金青哲謝 峰丁志華施峰華王興國

(江南大學食品科學與技術(shù)國家重點實驗室1,無錫 214122)

(江南大學食品學院2,無錫 214122)

(山東魯化集團有限公司3,萊陽 265200)

花生油和玉米油摻合物的碳同位素比值質(zhì)譜法檢測研究

金青哲1,2謝 峰1丁志華3施峰華1王興國1,2

(江南大學食品科學與技術(shù)國家重點實驗室1,無錫 214122)

(江南大學食品學院2,無錫 214122)

(山東魯化集團有限公司3,萊陽 265200)

利用碳同位素比值法進行花生油和玉米油摻合物的檢測研究。用氣相色譜儀獲得 C4轉(zhuǎn)化途徑的玉米油和 C3轉(zhuǎn)化途徑的花生油的脂肪酸組成,再用氣相色譜 -燃燒 -同位素比值質(zhì)譜儀確定三種主要脂肪酸C16∶0、C18∶1、C18∶2的δ13C值。利用所測得的數(shù)據(jù),構(gòu)建了玉米油與花生油混合油中主要脂肪酸的δ13C值 -混合比例的標準曲線。結(jié)果表明,玉米油與花生油的δ13C值差異很大。應用試驗中將花生油與一種未知的其他植物油進行摻和,可以檢出 15%以上花生油的摻合水平。

花生油 玉米油 摻偽 氣相色譜 同位素比值法

目前,花生油的摻假現(xiàn)象日益嚴重,嚴重危害消費者的利益和健康。常規(guī)的物理化學方法、色譜法、計量化學法、核磁共振法等檢測摻偽的效果并不理想[1]。目前,同位素比值法已迅速推廣到食品、藥品等領域,如鑒別海洛因的來源,蜂蜜的真?zhèn)蔚萚2-3],也有望成為一種檢測花生油摻偽的新方法。

人工、天然產(chǎn)物分子具有特殊的同位素比例,這就稱為“同位素簽字”。δ13C值是為了表示碳同位素比例而引出的一個新概念,單位為‰,定義如下[4]:

式中:R=13C/12C,RPDB為國際標準物 Pee Dee Belemitella(PDB,產(chǎn)于美國南卡萊羅那州的一種化石)的13C/12C值,RPDB=0.011 237 2±0.000 009。

植物碳素轉(zhuǎn)化途徑分為三類,即 C3途徑、C4途徑和 CAM途徑,它們的δ13C間有較大差異。Smith等[5]報道了植物不同光合作用途徑在碳同位素上的生物歧視效應,對12C/13C比值產(chǎn)生了微小的但可檢測的變化。Woodbury等[6]嘗試利用穩(wěn)定碳同位素檢測技術(shù)檢測玉米油摻假問題,結(jié)果表明有較高精度。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

花生油,玉米油,棕櫚油、大豆油等,均為一級精煉油,由山東魯化集團有限公司、上海嘉里糧油工業(yè)有限公司提供,其他試劑均為AR級。

1.2 儀器

GC-14B氣相色譜儀:日本島津制作所;sp-3420氣相色譜儀:美國 Varian公司;Finnigan Mat Delta質(zhì)譜分析儀:美國菲尼根瑪特質(zhì)譜公司。

1.3 方法

1.3.1 脂肪酸組成分析

原料油的脂肪酸組成采用 GC-14B氣相色譜儀分析。

原料油甲酯化后,用微量進樣器吸取樣品液1μL,進入氣相色譜儀,記錄色譜圖。

色譜條件:SI L-88石英毛細管柱 (100 m×0.32 mm);初始溫度為 120℃,停留 3 min,以 8℃/min的速率升至 176℃,停留 28 min,然后以 3℃/min的速率升至212℃,恒溫 20 min;載氣為99.999%氮氣,流速 1.0 mL/min;進樣口溫度 250℃,檢樣口溫度 250℃;N2壓強 210 kPa,H2壓強 60 kPa,空氣壓強 50 kPa。

1.3.2 碳同位素比值分析

原料油中三種主要脂肪酸的δ13C值采用氣相色譜 -燃燒 -同位素比值儀 (GC-C-I RMS)進行測定[6]。

原料油甲酯化后,用微量進樣器吸取樣品液1μL,進入氣相色譜 -燃燒 -同位素比值儀,記錄質(zhì)譜圖。

色譜條件:SI L-88毛細管非極性柱 (60 m× 0.32 mm);初始溫度為 100℃,停留 2 min,以 15℃/min的速率升至 250℃,停留 3 min,然后以 20℃/min的速率升至 200℃,停留 20 min,最后以 20℃/min的速率升至 290℃,恒溫 5 min;載氣為99.999%氮氣,流速 1.0 mL/min,分流比為 80∶1;進樣口溫度 250℃,檢樣口溫度 250℃。

質(zhì)譜條件:源溫 250℃,真空度 1.9×10-4Pa(分子泵),6×10-4Pa(前級泵),加速電壓 3 kV,發(fā)射電流 1.5 mA,積分時間 0.25 s。

1.3.3 混合油中主要脂肪酸δ13C值標準曲線的構(gòu)建

假設有A和B兩種油,某一脂肪酸的含量分別是 YA、YB,對應的脂肪酸的δ13C值分別為δ13C(A)、δ13C(B)。如將A以 XA的混合比例 (按質(zhì)量)摻入 B中,C并設此時該脂肪酸含量為 X,則該脂肪酸的δ13C值為δ13C(A+B),按下式計算:

按質(zhì)量將花生油以 0%、4%、9%、17%、30%、59%和 100%的比例與玉米油混合,根據(jù)式 (2)計算出以上 7種比例的混合油中三種主要脂肪酸的δ13C值,以此來構(gòu)建標準曲線。

1.3.4 應用試驗

將花生油與一種未知的其他植物油進行摻和,得到混合油,其中花生油的質(zhì)量分數(shù)為 15%,然后將混合油進行甲酯化后,作 GC-C-IRMS分析,測得三種主要脂肪酸的δ13C值,與式 (2)計算出的混合油中三種主要脂肪酸的δ13C值對比,鑒定該油樣是否發(fā)生摻偽,如果發(fā)生摻偽,指出是何種植物油,并計算其理論摻偽程度。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料油脂肪酸組成的分析

幾種原料油的脂肪酸組成見表 1。

表1 原料油的脂肪酸組成/%

同位素比值質(zhì)譜法有二種技術(shù),一種是針對純凈樣品的,類似于有機化合物的元素定量測定方法,將有機物中的碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳,然后進行同位素的比值測定,故稱為元素分析 -同位素比值質(zhì)譜法;另一種是針對非純凈樣品的,經(jīng)過氣相色譜分離,然后再燃燒,將形成的二氧化碳等進行測定,這稱為氣相色譜 -燃燒 -同位素比值質(zhì)譜法 (GC-CI RMS)。本試驗采用的是后一種方法。由表 1結(jié)合常見植物油的脂肪酸組成[7],可知這幾種植物油分別為未摻假的花生油、玉米油、棕櫚油、大豆油,符合本研究對原料油的要求。

2.2 原料油的同位素比值分析

花生油、玉米油的脂肪酸的 GC-C-I RMS分析如圖 1、圖 2所示。

圖1 花生油的GC-C-IRMS圖

圖2 玉米油的GC-C-IRMS圖

圖 1中,23.97、35.43、35.98 min處分別為棕櫚酸、亞油酸和油酸的出峰。由于 GC-C-I RMS分析的油樣是脂肪酸甲酯,并非脂肪酸,為了確定脂肪酸甲酯中脂肪酸的δ13C值,需要對碳原子進行校正。根據(jù)用 Jones的質(zhì)量守恒方程[8],可得到式(3)、(4)。

對于 C16∶0,

對于 C18∶1和 C18∶2,

式中:DFFA為游離脂肪酸的δ13C值;DFAME為脂肪酸甲酯的δ13C值;-29‰為衍生碳的δ13C值[9]。

由此,可以得到花生油、玉米油三種主要脂肪酸的δ13C,結(jié)果見表 2。

表 2 兩種原料油主要脂肪酸的δ13C值/‰

由表 2中可知,花生油屬于C3植物油,主要脂肪酸的δ13C值落在 -22‰～-33‰范圍內(nèi);而玉米油主要脂肪酸的δ13C值落在 -10‰～-20‰范圍內(nèi),屬于 C4植物油。

大豆油、棕櫚油等植物油也作了 GC-C-IRMS分析,結(jié)果表明,其脂肪酸δ13C值相差不大,均為 C3植物油,故不作詳細表述。

花生油作為 C3植物油,與 C4轉(zhuǎn)化途徑的代表——玉米油對比,主要脂肪酸的δ13C值差異很大。玉米油 C16∶0、C18∶1、C18∶2的δ13C值都遠大于花生油 12‰以上,這種差距已遠遠超過了儀器本身存在的誤差,因此,通過 GC-C-IRMS分析檢出花生油與玉米油之間的摻合程度是可能的。

2.3 不同比例混合油中主要脂肪酸的δ13C值變化規(guī)律

將花生油按 0%、4%、9%、17%、30%、59%和100%的質(zhì)量比與玉米油進行混合。根據(jù)式 (2),可以得到不同比例混合油中主要脂肪酸的δ13C值。然后以混合油中主要脂肪酸的δ13C值為縱坐標,混合比例 XA為橫坐標,可作出花生 -玉米混合油中主要脂肪酸δ13C值,如圖 3所示。

由圖 3可知,C16∶0和 C18∶2標準曲線為凹曲線,在低混合比例時,斜率比較小,較大的混合比例的變化只能導致較小δ13C值的變化,故這兩種曲線靈敏度較低,如果僅用這兩條曲線用來鑒定植物油的摻合程度,檢測出來的結(jié)果就會產(chǎn)生較大的誤差。而 C18∶1標準曲線卻呈現(xiàn)凸狀態(tài),在低混合比例時,斜率較大,很小混合比例的變化就能引起較大δ13C值的變化,故這條曲線靈敏度較高,適合驗證花生 -玉米混合油之間的摻合程度。

圖 3 花生 -玉米油混合油中主要脂肪酸δ13C值的標準曲線

2.4 應用實例

二種混合油盲樣的 GC-C-IRMS分析如圖 4、圖5所示。

圖4 盲樣1的 GC-C-IRMS圖

圖5 盲樣2的 GC-C-IRMS圖

同樣可以得到兩種盲樣主要脂肪酸的δ13C值,見表3。

表 3 盲樣主要脂肪酸的δ13C值

應用試驗中,只知道混合油盲樣中肯定含有花生油,混入的另一種植物油未知。

由表 3可知,盲樣 1中主要脂肪酸的δ13C值遠遠超過了純品花生油主要脂肪酸的δ13C值,故該油樣不是純花生油,肯定發(fā)生了摻合。

由于實測值 1與 C4植物油主要脂肪酸的δ13C值較為接近,可初步推測,盲樣 1中的另一種油可能為玉米油。

采用靈敏度較高的 C18∶1標準曲線計算盲樣 1中玉米油的混入比例,結(jié)合式 (2),由盲樣 1中油酸的δ13C(A+B)=-16.70‰,可以算出該盲樣 1的摻偽程度 XA=14.58%。與配置時摻和比例 15%真實值相比,相對誤差僅為 -2.8%。

盲樣 2中,主要脂肪酸的δ13C值在 -28‰左右,處于 C3植物油的范圍內(nèi),與純品花生油的主要脂肪酸的δ13C值非常接近,可見,盲樣 2是一種摻合了 C3植物油的花生油,但具體為何種油,此法未能解決。

3 結(jié)論

純品植物油的 GC-C-I RMS分析表明,玉米油為C4植物油,花生油等為C3植物油,它們之間的δ13C值差異很大。把花生油與玉米油進行摻和,可檢出15%以上的摻合水平。對 15%以下?lián)胶铣潭鹊臋z出,有待進一步研究。

同位素比值法在有望成為檢測食用油摻偽的一種新方法。

[1]王江蓉,周建平,張令夫,等.植物油摻偽檢測方法的應用與研究進展[J].中國油脂,2007,32(6):78-81

[2]汪聰慧,孫偉,張大明,等.同位素比值質(zhì)譜法鑒別繳獲的海洛因來源[J].中國司法鑒定,2002,9:19-22

[3]胡福良,詹耀鋒.現(xiàn)代分析技術(shù)在蜂蜜質(zhì)量檢測中的應用[J].蜜蜂雜志,2003.12(12):24-26

[4]Hamilton R J,Hamilton S.Lipid analysis-a practical ap2 proach[M].Oxford:Oxford University Press,1992

[5]潘建國,鄧兆活.穩(wěn)定性碳同位素比值分析法 (SCIRA)最新發(fā)展與應用展望[J].中國養(yǎng)蜂,2002,54(1):9-10

[6]Woodbury S E,Evershed P R,Rossel J B,et al.Detection of vegetable oil adulteration using gas chromatography com2 bustion/isotoperation mass spectrometry[J].Analytical Chemistry,1995,67(15):2685-2690

[7]魏明,曹新志,廖成華.常見植物油鑒別及摻偽的氣相色譜新檢測法[J].食品科學,2003,24(12):103-106

[8]JonesD M,Carter J F,Eglinton G,et al.Determination of delta 13-C values of sedimentary straight chain and cyclic alcohols by gas chromatography/isotope ratio mass spectrome2 try[J].BiologicalMass Spectrometry,1991,20:641-646

[9]Woodbury S E,Evershed R P,Rossell J B.Purity assess2 ments ofmajor vegetable oils based onδ13C values of individ2 ual fatty acids[J].Journal of the American Oil Chemists’So2 ciety,1998,75(3):371-379.

Detection ofBlend of Corn Oil and Peanut Oil by Carbon Isotope Ratio

Jin Qingzhe1,2Xie Feng1Ding Zhihua3Shi Fenghua1Wang Xingguo1,2
(State KeyLaboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University1,Wuxi 214122)
(School of Food Science and Technology,Jiangnan University2,Wuxi 214122)
(Shan Dong Lu Hua Group Co.Ltd3,Lanyangi 265200)

The detection of corn oil blended with peanut oil is studied by the carbon isotope ratio method.The fatty acid composition data of peanut oil produced from C3translation path and corn oil produced from C4translation path were obtained by gas chromatography;and thenδ13C values for main individual fatty acids,i.e.,C16∶0, C18∶1,and C18∶2,are deter mined by gas chromatography combustion-isotope ration mass spectrometry(GC-C -I RMS).Using the data measured,the standard curves between theδ13C values and the blend ratio of corn oil and peanut oilwas constructed.Results:Theδ13C values of corn oil and peanut oil are quite different.For corn oil blen2 ded with peanut oil,adulteration with peanut oil over 15%can be detected using thismethod.

peanut oil,corn oil,adulteration,gas chromatography,gas chromatography combustion-isotope ration mass spectrometry(GC-C-IRMS)

TS224 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)05-0095-05

國家科技支撐計劃(2009BADB9B08)

2009-06-16

金青哲,男,1962年出生,副教授,博士,油脂化學