气相色谱-质谱法测定植物油中8种维生素E及其在芝麻油真伪鉴别方面的应用

沈伟健, 王 红, 陆慧媛, 余可垚, 胡国绅, 魏雪缘, 吴 斌

(南京海关动植物与食品检测中心, 江苏 南京 210019)

维生素E又名生育酚或抗不育维生素等,是一类具有D-α-生育酚生物活性衍生物的总称。天然的维生素E主要由α-、β-、γ-、δ-生育酚(α-、β-、γ-、δ-T)和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚(α-、β-、γ-、δ-T3)等8种异构体组成[1],其结构见图1。维生素E具有提高机体免疫力、延缓衰老、神经保护、抑制胆固醇合成及肿瘤细胞生长、预防动脉硬化和心血管疾病等多种生理功能。植物油中富含天然维生素E,是膳食中摄取维生素E的主要来源,但不同种类植物油中维生素E的种类和含量存在差异,因此维生素E组成信息可用于食用植物油的掺伪鉴别研究。

图1 生育酚和生育三烯酚的分子结构Fig. 1 Structural formulas of tocopherols and tocotrienols α-, β-, γ-, δ-T: α-, β-, γ-, δ-tocopherol; α-, β-, γ-, δ-T3: α-, β-, γ-, δ-tocotrienol.

目前,食用植物油中生育酚和生育三烯酚常用的测定方法主要有高效液相色谱法[2-6]、液相色谱-质谱法[7-9]、气相色谱法[10]、气相色谱-质谱法[11,12]和非水毛细管电泳法等[13]。高效液相色谱法分析维生素E主要分为反相液相色谱(RPLC)[2-7, 9]和正相液相色谱(NPLC)[8]两种,其中,RPLC一般无法有效分离β-T与γ-T、β-T3与γ-T3两对异构体[7],需要特殊固定相的色谱柱才能实现目标物的完全分离[2-6,9];而NPLC法虽然可实现8种目标物的有效分离,但是对于检测机构而言，大多数日常检测工作使用的是RPLC系统,在进行正反相系统切换时为了获得相对稳定的保留时间,NPLC要去除流动相中的痕量水,因此需要平衡较长时间,既浪费流动相,又浪费时间;采用气相色谱-质谱技术测定8种维生素E,既能实现完全分离,操作简单,又能实现准确定性。但是目前采用气相色谱或气相色谱-质谱技术的相关文献,目标物均只涉及4种生育酚,而生育三烯酚均未涉及。本文建立了气相色谱-质谱同时测定植物油中8种维生素E(α-、β-、γ-、δ-T)和α-、β-、γ-、δ-T3)的分析方法,并对芝麻油、大豆油、菜籽油、葵花籽油、玉米油、花生油、棕榈油等7种常见食用植物油中维生素E的组成进行了分析,并初步探索了芝麻油掺伪的鉴别方法。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

7890A/5975C气相色谱-质谱仪(配有EI源,美国Agilent公司); WH-861旋涡混合器(太仓华利达实验设备有限公司); KH-500B型超声波清洗器(昆山禾创超声仪器有限公司); Heraeus Multifuge X1R台式高速离心机(美国Thermo Fisher公司)。

D/L-α-T(纯度:99.9%)、消旋-β-T(rac-β-T,纯度:99.0%)、γ-T(纯度:97.3%)、δ-T(纯度:95.5%)均购自美国Sigma-Aldrich公司;D-α-T3(纯度:98.7%)、D-β-T3(纯度:97.0%)、D-γ-T3(纯度:93.1%)、D-δ-T3(纯度:99.4%)均购自美国Chroma Dex公司。甲醇(色谱纯)购自德国Merck公司。芝麻油纯品(15种)、大豆油(10种)、葵花籽油(10种)、菜籽油(10种)、花生油(10种)、玉米油(10种)和棕榈油(10种)等7种植物油均由南京海关动植物与食品检测中心提供,植物油的品牌包括金龙鱼、福临门、多力、鲁花、西王、恒大、长寿花等国内品牌和谷班娅、歌喜多、奥尼、伊甸园等国外品牌,所有的植物油在实验前均密封避光储存,防止氧化变质。

1.2 标准溶液的配制

分别精确称取α-,β-,γ-,δ-T和α-,β-,γ-,δ-T3标准品各10.0 mg(精确至0.01 mg),置于10 mL棕色量瓶中,加甲醇溶解并定容,配制成质量浓度为1 000 mg/L的单标标准储备液,于-18 ℃条件下避光保存。分别移取上述8种单标标准储备液各1.0 mL,置于10 mL棕色容量瓶中,加甲醇稀释并定容,配制成100 mg/L的混合标准溶液,于-4 ℃避光保存。使用前用甲醇将100 mg/L的混合标准溶液逐级稀释至10 mg/L和1 mg/L。

分别准确吸取适量1 mg/L混合标准溶液,置于进样瓶中,加甲醇稀释配制成质量浓度为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5和1.0 mg/L的系列标准工作溶液。

1.3 样品前处理

称取0.10 g(精确至0.000 1 g)植物油样品,置于50 mL塑料离心管中,加入10.0 mL甲醇,涡旋1 min,超声提取30 min,以8 000 r/min的速率离心3 min,吸取上清液约1 mL,置于进样瓶中,待GC-EI-MS分析。若样品溶液中生育酚或生育三烯酚的含量超出线性范围,则对其进行适当稀释后再测定。

1.4 分析条件

1.4.1气相色谱条件

色谱柱:DB-5ms石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm,美国Agilent公司);进样口温度:300 ℃;接口温度:280 ℃;程序升温条件:初始温度为60 ℃,以40 ℃/min的速率升温至300 ℃,保持8 min;载气:高纯氦气(纯度≥99.999%);柱流速:1.0 mL/min;进样量:1 μL;进样方式:不分流进样。

1.4.2质谱条件

离子源:EI源;离子源温度:230 ℃;四极杆温度:150 ℃;电子能量:70 eV;溶剂延迟:6 min;数据采集方式:分时段选择离子监测(SIM)模式。具体参数见表1。

表 1 8种维生素E的保留时间及其窗口时间和监测离子信息

* Quantitative ion.

2 结果与讨论

2.1 方法学评价

为考察已建立的气相色谱-电子轰击源-质谱法应用于植物油中8种维生素E测定的可行性和有效性,对检出限、定量限、线性范围、回收率和精密度等方法学参数进行了评价。

2.1.1线性范围、检出限和定量限

取1.2节下已配制的系列标准工作溶液,在1.4节色谱-质谱条件下进行测定,1.0 mg/L混合标准溶液总离子流色谱图见图2。可以看出,在所设定的程序升温条件下,8种目标化合物均基本实现基线分离。

图2 8种维生素E混合标准溶液(1.0 mg/L)的总离子流色谱图Fig. 2 Total ion current chromatogram of the eight vitamin E (1.0 mg/L) in standard solution

采用外标法进行定量,以各目标化合物的质量浓度(X, mg/L)为横坐标、定量离子的峰面积(Y)为纵坐标进行线性回归,线性方程及相关系数(r)见表2。结果显示,r为0.996 7～0.999 8,说明8种维生素E在0.01～1 mg/L范围内呈良好线性关系。按S/N=3和S/N=10分别计算仪器的检出限和定量限,分别为0.03～0.25 mg/kg和0.10～0.83 mg/kg(见表2)。

表 2 8种维生素E的线性方程、相关系数、检出限和定量限

Y: peak area of quantitative ion;X: mass concentration, mg/L.

2.1.2加标回收率和精密度

称取0.10 g(精确至0.000 1 g)芝麻油样品24份,平均分成4组,第1组按1.3节样品前处理方法直接测定,第2～4组用于加标回收率试验(10、50和250 mg/kg 3个添加水平),再按1.3节样品前处理方法测定,计算平均回收率和相对标准偏差(RSD)。结果表明,在3个加标水平下,8种维生素E的平均回收率为87.5%～107.4%,相对标准偏差为3.8%～7.5%(见表3),说明方法的准确度和精密度均良好。

方法学评价结果表明,所建立的方法分离效果好,灵敏度和准确度高,适用于包括芝麻油在内的食用植物油中生育酚和生育三烯酚的测定。

表 3 芝麻油中8种维生素E的平均加标回收率和相对标准偏差(n=6)

ND: below LOD.

表 4植物油中生育酚和生育三烯酚的含量

Table 4Contents of tocopherols and tocotrienols in vegetable oilsmg/kg

CompoundSesame oil(n=15)Soybean oil(n=10)Rapeseed oil(n=10)Sunflower oil (n=10)Peanut oil (n=10)Maize oil (n=10)Palm oil (n=10)δ-T14.54253.4216.470.6010.3132.08NDβ-T0.3125.923.1620.336.5911.231.71γ-T447.83739.42370.897.7098.50522.533.57α-T8.56167.95247.07527.70152.45180.88170.56δ-T3NDNDNDNDNDND86.62β-T3NDNDNDNDNDND15.00γ-T3NDNDNDNDND16.38337.74α-T3NDNDNDNDND11.54218.06

2.2 食用植物油中生育酚和生育三烯酚的组成

采用已建立的方法对7种植物油共75个植物油样品中的生育酚和生育三烯酚进行测定,每个植物油样品重复测定3次(见表4)。结果显示,不同种类食用植物油中生育酚和生育三烯酚的组成和含量存在差异,芝麻油、大豆油、菜籽油、葵花籽油和花生油中不含生育三烯酚,玉米油中含有较低量的α-T3(11.54 mg/kg)和γ-T3(16.38 mg/kg),而棕榈油中同时检出4种T3,而且α-T3和γ-T3的平均含量均不低于200 mg/kg。芝麻油、大豆油、菜籽油、玉米油等植物油中主要为γ-T,葵花籽油和花生油中主要含有α-T,棕榈油中主要以γ-T3为主,大豆油中δ-T含量是所有植物油中最高(253.42 mg/kg),而各种植物油中β-T含量均较低(0.31～25.92 mg/kg)。

将芝麻油与其他6种植物油中8种维生素E的组成和含量进行比较,发现:①芝麻油中α-T的含量(8.56 mg/kg)远低于其他6种其他植物油(152.45～527.70 mg/kg),因此当待测芝麻油样品中α-T明显高于8.56 mg/kg时,待测样品就可能掺杂有其他植物油;②芝麻油中几乎不含β-T(0.31 mg/kg),其他6种植物油中β-T的含量也相对较低(1.71～25.92 mg/kg),因此理论上β-T这个指标没有鉴别价值;③芝麻油中γ-T含量(477.83 mg/kg)与大豆油(739.42 mg/kg)、菜籽油(370.89 mg/kg)和玉米油(522.53 mg/kg)相近,但明显高于花生油(98.50 mg/kg)、葵花籽油(7.70 mg/kg)和棕榈油(3.57 mg/kg); ④芝麻油中δ-T含量(14.54 mg/kg)与菜籽油(16.47 mg/kg)、花生油(10.31 mg/kg)和玉米油(32.08 mg/kg)相近,高于葵花籽油(0.60 mg/kg)和棕榈油(未检出),大豆油中δ-T的含量(253.42 mg/kg)约是芝麻油的15倍,因此当待测芝麻油样品中δ-T明显提高时,该样品就很可能混入了大豆油;⑤芝麻油中不含生育三烯酚,而棕榈油中同时含有4种生育三烯酚,α-、β-、γ-和δ-T3的含量分别为218.06、15.00、337.74和86.62 mg/kg,因此当待测芝麻油样品中α-、β-、γ-和δ-T3有检出时,待测样品就可能掺杂了棕榈油。综上,α-T、δ-T和α-、β-、γ-及δ-T3均可以作为芝麻油真伪鉴别的标记物,值得进一步研究。

3 小结

本研究建立了GC-MS同时测定植物油中α-、β-、γ-、δ-生育酚和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚等8种维生素E的方法。方法操作简单,准确、可靠,灵敏度高。采用已建立的方法对芝麻油、大豆油、菜籽油、葵花籽油、花生油、玉米油和棕榈油等7大类共75个样品中生育酚和生育三烯酚的含量进行了测定,并经过统计分析后发现,芝麻油与其他较廉价植物油中8种维生素E的组成和含量均存在一定差异,初步探索了芝麻油掺伪不同植物油的特征鉴定指标。