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【实战宝典】食物油中脂肪酸的分析

新官人

2020/07/24

私聊

气相色谱（GC）

1 前言

人们通常将从植物里制取的油称作植物油，植物油的最主要来源是一年生植物，例如大豆、玉米、花生等，这些油料生长在温带地区。也有来源于多年生的油料树种，例如橄榄、椰子等，这些油料生长在热带地区。植物油的种类繁多，习惯上是按照不同植物油料种类进行的分类。近年来，由于发展中国家的收入和人口增长及亚洲和其他地区快速扩张的食品加工业的刺激，使全球植物油消费和贸易的增长远远超过大多数其他农产品。在过去10年中，世界范围的植物油消费以平均每年4.2%的速度增长^[1]。

食用油脂中最主要的成分是脂肪酸，构成脂肪酸的有饱和、不饱和及特殊脂肪酸，还有几何及位置异构体等，其生理作用按种类不同而异^[2]。因此，油脂的营养价值主要取决于它的脂肪酸组成及其配比，脂肪酸决定油脂的品质，必需的脂肪酸对人类的健康作用日趋重要，油脂的成分分析也越来越得到人们的重视^[3-5]。必需脂肪酸是组织细胞的组成成分，在体内参与磷脂的合成，并以磷脂的形式存在于线粒体和细胞膜中，必需脂肪酸和胆固醇的关系极为密切，只有当胆固醇与必需的脂肪酸结合时，才能在体内转运正常代谢，起到预防动脉硬化、高胆固醇血症和高血脂症等。人们生活中离不开食用油，食用油品质的好坏，直接影响到人们的身体健康。由于食用油的植物来源不同，所含脂肪酸的种类及含量也各不相同。曾有人认为：只有富含多不饱和脂肪酸的植物油对人体有益，植物油中主要含有油酸和亚油酸，这是人体所必需的不饱和脂肪酸。但研究表明，人体对油脂中饱和类、单烯类、多烯类脂肪酸需保持合理的比例，单一的天然动、植物油都不可能满足人体需要^[6-7]。

对食用油的分析与研究通过测定主要物理、化学参数包括折光率、熔点、碘值、皂化值和非皂化物含量报道较多^[8-9]，本文采用气相色谱法分析食用植物油中的脂肪酸的组成及相对含量，为合理利用食用油提供科学依据。

2 实验部分：

2.1 仪器与试剂

SP-3530型气相色谱仪（北分瑞利），配FID检测器，填充柱注样器，填充柱20%DEGS（φ3*2m），BF-3000色谱工作站（北分瑞利），水浴锅。

氢氧化钾，三氟化硼，甲醇，正己烷，氯化钠，无水硫酸钠，均为分析纯。

氢氧化钾-甲醇溶液：约0.5mol/L

三氟化硼-甲醇溶液：质量分数12%-15%

2.2 甲酯化反应

用移液管吸取油样0.35mL，置于50mL圆底烧瓶中，加入6mL氢氧化钾-甲醇溶液（0.5mol/L），然后将冷凝管固定于烧瓶上，水浴锅加热到60℃左右时，将烧瓶置于水浴中，继续加热回流约30min后，油滴消失，用移液管从冷凝管顶部加入6mL三氟化硼-甲醇溶液于沸腾溶液内，继续煮沸2min，经冷凝管顶部加入4mL正己烷，继续煮沸1min，停止加热，冷却至室温后取下冷凝管，加入少量饱和氯化钠溶液并清摇烧瓶数次，继续加入氯化钠溶液至烧瓶顶部，静置分层后吸取上层溶液于小试管中，经无水硫酸钠去除痕量水，置于4℃冰箱冷藏待分析。

2.3 色谱条件

柱温：200℃，FID检测器温度：270℃，进样口温度：250℃

载气流速：30mL/min，进样量：1uL。

2.4 色谱条件的选择

在色谱柱和检测器选定的情况下，柱温和载气流速对色谱分离和测定结果影响最大，因此，本方法对此两个条件进行了选择。

2.4.1温度的选择

温度的选择主要是柱温的选择，其它如载气流速、进样量大小等条件固定不变。只改变柱温的实验结果见表1。

表1 　改变柱温的色谱分离结

柱　温	亚油酸含量/%	分离度	理论塔板数
190 ℃	32. 98	1.77	217
200 ℃	33. 57	1. 78	224
210 ℃	33. 59	1. 76	218

从表1中看出，选择不同的柱温所得结果有一定的差别，同时可以看出200℃时，分离度与理论塔板数均达到最大。因此我们选择以200℃作为本实验的柱温。

2.4.2载气流速的选择

固定其他条件，柱温选择200℃，只改变载气（N₂）的流速，得到实验结果如表2。

载气流速	亚油酸含量/%	分离度	理论塔板数
25 mL/min	33. 52	1. 78	221
30 mL/min	33.57	1. 78	223
35 mL/min	33. 59	1. 77	221

表2 改变载气流速的色谱分离结果

从表2中可看出,选择不同的载气流速所得实验结果也有所不同，同时可看出当载气流速为30mL/min时，理论塔板数与分离度均达最大。因此，我们选择载气流速为30mL/min。

2.5 数据处理

应用峰面积归一化法计算植物油中脂肪酸成分的相对百分含量

3 结果与讨论

3.1 分离与定性

使用填充柱20%DEGS（φ3*2m）做分析柱，在实验过程中，除了亚麻酸与花生酸两个组分的分离情况不理想外，其他组分的分离度均合格，由于亚麻酸与花生酸不是我们要求的鉴定植物油品质的重要组分，所以忽略它们的分离效果，我们认为选用的填充柱分离效果可以满足要求。我们根据脂肪酸甲酯的出峰规律确定每种脂肪酸的相对保留时间，并根据保留时间对植物油各组分定性。各脂肪酸甲酯的保留时间见表3和图1。

表3 各脂肪酸甲酯的保留时间

脂肪酸甲酯	保留时间/min	脂肪酸甲酯	保留时间/min
豆蔻酸	2.248	花生酸	13.175
棕榈酸	3.787	花生烯酸	16.293
硬脂酸	6.582	山嵛酸	20.785
油酸	7.745	芥酸	23.911
亚油酸	9.518	花生四烯酸	37.143
亚麻酸	12.502

图1 菜籽油中脂肪酸的色谱图

3.2 样品的检测与重现性

我们对四种油样进行了分析之后发现，菜籽油中含有15%左右的芥酸，这可以作为区别于其他植物油的特征酸。分析所得各种油样中脂肪酸含量如表4。

表4 油样中脂肪酸含量表/%

	花生油	芝麻油	米糠油	菜籽油
豆蔻酸	0.01	0.03	0.35	0.09
棕榈酸	12.29	9.53	20.46	4.75
硬脂酸	3.01	4.21	1.28	1.75
油酸	41.75	39.58	42.59	37.58
亚油酸	37.83	45.69	33.57	34.24
亚麻酸	0.97	0.18	0.16	0.93
花生酸	0.64	0.38	0.81	0.90
花生烯酸	0.43	0.02	0.05	3.92
山嵛酸	3.07	0.27	0.22	0.29
芥酸	—	—	—	15.28
花生四烯酸	—	0.11	0.51	0.16

在分析植物油中脂肪酸含量时，我们对样品进行了5次重复性实验，结果显示每种物质保留时间稳定；同时从精密度试验5个平行样品检测结果来看，实验重现性很好，相对标准偏差RSD都小于3%，数据稳定。5次重复性检测结果如表5。样品结果以米糠油为例，以峰面积计算。

表5样品重复性检测结果（峰面积）

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	RSD
豆蔻酸	21133	20873	21585	20917	20675	1.64%
棕榈酸	1237737	1204285	1256353	1290316	1274722	2.67%
硬脂酸	77532	76358	80254	79324	77537	1.99%
油酸	2575974	2531684	2497351	2603186	2583451	1.68%
亚油酸	2030792	2104584	2086473	1984532	2005875	2.52%
亚麻酸	9519	9437	9658	9932	9421	2.20%
花生酸	49264	47358	48506	46872	47691	1.98%
花生烯酸	3100	3058	3134	3194	3257	2.46%
山嵛酸	13568	12985	13790	13652	13831	2.52%
花生四烯酸	30031	31205	30810	29403	31328	2.68%

4 结论

用本文提出的方法制备脂肪酸甲酯衍生物，衍生化反应速度较快，酯化效率高，方法简便，适于处理大批量使用植物油样品，实验得到气相色谱图分离效果符合要求，易于定性，面积归一法定量方法可靠，对各种食用植物油检测有重要意义。常见的植物油脂肪酸组成和营养特色各不相同，花生油、芝麻油易于吸收，米糠油是一种新兴油种，营养价值较高，菜籽油虽然价格比较低廉，但含有芥酸等对身体有害的物质。

参考文献：

[1]回瑞华，侯冬岩，李铁纯，李学成，刘晓媛，雷磊，国艳秋.食用植物油中脂肪酸的分析.鞍山师范学院学报，2006-12，8（6）：19-21.

[2]李永和.对食用油脂营养价值的新认识[J].中国油脂，1997，22（4）：13-15.

[3]景淑华，付渝滨.羟肪酸快速测定食用油主要营养必需脂肪酸[J]. 色谱，1998，16（1）：53-55.

[4] 陈希中.食品防腐剂山梨酸和苯甲酸的GC内标法测定[J].食品发酵工业,1997，23（3）：39-41.

[5]李相仁,胡永明.海蒿子中脂肪酸组成的研究[J].青岛师范学院学报，1998，15（2）：43-44.

[6]陈智斌，陈媛，张立伟.合理选择食用油对预防疾病的作用[J].粮油食品，2001，（2）：56-58.

[7]金霞，余纲哲.食用油脂与人体健康[J].生物学通报，2000，35（2）：13-15.

[8]中华人民共和国国家标准，食品卫生检验方法理化部分[M].北京.中国标准出版社，1997

[9]李文智.食用油酸价和过氧化值快速检测试纸法的评价[J].粮油食品科技，2002，10（5）：40-41.