应用脂肪酸甲酯快速筛选植物油中掺假地沟油

赵海香，任荷玲，许秀丽，张凤霞，丁罡斗，乐粉鹏，马小宁，仲维科,*

应用脂肪酸甲酯快速筛选植物油中掺假地沟油

赵海香1，任荷玲2，许秀丽2，张凤霞2，丁罡斗2，乐粉鹏2，马小宁2，仲维科2,*

（1.河北北方学院应用化学研究所，河北 张家口 075000；2.中国检验检疫科学研究院，北京 100123）

根据植物油和地沟油中脂肪酸酯存在方式的不同，建立植物油中地沟油掺假的快速筛选方法。植物油中脂肪酸是以甘油三酯的形式存在，地沟油中脂肪酸以脂肪酸甲酯的形式存在，利用气相色谱-质谱的全扫描模式，结合NIST 05标准谱库检索功能，对37 种脂肪酸甲酯进行测定。样品采用直接稀释-气相色谱-质谱全扫描分析脂肪酸甲酯，100 个植物油样品中均未检出脂肪酸甲酯；20 个地沟油样品中13 个检出肉豆蔻酸甲酯（C14∶0）、棕榈酸甲酯（C16∶0）和硬脂酸甲酯（C18∶0）等14 种脂肪酸甲酯，检出率为65%，且70%的检出脂肪酸甲酯的地沟油样品中脂肪酸甲酯种类多、含量较高。因此，若植物油样品脂肪酸甲酯种类多、含量高，则可判定为有地沟油掺假；若脂肪酸甲酯含量低或没有脂肪酸甲酯，则可以进一步用其他指标和方法进行检测，脂肪酸甲酯的检测方法可以作为地沟油掺假的快速粗筛方法。

脂肪酸甲酯；植物油；地沟油；气相色谱-质谱

植物油中掺假地沟油已经成为现在我国面临的主要食品安全问题之一，但是由于地沟油成分和来源具有复杂性和多样性，目前尚未有简单有效的检测方法，对检测方法的研究成为分析工作的热点，检测研究均以地沟油的来源和生产过程为出发点，如测定胆固醇[1-2]、脂肪酸[3-4]、丙二醛[5]、十九烷酮[6]、甘油三酯及其氧化成分[7]、微量化学成分[8-9]、氯离子等离子[10]以及核磁共振[11-12]和红外[13]等光谱法，以上方法均需要复杂的样品前处理，分析时间较长。脂肪酸甲酯是地沟油生产过程中产生的另一种区别物。植物油中脂肪酸是以甘油三酯的形式存在，基本不含脂肪酸甲酯。植物油在加工的过程中，尤其在利用废弃食用油脂生产生物柴油的过程，会生成大量的脂肪酸甲酯（fatty acid methyl ester，FAME）[14]。通过测定植物油样品中脂肪酸甲酯的种类和含量，可对该样品是否掺假地沟油进行快速鉴别。脂肪酸甲酯测定的方法主要有气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）[15-19]、气相色谱-氢火焰离子检测器[20-21]、二维气相色谱[22]、超高效液相色谱-蒸发光散射检测器[23]、高效液相色谱-质谱[24]等，各种方法各有优缺点[25]，其中质谱法可以给出化合物结构信息，结合化合物的标准谱库，很容易鉴别出植物油样品中是否含有脂肪酸甲酯，从而确定是否掺假地沟油。本研究采用气相色谱-质谱对植物油和地沟油样品中的37 种脂肪酸甲酯进行了全扫描测定，样品不需进行复杂处理，采用正己烷稀释后直接进样分析，大大缩短了分析时间，并通过与标准品和标准谱库比较，确定脂肪酸甲酯的种类，根据测定的脂肪酸种类的多少，确定是否地沟油掺假，实现对样品的快速粗筛。通过粗筛也减少了分析工作者的工作量，有利于执法监督部门对可疑样品的快速判定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

37 种脂肪酸甲酯混合标准溶液（质量浓度10 mg/mL，1 mL二氯甲烷） 美国Supelco公司；正己烷（色谱纯） 德国Merck公司。

37 种脂肪酸甲酯混合标准溶液（质量浓度20～60 mg/L）：将脂肪酸甲酯混合标准溶液（质量浓度0.2～0.6 mg/mL）从安培瓶中完全转移至10 mL容量瓶中，用正己烷定容，于-20 ℃冷藏可保存一周。

1.2 仪器与设备

6890型气相色谱-5973N型质谱联用仪（配电子电离源、分流/不分流毛细管柱进样器、7683型自动进样器及GC-MS化学工作站和NIST 05标准谱库） 美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 GC-MS条件

HP-5毛细管柱（30 m×0.53 mm，1.0 μm）；柱温采用程序升温，起始温度60 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至150 ℃保持5 min，再以5 ℃/min升至250 ℃，然后以20 ℃/min升至300 ℃保持7.5 min；载气为高纯He；流速1.1 mL/min；进样口温度200 ℃；不分流进样1.0 μL。

质谱采用电子电离（electron ionization，EI）源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；传输线温度250 ℃；电子倍增器电压400 V；全扫描模式和选择离子扫描，质量扫描范围m/z 50～500。

1.3.2 样品测定和判定

植物油和地沟油用正己烷稀释1万倍后直接进行GC-MS全扫描分析。获得相应物质的质谱图和保留时间，与标准品进行比对，并和标准谱库（NIST 05）检索结果相对照，可确定未知样品中是否含有脂肪酸甲酯及所含脂肪酸甲酯的种类。

2 结果与分析

2.1 37 种脂肪酸甲酯标准品的GC-MS测定

对37 种脂肪酸甲酯混合标准溶液（质量浓度20～60 mg/L），进样1 μL进行GC-MS分析，获得总离子流图（total ion chromatogram，TIC）如图1所示。根据获得各个脂肪酸甲酯的质谱图，对于选择离子扫描模式选择4 个主要碎片离子作为监测离子，37 种脂肪酸甲酯的色谱峰顺序和监测离子见表1。从图1可以看出，37 种脂肪酸甲酯分析时间为38 min，37 种脂肪酸甲酯都可以达到很好的分离。对37 种脂肪酸甲酯混合标准溶液稀释10 倍，即质量浓度2～6 mg/L时，采用全扫描模式测定时能够获得好的质谱图。

图1 37 种脂肪酸甲酯标准品的全扫描TIC色谱图Fig.1 TIC chromatogram of 37 fatty acid methyl esters

2.2 典型植物油中脂肪酸甲酯的GC-MS测定

根据所建立的GC-MS条件，对包括花生油、玉米油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、橄榄油、调和油等100个植物油样品进行GC-MS全扫描分析，获得质谱图与标准谱图比较，并利用NIST 05标准谱库对各个色谱峰行检索，均未检出任何脂肪酸甲酯的色谱峰。典型植物油样品的全扫描总离子流图见图2，实验可以确定在采用全扫描检测模式下，正常生产的植物油样品中检测不到脂肪酸甲酯。

图2 植物油样品（花生油）的脂肪酸甲酯检测TICFig.2 TIC chromatogram of vegetable oil (peanut oil)

表1 37 种脂肪酸甲酯的出峰顺序及保留时间Table 1 Elution order and retention time of 37 fatty acid methyl esters

2.3 地沟油中脂肪酸甲酯的GC-MS测定

表2 地沟油中检出的主要脂肪酸甲酯Table 2 Identified fatty acid methyl esters in gutter oil

针对20 种质检部门查扣的地沟油样品进行GC-MS全扫描分析，获得质谱图与标准谱图比较，并利用NIST 05标准谱库对各个色谱峰进行检索，确定其中脂肪酸甲酯的种类和含量，可确定检出的脂肪酸甲酯主要为肉豆蔻酸（C14∶0）甲酯、棕榈酸（C16∶0）甲酯和硬脂酸（C18∶0）甲酯等，见表2、图3、4。

图3 典型地沟油样品检出脂肪酸甲酯的IC图Fig.3 TIC chromatogram of gutter oil

20 种地沟油样品中除7 种未检出脂肪酸甲酯外，其余均检出含量不等的脂肪酸甲酯，脂肪酸甲酯的检出率为65%，并不能够检测出全部的地沟油样品。地沟油中含有脂肪酸甲酯的主要原因是在地沟油精炼过程中处理方法不同，主要由两个方面引起：1）地沟油本身发生了深度酸败，生成大量游离脂肪酸，同时，在地沟油处理过程中，加入强酸，这些强酸作为催化剂，使游离脂肪酸与甲醇发生甲酯化反应，生成脂肪酸甲酯。2）在地沟油的进一步处理过程中，加入了强碱（如火碱），这些强碱充当了催化剂，脂肪酸甘油三酯与甲醇发生酯交换（交酯化）反应，生成脂肪酸甲酯。对于采用其他精炼手段，比如过滤、吸附脱色等生产过程中不采用酸碱催化，可能就不产生脂肪酸甲酯，对于此类地沟油样品则应采用其他指标进行监测，采用全扫描脂肪酸甲酯的方法，由于样品处理过程简单，分析速度快，可对该样品是否含有地沟油进行快速粗筛，减少分析工作量，该方法尤其对生物柴油的废弃油脂特异性明显。

比较图2和图3，可以发现，地沟油样品中可以检测到多种脂肪酸甲酯，植物油样品中并未检测到脂肪酸甲酯。添加实验表明掺有质量分数为5%的地沟油样品，即可检测出脂肪酸甲酯。

图4 典型质谱图Fig.4 Typical mass spectra

2.4 实际样品分析

利用建立的方法，对随机从市场上购买包括花生油、玉米油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、橄榄油、调和油和米糠油的30 个植物油商品样品进行分析，除1 种米糠油检出少量C15∶0的脂肪酸甲酯，其余均未检出FAMEs，见图5。分析检出的原因可能为该油样存储时间较长，存储的过程中由于外界条件的影响，生成了少量的脂肪酸甲酯或者保存不当受到污染所致。同时，米糠油在市场上很少见，食用率也不高。如果怀疑此米糠油为掺假油，可以采用其他方法进行进一步确证。

比较图3和图5，可以发现，如果植物油样品由于保存不当或者是发生污染，检出的脂肪酸甲酯种类一般比较单一，如果掺入地沟油样品，则检出的脂肪酸甲酯种类较多，如豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、花生酸甲酯、山嵛酸甲酯、木焦油酸甲酯、棕榈油酸甲酯、油酸甲酯、二十碳烯酸甲酯、芥酸甲酯、亚油酸甲酯和亚麻酸甲酯[8-10]等，这也与本实验结果相一致。

图5 检出脂肪酸甲酯的米糠油样品的TIC图Fig.5 TIC chromatogram of fatty acid methyl esters in rice bran oil sample

3 结 论

目前检测的所有植物油（除1 种米糠油检出少量C15∶0的脂肪酸甲酯外）均未检出脂肪酸甲酯，而65%的地沟油检出含有脂肪酸甲酯，且检出脂肪酸甲酯的地沟油样品中70%含量较高，种类较多，故脂肪酸甲酯的检测方法可以作为粗筛方法。拿到样品后首先测定其脂肪酸甲酯含量，若脂肪酸甲酯含量高，种类多，则可判定为地沟油；若脂肪酸甲酯含量低或没有脂肪酸甲酯，则可以进一步用其他指标和方法进行检测，本方法尤其对生物柴油的废弃油脂掺假特异性明显。

[1] 许秀丽, 任荷玲, 李娜, 等. 氘代同位素内标-气相色谱-质谱法测定胆固醇含量鉴别地沟油的研究[J]. 检验检疫学刊, 2012, 22(2): 16-23.

[2] 周永生, 罗士平, 孔泳. 固相萃取-气相色谱-质谱联用检测地沟油中胆固醇[J]. 色谱, 2012, 30(2): 207-210.

[3] 许秀丽, 任荷玲, 李娜, 等. 气相色谱-质谱法测定脂肪酸组成鉴别地沟油的方法研究[J]. 检验检疫学刊, 2012, 22(4): 32-35.

[4] 黄韬睿, 王鑫. 通过气相色谱法分析脂肪酸组成鉴别地沟油的方法研究[J]. 生命科学仪器, 2013, 11(2): 12-15.

[5] WEI Zuojun, LI Xinghua, THUSHARA D, et al. Determination and removal of malondialdehyde and other 2-thiobarbituric acid reactive substances in waste cooking oil[J]. Journal of Food Engineering, 2011, 107(3/4): 379-384.

[6] 王晓乐, 王凯, 贾金平, 等. 基于固相微萃取技术的GC-MS法快速检测地沟油[J]. 分析试验室, 2014, 33(2): 153-157.

[7] 王世成, 范津杉, 王颜红, 等. 液相色谱-大气压化学电离质谱分析鉴别地沟油中的氧化成分[J]. 分析化学, 2014, 42(5): 129-134.

[8] 吴惠勤, 黄晓兰, 陈江韩, 等. SPME/GC-MS鉴别地沟油新方法[J].分析测试学报, 2012, 31(1): 1-6.

[9] 张忠, 任飞, 张盼. 液-液萃取-液相色谱-串联质谱法测定“地沟油”中辣椒碱类化合物及丁香酚[J]. 色谱, 2012, 30(11): 1108-1112.

[10] 张忠, 王力春, 鲁蕴甜. 离子色谱法测定“地沟油”中钠离子和氯离子的含量及其比例关系[J]. 色谱, 2012, 30(11): 1113-1116.

[11] 许秀丽, 任荷玲, 李娜, 等. 核磁共振技术在地沟油鉴别中的应用研究[J]. 检验检疫学刊, 2012, 22(4): 25-31.

[12] 蔡波太, 袁龙飞, 周影, 等. 基于1HNMR指纹图谱结合多变量分析的地沟油检测方法[J]. 中国科学: 化学, 2013, 43(5): 558-567.

[13] 许洪勇, 成莲, 王东峰, 等. 傅里叶变换红外光谱-加热顶空法鉴别地沟油[J]. 中国油脂, 2013, 38(1): 64-66.

[14] 巫淼鑫, 邬国英, 韩瑛, 等. 6 种食用植物油及其生物柴油中脂肪酸成分的比较研究[J]. 中国油脂, 2003, 28(12): 65-67.

[15] 李昌模, 王玉倩, 张虹. 食用油中脂肪酸检测方法的比较研究[J]. 粮油食品科技, 2013, 21(4): 74-77.

[16] 林璟, 方利国. GC-MS法测定五种生物柴油中脂肪酸甲酯的研究[J].化学与生物工程, 2008, 25(8): 76-78.

[17] 吕志凤, 朱丽苹, 战风涛, 等. 生物柴油脂肪酸甲酯的成分及含量分析[J]. 应用化工, 2008, 37(7): 824-825.

[18] PARDO V L, FAGUNDES C A M, CALDAS S S, et al. Development and validation of a method for the determination of fatty acid methyl ester contents in tung biodiesel and blends[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 2012, 89(4): 631-637.

[19] TU Dawei, LI Hong, WU Zhen, et al. Application of headspace solidphase microextraction and multivariate analysis for the differentiation between edible oils and waste cooking oil[J]. Food Analytical Methods, 2014, 7(6): 1263-1270.

[20] 刘祥华, 刘灿明, 吴苏喜, 等. 气相色谱法测定生物柴油中脂肪酸甲酯含量[J]. 化学研究与应用, 2006, 18(5): 591-592.

[21] de KONING S, van der MEER B, ALKEMA G, et al. Automated determination of fatty acid methyl ester and cis/trans methyl ester composition of fats and oils[J]. Journal of Chromatography A, 2001, 922(1/2): 391-397.

[22] NOSHEEN A, MITREVSKI B, BANO A, et al. Fast comprehensive two-dimensional gas chromatography method for fatty acid methyl ester separation and quantification using dual ionic liquid columns[J]. Journal of Chromatography A, 2013, 1312(1/2): 118-123.

[23] 李一哲, 包桂蓉, 王华. 超高效液相色谱法测定生物柴油中的11 种脂肪酸及脂肪酸甲酯[J]. 色谱, 2008, 26(4): 494-498.

[24] 张大华, 李丽霞. 液相色谱法测定生物柴油中多种脂肪酸甲酯[J].粮食与油脂, 2007, 38(12): 41-43.

[25] 范明明, 毛炜陶, 杨静, 等. 脂肪酸甲酯(生物柴油)的定性/定量分析方法[J]. 化工进展, 2012, 31(6): 1373-1378.

Rapid Screening for Gutter Oil Adulteration in Vegetable Oil Based on Fatty Acid Methyl Esters

ZHAO Hai-xiang1, REN He-ling2, XU Xiu-li2, ZHANG Feng-xia2, DING Gang-dou2, YUE Fen-peng2, MA Xiao-ning2, ZHONG Wei-ke2,*
(1. Institute of Applied Chemistry, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China; 2. Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing 100123, China)

A rapid screening method for adulteration of gutter oil in vegetable oils based on different forms of fatty acid esters detected in samples was developed. The major forms of fatty acids were triglycerides in vegetable oils and fatty acid methyl esters (FAMEs) in gutter oil. Using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) in a full-scanning detection mode, 37 kinds of fatty acid methyl esters were determined by searching against the NIST 05 standard mass spectral library. The fatty acid methyl esters of samples were determined by direct dilution with n-hexane and GC-MS with full-scanning analysis. Fatty acid methyl esters were not detected in 100 vegetable oil samples. Meanwhile, 14 kinds of fatty acid methyl esters were detected in 13 (65%) out of 20 gutter oil samples, mainly including methyl myristate (C14∶0), methyl palmitate (C16∶0) and methyl stearate (C18∶0). In addition, 70% of the 13 gutter samples were detected to simultaneously contain many kinds of fatty acid methyl esters at higher levels. Thus, vegetable oil sample detected to contain more fatty acid methyl esters at higher contents can be confi rmed to be adulterated with gutter oil. In the case of lower or undetectable levels of fatty acid methyl esters, other indicators or methods are needed. In conclusion, fatty acid methyl esters can be used an indicator for rapid screening for gutter oil adulteration in vegetable oils.

fatty acid methyl esters (FAMEs); vegetable oil; gutter oil; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.5

A

1002-6630（2014）16-0148-05

10.7506/spkx1002-6630-201416029

2013-12-08

质检总局“双打”专项基金项目（2012104010-1）

赵海香（1969—），女，副教授，博士，研究方向为农产品安全。E-mail：xzhaoh@126.com

*通信作者：仲维科（1965—），男，研究员，博士，研究方向为分析化学。E-mail：wkzhong@21cn.com