GCMS/SPME檢測(cè)地溝油方法研究*

馬玉剛

(廣東石油化工學(xué)院 分析測(cè)試中心，廣東 茂名 525000)

地溝油主要是指反復(fù)煎炸食品的剩余油，酒店、飯店的漂浮廢油，劣質(zhì)豬肉、豬內(nèi)臟、 豬皮加工以及提煉后產(chǎn)出的油[1]。由于脫色、脫味技術(shù)的發(fā)展[2]，一些不法分子利用這些技術(shù)處理地溝油，現(xiàn)在很難通過(guò)油的顏色和味道識(shí)別地溝油了。這為市場(chǎng)監(jiān)管帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，需要探索新的分析方法。已有的地溝油檢測(cè)方法有多種，如酸值測(cè)定和過(guò)氧化值檢測(cè)[3]、膽固醇含量檢測(cè)[4]、電導(dǎo)率檢測(cè)[5]、熒光法十二烷基苯磺酸鈉檢測(cè)[6]、核磁共振分析[7]等。由于地溝油來(lái)源復(fù)雜，微量成分變化較大，上述分析方法都存在一定的局限性。本研究基于固相微萃取中纖維材料對(duì)食用油中揮發(fā)性小分子化合物的吸附前處理原理，利用氣質(zhì)聯(lián)用(GCMS)對(duì)所吸附小分子化合物的分離、定性以及出峰記錄進(jìn)行分析，選定其中特定化合物作為研究對(duì)象，以其峰面積的比例作為鑒別地溝油的指標(biāo)。由于包括地溝油在內(nèi)的植物油基體復(fù)雜，一般無(wú)法直接進(jìn)樣進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析，需要通過(guò)固相微萃取進(jìn)行前處理。GCMS是近年來(lái)在識(shí)別地溝油中應(yīng)用較多的技術(shù)手段[8]，具有操作簡(jiǎn)便、分析結(jié)果可靠等特點(diǎn)，是多組分小分子化合物定性分析的主要工具。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用地溝油來(lái)源于飯?zhí)谩⒒疱伒旰驼ㄓ蜅l小作坊。商用食用油來(lái)自于本市大型超市。氣質(zhì)聯(lián)用儀是島津和安捷倫公司產(chǎn)品(前期條件探索用島津，后續(xù)分析樣品用安捷倫)。試劑和儀器見(jiàn)表1。

表1 儀器和試劑的名稱及來(lái)源

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 利用固相微萃取對(duì)油樣品吸附富集前處理

由于食用油(包括地溝油)的主要成分既有各類脂肪酸，也有部分大分子物質(zhì)，無(wú)法直接進(jìn)樣進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析，所以需要用固相微萃取進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)的吸附富集前處理[9]。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，固相微萃取纖維頭在使用之前需要進(jìn)行活化處理。活化過(guò)程是去除萃取纖維上原來(lái)殘余的揮發(fā)性成分的過(guò)程，每次萃取前都需要進(jìn)行活化，目的是防止萃取纖維上殘存雜質(zhì)影響分析結(jié)果。活化過(guò)程先把萃取器插入GC-MS的進(jìn)樣口中，然后再旋出萃取頭，讓色譜中的高溫載氣去除雜質(zhì)。活化過(guò)程結(jié)束后，先將萃取頭回收，然后再將萃取器從儀器中拔出。活化時(shí)間一般30～60 min。

在頂空萃取瓶中加入一定量的待測(cè)油樣，并加入一定量的無(wú)機(jī)鹽無(wú)水硫酸鈉。用真空泵將瓶?jī)?nèi)空氣抽出，然后放置在恒溫油浴加熱裝置上，控制一定的萃取溫度，插入萃取纖維。頂空萃取一定時(shí)間后，纖維頭插入GC-MS進(jìn)樣口中進(jìn)行解析。經(jīng)過(guò)約1 min解析后，氣質(zhì)聯(lián)用開(kāi)始分析測(cè)定。

在分析之前，先要利用氣質(zhì)聯(lián)用(氣質(zhì)聯(lián)用條件優(yōu)化的前提下)對(duì)固相微萃取過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，其標(biāo)準(zhǔn)為氣質(zhì)聯(lián)用中色譜峰數(shù)目和色譜峰強(qiáng)度。優(yōu)化的條件為油浴加熱溫度、加熱時(shí)間、無(wú)水硫酸鈉加入量等因素。解析時(shí)間一般為1 min。

1.2.2 氣質(zhì)聯(lián)用(GCMS)條件的設(shè)定

GC參數(shù)：色譜柱為HP-5型，30 m×0.25 mm×0.25 μm；載氣：氦氣，總流量為40 mL/min，柱流量為1 mL/min；進(jìn)樣模式為分流，分流比為50∶1；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；柱溫采用程序升溫：初始溫度為50 ℃，保持5 min，然后以8 ℃/min升溫到100 ℃，保持2 min后，以8 ℃/min升溫到250 ℃，保持5 min后，繼續(xù)以8 ℃/min升溫到300 ℃。

MS參數(shù)：掃描模式為SCAN；電離模式為EI；電離源溫度為230 ℃,接口溫度為280 ℃；檢測(cè)器電壓為1.0 kV。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相微萃取的萃取條件優(yōu)化

在探索最佳萃取條件時(shí)，用金龍魚(yú)花生油作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。取0.050 g樣品，分別對(duì)萃取時(shí)油浴溫度、萃取時(shí)間、無(wú)機(jī)鹽用量等對(duì)萃取的影響因素進(jìn)行了研究，得到了頂空固相微萃取前處理的最優(yōu)化操作條件，最大程度保證氣質(zhì)聯(lián)用分析過(guò)程的可靠性。

2.1.1 萃取溫度的影響

本實(shí)驗(yàn)中，取0.050 g油樣品，分別在100，110，120，130和140 ℃的油浴溫度下進(jìn)行萃取，萃取時(shí)間均為50 min，加入無(wú)水硫酸鈉0.050 g，解析時(shí)間為1 min，所得到的色譜圖中色譜峰數(shù)目分別為78，90，130，130，121。

萃取溫度是固相微萃取中最重要的影響因素[10]，可影響揮發(fā)性有機(jī)物在液相和氣相中的平衡分配，決定整個(gè)吸附萃取過(guò)程。溫度過(guò)低，油中的揮發(fā)性物質(zhì)無(wú)法從油中揮發(fā)而富集到纖維頭上；溫度過(guò)高，部分不飽和物可能發(fā)生聚合，被纖維吸附，占據(jù)纖維孔隙，使得已經(jīng)被吸附的小分子物質(zhì)的萃取纖維解析受到影響，不利于吸附。綜合考慮，萃取的最佳溫度應(yīng)為120 ℃。

2.1.2 無(wú)水硫酸鈉的加入

添加無(wú)水硫酸鈉可以吸附油中少量水分，降低部分物質(zhì)的溶解度，促使可揮發(fā)性有機(jī)物從液相轉(zhuǎn)移到氣相，提高萃取效率。實(shí)驗(yàn)分別在樣品中加入0，0.005，0.010，0.020，0.050 g Na2SO4固體進(jìn)行萃取分析，發(fā)現(xiàn)添加與不添加時(shí)色譜峰有明顯區(qū)別。

最終，選擇的無(wú)機(jī)鹽無(wú)水硫酸鈉添加量為0.020 g。當(dāng)然，無(wú)機(jī)鹽添加量也與樣品量有一定的關(guān)系。取樣量較大時(shí)添加的無(wú)機(jī)鹽相應(yīng)增加，無(wú)機(jī)鹽添加與樣品量相差不大。本試驗(yàn)中取樣量為0.050 g，無(wú)機(jī)鹽添加量為0.020 g，二者相差不大。

2.1.3 萃取時(shí)間的優(yōu)化選擇

萃取時(shí)間對(duì)待測(cè)物在萃取纖維上的吸附有一定的影響，但是并不像無(wú)水硫酸鈉添加和溫度那樣明顯。選擇萃取時(shí)間分別在30，40，50，60 min時(shí)進(jìn)行萃取分析，發(fā)現(xiàn)其色譜峰從134到143，再增加時(shí)間其色譜峰數(shù)目變化不明顯。萃取時(shí)間在30 min時(shí)基本就趨于吸附平衡了，所以優(yōu)化時(shí)間為50 min即可。

綜上所述，優(yōu)化后的條件為樣品用量0.050 g，萃取溫度120 ℃，萃取時(shí)間為50 min，無(wú)水硫酸鈉添加量為0.020 g，解析時(shí)間為1 min。

2.2 GCMS/SPME分析食用油和地溝油

利用頂空-固相微萃取優(yōu)化條件對(duì)幾種商用食用油和地溝油進(jìn)行萃取并通過(guò)GCMS進(jìn)行分析，得到總離子流圖并利用NIST數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和比較，得到一種鑒別地溝油的分析方法。

2.2.1 商用食用油和地溝油組分中比較對(duì)象的選擇和定性分析

無(wú)論是地溝油還是商用食用油，雖然其主要組成成分基本一致，但是整體上組成成分比較復(fù)雜，色譜峰都超過(guò)100個(gè)，還有不少組成成分在NIST庫(kù)中難以得到很好的匹配，所以確定可以用來(lái)比較鑒別的組成成分也相應(yīng)比較困難。

通過(guò)查閱參考文獻(xiàn)資料，本研究選擇了商用食用油和地溝油中都存在的庚醛和另外一種物質(zhì)作為比較參照物(稱之為疑似間苯二胺)。在優(yōu)化條件下萃取商用食用植物油(其中一個(gè))的部分GC-MS譜圖如圖1所示，在優(yōu)化條件下萃取地溝油(其中一個(gè))的部分GC-MS譜圖如圖2所示。

圖1 在優(yōu)化條件下萃取商用食用油 圖2 在優(yōu)化條件下萃取地溝油

庚醛的識(shí)別比較可靠，在NIST查詢中相似率超過(guò)90%，與上海交通大學(xué)的王曉樂(lè)老師的研究結(jié)果一致[11]，但是所選第二個(gè)組分的質(zhì)譜定型則具有不確定性，其質(zhì)譜圖比較如圖3、圖4所示。

圖3 在6.60 min保留時(shí)間時(shí)某組分質(zhì)譜 圖4 由NIST WebBook網(wǎng)站得到的間苯二胺標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜

比較二者的質(zhì)譜圖可以了解到，分子離子峰(109)和基峰(108)一致，但是在碎片離子80和81上的大小順序正好相反，致使得到的定型分析結(jié)果間苯二胺具有不確定性(匹配率不超過(guò)90%)，所以稱之為疑似間苯二胺。

2.2.2 地溝油判別探索研究

對(duì)比較對(duì)象庚醛和疑似間苯二胺在TIC峰面積考察后發(fā)現(xiàn)商用食用油分析結(jié)果中疑似間苯二胺峰面積與庚醛峰面積之比遠(yuǎn)小于地溝油中二者峰面積之比。以此為依據(jù)，提出以A值鑒別地溝油的分析方法。A=S2/S1，其中S2為疑似間苯二胺峰面積，而S1為庚醛峰面積。地溝油和商用食用油A值數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 商用食用油和幾種地溝油A值比較

從表2可知商用食用油的A值接近1，明顯小于地溝油的A值，地溝油的A值接近或者大于10。

3 結(jié)論

本文以頂空和固相微萃取作為樣品前處理手段的GC-MS分析檢測(cè)方法對(duì)地溝油和商用食用油的鑒別進(jìn)行了研究。運(yùn)用經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的固相微萃取條件得到GC-MS的總離子圖，并對(duì)此進(jìn)行一系列定性分析和比較研究，將其中兩種物質(zhì)即疑似間苯二胺和庚醛的色譜峰面積之比即A值作為判定是否為地溝油的表征指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)以A值鑒別地溝油具有一定的參考價(jià)值，A值接近1時(shí)一般為商用食用油，而A值近接或大于10時(shí)，此油可能是地溝油。

當(dāng)然，上述探索也僅僅只是6個(gè)樣品的分析結(jié)果，還需要多個(gè)樣品進(jìn)行驗(yàn)證，特別需要對(duì)不同來(lái)源的地溝油進(jìn)行分析驗(yàn)證，以檢驗(yàn)結(jié)論是否可靠。