一步樣品處理氣相色譜法測定餅干脂肪酸及其在實驗教學中的應用

摘要：本文介紹了一步樣品處理氣相色譜測定餅干中脂肪酸的新方法，并將其成功應用于實驗教學。樣品、乙酰氯-甲醇溶液和正己烷（含內標），密封于反應管中80℃水浴條件下反應提取2h，加入碳酸鉀溶液中和，靜置分層；上清液經毛細管色譜柱，氮氣作載氣，等壓模式色譜分離，火焰離子化檢測器進行檢測。通過對5個實際樣品的測定表明，十二烷酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸是餅干樣品脂肪酸組成的主體，其中2個樣品有反式油酸檢出；將本法用于食品儀器分析實驗教學具有專業特色鮮明、知識點多、操作簡單、實驗耗時適中和實驗成本低等特點。

關鍵詞：餅干；脂肪酸；氣相色譜法；實驗教學

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0231-03

儀器分析是食品科學學科的一門重要基礎課，而其中實驗教學是一個重要環節。但是，隨著科技的進步，大型分析儀器的信息化和自動化程度不斷提高，實驗中要求學生動手的份額卻隨之下降，給如何合理地設計實驗、安排實驗，如何精選實驗內容提出了新的挑戰。本文以氣相色譜法的實驗教學為例，結合教學專業和人們對食品質量、營養與健康的關注，以餅干脂肪酸的測定為實驗內容，通過改進樣品處理，建立了一個實用的脂肪酸檢測方法，同時將其合理地應用于實驗教學，并對教學效果進行了討論。

一、材料與方法

1.材料與試劑。各種餅干樣品購自本地超市；分析純甲醇、甲苯、乙酰氯和碳酸鉀（北京化學試劑公司）；正十九碳脂肪酸甲酯、C4-C24三十七種脂肪酸甲酯標準品（Sigma公司）。

2.儀器與設備。Agilent7890A氣相色譜儀，配火焰離子化檢測器和7693自動進樣器（美國，安捷倫公司）；恒溫水浴鍋（常州翔天實驗儀器廠）；2.0×15cm帶膠塞和螺口蓋玻璃水解管。

3.溶液配制。乙酰氯-甲醇溶液（1+10，v/v）：將10mL乙酰氯甲醇在不斷攪拌的條件下緩慢滴入100mL甲醇中，室溫貯存于帶磨口蓋的廣口瓶中。內標溶液（1.0mg·mL-1）：準確稱取正十九碳脂肪酸甲酯0.5g，用少量正己烷溶解，并轉移定容至500.0mL容量瓶中，于貯液瓶中冷凍保存，使用時放置到室溫取用。碳酸鉀溶液（60g·L-1）：6g碳酸鉀溶于水，定容至100.0mL容量瓶中。

4.樣品處理。將餅干樣品于研缽中研碎，混勻，然后準確稱取0.2000-0.4000g于2.0×15cm水解管中，準確加入5.00mL內標溶液和4.00mL乙酰氯-甲醇溶液，充氮氣后，塞緊橡皮塞，擰緊螺口蓋，于80℃水浴反應2h。取出冷卻，加入5.0mL碳酸鉀溶液，漩渦震蕩使充分混合，靜止，待分層后（如分層較慢可離心處理）取上清于進樣小瓶中進行氣相色譜分析。

5.分析條件。使用JWDB-23（60m×0.25mm×0.25μm）色譜柱，載氣為氮氣，程溫恒壓模式進行分離。柱頭壓力為33.3psi；進樣口溫度250℃，分流進樣，分流比為30：1；升溫程序為：60℃保持1min，20℃/min至150℃保持10min，5℃/min至190℃保持25min，20℃/min至200℃保持20min，10℃/min至220℃保持5min。檢測器溫度300℃，空氣流速400mL/min，氫氣流速30mL/min，尾吹氣25mL/min。

6.結果計算。公式①：wi=Ai×Fi×（mC19：0/AC19：0）/m。公式②：Xi=Ai×Fi×（mC19：0/AC19：0）/∑（Ai×Fi×mC19：0/AC19：0）×100%。式中：wi為各脂肪酸含量（近似用脂肪酸甲酯含量表示），mg·g-1；Ai為各脂肪酸的色譜峰面積；Fi為各脂肪酸的理論相對校正因子；mC19：0為內標質量，g；AC19：0為內標色譜峰峰面積；m為樣品質量，g；Xi為各脂肪酸百分組成。

二、結果與討論

1.對樣品處理方法的改進。食品中脂肪酸的測定一般需經過提脂、皂化和甲酯化等過程[1]，實驗用時長，不能滿足教學實驗的要求。一步提取法是指在樣品反應管中同時加入甲酯化試劑和提取劑，反應后生成的脂肪酸甲酯既被有效提取到有機試劑中，操作較為方便。關于一步法的可靠性已有充分的論證[2-4]且被新國標方法[5]所采納。本實驗不同之處在于提取溶劑中定量加入了內標物。由于處理過程等同采用國標方法[5]，保證了實驗結果的可靠性；又因內標的使用從而提高了定量分析的準確性。

2.色譜分離與定量分析。脂肪酸（甲酯）的色譜分離，常用固定相有鍵合聚乙二醇和鍵合氫氰丙基芳基聚硅氧烷，毛細管柱長根據脂肪酸組成情況可選擇30m、60m或100m。本實驗使用60m長的鍵合氫氰丙基芳基聚硅氧烷毛細管柱，通過優化升溫程序，在1.5的優化條件下，完成對38種脂肪酸甲酯（含內標）的有效分離，特別是C18：1n9t與C18：1n9c，C18：2n6t與C18：2n6c達到了完全分離，與文獻[5]中使用100m長毛細管柱的分離效果相當（色譜圖略），樣品基質對各脂肪酸的分離無干擾。本實驗中，脂肪酸含量和組成的定量，分別使用內標法和歸一化法進行（見公式①和②）。只要對色譜圖中各脂肪酸的色譜峰進行正確識別后，根據內標質量、樣品質量和理論相對校正因子，就可實現對脂肪酸的準確定量，從而節省了實驗成本。其中理論相對校正因子可根據火焰離子化檢測器響應與組分有效碳數成正比的特點[6]，進行計算，本文不在贅述。

3.實際樣品的測定。應用本方法對市場采集的5個餅干樣品進行了測定，結果見表1，含量大于1mg/g的脂肪酸組分其最大偏差僅為3.09%，十二烷酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸是餅干樣品脂肪酸組成的主體，芝士注心餅干有反式油酸（C18：1n9t0）出，含量高達55.2mg/g。脂肪酸組成可依據表1，根據公式②進行計算，本文不在列出。

4.實驗教學效果分析。本實驗根據教學專業，結合人們對食品質量、營養與健康的關注，進行選題。油脂的攝入量及其脂肪酸組成與肥胖、高血脂癥、糖尿病及心血管疾病等關系密切[7-8]；餅干類糕點又是大學生喜愛的食品之一，因此該實驗的選題即不失專業特色，又有效地提高了學生的實驗和學習興趣。其次，本實驗涉覆蓋的知識點多。從樣品處理到完成數據分析，覆蓋了色譜教學的主要知識點，對課堂教學知識起到很好的深化作用。再次，有利于安排實驗。由于樣品處理相對簡單，又有較長等待時間，正好為學生了解儀器和學習操作軟件的使用提供了時機；同時不占用課上時間，這樣有效地提高了實驗教學效率。

本文建立了一步樣品處理氣相色譜法測定餅干脂肪酸的新方法，并將其成功應用與實驗教學。結果表明本方法實用、高效，同時收到了較好的實驗教學效果，為食品科學專業儀器分析實驗教學或小學期實驗教學提供了一個優質的實驗題材。

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基金項目：北京農學院基礎科學基金項目（2067516001）；北京市教委項目（KM201310020009）

作者簡介：王宗義，男，博士，講師，從事食品質量安全檢測教學與科研。