脂肪酸分析方法的优化研究

傅向乾，薛峰

(天津春发生物科技集团有限公司，天津 300300)

脂肪酸分析方法的优化研究

傅向乾，薛峰*

(天津春发生物科技集团有限公司，天津 300300)

自然界中约有40多种不同的脂肪酸,是脂类的关键成分，在人体中各自发挥着不同的作用，脂肪酸的组成和结构与人们的健康息息相关。选取一套快速、简便的脂肪酸气相色谱分析方法，对各种油脂的脂肪酸含量检测意义重大。通过实验，在盐酸、硫酸与氢氧化钾甲酯化3种处理方式中选择最优的脂肪酸分析方法。结果表明：同等实验条件下盐酸甲酯化更完全，其处理方式更适用于脂肪酸气相色谱分析。

脂肪酸；气相色谱分析法；甲酯化；脂肪酸含量

脂肪酸是指一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链，通式是C(n)H(2n+1)COOH。低级的脂肪酸是无色液体，有刺激性气味；高级的脂肪酸是蜡状固体，无可明显嗅到的气味。自然界中约有40多种不同的脂肪酸，它们是脂类的关键成分。许多脂类的物理特性取决于脂肪酸的饱和程度和碳链的长度,其中能为人体吸收、利用的只有偶数碳原子的脂肪酸[1]。

随着现代营养学的发展，人们对饮食健康越来越重视。脂肪酸的组成及配比很大程度上决定了油脂的营养价值[2-4]。

目前油脂行业已经研究和应用了许多新的检测技术，主要集中在检测精度高，选择性好，但检测程序简单、快速、简便已成为未来的发展目标。故需要通过实验寻找一种更好的脂肪酸分析方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 主要仪器设备

JA2003A电子天平(精密度0.001 g) 上海精天电子仪器有限公司；HH-S电热恒温水浴锅 江苏国胜实验仪器厂；GC 6820气相色谱仪(安捷伦)；KQ2200B型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司。

1.1.2 实验试剂

氢氧化钾(分析纯)、无水硫酸钠(分析纯) 天津市北方天医化学试剂厂；盐酸、硫酸(分析纯) 北京北化精细化学品有限责任公司；正己烷(色谱纯)、甲醇(色谱纯) 天津市康科德科技有限公司。

1.1.3 油样

麦琪琳 东海粮油工业(张家港)有限公司；起酥油 中外台资北海粮油工业(天津)有限公司；无水奶油 双城雀巢有限公司；猪油、牛油 天津市利得源油脂有限公司；调和油 中粮北海粮油工业(天津)有限公司；棕榈油 天津市忠盛国际有限公司；黄油 伊利股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验原理

气相色谱法是在以适当的固定相做成的柱管内，利用气体(载气)作为移动相，使试样(气体、液体或固体)在气体状态下展开，在色谱柱内分离后，各种成分先后进入检测器，用记录仪记录色谱谱图。 在对装置进行调试后，按各单体的规定条件调整柱管、检测器、温度和载气流量。进样口温度一般应高于柱温30～50 ℃，如用火焰电离检测器，其温度应等于或高于柱温，但不得低于100 ℃，以免水汽凝结。色谱上分析成分的峰的位置，以滞留时间(从注入试样液到出现成分最高峰的时间)和滞留容量(滞留时间×载气流量)来表示。在一定条件下，能反应出物质所具有的特殊值，并据此确定试样成分。

根据色谱上出现的物质成分的峰面积或峰高进行定量。峰面积可用面积测定仪测定，按半宽度法求得(即以峰1/2处的峰宽×峰高求得)。峰高的测定方法是从峰高的顶点向记录纸横座标准垂线，找出此垂线与峰的两下端联结线的交点，即以此交点至峰顶点的距离长度为峰高。

FID检测器的工作原理是以氢气在空气中燃烧为能源，载气(氦气)携带被分析组分和可燃气(氢气)从喷嘴进入检测器，助燃气(空气)从四周导入，被测组分在火焰中被解离成正负离子，在极化电压形成的电场中，正负离子向各自相反的电极移动，形成的离子流被收集极收、输出，经阻抗转化，放大器(放大107～1010倍)便获得可测量的电信号。

油脂及脂肪酸一般不直接进行气相色谱分析，其原因是脂肪酸及油脂的沸点高，且高温下不稳定，易裂解，分析中易造成损失。因此，对脂肪酸及油脂或油脂与甲醇反应，制备脂肪酸甲酯，降低沸点，提高其稳定性，然后进行气相色谱分析。

食用油脂的主要成分是甘油三酯。甘油三酯是由一分子的丙三醇和三分子的脂肪酸经酯化形成的。甘油三酯在酸性和碱性条件下都能分解生成丙三醇和游离脂肪酸，游离脂肪酸与甲醇反应生成脂肪酸甲酯(甲酯化)，其反应式如下，通过有机溶剂的萃取将脂肪酸甲酯提取，注入气相色谱仪进行分析。

1.2.2 气相色谱条件

气相色谱条件见表1。

表1 气相色谱条件

柱炉温度程序：以120 ℃保持4 min，以10 ℃/min的速度升温到175 ℃，保持6 min，再以5 ℃/min的速度升温到210 ℃，保持5 min，再以4 ℃/min的速度升温到230 ℃，保持30 min。

1.2.3 脂肪酸的甲酯化

准确称取3个(0.030±0.001) g油脂样品分别放入玻璃试管中，分别加入6 mL的4% HCl甲醇溶液、6 mL的4%硫酸甲醇溶液、2 mL的2%(m/V)氢氧化钾甲醇溶液，盖上盖子。在60 ℃水浴中反应90 min直至看不到油滴为止。

冷却后，向玻璃试管中加入2.5 mL正己烷溶液萃取脂肪酸甲酯，再加入1 mL蒸馏水洗去萃取液中的盐酸、硫酸、氢氧化钾。

将萃取液移入到干净的试管中，加入适量的无水硫酸钠进行脱水。

利用上述方法分别对无水奶油、麦琪琳、起酥油(白色)、黄油、牛油、猪油、棕榈油、调和油进行检测。

2 结果与分析

通过气相色谱对7种油脂中的脂肪酸进行定性及定量。

2.1 无水奶油

2.1.1 无水奶油甲酯化的气相色谱图

无水奶油甲酯化的气相色谱图见图1～图3。

图1 盐酸甲酯化气相色谱图

图2 硫酸甲酯化气相色谱图

图3 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.1.2 无水奶油脂肪酸的组成及其含量

无水奶油脂肪酸组分及其含量见表2。

表2 无水奶油脂肪酸组分及其含量

由表2可知，这3种方法的检测结果差别不大，3种方法都检测出14种脂肪酸，每种脂肪酸的含量也近似相等。

2.2 麦琪琳

2.2.1 麦琪琳甲酯化的气相色谱图

麦琪琳甲酯化的气相色谱图见图4～图6。

图4 盐酸甲酯化气相色谱图

图5 硫酸甲酯化气相色谱图

图6 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.2.2 麦琪琳脂肪酸的组成及其含量

麦琪琳脂肪酸组分及其含量见表3。

表3 麦琪琳脂肪酸组分及其含量

由表3可知，3种方法效果近似，都检测出6种脂肪酸，但是硫酸酯化和氢氧化钾酯化有比较明显的峰没有读数，色谱图对比近似。

2.3 起酥油

2.3.1 起酥油甲酯化的气相色谱图

起酥油甲酯化的气相色谱图见图7～图9。

图7 盐酸甲酯化气相色谱图

图8 硫酸甲酯化气相色谱图

图9 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.3.2 起酥油脂肪酸的组成及其含量

起酥油脂肪酸组分及其含量见表4。

表4 起酥油脂肪酸组分及其含量

由表4可知，3种方法都检测出了5种脂肪酸，百分含量近似。

2.4 棕榈油

2.4.1 棕榈油甲酯化的气相色谱图

棕榈油甲酯化的气相色谱图见图10～图12。

图10 盐酸甲酯化气相色谱图

图11 硫酸甲酯化气相色谱图

图12 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.4.2 棕榈油脂肪酸的组成及其含量

棕榈油脂肪酸组分及其含量见表5。

表5 棕榈油脂肪酸组分及其含量

续 表

由表5可知，3种方法都检测出5种脂肪酸，百分含量近似。

2.5 调和油

2.5.1 调和油甲酯化的气相色谱图

调和油甲酯化的气相色谱图见图13～图15。

图13 盐酸甲酯化气相色谱图

图14 硫酸甲酯化气相色谱图

图15 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.5.2 调和油脂肪酸的组成及其含量

调和油脂肪酸组分及其含量见表6。

表6 调和油脂肪酸组分及其含量

由表6可知，盐酸甲酯化方法检测出6种脂肪酸，硫酸与氢氧化钾甲酯化方法的气相图谱与盐酸甲酯化图谱近似，有5个峰的读数，均有1个明显的峰未读出数。

2.6 猪油

2.6.1 猪油甲酯化的气相色谱图

猪油甲酯化的气相色谱图见图16～图18。

图16 盐酸甲酯化气相色谱图

图17 硫酸甲酯化气相色谱图

图18 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.6.2 猪油脂肪酸的组成及其含量

猪油脂肪酸组分及其含量见表7。

表7 猪油脂肪酸组分及其含量

由表7可知，3种方法都检测出7种脂肪酸，百分含量近似。

2.7 牛油

2.7.1 牛油甲酯化的气相色谱图

牛油甲酯化的气相色谱图见图19～图21。

图19 盐酸甲酯化气相色谱图及其含量

图20 硫酸甲酯化气相色谱图

图21 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.7.2 牛油脂肪酸的组成及其含量

牛油脂肪酸组分及其含量见表8。

表8 牛油脂肪酸组分及其含量

由表8可知，盐酸甲酯化方法检测出10种脂肪酸，硫酸方法检测出9种，氢氧化钾方法检测出7种，但是硫酸方法与氢氧化钾方法的气相图谱与盐酸方法图谱相似，未检测出的脂肪酸峰值很小，未读数。

2.8 黄油

2.8.1 黄油甲酯化的气相色谱图

黄油甲酯化的气相色谱图见图22～图24。

图22 盐酸甲酯化气相色谱图

图23 硫酸甲酯化气相色谱图

图24 氢氧化钾甲酯化气相色谱图

2.8.2 黄油脂肪酸的组成及其含量

黄油脂肪酸组分及其含量见表9。

表9 黄油脂肪酸组分

由表9可知，硫酸甲酯化方法检测出7种脂肪酸，盐酸与氢氧化钾甲酯化方法少检测出1种脂肪酸，有微小的峰，但是数值很小，在该灵敏度设定下，未被机器识别。

3 结论

脂肪酸对于人体有相当重要的意义，研究脂肪酸在各种油脂中的含量，有助于人们选择合适的油脂。而对于脂肪酸分析的方法，也会越来越优化，朝更方便、更简洁、更节约成本的方向发展。气相色谱的技术与甲酯化的理论都相当成熟，而提高甲酯化的效率，则可以大幅提高整个分析的进程，节省时间。本研究对8种食用油中的脂肪酸进行了分析，通过盐酸、硫酸、氢氧化钾简单的甲酯化处理和气相色谱分析，3种方法均可以较准确地判断脂肪酸的种类和相对百分含量。研究发现：在同等实验条件下盐酸甲酯化更完全，得到脂肪酸组分更多，灵敏度更高，其处理方式更适用于脂肪酸气相色谱分析。

[1]田永全.脂肪酸的营养功能[J].中国食物与营养，2007(8)：51-52.

[2]G H Siang,A Makahleh,B Saad,et al.Hollow fiber liquid-phase micro-extraction coupled with gas chromatography-flame ionization detection for the profiling of fatty acids in vegetable oils[J].Journal of Chromatography A,2010,1217(52):8073-8078.

[3]黄忠平，郭伟强，王丽丽，色谱指纹谱鉴定食用油品质[J].分析化学，2009,37(A02)：237.

[4]Nevado J B, Penalvo G C, Robledo V R, et al.New CE-ESI-MS anaiytical method for the separation,identification and quantification of seven phenolic acids including three isomer compounds in virgin oil[J]Talanta,2009,79(5):1238-1246.

Research on Optimization of Fatty Acid Analytical Method

FU Xiang-qian, XUE Feng*

(Tianjin Chunfa Bio-Technology Group Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China)

There are more than 40 kinds of different fatty acids in nature,which are the key components of lipid,and they play different roles in human body. The composition and structure of fatty acids are closely related to people's health. Selecting a rapid and simple gas chromatography analysis method for fatty acids has great significance to all kinds of oil fatty acids content detection. Select the best method for the analysis of fatty acids among hydrochloric acid, sulfuric acid and potassium hydroxide methyl esterification treatment methods. The results show that methyl esterification is more complete under the same experimental conditions, and the processing method is more suitable for gas chromatography analysis of fatty acids.

fatty acid; gas chromatography analysis method; methyl esterification; fatty acid content

2017-02-06 *通讯作者

薛峰(1985-)，天津人，硕士，研究方向：食品质量与安全。

TS264.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.05.033

1000-9973(2017)05-0141-08