气相色谱质谱联用仪测定芝麻油中脂肪酸组成的方法研究

杨标斌 吴华媛

(1.江西省产品质量监督检测院，江西 南昌 330006；2.国家食品质量安全监督检验中心，北京 100007)

芝麻油营养价值丰富，以油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸为主，占脂肪酸总量的80%以上，芝麻油也叫香油，它是以芝麻为原料加工制取的食用植物油，是消费者喜爱的调味品。芝麻油中富含有益健康，特别是有益心脏和血管健康的不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸被人体吸收和利用，促进胆固醇的代谢，清除动脉血管壁上的沉积，从而起到软化血管、防治动脉硬化的作用。长期食用芝麻油还可以明显降低高血压病的发生率，减少高血压患者为降低血压所必须服用的药物的数量。芝麻油的脂肪酸组成主要成分为十六碳酸甲酯(C16：0)、十八碳酸甲酯(C18：0)、顺-9-十八碳一烯酸甲酯(C18：1N9C)、顺，顺-9，12-十八碳二烯酸甲酯(C18：2N6C)四种成分含量高，但由于有些不法商贩为了获取更高利润，以次充好，因此对芝麻油的掺假检测也是克不容缓。

目前测定芝麻油掺假的方法主要有光度法、近红外光谱法、气相色谱法、指纹图谱法等，鲜有质谱联用仪检测的报道。由于质谱仪可以对各脂肪酸组分进行准确定性和定量，国标方法也仅限于气相色谱法，但该法对于一些组分由于保留时间的漂移，而无法准确定性和定量。本研究拟用异辛烷提取芝麻油脂肪酸，甲醇钠-甲醇和乙酸甲酯甲酯化，用安捷伦气相色谱柱HP-88分离组分，建立Q3-SIM方法，旨为开展对食用植物油风险监测和食品安全管理提供方法参考。

1 材料与方法

1.1 仪器

岛津三重四级杆气质联用仪(GCMS-TQ8040NX)，EI源；AR204-N梅特勒托利多分析天平；VORTEX-GENIE2涡旋仪。

1.2 方法

1.2.1 甲醇钠甲醇甲酯化：称取大约60mg的芝麻油共15份，每5份用一种溶剂提取，分别用正己烷、正庚烷、异辛烷2mL提取，涡旋1分钟，再加入100μL甲醇钠-甲醇(27克甲醇钠溶于100mL甲醇)溶液，50μL乙酸甲酯溶液，涡旋1分钟，静置5分钟，过膜上机。

1.2.2 仪器条件：安捷伦色谱柱HP-88(100m×0.25mm×0.2μm)载气：氦气；流速：0.7mL/min，进样1μL，分流进样，分流比为10：1；进样口温度250℃程序升温：初始温度100℃，保持10min，以3℃/min升温到240℃，保持30min；离子源温度：230℃，接口温度250℃，溶剂延迟时间9.5min。

1.2.3 37种脂肪酸标样定性定量分析：用气相色谱-质谱仪进行全扫描分析(Q3-SCAN)，用化学工作站NIST谱库进行谱图解析并确认，确定各组分的保留时间，用外标法计算各组分的含量。

1.2.4 芝麻油脂肪酸组成分析：用甲酯化好的芝麻油样品15份，分别用上述方法测定。

1.2.5 采用Q3-SIM的方法测定：原标样浓度要稀释10倍进样，以免出现溶剂饱和，且各组分也会出现饱和，形成馒头峰，定量不准，见图1。因此为了能将标样峰型出得尖锐，峰宽小，将标样的浓度稀释10倍进样，得出稀释后的图谱，见图2。同理，甲脂化好的样品(芝麻油质控样品)也需稀释10倍进样。主要是因为Q3-SIM的方法比Q3-SCAN的方法灵敏度更高，大约强10倍左右。Q3-SIM的方法是基于Q3-SCAN的基础上研究开发的方法，气相部分的条件是一致的，主要是用谱库确定37种脂肪酸组成的分子式和分子量，并登记注册至定性表，查出 各组分的具体的名称，同时确认每种组分的母离子和子离子，从而建立Q3-SIM的方法，然后用不同溶度的脂肪酸标样进样，绘制标准曲线，试样通过标准曲线查得各组分含量。

图1 未释释时37种脂肪酸甲酯标准溶液TIC图

图2 稀释10倍后37种脂肪酸甲酯标准溶液TIC图

2 结果与分析

2.1 前处理优化

2.1.1 在脂肪酸甲酯化过程中采用碱催化法在温和条件下反应，避免和减弱了短链和不稳定脂肪酸(如多不饱和脂肪酸、环丙烷基脂肪酸、共轭亚油酸等)的氧化、位移等副反应发生，该方法简便快捷，只能将脂肪酸甘油脂和磷酯类化合物甲酯化，而游离脂肪酸、腊等成分不能甲酯化，其它的如硫酸甲酯化，会破坏脂肪成分，不利于脂肪酸的提取。此外还有三氟化硼-甲醇法，该方法前处理繁锁，毒性大，不适合大批量的脂肪酸的检测，用甲醇钠-甲醇法前处理方便，简单，也就是和我们常用的氢氧化钾-甲醇法具有异曲同工之秒，甲醇钠在甲醇溶液中更稳定，在甲酯化食用油时脂肪酸成分不容易破坏，因此采用甲醇钠-甲醇甲酯化更理想。

2.2.2 提取芝麻油脂肪酸所用溶剂的优化：选择3种色谱纯溶剂，分别为正己烷、正庚烷、异辛烷提取芝麻油。称取大约60mg芝麻油15份，每5份为一组，每组用一种溶剂提取，每一份都用2mL溶剂加入，涡旋1min，静置5min，分别加入50μL的乙酸甲酯溶液和100μL的甲醇钠-甲醇溶液，涡旋1min，然后放入冰箱(0至4℃)，让其甲酯化10min，降温的目的是为了甲酯化更完全。然后拿出过膜上机。先用Q3-SCAN的方法确定何种溶剂提取对脂肪酸的成分测定更稳定，测定了芝麻油的四种主要成分，依次为十六碳酸甲酯(C16：0)、十八碳酸甲酯(C18：0)、顺-9-十八碳一烯酸甲酯(C18：1N9C)、顺，顺-9，12-十八碳二烯酸甲酯(C18：2N6C)，从保留时间、峰面积、浓度的RSD三个指标考查，测得的数据如表1、表2、表3。

表1 用正己烷提取芝麻油脂肪酸成分信息(n=5)

表2 用异辛烷提取芝麻油脂肪酸成分信息(n=5)

表3 用正庚烷提取芝麻油脂肪酸成分信息(n=5)

从表1、表2、表3可以看出，用异辛烷提取芝麻油测定四种主要脂肪酸成分的保留时间、峰面积、浓度RSD均为5%以下，保留时间RSD在0.005%～0.009%，峰面积RSD在1.28%～1.46%，浓度RSD在1.28%～1.47%，正庚烷保留时间RSD在0.004%～0.007%，峰面积RSD在2.86%～6.59%，浓度RSD在2.86%～6.61%，正己烷保留时间RSD在0.007%～0.03%，峰面积RSD在7.89%～17.33%，浓度RSD在7.92%～17.39%。由此可见，使用异辛烷提取芝麻油脂肪酸成分准确度最好，精密度最高，性质最稳定。其次为正庚烷、最后为正己烷，一般不建议使用正己烷提取。原因分析：因烷烃在碳原子数越多的情况下，性质越稳定，越不容易挥发，因此脂肪酸成分在相对稳定的溶剂下，更稳定。

3 Q3-SIM方法的开发

3.1 Q3-SCAN方法

用Q3-SCAN方法得出37种脂肪酸的成分名称、保留时间，还要依次得出每种组分最佳的母离子和子离子，现以丁酸甲酯(C4：0)为例，如图3所示。

图3 37种脂肪酸甲酯标准溶液丁酸甲酯MIC图

从图3可知，在测定37种脂肪酸组成丁酸甲酯(C4：0)时，碎片离子74丰度最高，其次71为第二，因此选择74为C4：0的母离子，71为C4：0的子离子，依此类推，其余36种脂肪酸组成，从离子碎片图中可以一一找到母离子和子离子。选好了37种脂肪酸组成的母离子和离子，为Q3-SIM的方法的建立提供了依据。根据Q3-SCAN确立好的37种脂肪酸组成的保留时间、母离子和子离子，建立Q3-SIM的方法。Q3-SIM方法出峰相对干净，从其原理来看，质谱只允许相应组分的离子通过，其他组分及杂质不能通过质谱检测器，相对气相色谱而言，减少了杂质和各组分判断失误的可能性，减少假阳性的可能。同时可以用母离子定量，子离子定性。

3.2 工作曲线和定量检出限

本实验以37种脂肪酸质量浓度为横坐标，以峰面积为纵坐标，依据标准溶液的实际溶度，进行稀释，共取5个标准点。该标样37种成分中原有浓度有3个，分别为200、400、600μg/mL，稀释后有些组分浓度为4、8、10、16、20μg/mL，有些组分为8、16、20、32、40μg/mL，其他为12、24、30、48、60μg/mL。以信噪比S/N=3时对应的目标化合物含量为方法的检出限，以信噪比S/N=10时对应的目标化合物含量为方法的定量限，结果列于表4。

表4 37种脂肪酸甲酯(Q3-SIM)组分信息

3.3 回收率和精密度的测定

向芝麻油质控样品中分别加入三种不同浓度水平的混标，每个添加水平重复测定5次，以工作曲线定量，计算方法的回收率和精密度(以相对标准偏差表示)，结果列于表5。可见该方法的精密度和准确度良好，可以满足脂肪酸成分分析的要求。应用该方法检测脂肪酸成分，均能满足芝麻油国标标准要求，结果令人满意。图4为芝麻油质控样品的色谱图，图5为芝麻油样品MIC图。

表5 芝麻油中四种脂肪酸成分的回收率和精密度

图4 芝麻油样品TIC图

图5 芝麻油样品MIC图

表6 芝麻油质控样品脂肪酸成分信息表

从表6可知，使用气相色谱-质谱联用仪Q3-SIM方法可以达到较好的检测芝麻油的脂肪酸成分的效果，37种脂肪酸相关系数均在0.999以上，用母离子定量，子离子定性，离子比率均在30%以内。从而以点带面，进而可以对除芝麻油以外的食用植物油进行检测，实用性较强。该方法相比气相色谱法而言，在定性定量方面，可以减少假阳性的发生，也是该方法的主要优势所在。

4 结论

本研究建立了三重四极杆质谱联用仪定性定量分析37种脂肪酸标准样品中脂肪酸成分的检测，确立了Q3-SIM方法，并运用于研究以芝麻油为代表的脂肪酸的检测，获得满意结果。得出37种脂肪酸的检出限在0.25～1.0mg/L，定量限在0.75～3.0mg/L，线性关系良好，相关系数均在0.999以上。该方法准确可靠，灵敏度高，前处理简单，可应用于各种食用植物油脂肪酸的检测，为食品安全监督检测提供有力的技术支撑。