出限為5.3 ng/g,而HS-SPME法測定正己醛的檢出限為31.5 ng/g,高于SHS法。

表1 回收率實驗結果

Table 1 Results of recovery test

測定方法樣品含量(μg/g)添加量(μg/g)測定量(μg/g)回收率(%)RSD(%)靜態頂空法00560010065±00029863±2591910056010155±00019968±0642920056020256±000310002±103074固相微萃取法00560010064±00029766±3413200056010156±000210040±1143580056020256±000410005±148115

SHS法是采用亨利定律,在一定溫度下,油脂中揮發性物質的檢測成分即油液面上濃度對應氣體壓力平衡時密閉頂空瓶中的揮發氣體成分,而固相微萃取是依照萃取頭上涂層極性的差異有選擇的富集揮發性物質,是對揮發性成分進行在線濃集,但存在著SPME纖維涂層選擇性、使用壽命等方面的局限[12-13]。綜合本研究來看,在分析油脂中正己醛等氧化產物時,采用SHS法測定油脂中正己醛含量能得到更準確的信息,而且SHS法有著簡便快捷,自動化程度高、樣品消耗量少、檢測費用低等優點。因此,正己醛作為判定食用油氧化酸敗程度的穩定指標,可以使用SHS法更適用于食用油中正己醛的含量測定,并為在實驗室大批量檢測油脂,進一步控制食用油質量,完善質量標準提供依據。

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2.4 重復性比較

重現性反映了分析方法或測量系統存在的隨機誤差的大小,測試結果的隨機誤差越小,測試的精密度越高,重現性越好[9]。通常用相對標準偏差表示方法的重現性,取同一批次樣品準確稱取5 g(準確到0.0001 g),各制備7份樣品,分別按SHS法與HS-SPME法進行7次重復實驗,測得樣品中正己醛含量的平均值分別為0.064 μg/g和0.063 μg/g。計算兩種方法的標準偏差,SHS法所測數據RSD為0.40%,而HS-SPME法所測數據RSD為2.14%,結果表明兩種方法正己醛含量測定重復性實驗均可滿足分析測試要求,但SHS法測定正己醛結果的重現性與穩定性優于SPME法。

2.5 精密度比較

精密稱取同一批已知含量的樣品(含正己醛0.056 μg/g)5 g(準確到0.0001 g)置頂空進樣瓶中,迅速向瓶內分別添加低(0.01 μg/g)、中(0.10 μg/g)、高(0.20 μg/g)3個濃度標準溶液(n=5),分別按照SHS法和HS-SPME法測定食用油中正己醛含量,計算回收率。由表1可見,SHS法測定食用油樣品不同水平的加樣回收率為98.63%～100.02%,相對標準偏差為0.74%～2.92%;HS-SPME法測定食用油樣品不同水平的加樣回收率為97.66%～100.40%,相對標準偏差為1.15%～3.58%,兩種方法測定樣品的回收率和相對標準偏差均較理想,均能滿足微量分析的要求,但總體來看SHS法分析結果優于HS-SPME法。

2.6 兩種方法測定結果比較

選7種不同市售食用油樣品,分別按照SHS法和HS-SPME法進行測定其正己醛含量,并用F檢驗和t檢驗分析統計兩種不同方法測定結果是否有差異,結果見表2,統計量F=1.09小于顯著水平α=0.05的F臨界值5.050,兩種測定方法結果方差無顯著性差異;統計量t=0.0035小于顯著水平α=0.05 的t雙尾臨界值為2.228,即兩種不同分析方法結果無差異。兩種測定方法的結果相近,但HS-SPME法的結果稍低于SHS法,可能是由于HS-SPME法的靈敏度低于SHS法,對測定結果造成一定影響[10]。

表2 兩種分析方法結果比較(F檢驗和t檢驗)

Table 2 Compared to the result of two methods(Analysis of Variance and T Test)

樣品編號SHS法結果(μg/g)HS-SPME法結果(μg/g)100640065201220121301040104401360133500860086600500053701360136

注:方差分析F=1.09,顯著水平α=0.05的F臨界值為5.050;t 檢驗t=0.0035,顯著水平α=0.05 的t 雙尾臨界值為2.228。

3 結論

為了更準確的測定食用油中正己醛的含量,為衡量油脂氧化提供實驗依據,本文分析比較了測定食用油中正己醛的兩種方法。通過分析數據可以看出,采用SHS法和HS-SPME法測定食用油中的正己醛含量準確可靠,方法學研究均符合要求[11],但SHS法的穩定性、準確度與靈敏度均優于HS-SPME法。

Comparison of determination of hexanal in edible oils by static headspace and headspace-SPME method

ZHOU Wei-jing,JIANG Xiao-ming*,WANG Shu

(Wuhan institute for food and cosmetic control,Wuhan 430000,China)

TwomethodsfordeterminationofhexanalinedibleoilswereanalyzedbyStaticHeadspace(SHS)andHeadspace-SolidPhaseMicroextraction(HS-SPME)respectively.Thehexanalwerequantitativelyanalyzedbythegaschromatography(GC).HS-SPMEandSHSwerecomparedintermsoflinearresponse,precision,accuracy,anddetectionlimit.Theresultsshowedthatbothtwomethodshadgoodlinearcorrelationbetween0.00and1.0μg/g,thecoefficientwereabove0.999.Atthesametime,theresultofSHShadgoodstability,reproducibilityandsamplerecoverywith98.63%～100.02%andRSDwas0.74%～2.92%,whichwasbetterthanthatoftheHS-SPME.AndthedetectionlimitofSHS(5.3ng/g)waslowerthanSPME(31.5ng/g).Therewerenosignificantdifferencebetweenthetwomethods,However,theSHSwasmorereliableandaccurate,itcouldbeconsideredastheoptimummethodfortheanalysisthecontentsofhexanalinedibleoilswhenappliedinthelab.

SHS;HS-SPME;GC;edibleoils;hexanal

2016-04-01

周瑋婧(1985-)，女，碩士，工程師，研究方向：食品安全，E-mail:elfinlife221@163.com。

*通訊作者:江小明(1970-)，女，本科，高級工程師，主要從事食品分析方面的研究工作，E-mail:944703609@qq.com。

TS207.3

A

1002-0306(2016)19-0311-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.052