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高分辨质谱分析食用油

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《质谱学报》2016年第3期

摘要:

食用油中不饱和脂肪酸甘油酷的含量与人体健康密切相关,针对其建立快速有效的检测重要意义。本研究建立了一种可直接分析食用油中脂肪酸甘油酷的方法,采用大气压化学电弄质谱技术(八PCl-HRMS)对食用油中脂肪酸甘油三酷及脂肪酸甘油一酷分子直接进样分析,在分辨质谱数据的基础上,采用分解系数和平均不饱和度(I}YE)对不同油品进行比较分析。结牙用油与餐厨回收油及动物油具有明显差别,当分解系数大于10时,或I}YE小于3时,可判断厨回收油或动物油,利用这两个特征参数可成功地区分食用油与餐厨回收油样品。通过偏最的分组验证,以及添加不同比例餐厨回收油的食用植物油样品分解系数和平均不饱和度的比菊明该方法可便捷、准确地分析油品中脂肪酸甘油酷的含量变化,有望成为监测食用油品质的衫的新型分析方法。

关键词:

食用油;餐厨回收油;脂肪酸甘油酷;大气压化学电离(八PC7};高分辨质谱CHRMS}

随着人们日常生活水平的提高,食用油的品质受到越来越多的关注,其中不饱和脂肪酸甘油醋成为关注的重点。动物性脂肪和植物油是食用油脂的主要来源,其中,陆生动物脂肪含有较高比例的饱和脂肪酸甘油醋,室温下呈固态,而绝大部分植物油含较多的不饱和脂肪酸甘油醋,室温下呈液态。食用油中不饱和脂肪酸甘油醋在体内代谢得到的不饱和脂肪酸对人体的心脑血管等多种器官和体系的健康至关重要,因此建立快速有效的检测方法对保障食用油的品质以及人们的身体健康具有重要的现实意义03〕。目前,食用油品质的检测方法主要包括理化指标分析、重金属检测、胆固醇含量测定、电导率法、红外光谱法等阳。〕。虽然这些方法可在一定程度上实现快速检测,但均无法提供食用油中脂肪酸甘油醋及脂肪酸的具体分子信息。气相色谱一质谱(GC/MS>是目前较为常用的食用油中脂肪酸及甘油醋的分析技术m-但其需要程序升温等分离过程,难以实现食用油中多组分的快速、直接分析。本工作拟采用大气压化学电离一高分辨质谱技术(APCI-HRMS)对食用油进行直接、快速检测,通过比较不同油品的分解系数和平均不饱和度,结合正交偏最小二乘数据统计分析方法(OPLS-DA)对分组结果进行验证,并将该方法用于食用油与餐厨回收油中不饱和脂肪酸甘油醋含量的比较,以及掺杂不同比例餐厨回收油的食用油中不饱和脂肪酸甘油醋含量动态变化的分析研究。

1实验部分

1.1仪器与装置

Q-TOF型高分辨串联质谱仪:美国ABSciex公司产品,配有APC'I源及AnalystQS2.。数据处理系统;Agilent120。系列高效液相色谱仪:美国Agilent公司产品;AdventurerAR1120型天平:美国()haul公司产品;Simca-p11.5数据处理软件:瑞典UmetricsAB公司产品。

1.2试剂与材料

甲醇:色谱纯,百灵威化学技术有限公司产品;氯仿:分析纯,北京化工厂产品;乙睛、甲酸:均为色谱纯,美国Merk公司产品;实验用水:娃哈哈纯净水。福临门大豆油、调和油、葵花油、玉米油,金龙鱼玉米油、调和油、油菜籽油、大豆油、芝麻油、葵花油,太太乐芝麻油,鲁花花生调和油等食用植物油,以及猪油、羊油、牛油等食用动物油:均购自沃尔玛超市宣武门店;精制餐厨回收油一xu:由公安部二所提供;疑似餐厨回收油一chen:由东华理工大学提供;餐厨回收油W1-,-W2:共2个样品,由北京理化分析测试中心提供;餐厨回收油El-}-E6:共6个样品,由中国检验检疫科学院提供。所有餐厨回收油均为相关官方执法过程中收缴后提供的样品。

1.3样品制备

1.3.1待测样品的配制精确称取各10mg食用油、动物油、餐厨回收油样品,用1mI氯仿一甲醇溶液(2,1,V/V)溶解,并稀释至500}cg/I。

1.3.2添加不同比例餐厨回收油的食用油样品的制备在金龙鱼大豆油样品中分别添加1000、2000、3000、5000、70%精制餐厨回收油,用氯仿一甲醇溶液(2,1,V/V)溶解,并稀释至500}cg/I。

1.4实验条件

1.4.1色谱条件流动相:A为乙睛,B为。.100甲酸水溶液(98}2,V/V>;流速:100pI丫min;进样量5f}I,直接进样。

1.4.2质谱条件APC'I正离子全扫描检测模式,质量扫描范围。/二60--1000;喷雾电压2.5kV,解簇电压(DP)90V;碰撞能量20V;离子源温度;250℃;气帘气为N},设定为35个单位;GS1和GS2分别设定为;20和30个单位;仪器控制、数据采集及分析采用Analyst软件处理。

2结果与讨论

2.1脂肪酸甘油醋分析方法的优化2.1.1不同提取溶剂的提取效率比较为了提高油品中脂肪酸甘油醋的提取效率,需要对样品的萃取溶剂进行优化。以大豆油为例,分别考察了纯氯仿、氯仿一甲醇溶液(3:1,V/V),氯仿一甲醇溶液(2,1,V/V),氯仿一甲醇溶液(1,1,V/V)、纯甲醇和丙酮6种溶剂对同一种油品的提取效果,结果示于图1。选取大豆油中含量最高的脂肪酸甘油三醋,以其质谱图中分子离子峰、7/二879的峰面积作为表征依据,通过比较发现,采用氯仿一甲醇溶液(2}1,V/V)作为提取溶剂时所得到的、7/二879峰面积最高,故选其为提取溶剂。

2.1.2不同解簇电压的离子化效果比较为了获得检测油品最佳的离子源参数条件,以油酸甘油三醋标准品为对象,对解簇电压(IMP)进行考察,以期得到较高的分子离子峰及测试灵敏度。油酸甘油三醋分子离子峰、7/二885脱去一分子油酸生成甘油二醋碎片离子峰、7/二603,以、7/二603与、7/二885的峰面积比值,结合、7/二885的峰面积作为表征指标,寻找最佳IMP值,结果示于图2。可见,当IMP值设定为90V时,可得到最高的灵敏度及相对较少的碎片离子。

2.2指标性脂肪酸甘油酷类成分的指纹特征提取分析

采用高分辨质谱可以鉴别食用油中主要的脂肪酸甘油三醋及脂肪酸甘油二醋成分,其代表性化合物的APC'I-HRMS分析结果列于表1、表2。通过与标准品对照,可为食用油中脂肪酸甘油醋类化合物的鉴定提供依据。脂肪酸甘油三醋类物质在APC'I-HRMS谱图上具有特征性的离子峰,可作为指标物质用于不同油品的对比鉴别。金龙鱼大豆油与餐厨回收油的APC'I-HRMS谱图分别示于图3,图生。对比二者的高分辨质谱图可直观地看出,精制餐厨回收油中脂肪酸甘油三醋类物质与脂肪酸甘油二醋类物质的含量比值明显降低。因此,可将这两个特征的质量区间内物质含量比值的变化作为区分餐厨回收油与食用油的特征,并进一步采用定量数据分析其作为油品区分特征的可靠性。

2.3脂肪酸甘油三醋的分解情况分析

为了系统地分析每种油品的脂肪酸甘油三醋的分解程度,引人了分解系数概念,计算公式示于式(1);分解杀致一下一(1)Jy其中:A:为脂肪酸甘油二醋类成分含量,即m/二550-}-65。提取离子流图峰面积;A:为脂肪酸甘油三醋类成分含量,即、7/二850-}-950提取离子流图峰面积。将植物油、动物油及餐厨回收油样品进行HPLC'-APC'I-HRMS检测分析,在获得指纹区高分辨质谱数据的基础上,采用分解系数对不同油品进行比较分析,结果示于图5。可以发现,精制餐厨回收油、疑似餐厨回收油和动物油的脂肪酸甘油三醋的分解系数明显偏高。将食用油分为一组,餐厨回收油及动物油分为另一组,对两组样品进行t检验,其p值为。.015,远小于。.05,表明食用油(组)与餐厨回收油及动物油(组)具有较大差别。在所有疑似餐厨回收油样品中,除个别油品的分解系数接近于食用油的分解系数5外,其余均大于5。因此认为,当分解系数大于5时,可以初步推测该样品为疑似餐厨回收油或动物油;当分解系数接近或大于10时,可基本判断其为餐厨回收油或动物油。

2.4脂肪酸甘油三醋平均不饱和度的比较分析

因植物油与动物油中所含的脂肪酸甘油三醋平均不饱和度(I}BE)存在差异,且高分辨质谱是测定复杂混合物组分不饱和度的最佳分析方法之一,因此对不同油脂样品的平均I}BE进行了分析比较,结果示于图6。其中,m/二603.5离子为油酸甘油二醋的脱水产物,存在于每个被测样品中,选择高分辨质谱提取离子流峰面积对被测样品中脂肪酸甘油三醋的峰面积进行归一化处理,可以降低样品前处理和质谱分析时的随机误差。平均I}BE的具体计算方法示于式(2);平均I}BE=从图6可以明显看出,餐厨回收油及动物油的平均不饱和度较食用植物油显著降低。将食用油分为一组,餐厨回收油及动物油分为另一组,对两组样品进行t检验,P值为1.12121X10,远小于。.001,表明食用油(组)与餐厨回收油及动物油(组)具有显著差别。因此,当平均I}BE小于3时,可以判断该样品为餐厨回收油或动物油。

2.5食用植物油、餐厨回收油分组结果的验证

2.5.1食用植物油、餐厨回收油分组结果的OPLS-DA统计分析验证对食用植物油和餐厨回收油样品经APC'I-HRMS分析获得的、7/二550-}-950质量范围内的所有数据,采用正交偏最小二乘统计分析方法(OPLS-DA)进行数据统计分析,结果示于图7。可见,食用植物油与餐厨回收油可得到明显的区分。

2.5.2添加不同比例精制餐厨回收油的食用油样品的分析验证对食用油的评价除主成分的品质外,更为重要的是对掺假油脂的鉴别。由于油脂在反复使用或加热条件下会发生细菌分解、热分解等反应,导致其中的脂肪酸甘油三醋分解为脂肪酸甘油二醋等物质,同时不稳定的不饱和脂肪酸甘油三醋含量会显著下降,表现为油的平均不饱和度下降。为了进一步验证该方法在油脂品质区分中的作用,在金龙鱼大豆油中分别添加1000,2000、3000、5000、70%的精制餐厨回收油,比较不同添加比例样品中脂肪酸甘油三醋的分解系数,结果示于图8。可见,随着精制餐厨回收油添加比例的增高,分解系数也逐渐增大。实验还比较了不同添加比例样品的平均I}BE值,结果示于图9。可以明显看出,随着精制餐厨回收油添加比例的增高,平均I}BE值逐渐降低。这些变化趋势进一步说明了通过对脂肪酸甘油醋进行高分辨质谱分析,进而关注其分解情况以及平均不饱和度,可以便捷、可靠地鉴别油品的质量。

3结论

本研究建立了食用油中脂肪酸甘油醋的APC'I-HRMS直接分析方法,通过分解系数和平均不饱和度计算的多评价指标综合分析,结合OPLS-DA数据统计分析验证以及掺杂不同比例餐厨回收油的食用油的指标参数动态变化验证,实现了高分辨质谱对油品中复杂成分的直接、快速分析,从而对油品质量进行鉴别监测。结果表明,这种以通过关注指标性分解系数和平均不饱和度的变化,采用指纹特征提取分析的方法,可简便快速、准确可靠地分析油品中不饱和脂肪酸甘油醋的含量变化,能够区分植物油、动物油与餐厨回收油样品,有望成为快速检测、评价食用油质量的新型有效的分析方法。

作者:罗志刚 何菁菁 贺玖明 白进发 再帕尔.阿不力孜 单位:国医学科学院 北京协和医学院药物研究所 天然药物活性物质与功能国家重点实验室 教育部高等教育教学评估中心

质谱学报责任编辑:杨雪    阅读:人次