GC-MS法测定生鲜牛乳脂肪酸组成及含量的研究

张耀广，王玉英，柴艳兵，池肖娜

（石家庄君乐宝乳业有限公司质量管理中心，河北石家庄050021）

GC-MS法测定生鲜牛乳脂肪酸组成及含量的研究

张耀广，王玉英，柴艳兵，池肖娜

（石家庄君乐宝乳业有限公司质量管理中心，河北石家庄050021）

采用气相色谱-质谱（GC-MS）测定方法，对生鲜牛乳中脂肪酸的组成和含量进行检测。气相色谱-质谱（GCMS）测定方法中，生鲜牛乳经OP乳化剂提取脂肪，CH3ONa-CH3OH酯化后用正己烷萃取，通过HP-5MS毛细管柱对其进行分离，测定了生鲜牛乳中脂肪的成分。确定了主要的脂肪酸组成及含量为月桂酸2.11%、豆蔻酸9.81%、棕榈酸28.06%、亚油酸3.37%、油酸27.23%、硬脂酸18.82%等。本方法简单易行，准确可靠，适合牛乳脂肪酸检测；生鲜牛乳脂肪酸主要由饱和脂肪酸组成，含量为62.43%。

GC-MS；生鲜乳；脂肪酸

随着人们对乳制品认识的提高，牛奶及牛奶制品已经被人们广泛的接受。由于牛奶的营养成分齐全、含有人体所需要的全部营养物质，因此被称为是全营养食物，营养学家称之为“接近完善的食品”、“白色血液”，是人类健康不可或缺的优质食物资源［1］。牛乳中的脂肪含量平均为3.5%，但其脂肪酸组成不尽相同，牛乳中的脂肪酸均由饱和脂肪酸（saturatacid，SFA）、单不饱和脂肪酸（monounsaturat，MUFA）和多不饱和脂肪酸（polyunsaturated，PUFA）3大类组成，长链饱和脂肪酸含量普遍较高［2］。根据脂肪酸分子的甲基端起第一个不饱和双键所联结的碳原子在碳链中的位置不同，则分别称为（n-3）系、（n-6）系、（n-7）系及（n-9）系脂肪酸。牛乳主体脂肪酸由豆蔻酸（C14∶0）、棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1）和亚油酸（C18∶2）组成。脂肪酸组成比例合理与否是衡量脂肪酸质量的关键，脂肪酸质量的好坏是评价食品营养健康与质量安全的一项重要指标。近年来这方面的研究受到广泛重视，林观平［3］等对湖光牛奶脂肪酸的气相色谱－质谱联用仪分析中，采用DB-WAX石英毛细管柱分离检测湖光牛奶含有16种脂肪酸，饱和脂肪酸的含量最高，达到69%，多不饱和脂肪酸含量低，仅为6%。葛武鹏［4］等对牛、羊乳及其制品的脂肪酸组成分析，牛、羊乳及其酸乳、奶酪的脂肪酸豆蔻酸（C14∶0），棕榈酸（C16∶0），硬脂酸（C18∶0），油酸（C18∶1）和亚油酸（C18∶2）的含量之和均超过60%。喻峰［5］等对牦牛乳脂肪酸结构与功能特性进行了分析。但是根据各种研究表明，牛乳中营养成分的组成及某些营养素之间的比例随着奶牛品种的不同和地区的饲养条件不同而显示出一些差异。

本文利用气相色谱-质谱（GC-MS）测定方法检测生鲜乳中的脂肪酸的含量，着重研究了河北奶源脂肪酸的组成、含量及比例，为更好地利用本地区的原料乳资源提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1试剂

OP乳化剂：烷基酚与环氧乙烷缩合物，别名：辛基苯基聚氧乙烯醚；甲醇：无水甲醇，色谱纯；甲醇钠、冰乙酸：分析纯；正己烷：色谱纯。

1.1.2仪器

Agilent6850/5975CGC/MS，5975C色谱工作站；10μL微量进样器；低速离心机；电子天平（精确至0.01 g）；恒温水浴锅；涡旋混合器。

1.1.3实验样品来源

原料乳采自牧场奶牛，时间跨度为2012年7月至2013年5月，涵盖了春、夏、秋、冬四个季节。

1.4方法

1.4.1测定原理

样品中的脂肪酸一般以甘油三酯形式存在，生鲜乳中的脂肪经过OP乳化剂进行提取，在甲醇钠作催化剂的条件下，与甲醇反应，生成相应的脂肪酸甲酯，经气相色谱-质谱联用仪进行分离、测定。

1.4.2脂肪酸的提取及甲酯化

脂肪酸的提取：准确量取30 mL牛乳样品置于50 mL离心管中，加入10 mL的OP乳化剂，混匀放入沸水浴中提取10 min，取出后放入离心机中以4 000 r/min转速离心10 min，准确吸取1 mL油相进行甲酯化。

甲酯化：取上述提取物1 mL置于试管中，加入无水甲醇5 mL和2.2 mol/L甲醇钠1 mL，于60℃恒温水浴中甲酯化60 min，加一滴酚酞甲醇指示剂，滴加5%乙酸甲醇溶液中和，加正己烷2 mL萃取，取上层甲酯样品，备用。

1.4.3分析条件

气相色谱条件：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛细管柱；程序升温：以8℃/min从80℃升温到250℃，保持10 min；进样口温度280℃；进样量1.0 μL；载气氦气的流量1 mL/min；分流比为20∶1，溶剂延迟3 min。

质谱条件：电子轰击离子源，离子源温度230℃，四级杆温度150℃；电子倍增器电压1 482 V，电子能量70 eV，发射电流34.6 μA，接口温度230℃；质量扫描电压范围20 m/z～500 m/z。

1.4.4定性与定量

定性分析，生鲜乳中的脂肪酸各组分的保留时间与脂肪酸甲酯混合标样保留时间进行对比，并采用GC-MS中的NIST05谱库进行脂肪酸结构的确认，确定生鲜乳中各组分成分。定量分析采用面积归一化定量法直接计算各组分在脂肪酸总量中所占的质量百分比。

2　结果与分析

2.1色谱图分离情况

按上述实验条件，对脂肪酸甲酯标准样品和原料乳进行了分析，所得总离子流色谱图见图1（脂肪酸甲酯标准样品图谱）和图2（原料乳中脂肪酸对应的其脂肪酸甲酯的成分）。

图1　脂肪酸甲酯标准样品图谱Fig.1Fatty acid methyl ester standard sample

图2　原料乳中脂肪酸对应的其脂肪酸甲酯的成分Fig.2Corresponding the fatty acids in raw milk fatty acid methyl ester composition

从脂肪酸甲酯标准样品图谱可以看出，各种脂肪酸甲酯分离、峰形情况良好，该方法适合原料乳中脂肪酸含量的检测。

2.2不同地区原料乳脂肪酸检测结果

色谱图中各色谱峰保留时间与标样总离子流色谱图进行对比，并用NIST05数据库检索，确认了辛酸甲酯、癸酸甲酯、月桂酸甲酯、豆蔻酸甲酯、十五碳酸甲酯、棕榈油酸甲酯、棕榈酸甲酯、十七碳酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、反油酸甲酯、硬脂酸甲酯、花生酸甲酯、二十二酸甲酯、二十三酸甲酯、二十四酸甲酯、等脂肪酸甲酯、芥酸甲酯的成分，并对原料乳中各脂肪酸的含量进行了计算，见表1。

表1　原料乳中脂肪酸对应的脂肪酸甲酯的成分Table 1Corresponding the fatty acids in raw milk fatty acid methyl ester composition

结果表明，原料乳中脂肪酸甲酯化后，测得的脂肪酸有17种，其中饱和脂肪酸中，棕榈酸甲酯含量27.85%～28.11%，硬脂酸含量17.11%～18.82%，豆蔻酸含量8.58%～9.81%，月桂酸含量1.98%～2.11%，十五碳酸含量1.06%～1.25%，癸酸含量1.05%～1.16%，十七碳酸含量0.56%～0.89%，花生酸含量0.32%～0.37%，辛酸含量0.15%～0.21%，二十二酸含量为0.09%，二十三酸含量0.03%，二十四酸含量为0.02%，芥酸含量0.03%。其中河北地区饱和脂肪酸含量达62.43%，山东地区饱和脂肪酸含量达60.09%，山西地区饱和脂肪酸含量达60.23%。不饱和脂肪酸中，油酸含量为27.23%～30.25%，反油酸含量为4.68%～4.88%，棕榈油酸含量为1.53%～1.83%，多不饱和脂肪酸有亚油酸含量3.37%～3.68%。

2.3分析

2.3.1季节的影响

季节因素对脂肪酸的含量上有一些影响。Barbano（1990）研究了美国十个地区及不同月份牛乳中脂肪酸的含量，发现在较暖的月份里，乳牛摄入的脂肪量较高，因而其乳中短链脂肪酸的比例较低而长链脂肪酸的比例较高。

2.3.2饲料的影响

乳脂肪酸组成受饲料、营养、环境等因素的影响而变动，尤其是饲料会影响乳中脂肪酸的组成。饲料中的脂肪有65%用于形成乳。一般饱和脂肪酸的油脂可提高乳脂产量，而不饱和脂肪酸的油脂对乳脂产量没有影响或其略有降低的趋势。一些不饱和脂肪酸含量高的植物性油脂饲料，可使乳脂肪中不饱和脂肪酸含量增加，但会使短链脂肪酸减少，降低乳脂的溶点，影响乳脂的品质晦。当乳牛饲料营养不充分时，则其为了产乳而降低了自身的脂肪量，结果会使牛乳中挥发性脂肪酸含量降低，不挥发性脂肪酸的含量及脂肪酸的不饱和度增高。通常，夏季放牧期时所产牛乳不饱和脂肪酸含量相对较高，冬季舍饲期所产牛乳饱和脂肪酸含量相对较多。饲料对乳脂肪及其性质有显著影响，优良的干草可以提高乳脂率，大量饲喂新鲜牧草，则乳脂比较柔软，制成的奶油熔点低，多喂不饱和脂肪酸丰富的饲料时，则乳脂肪中多不饱和脂肪酸含量增加。

所测牛乳中，豆蔻酸为7.94%～10.14%，棕榈酸为24.04%～26.24%，硬脂酸为14.62%～15.55%，油酸为33.48%～34.86%，亚油酸含量8.51%～10.08%。油酸含量在脂肪酸中比例最高（33.48%～34.86%），林秋萍等（2005）认为牛奶中的脂肪酸主要是以中长链的脂肪酸为主，不同品种、不同的喂养饲料、不同地区的牛奶中各种脂肪酸含量相差较大。

3　讨论

3.1建立生鲜乳中脂肪酸的气相色谱-质谱（GC-MS）测定方法

本研究直接从牧场奶牛身上现挤牛奶并及时进行脂肪酸的测定，避免脂肪酸在运输过程中遭受损失，实际反映出牛奶脂肪酸的实际含量和组成。脂肪酸中除1～6碳的低级脂肪酸可直接用气相色谱法检测外，长链饱和及不饱和脂肪酸需要进行衍生化后分析，甲酯化是最常用的衍生化方法，即转化为极性小，易挥发的甲酯类，从而提高挥发性和改善色谱峰的形状。本文用OP乳化剂对脂肪提取，通过CH3ONa-CH3OH酯化后用GC-MS色谱法对原料乳进行了检测。此方法简单，易操作，并且所用溶剂便宜、易得，适合大量原料乳的检测。在GC-MS色谱法中，利用毛细管柱HP-5MS进行分离，确定了17种脂肪酸的成分，并确定了其含量。结果表明，原料乳中脂肪酸含量丰富，适合饮用。通过对实验结果的分析（表1）和得到的脂肪酸色谱图（图1）可以看出，本方法检测一个样品只需31.42 min就可将原料乳中的脂肪酸较好的分离出来，适合脂肪酸的大量检测。

3.2牛乳中脂肪酸组成和含量分析

本研究采用GC-MS检测牛乳中的脂肪酸组成和含量，确认河北奶源中共含有脂肪酸甲酯17种（见表1）。戚秋芬等［6］检测出国内某牧场的牛奶中含有14种脂肪酸。葛武鹏等牛、羊乳及其制品的脂肪酸组成分析报道，牛乳中脂肪酸的种类非常丰富，均在20种以上。Mattos等［7］在奶牛的日常饮食中分组添加了橄榄油和鱼油，牛奶中脂肪酸的种类分别从12种增加到18和19种。李朝旭，张志国（2004）［8］等采用填充柱气相色谱法测定了石家庄地区牛乳样品中脂肪酸的含量11种，所测牛乳中主要的脂肪酸组成为月桂酸1.415%，豆蔻酸6.74%，十五烷酸0.65%，棕榈酸27.71%，棕榈油酸0.87%，十七烷酸0.46%，硬脂酸17.91%，油酸34.29%，亚油酸4.068%，亚麻酸1.013%，花生酸0.10%等。主要脂肪酸含量比较接近，但是比李朝旭等多检测出6中脂肪酸，主要原因可能是采用的仪器条件不同和奶牛品种、饲料的差异、季节差异等有关。D.I. Palmquist（1993）［9］认为季节对牛乳脂肪中脂肪酸的构成和含量产生的影响，终究是由于不同季节饲草的营养成份发生了变化。可见，牛奶中脂肪酸种类，数目的不同主要与不同地区奶牛饲料中脂肪酸的种类有关［10］。

总之，通过此方法对原料乳中的脂肪酸进行检测，能有效的将各脂肪酸分离，与报道的文献相比，河北地区奶源脂肪酸的含量较丰富，主要以饱和脂肪酸为主，含量达62.43%。

［1］张和平，张佳程.乳品工艺学［M］.北京：中国轻工业出版社，2007

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Study on the Constituents and Rations of Fatty Acids in the Milk by GC-MS

ZHANG Yao-guang，WANG Yu-ying，CHAI Yan-bing，CHI Xiao-na
（Shijiazhuang Junlebao dairy Co.，Ltd.，Quality Management Center，Shijiazhuang 050021，Hebei，China）

In this paper，GC-MS was used to detect the fatty acids in the milk.The Milk fat was estracted by OP emulsifier，CH3ONa-CH3OH solution as derivatization reagent，isolated by HP-5MS silica capillary column，identified and determined by gas chromatograph equipped with mass spectrometer.The major contituents of the fatty acid which were analyzed by area nomalization were lauric acid 2.11%，myristic acid 9.81%，palmitic acid 28.06%，linoleic acid 3.37%，oleic acid 27.23%，slearic acid 18.82%.The method is simple，accurate and reliable，it is suitable for the detection of fatty acid in the milk.The milk fatty acid have mainly composed of saturated fatty acids，the ration of fatty acid was 62.43%.

GC-MS；milk；fatty acid

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.028

2013-12-20

张耀广（1978—），男（汉），工程师，本科，研究方向：乳与乳制品检验方法研究。