溫度和氯離子對(duì)初榨胡麻油中 3-MCPD酯生成的影響

王永瑞 王 丹 徐宇麗 魏長(zhǎng)慶

(石河子大學(xué)食品學(xué)院1，石河子 832000) (新疆植物藥資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2，石河子 832000) (石河子出入境檢驗(yàn)檢疫局3，石河子 832000)

胡麻油，又稱亞麻籽油。是以亞麻科、亞麻屬作物種子胡麻籽為原料生產(chǎn)出的一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的食用油[1]。胡麻適合生長(zhǎng)于干旱半干旱地區(qū)，在中國的種植主要是分布在新疆、甘肅、寧夏等西北偏遠(yuǎn)地區(qū)。胡麻油雖然有工業(yè)化生產(chǎn)，但在大部分農(nóng)村地區(qū)依舊是小作坊壓榨自然沉淀，未經(jīng)過精煉直接用于日常飲食中。3-MCPD酯是4類氯丙醇酯中的一類，最早于1980年由Velí?ek等[2]在用酸水解蔬菜蛋白過程中發(fā)現(xiàn)，是一種潛在的致癌物質(zhì)。隨著檢測(cè)設(shè)備以及檢測(cè)方法的發(fā)展，陸續(xù)有研究者在各類食品中檢測(cè)出3-MCPD酯的存在，如餅干、面包皮、咖啡、薯?xiàng)l、魚油、食用油、奶粉等[3-9]。目前報(bào)道的采用GC-MS間接法測(cè)定3-MCPD酯的相關(guān)研究主要是采用電子轟擊(EI)離子源，采用化學(xué)離子(CI)源的研究相對(duì)較少。CI源是軟電離離子源，根據(jù)極性不同分為負(fù)化學(xué)離子源(NCI)和正化學(xué)離子源(PCI)，其中NCI對(duì)于柱流失和絕大多數(shù)基質(zhì)成分沒有響應(yīng)，并且對(duì)含電負(fù)性元素或基團(tuán)的化合物具有很好的響應(yīng)。3-MCPD的七氟丁酰咪唑(HFBI)的衍生物具有氯原子以及多個(gè)氟原子，因而采用NCI源分析3-MCPD七氟丁酰咪唑衍生物會(huì)有很好的靈敏度和選擇性[10-13]。本研究采用甲醇鈉-甲醇?jí)A水解，將胡麻油中3-MCPD酯水解釋放出3-MCPD。再用固相萃取柱凈化，結(jié)合同位素稀釋-氣相色譜-負(fù)化學(xué)離子源-質(zhì)譜方法對(duì)初榨胡麻油樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，研究溫度以及氯離子對(duì)初榨胡麻油中3-MCPD酯生成的影響，評(píng)估初榨胡麻油中3-MCPD酯的風(fēng)險(xiǎn)以及為胡麻油精煉工藝改進(jìn)提供參考，更好的把控精煉胡麻油中3-MCPD酯的含量。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

胡麻籽：市售；甲醇鈉、無水硫酸鈉、冰醋酸：分析純；無水硫酸鈉使用前于 650 ℃灼燒 4 h 以上；甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、甲醇、正己烷：色譜純；3-MCPD 棕 櫚 酸 二 酯 ( 98%)，d5-3-MCPD 棕櫚酸二酯(化學(xué)純度： 97%，異構(gòu)體純度： 98.2%)，3-MCPD( 98%)，d5-3-MCPD(化學(xué)純度： 97.5%， 異構(gòu)體純度： 98.7%)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

7890A/5975C inert XL EI/CI氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀(配有 NCI 源)；OP-Y5歐意普瑞家用榨油機(jī)；XW-80A 旋渦混合儀；Xcelvap 全自動(dòng)氮吹濃縮儀；FD115 電熱鼓風(fēng)干燥箱；LXJ-IIB低速大容量多管離心機(jī)；ELF 11/14 馬弗爐；Milli-Q 去離子水發(fā)生器； CleanertMCPD 氯丙醇專用固相萃取柱(4 g/30 mL)。

1.3 胡麻油中3-MCPD酯的檢測(cè)方法

1.3.1 水解與凈化

準(zhǔn)確稱取 0.10 g 胡麻油樣品至具蓋玻璃試管中，加入 51 μL 10 mg/L 的 d5-3-MCPD 棕櫚酸二酯內(nèi)標(biāo)溶液(相當(dāng)于100 ng 游離態(tài)的 d5-3-MCPD)，加入 0.5 mL 甲基叔丁基醚-乙酸乙酯混合溶液(8∶2)，渦旋混勻后再加入 1 mL 0.5 mol/L 的甲醇鈉/甲醇溶液，渦旋后，靜置反應(yīng)4 min后，迅速加入3 mL冰醋酸-20% 硫酸鈉溶液(1∶30，中和過量的甲醇鈉)和3 mL 正己烷(脫脂)，渦旋混勻，靜置分層后棄去上層有機(jī)相，再加3 mL正己烷重復(fù)脫脂兩次。將下層水相溶液上樣于 CleanertMCPD 氯丙醇專用固相萃取柱中，待液體完全進(jìn)入硅藻土填料后，靜置平衡10 min。再用15 mL 乙酸乙酯在重力作用下洗脫目標(biāo)組分， 將洗脫液接收于裝有 5 g 無水硫酸鈉的玻璃離心管中，然后將洗脫液轉(zhuǎn)移至具蓋試管中，于40 ℃水浴下氮吹濃縮至近干，用 2 mL 正己烷溶解殘?jiān)?/p>

1.3.2 衍生化

向“1.3.1”所得溶液中加入50 μL HFBI，旋緊蓋子并渦旋混勻，置于70 ℃恒溫干燥箱中反應(yīng)25 min。衍生化完成后，取出冷卻至室溫，加3 mL 水并渦旋振蕩30 s后靜置分層，棄去下層水相，重復(fù)水洗3 次后取上層有機(jī)相，經(jīng)無水硫酸鈉除水后裝入進(jìn)樣瓶中，待GC-NCI-MS分析。

1.4 儀器條件

1.4.1 氣相色譜條件

色譜柱： HP-5MS UI石英毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm，0.25 μm)； 進(jìn)樣口溫度： 300 ℃； 程序升溫條件：初始溫度為 40 ℃，以 5 ℃/min的速率升溫至 90 ℃，再以 40 /min ℃的速率升溫至 270 ℃，保持 1.5 min； 載氣：高純氦氣(純度≥99.999%)；柱流速：1.0 mL/min； 進(jìn)樣量：1 μL； 進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣。

1.4.2 質(zhì)譜條件

離子源： NCI； 反應(yīng)氣：甲烷(純度≥99.99%)；離子源溫度：150 ℃；四級(jí)桿溫度：150 ℃；溶劑延遲： 8 min；數(shù)據(jù)采集方式：選擇離子監(jiān)測(cè)模式(SIM)。

2 結(jié)果與討論

2.1 3-MCPD和3-MCPD的HFBI衍生物的定性分析

采用間接法檢測(cè)分析3-MCPD酯，最終是通過將3-MCPD酯堿水解成3-MCPD后，再經(jīng)過HFBI衍生化進(jìn)行GC-NCI-MS檢測(cè)分析。在3-MCPD以及d5-3-MCPD質(zhì)譜圖中，m/z213 [C3F7CO2]-、194[C3F7CO2-F]-、175[C3F7CO2-F-F]-離子碎片的相對(duì)豐度較大，但其均為七氟丁?；奶卣麟x子，并不是3-MCPD或者d5-3-MCPD衍生物的特征離子[11]。本文采用代表性的氯丙醇衍生物的特征離子作為定性、定量離子，如表1所示[12-13]。其中m/z=502以及m/z=507分別為3-MCPD以及d5-3-MCPD七氟丁酰咪唑衍生物的分子離子峰，m/z=482以及m/z=486分別為3-MCPD、d5-3-MCPD七氟丁酰咪唑衍生物的分子離子失去一個(gè)HF分子所得到的碎片離子峰，而m/z=446為3-MCPD七氟丁酰咪唑衍生物的分子離子失去一分子HF和一分子HCl所得到的碎片離子峰。

表1 3-氯丙醇及其內(nèi)標(biāo)物衍生產(chǎn)物的特征離子

注：下劃線離子為定量離子，其余為定性離子。

2.2 方法學(xué)評(píng)價(jià)

2.2.1 線性范圍、檢出限、定量限

準(zhǔn)確移取一定量的3-MCPD以及d5-3-MCPD標(biāo)準(zhǔn)溶液于具蓋試管中，用正己烷定容至2 mL，配制成10、20、40、50、80、100 μg/mL的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中d5-3-MCPD濃度為50 μg/mL。用HFBI衍生后進(jìn)GC-NCI-MS進(jìn)行檢測(cè)。圖1為3-MCPD以及d5-3-MPCD標(biāo)準(zhǔn)品衍生物的GC-MS的氣相色譜圖，圖2、圖3分別為3-MCPD以及d5-3-MPCD標(biāo)準(zhǔn)品衍生物的GC-NCI-MS的特征離子質(zhì)譜圖。以3-MCPD以及d5-3-MCPD衍生物的定量離子峰面積之比為縱坐標(biāo)，3-MCPD質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。得到的線性方程為Y=0.568 2X-0.094 3，R2=0.997 4。線性相關(guān)性良好。以信噪比(S/N)為3和10時(shí)對(duì)應(yīng)的加標(biāo)水平分別作為方法的檢測(cè)限和定量限，檢出限為5 μg/kg，定量限為20 μg/kg。滿足油脂中低含量3-MCPD酯的分析檢測(cè)。

圖1 3-MCPD,d5-3-MCPD衍生物的氣相色譜圖

圖2 3-MCPD衍生物的質(zhì)譜圖

圖3 d5-3-MCPD衍生物的GC-NCI-MS的質(zhì)譜圖

2.2.2 加標(biāo)回收率

取12份胡麻油初榨油樣品(105 ℃炒籽壓榨并加熱至200 ℃，加熱0.5 h的胡麻油)，其中3份空白對(duì)照，其余樣品中分別加入0.25，0.5，1.0 mg/kg 3-MCPD棕櫚酸二酯標(biāo)準(zhǔn)液，每組做3個(gè)平行樣，經(jīng)過樣品前處理后檢測(cè)3-MCPD酯含量，計(jì)算相應(yīng)的加標(biāo)回收率和RSD，如表2所示。結(jié)果表明3-MCPD脂肪酸酯的平均加標(biāo)回收率在80.47%～81.68%之間，RSD 5.60%～8.35%。表明本研究所建立的方法的準(zhǔn)確度和精密度較高，適用于胡麻油中3-MCPD酯含量的測(cè)定。

表2 加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)

2.3 初榨胡麻油中3-MCPD酯的消長(zhǎng)規(guī)律

2.3.1 低溫炒籽對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯生成的影響

分別取新鮮胡麻籽1kg 3份，于常溫(25 ℃)、45、65、85、105 ℃烘箱內(nèi)烘烤30 min后用家用榨油機(jī)榨取胡麻油。將榨取物裝于離心管中于-4 ℃，5 000 r/min離心20 min后取出上層油液冷藏保存?zhèn)溆貌⑦M(jìn)行GC-NCI-MS檢測(cè)分析。結(jié)果如圖4所示，低溫炒籽對(duì)于胡麻油中3-MCPD酯含量的影響不大，且炒籽后壓榨的胡麻油中3-MCPD酯的含量處于一個(gè)較低的水平。

圖4 炒籽溫度對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯含量的影響

2.3.2 溫度對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯生成的影響

取5支試管，分別加入105 ℃炒籽溫度壓榨的胡麻油8 g，分別置于恒溫二甲基硅油油浴鍋內(nèi)加熱至160、180 、200 ℃，加熱時(shí)間為2 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取出油樣待冷卻后進(jìn)行分析檢測(cè)，結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明隨著溫度的升高，胡麻油中3-MCPD酯的含量也在逐漸上升，但上升程度不明顯。這說明對(duì)于初榨胡麻油來說，高溫加熱對(duì)于3-MCPD酯含量的影響不大。這與Mogol等[5]發(fā)現(xiàn)在餅干烤制程中，3-氯丙醇及其酯的含量隨溫度上升而顯著增大的研究而言有點(diǎn)相悖，原因可能是由于初榨胡麻油未經(jīng)過工業(yè)精煉過程脫膠，脫酸，脫色等以及水洗步驟。脫膠、脫色以及水洗環(huán)節(jié)的酸帶入，氯離子帶入都可能是影響其3-MCPD酯的生成。

圖5 溫度對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯含量的影響

2.3.3 加熱時(shí)間對(duì)初榨胡麻油中3-MCPD酯的生成的影響

取5支試管，分別加入105 ℃炒籽溫度壓榨的胡麻油8 g，置于恒溫二甲基硅油油浴鍋內(nèi)加熱至200 ℃，每支試管分別加熱0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h。取出油樣待冷卻后進(jìn)行GC-NCI-MS分析檢測(cè)，結(jié)果如圖6所示。結(jié)果表明隨著加熱時(shí)間的增加，胡麻油中的3-MCPD酯含量呈逐漸上升的趨勢(shì)，但對(duì)于初榨胡麻油來說，3-MCPD酯的含量上升不明顯，這或許與2.3.3中溫度的影響一致。

圖6 高溫加熱時(shí)間對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯含量的影響

2.3.4 氯離子對(duì)于胡麻油中3-MCPD酯生成的影響

取3支試管，分別加入105 ℃炒籽溫度壓榨的胡麻油8 g，第1支試管加入100 μL蒸餾水，第2支試管加入100 μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaCl溶液置于恒溫二甲基硅油油浴鍋內(nèi)加熱至200 ℃，加熱2 h。取出油樣待冷卻后進(jìn)行GC-NCI-MS分析檢測(cè)，結(jié)果如圖7所示。結(jié)果表明，隨著加入NaCl的含量的增加，初榨胡麻油中3-MCPD酯的含量呈上升趨勢(shì)，且上升的趨勢(shì)明顯。這表明氯離子的含量對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯的生成具有重要影響，這與Freudenstein等[14]的研究成果不謀而合。

圖7 氯離子對(duì)于胡麻油中3-MCPD酯含量的影響

含氯化合物是3-MCPD酯的前體物質(zhì)之一，胡麻油工業(yè)精煉需經(jīng)過脫膠，脫酸，脫色，脫臭等步驟。若采用磷酸進(jìn)行脫膠，可能會(huì)增加食用油中氯離子的含量，工業(yè)水洗也會(huì)導(dǎo)致油中氯離子含量的變化。Craft等[15]以及Matth?us等[16]的研究表明，通過水(不含氯化物)或者乙醇洗滌未精煉的食用油可以部分的除去未精煉的油中的含氯化合物，進(jìn)而有效的限制精煉過程中3-MCPD酯的形成。

3 結(jié)論

3.1 采用甲醇鈉-甲醇?jí)A水解，固相萃取柱凈化，結(jié)合同位素稀釋-氣相色譜-負(fù)化學(xué)離子源-質(zhì)譜方法對(duì)胡麻油中3-MCPD酯含量的測(cè)定。該方法在0.01～0.10 mg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，檢出限為5 μg/kg，定量限為20 μg/kg。加標(biāo)回收率在80.47%～81.68%之間，RSD 5.60%～8.35%。表明本研究所建立的方法的準(zhǔn)確度和精密度較高，適用于胡麻油中3-MCPD酯含量的測(cè)定。

3.2 炒籽溫度對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯生成沒有多大影響。低溫炒籽對(duì)于初榨胡麻油中3-MCPD酯生成沒有影響。將初榨胡麻油油樣加熱至在160～200 ℃時(shí)，初榨胡麻油中3-MCPD酯的生成隨加熱溫度的升高以而增加，但增加不明顯。當(dāng)初榨胡麻油油樣加熱至200 ℃條件下，初榨胡麻油中3-MCPD酯的生成隨加熱時(shí)間的增加而增加，但增長(zhǎng)不顯著。當(dāng)初榨胡麻油油樣加熱至200 ℃條件下，隨著初榨胡麻油中氯離子含量的增加，初榨胡麻油中3-MCPD酯呈顯著上升趨勢(shì)。

[1]孟甜.胡麻油營(yíng)養(yǎng)分析及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 糧食與油脂, 2015, 28(5): 5-8

MENG Tian. Progress and application research in nutrition analysis of flaxseed oil[J]. Cereals & Oils

[3]MACMAHON S, BEGLEY T H, DIACHENKO G W. Occurrence of 3-MCPD and glycidyl esters in edible oils in the United States[J]. Food Additives & Contaminants: Part A, 2013, 30(12): 2081-2092

[4]ABD RAZAK R A, KUNTOM A, SIEW W L, et al. Detection and monitoring of 3-monochloropropane-1,2-diol(3-MCPD) esters in cooking oils[J]. Food Control, 2012, 25(1): 355-360

[5]MOGOL B A, PYE C, ANDERSON W, et al. Formation of Monochloropropane-1,2-diol and Its Esters in Biscuits during Baking[J]. J Agric Food Chem, 2014, 62(29): 7297-7301

[6]JEDRKIEWICZ R, GLOWACZ A, GROMADZKA J, et al. Determination of 3-MCPD and 2-MCPD esters in edible oils, fish oils and lipid fractions of margarines available on Polish market[J]. Food Control, 2016, 59: 487-492

[7]DOLEZAL M, CHALOUPSKM, DIVINOVV, et al. Occurrence of 3-chloropropane-1,2-diol and its esters in coffee[J]. Eur Food Res Technol, 2005, 221(3): 221-225

[10]LIU Q, HAN F, XIE K. Simultaneous determination of total fatty acid esters of chloropropanols in edible oils by gas chromatography-mass spectrometry with solid-supported liquid-liquid extraction[J]. Journal of Chromatography A, 2013, 1314: 208-215

[11]徐小民, 沈向紅, 宋國良, 等. 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用負(fù)化學(xué)源法檢測(cè)方便面調(diào)料包中的氯丙醇[J]. 中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2006, 16(6) :661-726

XU Xiaomin, SHEN Xianghong, SONG Guoliang, et al. Determination of chloropropanols in flavoring of instant noodles by gas chromatography-mass spectrometry with negative chemical ionization[J]. Chinese Journal of Health Laboratory Technology

[12]魏雪緣, 蔡理勝, 張睿, 等. 氣相色譜-負(fù)化學(xué)離子源-質(zhì)譜測(cè)定食用植物油中3-氯丙醇酯的含量[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), 2016, 7(11): 4484-4489

WEI Xueyuan, CAI Lisheng, ZHANG Rui, et al. Determination of 3-chloro-1,2-propylene glycol ester in edible vegetable oils by gas chromatography-negative chemical ionization-mass spectrometry[J]. Journal of Food Safety and Quality

[13]BERGER-PREIβ E, GERLING S, APEL E, et al. Development and validation of an analytical method for determination of 3-chloropropane-1,2-diol in rat blood and urine by gas chromatography-mass spectrometry in negative chemical ionization mode[J]. Anal Bioanal Chem, 2010, 398: 313-318

[14]FREUDENSTEIN A, WEKING J, MATTHUS B. Influence of precursors on the formation of 3-MCPD and glycidyl esters in a model oil under simulated deodorization conditions[J]. Eur J Lipid Sci Technol, 2013, 115(3): 286-294

[15]CRAFT B D, NAGY K. Mitigation of MCPD-ester and glycidyl-ester levels during the production of refined palm oil[J]. Lipid Technology, 2012, 24(7): 155-157