气相色谱法鉴别含脂辐照食品研究

宓捷波，何佳，赵良娟，常春艳，王云凤，陈其勇，郑文杰

（天津出入境检验检疫局动植物与食品检测中心，天津 300461）

食品辐照技术是一种食品保鲜加工的新技术，其利用辐照源照射食品以达到灭菌、杀虫以及延长食品货架期的目的，在国内外获得广泛的应用，目前40 多个国家允许生产240 多种辐照食物，大约每年生产50万t辐照食品[1-2]。但作为核能的一种使用方式，许多国家对辐照食品的种类、辐照剂量和标示要求有着严格的规定，然而，事实上很多辐照食品并没有在相应位置作出辐照标示，并且某些食品还存在非法辐照，过量辐照等现象，因此利用相关技术对食品是否经过辐照处理进行鉴别显得十分重要。

在辐照过程中，某些化学键会在一级和二级反应中断裂。甘油三酸酯的脂肪酸部分主要在羰基的α 位和β 位发生化学键断裂，从而得到相应的Cn-1（比原脂肪酸少一个碳的烷烃）以及Cn-2∶1（比原脂肪酸少2 个碳的烯烃）的碳氢化合物（HC）[3]。本研究针对含脂食品（鸡肉、猪肉等），通过熔出或者溶剂萃取等方法分离出样品中的脂肪，经弗罗里硅土柱净化，以气相色谱分离后用火焰离子化检测器（FID）鉴别含脂食品是否经过辐照处理。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

气相色谱仪：Agilent 7890，美国，Agilent 公司，配有FID 检测器；旋转蒸发仪N-EVAP 112：Organomation Associates 公司；MilliQ 去离子水发生器：Millipore 公司；离心机（Avanti-J 26XPI）：美国Beckman Coulter；恒温水浴（DKS22）：上海凯郎仪器公司。1-十四烯、正十五烷、1-十六烯、1，7-十六烷二烯、正十七烷、8-十七烯和正二十烷标准品，纯度＞98%：Sigma-Aldrich；正己烷（色谱纯）：Merck 公司；弗罗里硅土，150 μm～250 μm（农残级）：Sigma-Aldrich 公司；无水硫酸钠，分析纯；玻璃层析柱，内径2 cm，长30 cm：天津津心玻璃仪器公司；实验用水为去离子水。

1.2 标准溶液的配制

1-十四烯、正十五烷、1-十六烯、1，7-十六烷二烯、正十七烷、8-十七烯和正二十烷均以正己烷配成1 mg/mL～5 mg/mL 的标准储备液，取上述储备液各1 mL 置于100 mL 容量瓶中，以正己烷稀释定容，获得10 μg/mL～50 μg/mL 的标准混合溶液，4 ℃避光保存。内标正二十烷工作溶液以正己烷稀释成5 μg/mL，4 ℃避光保存。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的提取

对于鸡肉和猪肉样品，一般取富含脂肪部位的样品，用搅拌机均质。取20 g 均质后的样品置于50 mL玻璃离心管内，50 ℃水浴温育，用玻棒不时的搅拌至油相完全呈溶液状态。然后，900 g 离心10 min，用吸管吸取上层油相，注意不要搅动下层水相（否则需重新离心）。如果提取得到的脂肪量过少，则用玻棒搅动固相（肉），重复上述温育和离心过程。

对于木瓜样品，一般将两个木瓜切成两半，取种子并尽量去除果肉。将所有种子与无水硫酸钠按1∶1比例混合，均质。将此均质混合物放入烧杯中，加入100 mL 正己烷，搅拌2 min。转移正己烷与样品的混合物至离心管中。900 g 离心5 min，以倾析法将提取溶液小心转移入圆底烧瓶中。对剩余物用50 mL 正己烷再次提取，提取液合并于上述圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪于45 ℃，将提取溶液浓缩至2 mL～3 mL，转移浓缩后的提取液至已称重的可封口试管内。氮气流中干燥样品至恒重。

1.3.2 净化

将大约20 g 去活的弗罗里硅土装入层析柱中，用正己烷溶液润洗。然后称取1 g 脂肪，用1 mL 内标正二十烷工作溶液溶解后上柱，用60 mL 正己烷将HC洗脱，控制流速不超过3 mL/min。鸡心瓶接得的洗脱液用旋转蒸发仪于40 ℃浓缩至小于1 mL，以正己烷定容至1 mL，待测。

1.3.3 气相色谱测定

色谱条件：色谱柱为HP-5（30 m×0.25 mm×0.15 μm）；载气流速1.0 mL/min；氢气∶空气为30∶400；进样口温度200 ℃；检测器温度280 ℃；进样1 μL，不分流进样，0.75 min 后打开分流阀。色谱柱的升温程序：40 ℃保持1 min，以25 ℃/min 的速度升温至80 ℃，再以2.5 ℃/min 的速度升温至170 ℃，最后以10 ℃/min 的速度升温至280 ℃，保持5 min。

气相色谱检测时，以内标法定量。如果不同样品中可能存在的辐照衍生的HC（见表1 及表2）相对于空白样品可明显检出（一般指信噪比大于3∶1），则该样品即为辐照样品。

表1 鸡肉、猪肉和牛肉中主要脂肪酸种类及其辐照衍生的HCTable 1 Main fatty acids in chicken，pork and beef examined in interlaboratory studies and their radiation-induced Cn-1and Cn-2：1HC

表2 乳酪、鳄梨、木瓜、芒果中主要脂肪酸种类及其辐照衍生的HCTable 2 Main fatty acids in Camembert，avocado，papaya and mango examined in interlaboratory studies and their radiation induced Cn-1and Cn-2：1HC

用下述方程式（1）计算每种HC 的质量分数wHC，单位为微克每克脂肪（μg/g）：

式中：AHC为样品中碳氢化合物的峰面积；A20∶0为样品中内标物的峰面积；w20∶0为样品中内标物的质量分数，单位为微克每克脂肪；Fi为各HC 相对于内标物的响应因子。

2 结果与分析

2.1 脂肪提取方法的比较

文献中报道的脂肪提取方法很多，如索氏提取法、正己烷回流提取、熔出提取法等[4-7]，一般而言，索氏提取法是较为经典的方法，但由于索氏提取法和正己烷回流提取法都涉及蒸馏回流等操作，耗时较长，相对比较繁琐，我们在实际的提取过程中通过比较发现熔出提取法不涉及复杂的仪器，操作比较简单，且提取效果可以保证定量回收，所以在肉类的提取过程中，我们选用了熔出提取法。对于木瓜样品，由于脂肪均包含在木瓜籽中，熔出法无法提取，我们采用了溶剂提取的方式进行，取得了较好的效果。

2.2 响应因子的计算

由于本方法采用了内标法，所以我们对一定浓度的混合标准溶液进行测定，计算8 种标准品相对于内标（正二十烷）的响应因子。表3 列出了各标准品相对于内标的响应因子及色谱结果。图1 为混合标准品的色谱图。

表3 各标准品相对于内标的响应因子及色谱结果Table 3 Result of hydrocarbons standards by gas chromatograms（n-Eicosane solution as the internal standard）

图1 9 种标准品溶液的气相色谱图（正二十烷为内标）Fig.1 Typical gas chromatograms of 9 hydrocarbons（n-Eicosane solution as the internal standard）

从图1 中可以看出8 种标准品在实验条件下可以获得很好的分离，且内标正二十烷在最后出峰，保证了所有目标物获得准确的定位和检出。

2.3 实际样品的检测结果

对于肉类样品，实验中采用经1 kGy 和5 kGy60Co辐照的鸡肉（含鸡皮）和猪肉样品作为阳性样品，未经辐照的空白鸡肉和猪肉样品作为阴性对照，采用上述气相色谱条件，对提取后的脂肪部分进行检测，鸡肉结果如图2～图4。

从上述3 张谱图的比较可知，经1 kGy 和5 kGy剂量处理的鸡肉样品中由辐照产生的Cn-1和Cn-2∶1明显检出。

按照方程式（1）计算鸡肉和猪肉样品中产生的辐照产物的含量见表4。

图2 经1 kGy 剂量辐照处理的鸡肉样品的气相色谱图Fig.2 Gas chromatograms of hydrocarbons of chicken samples irradiated with a dose of approximately 1 kGy

图3 经5 kGy 剂量辐照处理的鸡肉样品的气相色谱图Fig.3 Gas chromatograms of hydrocarbons of chicken samples irradiated with a dose of approximately 5 kGy

图4 空白鸡肉样品的气相色谱图Fig.4 Gas chromatograms of hydrocarbons of blank chicken samples

表4 经0.5、1、5 kGy 剂量辐照处理的鸡肉和猪肉样品的检测结果Table 4 Results of detection of hydrocarbons from chicken and pork samples irradiated with a dose of approximately 0.5，1，5 kGy

从1 kGy 和5 kGy 的辐照处理样品的结果可以看出典型的辐照衍生物在两种剂量处理过程中均有出现，且随着剂量的增加其在脂肪中的含量也逐渐增加。而0.5 kGy 处理后的样品中上述典型的辐照衍生物基本没有明显的色谱峰，所以本方法针对肉类样品的适用范围为平均吸收剂量≥1 kGy。

对于木瓜样品，实验中采用经0.5、2、5 kGy60Co辐照的木瓜样品作为阳性样品，未经辐照的空白木瓜样品作为阴性对照，并同时扣除试剂空白，相应辐照衍生物的测定结果如表5。

表5 经0.5、2、5 kGy 剂量辐照处理的木瓜样品色谱结果Table 5 Results of detection of hydrocarbons from papaya samples irradiated with a dose of approximately 0.5，2，5 kGy

从0.5、2、5 kGy 的辐照处理样品的结果可以看出典型的辐照衍生物在不同剂量处理过程中均有出现，且随着剂量的增加其在脂肪中的含量也逐渐增加，而且与肉类样品相比，由于木瓜中油酸含量占脂肪的60%～80%，棕榈酸为15%～20%，所以在辐照衍生产物中1，7-16∶2 的含量明显大于1-14∶1 和15∶0。且经0.5 kGy 剂量处理的样品中典型衍生物的色谱结果也可检测，因此本方法对于木瓜样品的适用范围为平均辐照吸收剂量≥0.5 kGy。

3 结论

利用溶出脂肪提取/溶剂萃取，弗罗里硅土净化处理和碳氢化合物的气相色谱检测，建立了含脂辐照食品的气相色谱判别方法。通过对不同剂量处理的实际辐照样品的检测，表明该方法简便可行，灵敏度高，可以满足常规实验室对鸡肉、猪肉和木瓜样品等含脂辐照食品的检测需求。

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