肉罐頭中脂肪酸組成和品質的氣相色譜-質譜分析

廈門古龍食品有限公司技術中心實驗室 福建廈門 361000

罐頭作為食品中的一大類，具有方便省時、營養豐富、衛生健康等優點。肉類罐頭是其主要的產品，對其中含有的營養物質和有害物質進行分析非常重要。近年來，食品中的脂肪酸種類和含量一直受到大家的關注，罐頭食品也不例外。目前，測定食品中脂肪酸的方法主要包括：氣相色譜法(GC)、紅外光譜法(IR)、薄層色譜法(TLC)、液相色譜法(HPLC)、氣相色譜-質譜聯用法(GC-MS)和毛細管電泳法(CE)[1～7]。質譜作為氣相色譜的一個理想通用檢測器，利用色譜良好的分離性能和質譜的檢測性能，氣質聯用法測定食品中的脂肪酸效果比較好[8]。

本文選取了古龍食品有限公司的三種經典的肉類罐頭，運用GC-MS聯用儀對其脂肪酸的組成進行了對比分析。此研究參照GB和SN中測定反式脂肪酸的氣相色譜法，通過脂肪酸甲酯標準溶液上機掃描確定分析色譜條件及質譜儀掃描范圍，根據譜庫檢索和對照標準物質的上機保留時間確定脂肪酸的種類，再運用校正面積歸一化法得出了樣品中各種脂肪酸的百分比。結果表明，罐頭產品在生產加工過程中增加風味的同時仍能保持原有營養物質的有效成分。

1 材料與方法

1.1 樣品和試劑

實驗用樣品采用的是紅燒豬肉、香菇豬腳腿和紅燒排骨三種肉類罐頭食品，由廈門古龍食品有限公司提供；脂肪酸甲酯標準品，37種脂肪酸甲酯混標(品牌NU-CHEK,貨號GLC-NESTLE-37)；13種反式脂肪酸甲酯混標(品牌NU-CHEK,貨號GLC-481-B)；主要試劑石油醚、乙醚、正己烷、甲醇、氫氧化鉀，均為市售分析純試劑。

1.2 儀器設備

1.2.1 GC-MS聯用設備

采用Agilent GC6890N-5975C氣質聯用儀，標準質譜圖庫采用NIST-05。

1.2.2 其它儀器設備

儀器及相關設備見表1。

表1 儀器設備一覽表

1.3 檢測條件

1.3.1 氣相色譜條件

色譜柱：SPTM-2560毛細管柱(100m×0.25mm×0.20μm)。

升溫程序：120℃保持5min，以4℃/min升溫至240℃，保持18min。

進樣口溫度：260℃。

載氣：高純氦氣。

載氣流速：1.0mL/mim。

進樣方式：分流進樣。

分流比:10∶1。

進樣量：1μL。

1.3.2 質譜條件

GC/MS接口溫度：280℃。

掃描方式：全掃描狀態。

掃描范圍：30～450Amu。

離子源溫度：230℃。

電離方式：EI源。

電離電壓：70eV。

四級桿溫度：150℃。

溶劑屏蔽：10min。

1.4 分析方法步驟

1.4.1 樣品的預處理

將罐頭樣品的可食用部分用攪拌機攪拌均勻，用樣品袋裝好，貼上標簽，置于冰箱待測。

1.4.2 樣品脂肪的定量

稱取試樣2.00g，按GB/T5009.6-2003測定脂肪的含量。

1.4.3 樣品脂肪的提取

稱取攪拌均勻的樣品5.00g于50mL離心管中，加入乙醚10mL提取，置于旋渦混合器漩渦混合30s，靜置5min，將上層清液轉移入100mL雞心瓶中，如此反復提取3次，用旋轉蒸發儀旋轉蒸發，獲得脂肪。

1.4.4 甲酯化處理

在100mL容量瓶中加入10mL正己烷，再加入0.5g提取的脂肪，搖勻溶解，加入20mL氫氧化鉀-甲醇溶液(4mol/L),加塞后在室溫下振蕩30min，加入蒸餾水，使正己烷層上移至容量瓶頸部，搖勻后靜置分層，直至正己烷層完全澄清，吸取上清液，過0.5μm膜于樣品瓶中待GC-MS檢測[9]。

1.4.5 脂肪酸甲酯混標的色譜分離

分別將37種脂肪酸甲酯混合標準品和13種反式脂肪酸甲酯混合標準品上機檢測，檢測條件如1.3，得出兩個混標的總離子流色譜圖。

1.4.6 樣品檢測

甲酯化的樣品經氣相色譜毛細管柱分離后，用質譜測定，得紅燒豬肉罐頭、香菇豬腳腿罐頭和紅燒排骨罐頭三個樣品的GC-MS總離子流圖。各個色譜峰相應的質譜圖經計算機譜庫檢索和人工解析確定其化學成分，并結合順反異構體的色譜保留時間規律和標準品中各異構體出峰的保留時間確定各脂肪酸的結構，用校正面積歸一法計算各脂肪酸甲酯的百分比含量。如需計算樣品中的某種脂肪酸含量，可將本法檢測的某脂肪酸百分比含量乘以1.4.2中樣品粗脂肪的檢測結果[9]。

2 結果與討論

2.1 脂肪酸甲酯混標的色譜分離

37種脂肪酸甲酯標準品總離子流色譜圖及其保留時間先后出峰順序見圖1，采用NIST-05標準質譜圖庫數據系統檢索，通過質譜圖解析，總結歸納如表2。

表2 37種脂肪酸甲酯標準品的GC-MS校正因子Table 2 37 kinds of fatty acid methyl ester standard GC-MS correction factor

續表2

編號相應的脂肪酸保留時間/min脂肪酸甲酯(中文)脂肪酸甲酯(英文)質量分數/%峰面積校正因子/×10-727C22:036.392山俞酸甲酯Methyl Behenate2.6360775634.32728C20:3 11,14,17cis37.108順-11,14,17-二十碳三烯酸甲酯Methyl 11-14-17 Eicosatrienoate2.6349939915.26629C22:1 13cis37.346芥酸甲酯Methyl Erucate2.6356582984.64830C20:3 8,11,14cis37.682HOMO-γ-亞麻酸甲酯Methyl Homogamma Linolenate2.6354975854.78431C23:037.775二十三烷酸甲酯Methyl Tricosanoate2.6354092674.86232C20:4 5,8,11,14cis37.984花生四烯酸甲酯Methyl Arachidonate2.6352328345.02633C22:2 13,16cis38.822順-13,16-二十二碳二烯酸甲酯Methyl Docosadienoate2.6354024194.86834C24:039.196木蠟酸甲酯Methyl Lignocerate2.6359432824.42535C20:5 5,8,11,14,17cis39.854EPA甲酯Methyl Eicosapentaenoate2.6349194575.34636C24:1 15cis40.233神經酸甲酯Methyl Nervonate2.6357057144.60937C22:6 4,7,10,13,16,19cis44.352DHA甲酯Methyl Docosahexaenoate2.6343982885.980

從圖1可以看出，所有的飽和脂肪酸之間、飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸之間、不飽和脂肪酸中的順式與反式之間都分離得很好，37種脂肪酸甲酯全部出峰，色譜柱與色譜條件完全滿足檢測要求。各種脂肪酸的分離情況和保留時間規律為：混標中脂肪酸C4:0至C24:0的所有飽和脂肪酸，由低碳數先、高碳數后極有規律地有序出峰。某一不飽和脂肪酸的色譜峰位于同碳數的飽和脂肪酸之后，如脂肪酸C14:1 9cis位于脂肪酸C14:0之后；同碳數的不飽和脂肪酸，雙鍵數少的先出峰，如脂肪酸C18:1位于脂肪酸C18:2之前；同碳數雙鍵位置相同的脂肪酸，反式脂肪酸(trans)先出，順式(cis)后出，如脂肪酸C18:1 9cis在脂肪酸C18:1 9trans之后。

2.2 反式脂肪酸甲酯混標的色譜分離

由GC-MS得出的13種反式脂肪酸甲酯混標的總離子流色譜圖見圖2，總結歸納如表3。

表3 13種反式脂肪酸甲酯標準品的GC-MS校正因子Table 3 13 kinds of trans fatty acid methyl ester standard GC-MS correction factor

續表3

編號相應的脂肪酸保留時間/min脂肪酸甲酯(中文)脂肪酸甲酯(英文)質量分數/%峰面積校正因子/×10-78C18:1 11trans31.743反異油酸甲酯Methyl Transvaccenate12.0217202995.5259C18:2 1,12trans32.726反亞油酸甲酯Methyl Linoelaidate6.0113901155.26810C19:1 7trans33.130反-7-十九碳烯酸甲酯Methyl 7-Transnonadecenoate18.0384299454.68411C19:1 10trans33.130反-10-十九碳烯酸甲酯Methyl 10-Transnonadecenoate4.68412C20:1 11trans34.493反-11-二十碳烯酸甲酯Methyl 11-Transeicosenoate 6.0127849584.69313C22:1 13trans37.225巴惟酸甲酯Methyl Brassidate6.0125991404.762

根據標準質譜圖庫檢索，標準品證書信息和質譜圖解析可知，保留時間位于31.660min的色譜峰包含了C18:1 9trans、C18:1 6trans、C18:1 9trans,12-OH三個同碳數同雙鍵數反式脂肪酸的位置異構體，同時位于33.130min的色譜峰包含兩個C19:1 7trans、C19:1 10trans位置異構體，這是由于同碳數同雙鍵數的順反式脂肪酸的物理化學性質非常相似其余反式脂肪酸分離效果良好。

2.3 罐頭樣品分析

2.3.1 罐頭樣品脂肪酸組成

采用氣質聯用儀(GC-MS)對三個罐頭樣品進行對比分析，總離子流色譜圖如圖3～圖5所示。

根據質譜圖庫檢索和參照混標中各個脂肪酸甲酯的保留時間，確定了三個樣品中所包含的脂肪酸，總結歸納如表4。分析得出三個肉罐頭樣品中都含有從C14:0到C20:211,14cis的15種脂肪酸，只有不飽和脂肪酸C18:1在三個樣品中檢測出不同的位置異構體(紅燒豬肉和紅燒排骨罐頭檢測出C18:1 10cis而香菇豬腳腿罐頭檢測出C18:1 11cis)，其余的脂肪酸種類都一樣。

表4 肉罐頭食品中的脂肪酸成分(校正面積歸一化百分比)Table 4 Fatty acids in canned meat food(Percentage of rectification area normalization)

2.3.2 罐頭樣品脂肪酸的百分含量

氣質聯用儀(GC-MS)采用峰面積歸一化法定量的誤差比較大，因為各種物質的響應可能相差較大，所以用校正面積歸一化法效果更好，這就需要計算各個物質的GC-MS校正因子。從2.3.1的定性分析可知，除了脂肪酸C18:1位置異構體外，樣品中的脂肪酸種類都在兩個混標中含有，因此只要算出標準品中的各個脂肪酸甲酯的校正因子就可以運用校正面積歸一化法計算樣品中的各個脂肪酸百分比。由計算機工作站數據處理系統可得出混標中各個脂肪酸色譜峰的峰面積，再根據標準物質證書上各個脂肪酸的質量分數，可算出混標中所有脂肪酸甲酯的GC-MS校正因子[9]，計算結果如表2和表3。由樣品中各個脂肪酸甲酯的GC-MS校正因子和相應的峰面積，再根據面積歸一化原理[9,10]，可算出被測樣品中各個脂肪酸的校正面積歸一化百分比含量(如表4)。

從表4中分析可知三個樣品脂肪酸含量最高的都是油酸(C18:1 9cis)百分比含量在47%～49%之間，亞油酸(C18:2 9,12cis)、棕櫚酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)次之，百分比含量都在12%～17%之間，其余脂肪酸含量較低。油酸為單不飽和脂肪酸，油酸除了可以供給人體所需的大量熱能外，還具有明顯的延緩動脈硬化的作用，對糖尿病人及高血脂病人都具有很好的保健作用[11,12]。人體中油酸的缺少或不足會導致干發、掉發以及傷口難以愈合[13]。亞油酸和棕櫚酸具有降低血脂、軟化血管、降低血壓、促進微循環的作用，可預防和減少心血管病的發病率[14]。另外，在三個罐頭樣品中都有檢測出微量的十七烷酸(珠光脂酸C17:0)、順-10-十七碳烯酸(C17:1 10cis)，十七烷酸一般加工食品中較少見。曾有報道，奇數碳的脂肪酸具有抗癌活性[15]。三個罐頭樣品中飽和脂肪酸的平均含量為28.817%，單不飽和脂肪酸的平均含量為55.915%，多不飽和脂肪酸平均含量為15.267%，三者之比為1.9∶3.7∶1.0，其中含量最高的不飽和脂肪酸是人體不可或缺的，具有抗衰老、預防心腦血管疾病等功效。由此證明罐頭產品在生產加工過程中增加風味的同時仍能保持原有營養物質的有效成分。

2.3.3 罐頭樣品中反式脂肪酸的含量

從表4中的數據分析，紅燒豬肉罐頭、香菇豬腳腿罐頭、紅燒排骨罐頭三個樣品的脂肪中反式脂肪酸百分比含量分別為0.803%、0.711%、0.831%，由1.4.2測的三個樣品的粗脂肪含量分別為22.4、7.9、11.2g/100g，由此可算出三個樣品的反式脂肪酸的質量分數為0.18、0.06、0.09g/100g。

流行病學調查研究表明，反式脂肪酸能誘發心血管疾病，對糖尿病人及胎兒生長發育等可能產生不利影響，因此糧農組織和世界衛生組織提出食品中反式脂肪酸的含量應低于4%[16]，由此可知所檢測的罐頭樣品反式脂肪酸的含量在限制的范圍內。

3 總結

本文建立了氣質聯用校正面積歸一化法測定罐頭食品中的脂肪酸組成的方法，研究了各類脂肪酸保留時間規律，利用氣相色譜保留時間和質譜掃描同時定性，通過先計算校正因子再用面積歸一化法算出各個脂肪酸的百分比含量，大大提高了分析結果的可靠性，該方法的確立和色譜柱的選擇基本滿足檢測的要求。

從檢測結果分析，罐頭樣品中飽和脂肪酸的平均含量為28.817%，單不飽和脂肪酸的平均含量為55.915%，多不飽和脂肪酸的平均含量為15.267%，其中含量最高的不飽和脂肪酸是人體不可或缺的，反式脂肪酸含量極低，在標準控制的范圍內。因此，罐頭產品在生產加工過程中增加風味的同時仍能保持原有營養物質的有效成分。