李 殷，畢承路，馮華剛，高蕙文，徐 霞，盛 華，劉旭東

(1.常州產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,江蘇 常州 213001； 2.江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213000)

2012-07-04；

2012-08-29

李 殷(1977～)，女(漢族)，上海人，博士研究生，從事產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究。E-mail: lyin@czzjs.com

劉旭東(1966～)，男(漢族)，江蘇常州人，從事產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究。E-mail: lxdong@czzjs.com

頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定潲水油中的揮發(fā)性有機(jī)化合物

李 殷1，畢承路2，馮華剛1，高蕙文1，徐 霞1，盛 華1，劉旭東1

(1.常州產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,江蘇 常州 213001； 2.江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213000)

為了尋找煎炸油、潲水油和正常食用植物油的成分差別，采用靜態(tài)頂空與氣質(zhì)聯(lián)用法分析潲水油樣品和食用植物油樣品中的揮發(fā)性成分。結(jié)果表明，食用植物油氧化變質(zhì)的二級(jí)產(chǎn)物為醛類物質(zhì)，脂肪酸小分子是由植物油二級(jí)氧化產(chǎn)物進(jìn)一步氧化而得；潲水油中已存在大量的氧化產(chǎn)物脂肪酸小分子，說明潲水油已過度氧化。采用頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法找到了潲水油與正常食用植物油主要差別成分：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸小分子脂肪酸中一種、兩種或者多種。其中丁酸是最重要的特征性指標(biāo)，在丁酸檢出而其他脂肪酸未檢出的情況下也可以判定待測(cè)油樣為地溝油。

頂空-氣質(zhì)聯(lián)用(Hs/GC-MS)；潲水油；氧化機(jī)理；丁酸

潲水油又叫泔水油、地溝油，是廢棄食用油脂的一種。即將下水道中的油膩漂浮物(狹義地溝油)或者將賓館、酒樓的剩飯、剩菜(通稱泔水)經(jīng)過簡單加工、提煉出的油脂[1]。

目前，對(duì)潲水油及煎炸老油的鑒別檢驗(yàn)研究主要集中在以下幾方面：常規(guī)理化指標(biāo)檢測(cè)[2-6]、碘值的檢測(cè)[7]、電導(dǎo)率的檢測(cè)[8]、膽固醇及脂肪酸組成分析[9-10 ]、外來污染物的檢測(cè)(十二烷基苯磺酸鈉、黃曲霉毒素)[11-12]，以及致突變性的研究[13]等。另外，還有研究者用靜態(tài)頂空方法對(duì)潲水油揮發(fā)性成分進(jìn)行GC/MS分析[14-15]。李紅[16]等采用頂空固相微萃取與氣質(zhì)聯(lián)用法分析了潲水油樣品中的揮發(fā)性成分，通過大量潲水油和正常食用植物油做對(duì)比，找出了潲水油和正常食用植物油的成分差別：茴香腦、丁香酚及二氫大茴香腦。雖然對(duì)潲水油的鑒別方法眾多，但迄今為止還沒有一個(gè)方便、易推廣并且準(zhǔn)確、高效的方法。

油脂氧化過程主要是從相對(duì)于雙鍵的α-位

H原子分裂出來的均裂原子團(tuán)開始的[17]，形成的碳原子團(tuán)與氧反應(yīng)生成過氧化原子團(tuán)，然后過氧化原子團(tuán)進(jìn)入鏈反應(yīng)形成一級(jí)產(chǎn)物有機(jī)過氧化物，過氧化物作為脂類自動(dòng)氧化的主要初期產(chǎn)物是不太穩(wěn)定的，易分解成醛、酮、醇、環(huán)氧化物等，最終形成酸。本工作采用靜態(tài)頂空氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)地溝油進(jìn)行檢測(cè)，希望建立一種分析方法，便于對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)行即時(shí)監(jiān)督，確保食品的安全和品質(zhì)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器、原料和試劑

Agilent 7890GC/5975MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、Agilent 7694E頂空進(jìn)樣器：美國Agilent公司產(chǎn)品；20 mL專用頂空瓶。

活性白土，正己烷，無水硫酸鈉，丙酮等。

某品牌食用調(diào)和油，某品牌大豆油，橄欖油，潲水油，公安部查獲的37個(gè)盲樣，共19個(gè)樣品來源列于表1。

表1 19個(gè)盲樣樣品來源

注：表中列出的地溝油樣品為公安部查獲的地溝油盲樣

1.2實(shí)驗(yàn)方法

地溝油過濾、干燥后經(jīng)白土吸附脫色(白土量為5%，150 ℃活化2 h，在地溝油熱前加入，處理初溫60 ℃，終溫120 ℃，中速攪拌25 min[18])，減壓精餾脫臭，樣品置于冰箱0 ～ 5 ℃保存。取市售大豆油、橄欖油和某品牌調(diào)和油做對(duì)比。

分別取10 mL地溝油和對(duì)照食用油置于20 mL頂空瓶，在60、80、100 ℃下強(qiáng)烈搖動(dòng)頂空瓶,平衡30、40、50 min。取80 μL氣體在氣相色譜-質(zhì)譜儀下進(jìn)樣分析，根據(jù)保留時(shí)間及特征離子進(jìn)行定性、定量分析。

1.3氣相色譜-質(zhì)譜條件

色譜條件: HP-5ms色譜柱: 0.25 m×30 mm×0.25 μm；柱溫采用程序升溫: 初始溫度40 ℃,保持4 min, 以5 ℃/min速率升至80 ℃,保持2 min, 以20 ℃/min速率升至220 ℃；載氣為氦氣(純度99. 99%), 進(jìn)樣口溫度230 ℃,流速1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件: 電子轟擊離子源, 電離能量70 eV, 掃描方式為全掃描模式和選擇離子監(jiān)測(cè)模式, 四極桿溫度150 ℃, 離子源溫度230 ℃, 電子倍增器電壓1 500 V, 接口溫度280 ℃, 進(jìn)行色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析，采集所得到的質(zhì)譜圖利用NIST譜庫檢索定性。定量分析結(jié)果是依據(jù)選擇性離子流色譜峰的峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線法來計(jì)算各組分的相對(duì)含量。m/z60、73、88的特征離子為定性離子,m/z60、73的特征離子為定量離子。

2 結(jié)果與討論

2.1頂空采樣溫度和平衡時(shí)間的選擇

頂空分析法的原理是基于Raoult定律, 氣相中各組分的分壓也受溫度的影響。將平衡時(shí)間設(shè)定為30 min, 分別測(cè)定60、80、100 ℃時(shí)的頂空揮發(fā)性成分，泔水油頂空揮發(fā)出的揮發(fā)性有機(jī)物峰面積圖示于圖1。揮發(fā)性有機(jī)物出峰時(shí)間都在2.0 min以后，圖1表明, 隨著頂空瓶平衡溫度的提高，揮發(fā)性有機(jī)物的峰面積也提高，當(dāng)頂空瓶平衡溫度提高到80 ℃后，揮發(fā)性有機(jī)物出峰峰面積提高不明顯, 故將80 ℃作為頂空瓶平衡溫度。

設(shè)定采樣溫度為80 ℃，在不同平均時(shí)間分別為30、40和50 min，測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物2.0 min以后的出峰情況。結(jié)果表明: 在40 min 之后被測(cè)組分已達(dá)到平衡。

2.2潲水油揮發(fā)性成分的譜圖分析

按照1.2所述方法對(duì)潲水油的揮發(fā)性成分(≤80 ℃)進(jìn)行GC/MS 測(cè)試。將脫色脫臭的地溝油、泔水油和選用的3種不同種類正常食用植物油做對(duì)照，尋找潲水油與正常食用油的成分差別。潲水油和正常食用植物油經(jīng)GC/MS分析得到的總離子流圖分別示于圖2、圖3。通過NIST質(zhì)譜圖庫檢索分析，當(dāng)正反匹配度大于800予以鑒定，鑒定出主要揮發(fā)性成分，潲水油和正常食用植物油部分揮發(fā)性成分列于表2。

從表2可以看出，潲水油中的主要揮發(fā)性成分為一些短鏈酸、烯醛類和香辛料成分，而香辛料成分是正常油中所沒有的。比較潲水油與正常食用植物油的揮發(fā)性成分，潲水油與正常食用植物油中都存在烯醛和醛類組分。而本實(shí)驗(yàn)找

到了潲水油與正常食用植物油主要差別成分：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸小分子脂肪酸中一種、兩種或者多種。其中丁酸是最重要的特征性指標(biāo)，在丁酸檢出而其他脂肪酸未檢出的情況下也可以判定待測(cè)油樣為地溝油。

圖1 泔水油的揮發(fā)性有機(jī)物峰面積圖Fig.1 The peak area of mainly volatile components in hogwash oil

圖2 潲水油的GC/MS總離子流圖Fig.2 The total ion chromatogram of hogwash oil

圖3 某品牌食用油的GC/MS總離子流圖Fig.3 The total ion chromatogram of edible oil

出峰時(shí)間/min化合物名稱分子式泔水油脫色脫臭地溝油某品牌大豆油某品牌調(diào)和油橄欖油1．9乙酸C2H4O2+————2．05丁醛C4H8O++++—3．0丙酸C3H6O2+————3．1戊醛C5H10O++++—4．6戊醇C5H12O++++—5．3丁酸C4H8O2++———5．5己醛C6H12O++++—8．6戊酸C5H10O2+————8．9庚醛C7H14O++++—10．92?庚烯醛C7H12O++++—11．8已酸C6H12O2+————12．4辛醛C8H16O++++—13．4藏茴香烯C10H16+————18．2茴香腦C10H12O+————

2.3油脂氧化機(jī)理

潲水油在收集、提煉、加工過程中，在水分、空氣、金屬、微生物等作用下，發(fā)生水解、氧化、酸化等反應(yīng)，使中性脂肪分解為甘油和脂肪酸，或使脂肪酸中的不飽和鏈斷開形成過氧化物，再依次分解為低級(jí)脂肪酸、醛類、酮類等物質(zhì)，而產(chǎn)生異臭和異味，有的酸敗產(chǎn)物還具有致癌作用。衛(wèi)煜英[19]指出，己醛和烯醛、二烯醛是在過氧化后分解時(shí)較早出現(xiàn)的化合物,并且是在儲(chǔ)存兩年以上的棉籽油中發(fā)現(xiàn)的。己醛是油脂氧化變質(zhì)后的二級(jí)產(chǎn)物，而己醛長期以來是作為食品氧化變質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)[20]。

為證實(shí)己醛是氧化變質(zhì)后的二級(jí)產(chǎn)物，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，采用某品牌食用油在240 ℃的高溫下分別加熱1、2、3、4 h，通過氣質(zhì)聯(lián)用分析其氧化過程。此食用油加熱不同時(shí)間得到的總離子流圖示于圖4。

由圖4可以看出，隨著加熱時(shí)間的增長，丁醛、戊醛、戊醇、己醛、庚醛、2-庚烯醛和辛醛等醛類物質(zhì)的含量明顯提高。常用植物油由于熱加工過程，致使油品中已經(jīng)存在油脂氧化變質(zhì)的二級(jí)產(chǎn)物醛類物質(zhì)，再與地下生活污水、廢舊鐵桶、果蔬腐敗物、生活垃圾(糞便)、多種細(xì)菌毒素，寄生蟲及蟲卵等接觸，所受污染更嚴(yán)重，進(jìn)一步發(fā)生水解、氧化、縮合、聚合、酸度增高、色澤變深等一系列變化。因而表1中泔水油已存在大量的脂肪酸小分子。

圖4 某品牌食用油在240 ℃下加熱不同時(shí)間后的GC/MS總離子流圖Fig.4 The total ion chromatogram of edible oil heated under 240 ℃ for different time

由此，油脂氧化機(jī)理可簡單概括為[21]：

油脂受氧、水、光、熱、微生物等作用，會(huì)逐漸水解或氧化而變質(zhì)酸敗，使中性脂肪分解為甘油和脂肪酸，或使脂肪酸中的不飽和鏈斷開形成過氧化物。首先，氧化過程主要是從相對(duì)于雙鍵的α-位H原子分裂出來的均裂原子團(tuán)開始，形成

的碳原子團(tuán)與氧反應(yīng)生成過氧化原子團(tuán)示于式1，過氧化原子團(tuán)進(jìn)入鏈反應(yīng)形成一級(jí)產(chǎn)物有機(jī)過氧化物，過氧化物作為脂類自動(dòng)氧化的主要初期產(chǎn)物是不太穩(wěn)定的，它經(jīng)過復(fù)雜的分裂和相互作用，產(chǎn)生二級(jí)產(chǎn)物醛、酮、醇、環(huán)氧化物等，最終形成酸。

2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線、精密度和檢出限

已證實(shí)某品牌食用調(diào)和油本身揮發(fā)性物質(zhì)里不含有丁酸，將丁酸標(biāo)準(zhǔn)品加入此品牌調(diào)和油中配制成濃度為1.0、10、40、80、100 mg/L的校正標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用時(shí)取10 mL該標(biāo)準(zhǔn)溶液，注入頂空瓶中。以選擇性離子流色譜峰的峰面積為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，示于圖5。

所獲得的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線為y=1 669.11x+1 674.78，相關(guān)系數(shù)為0.999 5，方法檢出限為0.4 mg/L，每個(gè)濃度做3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，RSD在1.25%～2.01%之間，說明本方法測(cè)定潲水油中丁酸含量的檢測(cè)結(jié)果是可靠的。

圖5 丁酸標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.5 The standard curve of butyric acid content in hogwash oil

2.5樣品測(cè)定結(jié)果

按1.2所述方法在80 ℃，40 min的平衡條件下頂空對(duì)所有油樣品進(jìn)行分析。由于本實(shí)驗(yàn)找到了潲水油與正常食用植物油主要差別成分：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸小分子脂肪酸中一種、兩種或者多種。其中丁酸是最重要的特征性指標(biāo)，在丁酸檢出而其他脂肪酸未檢出的情況下也可以判定待測(cè)油樣為地溝油。用丁酸判定，結(jié)果列于表3。

在25個(gè)潲水油陽性樣品檢出了11個(gè)，檢出率比較低,僅為44%，但是沒有把陰性樣品判為陽性樣品的情況發(fā)生。分析其原因，首先可能是某些潲水油的氧化程度不夠，沒有小分子脂肪酸的形成；其次，現(xiàn)在潲水油經(jīng)過精餾塔去除低沸點(diǎn)的揮發(fā)酸或者堿中和，會(huì)大量帶走和消耗小分子脂肪酸，剩余的小分子脂肪酸低于檢出限，無法識(shí)別這種潲水油。頂空測(cè)定小分子脂肪酸的方法主要適用于氧化程度比較高和精煉程度比較低的潲水油。

表3 潲水油和正常油用GC/MS法檢測(cè)小分子有機(jī)揮發(fā)性成分表Table 3 The volatile components in hogwash oil and edible oil samples identified by GC/MS

注：表中未檢出指低于檢出限，地溝油樣品為公安部查獲的地溝油盲樣

3 結(jié)論

采用靜態(tài)頂空與氣質(zhì)聯(lián)用法分析了潲水油樣品中的揮發(fā)性成分，得到了頂空進(jìn)樣平衡條件為80 ℃平衡40 min。通過對(duì)煎炸油、潲水油和正常食用植物油進(jìn)行分析，認(rèn)為其主要差別成分為乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸小分子脂肪酸中一種、兩種或者多種。分析得出小分子脂肪酸是油脂進(jìn)一步氧化的產(chǎn)物。

本實(shí)驗(yàn)通過丁酸定量對(duì)37種不同地區(qū)的潲水油進(jìn)行測(cè)定，檢出率僅為44%。說明該方法找到的小分子脂肪酸組分易被精餾塔或者堿中和大量去除，降低了潲水油的檢出率。采用頂空測(cè)定潲水油中小分子脂肪酸來鑒定潲水油的方法由于其速度快，20 min左右即可完成一個(gè)樣品的檢測(cè)，自動(dòng)化程度高，對(duì)操作人員要求不高，適用于氧化程度比較高和精煉程度比較低的潲水油。

[1] 潘劍宇，尹平河，余漢豪，等．潲水油、煎炸老油與合格食用植物油的鑒別研究[J].食品科學(xué),2003, 24(8): 27-29.

[2] MANIAK B，SZMIGIELSKI M，PIEKARSKI W, et al．Physicochemical changes of post-frying sunflower oil[J]. International Agrophysics，2009，23：243-248.

[3] ALADEDUNYE F A，PRZYBYLSKI R． Degradation and Nutritional Quality Changes of oil During Frying[J]. J Am Oil Chem Soc, 2009, 86: 149-156.

[4] 鄧 云，吳 穎，楊銘鐸，等. 煎炸油中產(chǎn)生的極性成分對(duì)食品微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20(6)：160-164.

[5] 許榮華，閆喜霜，姜 慧，等. 煎炸油羰基價(jià)的影響因素及其與黏度的關(guān)系研究[J].食品科學(xué),2006,29(4): 63-65.

[6] 黃 軍，熊 華，熊小青，等. 利用薄層色譜及柱色譜法對(duì)潲水油極性組分的研究[J].食品科學(xué),2008,29(12): 568-571.

[7] 張 璇，余漢豪，單習(xí)章，等.餐飲業(yè)廢油脂有害成分及特征指標(biāo)研究[J].廣州環(huán)境科學(xué),2004,19(4):29-31.

[8] 胡小泓，劉志金，鄭雪玉，等. 應(yīng)用電導(dǎo)率檢測(cè)潲水油方法的研究[J]. 食品科學(xué)，2007,28(11)：482-484.

[9] 尹平河，王桂華，趙 玲，等.GC-MS 法鑒別食用油和餐飲業(yè)中廢棄油脂的研究[J].分析試驗(yàn)室,2004,23(4): 8-11.

[10] 尹平河,潘劍宇,趙 玲,等.薄層色譜法快速鑒別潲水油和煎炸老油的研究[J].中國油脂,2004,29(4):47-49.

[11] 劉 薇，尹平河，趙 玲. 熒光法測(cè)定十二烷基苯磺酸鈉鑒別潲水油的研究[J]．中國油脂，2005，30(5)：24-26.

[12] 朱永義，李 靜. 泔水油、地溝油生產(chǎn)銷售追蹤調(diào)查分析 [J]．中國食品衛(wèi)生雜志，2004，16(5)：450-451.

[13] VANGASTEL A，MATHUR R，ROY W, et al．Ames mutagenicityests of repeatedly heated edible oils[J].Food and Chemical Toxicology，1984，22(5)：403-405.

[14] 全常春，尹平河，趙 玲，等. 精煉餐飲業(yè)地溝油揮發(fā)性危害成分的GC/MS靜態(tài)頂空分析[J]．食品科學(xué)，2004，25(4)：128-135.

[15] 王 樂，劉堯剛，陳鳳飛，等. 地溝油污染和變質(zhì)情況研究[J]．武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，26(4)：l-4,12.

[16] 李 紅，屠大偉，李根容，等. 頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒別潲水油[J],分析試驗(yàn)室，2010,29(6):61-65.

[17] SWERN D, SONNTAG O V N. 貝雷: 油脂化學(xué)與工藝學(xué)： 第一冊(cè)[M] . 4版. 秦洪萬譯. 北京: 輕工業(yè)出版社, 1989:750-758.

[18] 趙 玲，尹平河，鄧 琪.餐飲業(yè)廢油脂脫色及皂化工藝[J].暨南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，25(5):632-636.

[19] 衛(wèi)煜英，曹艷平.食用油脂質(zhì)過氧化的氣相色譜/質(zhì)譜法定性研究[J].色譜，1996，14(3)：185-186.

[20] 錢麗燕，溫紅珊，劉逢春．煎炸豆油及其食品中羰基值變化規(guī)律的研究[J].吉林糧食高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2000，3(1)：1-4.

[21] 鄧 鵬，王守經(jīng)，王文亮.食用油氧化機(jī)理及檢測(cè)方法研究[J].中國食物與營養(yǎng)，2008，(8):17-19.

IdentificationofHogwashOilbyHeadspaceGC/MS

LI Yin1， BI Cheng-lu2，F(xiàn)ENG Hua-gang1，GAO Hui-wen1， XU Xia1，SHENG Hua1，LIU Xu-dong1

(1．ChangzhouProductQualityInspectionandSupervisionInstitute,Changzhou213001,China； 2．SchoolofChemistry&ChemicalEngineering,JiangsuTeachersUniversityofTechnology,Changzhou213000,China)

The volatile components of hogwash oil samples were analyzed by static headspace and gas chromatography-mass spectrometry(Hs/GC-MS)．The second grade production of the deteriorated oil, hexanal were identified in oil for frying. By comparing hogwash oil and the normal edible oils, the final grade production of the deteriorated oil fatty acid were identified in this experiment. So the discrimination components of the refined oil gained from the sewer and the normal edible oils were found, that was small molecular fatty acids．The butyric acid was the most important.

headspace and gas chromatography-mass spectrometry(Hs-GC/MS)；hogwash oil；mechanism of oxidation；butyric acid

O 657.63

A

1004-2997(2012)05-0308-07