趙海香，任荷玲，許秀麗，張鳳霞，丁罡斗，樂粉鵬，馬小寧，仲維科,*

應(yīng)用脂肪酸甲酯快速篩選植物油中摻假地溝油

趙海香1，任荷玲2，許秀麗2，張鳳霞2，丁罡斗2，樂粉鵬2，馬小寧2，仲維科2,*

（1.河北北方學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所，河北 張家口 075000；2.中國檢驗檢疫科學(xué)研究院，北京 100123）

根據(jù)植物油和地溝油中脂肪酸酯存在方式的不同，建立植物油中地溝油摻假的快速篩選方法。植物油中脂肪酸是以甘油三酯的形式存在，地溝油中脂肪酸以脂肪酸甲酯的形式存在，利用氣相色譜-質(zhì)譜的全掃描模式，結(jié)合NIST 05標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索功能，對37 種脂肪酸甲酯進行測定。樣品采用直接稀釋-氣相色譜-質(zhì)譜全掃描分析脂肪酸甲酯，100 個植物油樣品中均未檢出脂肪酸甲酯；20 個地溝油樣品中13 個檢出肉豆蔻酸甲酯（C14∶0）、棕櫚酸甲酯（C16∶0）和硬脂酸甲酯（C18∶0）等14 種脂肪酸甲酯，檢出率為65%，且70%的檢出脂肪酸甲酯的地溝油樣品中脂肪酸甲酯種類多、含量較高。因此，若植物油樣品脂肪酸甲酯種類多、含量高，則可判定為有地溝油摻假；若脂肪酸甲酯含量低或沒有脂肪酸甲酯，則可以進一步用其他指標(biāo)和方法進行檢測，脂肪酸甲酯的檢測方法可以作為地溝油摻假的快速粗篩方法。

脂肪酸甲酯；植物油；地溝油；氣相色譜-質(zhì)譜

植物油中摻假地溝油已經(jīng)成為現(xiàn)在我國面臨的主要食品安全問題之一，但是由于地溝油成分和來源具有復(fù)雜性和多樣性，目前尚未有簡單有效的檢測方法，對檢測方法的研究成為分析工作的熱點，檢測研究均以地溝油的來源和生產(chǎn)過程為出發(fā)點，如測定膽固醇[1-2]、脂肪酸[3-4]、丙二醛[5]、十九烷酮[6]、甘油三酯及其氧化成分[7]、微量化學(xué)成分[8-9]、氯離子等離子[10]以及核磁共振[11-12]和紅外[13]等光譜法，以上方法均需要復(fù)雜的樣品前處理，分析時間較長。脂肪酸甲酯是地溝油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的另一種區(qū)別物。植物油中脂肪酸是以甘油三酯的形式存在，基本不含脂肪酸甲酯。植物油在加工的過程中，尤其在利用廢棄食用油脂生產(chǎn)生物柴油的過程，會生成大量的脂肪酸甲酯（fatty acid methyl ester，F(xiàn)AME）[14]。通過測定植物油樣品中脂肪酸甲酯的種類和含量，可對該樣品是否摻假地溝油進行快速鑒別。脂肪酸甲酯測定的方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）[15-19]、氣相色譜-氫火焰離子檢測器[20-21]、二維氣相色譜[22]、超高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測器[23]、高效液相色譜-質(zhì)譜[24]等，各種方法各有優(yōu)缺點[25]，其中質(zhì)譜法可以給出化合物結(jié)構(gòu)信息，結(jié)合化合物的標(biāo)準(zhǔn)譜庫，很容易鑒別出植物油樣品中是否含有脂肪酸甲酯，從而確定是否摻假地溝油。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜對植物油和地溝油樣品中的37 種脂肪酸甲酯進行了全掃描測定，樣品不需進行復(fù)雜處理，采用正己烷稀釋后直接進樣分析，大大縮短了分析時間，并通過與標(biāo)準(zhǔn)品和標(biāo)準(zhǔn)譜庫比較，確定脂肪酸甲酯的種類，根據(jù)測定的脂肪酸種類的多少，確定是否地溝油摻假，實現(xiàn)對樣品的快速粗篩。通過粗篩也減少了分析工作者的工作量，有利于執(zhí)法監(jiān)督部門對可疑樣品的快速判定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度10 mg/mL，1 mL二氯甲烷） 美國Supelco公司；正己烷（色譜純） 德國Merck公司。

37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度20～60 mg/L）：將脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度0.2～0.6 mg/mL）從安培瓶中完全轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用正己烷定容，于-20 ℃冷藏可保存一周。

1.2 儀器與設(shè)備

6890型氣相色譜-5973N型質(zhì)譜聯(lián)用儀（配電子電離源、分流/不分流毛細(xì)管柱進樣器、7683型自動進樣器及GC-MS化學(xué)工作站和NIST 05標(biāo)準(zhǔn)譜庫） 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 GC-MS條件

HP-5毛細(xì)管柱（30 m×0.53 mm，1.0 μm）；柱溫采用程序升溫，起始溫度60 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至150 ℃保持5 min，再以5 ℃/min升至250 ℃，然后以20 ℃/min升至300 ℃保持7.5 min；載氣為高純He；流速1.1 mL/min；進樣口溫度200 ℃；不分流進樣1.0 μL。

質(zhì)譜采用電子電離（electron ionization，EI）源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；傳輸線溫度250 ℃；電子倍增器電壓400 V；全掃描模式和選擇離子掃描，質(zhì)量掃描范圍m/z 50～500。

1.3.2 樣品測定和判定

植物油和地溝油用正己烷稀釋1萬倍后直接進行GC-MS全掃描分析。獲得相應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)譜圖和保留時間，與標(biāo)準(zhǔn)品進行比對，并和標(biāo)準(zhǔn)譜庫（NIST 05）檢索結(jié)果相對照，可確定未知樣品中是否含有脂肪酸甲酯及所含脂肪酸甲酯的種類。

2 結(jié)果與分析

2.1 37 種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品的GC-MS測定

對37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度20～60 mg/L），進樣1 μL進行GC-MS分析，獲得總離子流圖（total ion chromatogram，TIC）如圖1所示。根據(jù)獲得各個脂肪酸甲酯的質(zhì)譜圖，對于選擇離子掃描模式選擇4 個主要碎片離子作為監(jiān)測離子，37 種脂肪酸甲酯的色譜峰順序和監(jiān)測離子見表1。從圖1可以看出，37 種脂肪酸甲酯分析時間為38 min，37 種脂肪酸甲酯都可以達(dá)到很好的分離。對37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋10 倍，即質(zhì)量濃度2～6 mg/L時，采用全掃描模式測定時能夠獲得好的質(zhì)譜圖。

圖1 37 種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品的全掃描TIC色譜圖Fig.1 TIC chromatogram of 37 fatty acid methyl esters

2.2 典型植物油中脂肪酸甲酯的GC-MS測定

根據(jù)所建立的GC-MS條件，對包括花生油、玉米油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、橄欖油、調(diào)和油等100個植物油樣品進行GC-MS全掃描分析，獲得質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較，并利用NIST 05標(biāo)準(zhǔn)譜庫對各個色譜峰行檢索，均未檢出任何脂肪酸甲酯的色譜峰。典型植物油樣品的全掃描總離子流圖見圖2，實驗可以確定在采用全掃描檢測模式下，正常生產(chǎn)的植物油樣品中檢測不到脂肪酸甲酯。

圖2 植物油樣品（花生油）的脂肪酸甲酯檢測TICFig.2 TIC chromatogram of vegetable oil (peanut oil)

表1 37 種脂肪酸甲酯的出峰順序及保留時間Table 1 Elution order and retention time of 37 fatty acid methyl esters

2.3 地溝油中脂肪酸甲酯的GC-MS測定

表2 地溝油中檢出的主要脂肪酸甲酯Table 2 Identified fatty acid methyl esters in gutter oil

針對20 種質(zhì)檢部門查扣的地溝油樣品進行GC-MS全掃描分析，獲得質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較，并利用NIST 05標(biāo)準(zhǔn)譜庫對各個色譜峰進行檢索，確定其中脂肪酸甲酯的種類和含量，可確定檢出的脂肪酸甲酯主要為肉豆蔻酸（C14∶0）甲酯、棕櫚酸（C16∶0）甲酯和硬脂酸（C18∶0）甲酯等，見表2、圖3、4。

圖3 典型地溝油樣品檢出脂肪酸甲酯的IC圖Fig.3 TIC chromatogram of gutter oil

20 種地溝油樣品中除7 種未檢出脂肪酸甲酯外，其余均檢出含量不等的脂肪酸甲酯，脂肪酸甲酯的檢出率為65%，并不能夠檢測出全部的地溝油樣品。地溝油中含有脂肪酸甲酯的主要原因是在地溝油精煉過程中處理方法不同，主要由兩個方面引起：1）地溝油本身發(fā)生了深度酸敗，生成大量游離脂肪酸，同時，在地溝油處理過程中，加入強酸，這些強酸作為催化劑，使游離脂肪酸與甲醇發(fā)生甲酯化反應(yīng)，生成脂肪酸甲酯。2）在地溝油的進一步處理過程中，加入了強堿（如火堿），這些強堿充當(dāng)了催化劑，脂肪酸甘油三酯與甲醇發(fā)生酯交換（交酯化）反應(yīng)，生成脂肪酸甲酯。對于采用其他精煉手段，比如過濾、吸附脫色等生產(chǎn)過程中不采用酸堿催化，可能就不產(chǎn)生脂肪酸甲酯，對于此類地溝油樣品則應(yīng)采用其他指標(biāo)進行監(jiān)測，采用全掃描脂肪酸甲酯的方法，由于樣品處理過程簡單，分析速度快，可對該樣品是否含有地溝油進行快速粗篩，減少分析工作量，該方法尤其對生物柴油的廢棄油脂特異性明顯。

比較圖2和圖3，可以發(fā)現(xiàn)，地溝油樣品中可以檢測到多種脂肪酸甲酯，植物油樣品中并未檢測到脂肪酸甲酯。添加實驗表明摻有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的地溝油樣品，即可檢測出脂肪酸甲酯。

圖4 典型質(zhì)譜圖Fig.4 Typical mass spectra

2.4 實際樣品分析

利用建立的方法，對隨機從市場上購買包括花生油、玉米油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、橄欖油、調(diào)和油和米糠油的30 個植物油商品樣品進行分析，除1 種米糠油檢出少量C15∶0的脂肪酸甲酯，其余均未檢出FAMEs，見圖5。分析檢出的原因可能為該油樣存儲時間較長，存儲的過程中由于外界條件的影響，生成了少量的脂肪酸甲酯或者保存不當(dāng)受到污染所致。同時，米糠油在市場上很少見，食用率也不高。如果懷疑此米糠油為摻假油，可以采用其他方法進行進一步確證。

比較圖3和圖5，可以發(fā)現(xiàn)，如果植物油樣品由于保存不當(dāng)或者是發(fā)生污染，檢出的脂肪酸甲酯種類一般比較單一，如果摻入地溝油樣品，則檢出的脂肪酸甲酯種類較多，如豆蔻酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、花生酸甲酯、山崳酸甲酯、木焦油酸甲酯、棕櫚油酸甲酯、油酸甲酯、二十碳烯酸甲酯、芥酸甲酯、亞油酸甲酯和亞麻酸甲酯[8-10]等，這也與本實驗結(jié)果相一致。

圖5 檢出脂肪酸甲酯的米糠油樣品的TIC圖Fig.5 TIC chromatogram of fatty acid methyl esters in rice bran oil sample

3 結(jié) 論

目前檢測的所有植物油（除1 種米糠油檢出少量C15∶0的脂肪酸甲酯外）均未檢出脂肪酸甲酯，而65%的地溝油檢出含有脂肪酸甲酯，且檢出脂肪酸甲酯的地溝油樣品中70%含量較高，種類較多，故脂肪酸甲酯的檢測方法可以作為粗篩方法。拿到樣品后首先測定其脂肪酸甲酯含量，若脂肪酸甲酯含量高，種類多，則可判定為地溝油；若脂肪酸甲酯含量低或沒有脂肪酸甲酯，則可以進一步用其他指標(biāo)和方法進行檢測，本方法尤其對生物柴油的廢棄油脂摻假特異性明顯。

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Rapid Screening for Gutter Oil Adulteration in Vegetable Oil Based on Fatty Acid Methyl Esters

ZHAO Hai-xiang1, REN He-ling2, XU Xiu-li2, ZHANG Feng-xia2, DING Gang-dou2, YUE Fen-peng2, MA Xiao-ning2, ZHONG Wei-ke2,*
(1. Institute of Applied Chemistry, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China; 2. Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing 100123, China)

A rapid screening method for adulteration of gutter oil in vegetable oils based on different forms of fatty acid esters detected in samples was developed. The major forms of fatty acids were triglycerides in vegetable oils and fatty acid methyl esters (FAMEs) in gutter oil. Using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) in a full-scanning detection mode, 37 kinds of fatty acid methyl esters were determined by searching against the NIST 05 standard mass spectral library. The fatty acid methyl esters of samples were determined by direct dilution with n-hexane and GC-MS with full-scanning analysis. Fatty acid methyl esters were not detected in 100 vegetable oil samples. Meanwhile, 14 kinds of fatty acid methyl esters were detected in 13 (65%) out of 20 gutter oil samples, mainly including methyl myristate (C14∶0), methyl palmitate (C16∶0) and methyl stearate (C18∶0). In addition, 70% of the 13 gutter samples were detected to simultaneously contain many kinds of fatty acid methyl esters at higher levels. Thus, vegetable oil sample detected to contain more fatty acid methyl esters at higher contents can be confi rmed to be adulterated with gutter oil. In the case of lower or undetectable levels of fatty acid methyl esters, other indicators or methods are needed. In conclusion, fatty acid methyl esters can be used an indicator for rapid screening for gutter oil adulteration in vegetable oils.

fatty acid methyl esters (FAMEs); vegetable oil; gutter oil; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.5

A

1002-6630（2014）16-0148-05

10.7506/spkx1002-6630-201416029

2013-12-08

質(zhì)檢總局“雙打”專項基金項目（2012104010-1）

趙海香（1969—），女，副教授，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品安全。E-mail：xzhaoh@126.com

*通信作者：仲維科（1965—），男，研究員，博士，研究方向為分析化學(xué)。E-mail：wkzhong@21cn.com