脂肪酸分析方法的優化研究

傅向乾，薛峰

(天津春發生物科技集團有限公司，天津 300300)

脂肪酸分析方法的優化研究

傅向乾，薛峰*

(天津春發生物科技集團有限公司，天津 300300)

自然界中約有40多種不同的脂肪酸,是脂類的關鍵成分，在人體中各自發揮著不同的作用，脂肪酸的組成和結構與人們的健康息息相關。選取一套快速、簡便的脂肪酸氣相色譜分析方法，對各種油脂的脂肪酸含量檢測意義重大。通過實驗，在鹽酸、硫酸與氫氧化鉀甲酯化3種處理方式中選擇最優的脂肪酸分析方法。結果表明：同等實驗條件下鹽酸甲酯化更完全，其處理方式更適用于脂肪酸氣相色譜分析。

脂肪酸；氣相色譜分析法；甲酯化；脂肪酸含量

脂肪酸是指一端含有一個羧基的長的脂肪族碳氫鏈，通式是C(n)H(2n+1)COOH。低級的脂肪酸是無色液體，有刺激性氣味；高級的脂肪酸是蠟狀固體，無可明顯嗅到的氣味。自然界中約有40多種不同的脂肪酸，它們是脂類的關鍵成分。許多脂類的物理特性取決于脂肪酸的飽和程度和碳鏈的長度,其中能為人體吸收、利用的只有偶數碳原子的脂肪酸[1]。

隨著現代營養學的發展，人們對飲食健康越來越重視。脂肪酸的組成及配比很大程度上決定了油脂的營養價值[2-4]。

目前油脂行業已經研究和應用了許多新的檢測技術，主要集中在檢測精度高，選擇性好，但檢測程序簡單、快速、簡便已成為未來的發展目標。故需要通過實驗尋找一種更好的脂肪酸分析方法。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 主要儀器設備

JA2003A電子天平(精密度0.001 g) 上海精天電子儀器有限公司；HH-S電熱恒溫水浴鍋 江蘇國勝實驗儀器廠；GC 6820氣相色譜儀(安捷倫)；KQ2200B型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司。

1.1.2 實驗試劑

氫氧化鉀(分析純)、無水硫酸鈉(分析純) 天津市北方天醫化學試劑廠；鹽酸、硫酸(分析純) 北京北化精細化學品有限責任公司；正己烷(色譜純)、甲醇(色譜純) 天津市康科德科技有限公司。

1.1.3 油樣

麥琪琳 東海糧油工業(張家港)有限公司；起酥油 中外臺資北海糧油工業(天津)有限公司；無水奶油 雙城雀巢有限公司；豬油、牛油 天津市利得源油脂有限公司；調和油 中糧北海糧油工業(天津)有限公司；棕櫚油 天津市忠盛國際有限公司；黃油 伊利股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗原理

氣相色譜法是在以適當的固定相做成的柱管內，利用氣體(載氣)作為移動相，使試樣(氣體、液體或固體)在氣體狀態下展開，在色譜柱內分離后，各種成分先后進入檢測器，用記錄儀記錄色譜譜圖。 在對裝置進行調試后，按各單體的規定條件調整柱管、檢測器、溫度和載氣流量。進樣口溫度一般應高于柱溫30～50 ℃，如用火焰電離檢測器，其溫度應等于或高于柱溫，但不得低于100 ℃，以免水汽凝結。色譜上分析成分的峰的位置，以滯留時間(從注入試樣液到出現成分最高峰的時間)和滯留容量(滯留時間×載氣流量)來表示。在一定條件下，能反應出物質所具有的特殊值，并據此確定試樣成分。

根據色譜上出現的物質成分的峰面積或峰高進行定量。峰面積可用面積測定儀測定，按半寬度法求得(即以峰1/2處的峰寬×峰高求得)。峰高的測定方法是從峰高的頂點向記錄紙橫座標準垂線，找出此垂線與峰的兩下端聯結線的交點，即以此交點至峰頂點的距離長度為峰高。

FID檢測器的工作原理是以氫氣在空氣中燃燒為能源，載氣(氦氣)攜帶被分析組分和可燃氣(氫氣)從噴嘴進入檢測器，助燃氣(空氣)從四周導入，被測組分在火焰中被解離成正負離子，在極化電壓形成的電場中，正負離子向各自相反的電極移動，形成的離子流被收集極收、輸出，經阻抗轉化，放大器(放大107～1010倍)便獲得可測量的電信號。

油脂及脂肪酸一般不直接進行氣相色譜分析，其原因是脂肪酸及油脂的沸點高，且高溫下不穩定，易裂解，分析中易造成損失。因此，對脂肪酸及油脂或油脂與甲醇反應，制備脂肪酸甲酯，降低沸點，提高其穩定性，然后進行氣相色譜分析。

食用油脂的主要成分是甘油三酯。甘油三酯是由一分子的丙三醇和三分子的脂肪酸經酯化形成的。甘油三酯在酸性和堿性條件下都能分解生成丙三醇和游離脂肪酸，游離脂肪酸與甲醇反應生成脂肪酸甲酯(甲酯化)，其反應式如下，通過有機溶劑的萃取將脂肪酸甲酯提取，注入氣相色譜儀進行分析。

1.2.2 氣相色譜條件

氣相色譜條件見表1。

表1 氣相色譜條件

柱爐溫度程序：以120 ℃保持4 min，以10 ℃/min的速度升溫到175 ℃，保持6 min，再以5 ℃/min的速度升溫到210 ℃，保持5 min，再以4 ℃/min的速度升溫到230 ℃，保持30 min。

1.2.3 脂肪酸的甲酯化

準確稱取3個(0.030±0.001) g油脂樣品分別放入玻璃試管中，分別加入6 mL的4% HCl甲醇溶液、6 mL的4%硫酸甲醇溶液、2 mL的2%(m/V)氫氧化鉀甲醇溶液，蓋上蓋子。在60 ℃水浴中反應90 min直至看不到油滴為止。

冷卻后，向玻璃試管中加入2.5 mL正己烷溶液萃取脂肪酸甲酯，再加入1 mL蒸餾水洗去萃取液中的鹽酸、硫酸、氫氧化鉀。

將萃取液移入到干凈的試管中，加入適量的無水硫酸鈉進行脫水。

利用上述方法分別對無水奶油、麥琪琳、起酥油(白色)、黃油、牛油、豬油、棕櫚油、調和油進行檢測。

2 結果與分析

通過氣相色譜對7種油脂中的脂肪酸進行定性及定量。

2.1 無水奶油

2.1.1 無水奶油甲酯化的氣相色譜圖

無水奶油甲酯化的氣相色譜圖見圖1～圖3。

圖1 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖2 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖3 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.1.2 無水奶油脂肪酸的組成及其含量

無水奶油脂肪酸組分及其含量見表2。

表2 無水奶油脂肪酸組分及其含量

由表2可知，這3種方法的檢測結果差別不大，3種方法都檢測出14種脂肪酸，每種脂肪酸的含量也近似相等。

2.2 麥琪琳

2.2.1 麥琪琳甲酯化的氣相色譜圖

麥琪琳甲酯化的氣相色譜圖見圖4～圖6。

圖4 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖5 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖6 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.2.2 麥琪琳脂肪酸的組成及其含量

麥琪琳脂肪酸組分及其含量見表3。

表3 麥琪琳脂肪酸組分及其含量

由表3可知，3種方法效果近似，都檢測出6種脂肪酸，但是硫酸酯化和氫氧化鉀酯化有比較明顯的峰沒有讀數，色譜圖對比近似。

2.3 起酥油

2.3.1 起酥油甲酯化的氣相色譜圖

起酥油甲酯化的氣相色譜圖見圖7～圖9。

圖7 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖8 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖9 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.3.2 起酥油脂肪酸的組成及其含量

起酥油脂肪酸組分及其含量見表4。

表4 起酥油脂肪酸組分及其含量

由表4可知，3種方法都檢測出了5種脂肪酸，百分含量近似。

2.4 棕櫚油

2.4.1 棕櫚油甲酯化的氣相色譜圖

棕櫚油甲酯化的氣相色譜圖見圖10～圖12。

圖10 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖11 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖12 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.4.2 棕櫚油脂肪酸的組成及其含量

棕櫚油脂肪酸組分及其含量見表5。

表5 棕櫚油脂肪酸組分及其含量

續 表

由表5可知，3種方法都檢測出5種脂肪酸，百分含量近似。

2.5 調和油

2.5.1 調和油甲酯化的氣相色譜圖

調和油甲酯化的氣相色譜圖見圖13～圖15。

圖13 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖14 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖15 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.5.2 調和油脂肪酸的組成及其含量

調和油脂肪酸組分及其含量見表6。

表6 調和油脂肪酸組分及其含量

由表6可知，鹽酸甲酯化方法檢測出6種脂肪酸，硫酸與氫氧化鉀甲酯化方法的氣相圖譜與鹽酸甲酯化圖譜近似，有5個峰的讀數，均有1個明顯的峰未讀出數。

2.6 豬油

2.6.1 豬油甲酯化的氣相色譜圖

豬油甲酯化的氣相色譜圖見圖16～圖18。

圖16 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖17 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖18 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.6.2 豬油脂肪酸的組成及其含量

豬油脂肪酸組分及其含量見表7。

表7 豬油脂肪酸組分及其含量

由表7可知，3種方法都檢測出7種脂肪酸，百分含量近似。

2.7 牛油

2.7.1 牛油甲酯化的氣相色譜圖

牛油甲酯化的氣相色譜圖見圖19～圖21。

圖19 鹽酸甲酯化氣相色譜圖及其含量

圖20 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖21 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.7.2 牛油脂肪酸的組成及其含量

牛油脂肪酸組分及其含量見表8。

表8 牛油脂肪酸組分及其含量

由表8可知，鹽酸甲酯化方法檢測出10種脂肪酸，硫酸方法檢測出9種，氫氧化鉀方法檢測出7種，但是硫酸方法與氫氧化鉀方法的氣相圖譜與鹽酸方法圖譜相似，未檢測出的脂肪酸峰值很小，未讀數。

2.8 黃油

2.8.1 黃油甲酯化的氣相色譜圖

黃油甲酯化的氣相色譜圖見圖22～圖24。

圖22 鹽酸甲酯化氣相色譜圖

圖23 硫酸甲酯化氣相色譜圖

圖24 氫氧化鉀甲酯化氣相色譜圖

2.8.2 黃油脂肪酸的組成及其含量

黃油脂肪酸組分及其含量見表9。

表9 黃油脂肪酸組分

由表9可知，硫酸甲酯化方法檢測出7種脂肪酸，鹽酸與氫氧化鉀甲酯化方法少檢測出1種脂肪酸，有微小的峰，但是數值很小，在該靈敏度設定下，未被機器識別。

3 結論

脂肪酸對于人體有相當重要的意義，研究脂肪酸在各種油脂中的含量，有助于人們選擇合適的油脂。而對于脂肪酸分析的方法，也會越來越優化，朝更方便、更簡潔、更節約成本的方向發展。氣相色譜的技術與甲酯化的理論都相當成熟，而提高甲酯化的效率，則可以大幅提高整個分析的進程，節省時間。本研究對8種食用油中的脂肪酸進行了分析，通過鹽酸、硫酸、氫氧化鉀簡單的甲酯化處理和氣相色譜分析，3種方法均可以較準確地判斷脂肪酸的種類和相對百分含量。研究發現：在同等實驗條件下鹽酸甲酯化更完全，得到脂肪酸組分更多，靈敏度更高，其處理方式更適用于脂肪酸氣相色譜分析。

[1]田永全.脂肪酸的營養功能[J].中國食物與營養，2007(8)：51-52.

[2]G H Siang,A Makahleh,B Saad,et al.Hollow fiber liquid-phase micro-extraction coupled with gas chromatography-flame ionization detection for the profiling of fatty acids in vegetable oils[J].Journal of Chromatography A,2010,1217(52):8073-8078.

[3]黃忠平，郭偉強，王麗麗，色譜指紋譜鑒定食用油品質[J].分析化學，2009,37(A02)：237.

[4]Nevado J B, Penalvo G C, Robledo V R, et al.New CE-ESI-MS anaiytical method for the separation,identification and quantification of seven phenolic acids including three isomer compounds in virgin oil[J]Talanta,2009,79(5):1238-1246.

Research on Optimization of Fatty Acid Analytical Method

FU Xiang-qian, XUE Feng*

(Tianjin Chunfa Bio-Technology Group Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China)

There are more than 40 kinds of different fatty acids in nature,which are the key components of lipid,and they play different roles in human body. The composition and structure of fatty acids are closely related to people's health. Selecting a rapid and simple gas chromatography analysis method for fatty acids has great significance to all kinds of oil fatty acids content detection. Select the best method for the analysis of fatty acids among hydrochloric acid, sulfuric acid and potassium hydroxide methyl esterification treatment methods. The results show that methyl esterification is more complete under the same experimental conditions, and the processing method is more suitable for gas chromatography analysis of fatty acids.

fatty acid; gas chromatography analysis method; methyl esterification; fatty acid content

2017-02-06 *通訊作者

薛峰(1985-)，天津人，碩士，研究方向：食品質量與安全。

TS264.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.05.033

1000-9973(2017)05-0141-08