氣相色譜-質譜法分析乳制品中的三種乳化劑

羅 蕓, 鄢愛平, 劉 翻, 萬益群*,

(1.南昌大學化學學院，江西南昌 330031；2.江西省現代分析科學重點實驗室，南昌大學分析測試中心，江西南昌 330031)

食品乳化劑屬于表面活性劑，能使油與水“互溶”，廣泛用于面包、糕點、餅干、人造奶油、冰淇淋、飲料、乳制品、巧克力等食品的加工中[1]。乳制品是人類膳食結構中營養成分較高的食物之一，在其加工過程中往往會加入一定量的乳化劑以穩定其品質[2 - 4]。

目前，國內外對乳制品中的乳化劑的研究主要集中在乳化劑乳化性能、復配型乳化劑配比對乳制品品質的影響等方面[5 - 9]。馬永軒等[7]研究了蔗糖脂肪酸酯乳化劑對谷物飲品的穩定性的影響，通過計算離心沉淀率探究了蔗糖脂肪酸酯和蔗糖單硬脂肪酸酯的復配比對產品品質的影響，同時發現添加蔗糖和三聚磷酸鈉可以改善體系的穩定性。梁克中等[8]研究發現復配乳化劑比單一乳化劑對改善食品的穩定性有更好的效果。而乳制品中乳化劑含量檢測的研究報道相對較少。乳制品中乳化劑的檢測方法主要包括氣相色譜和液相色譜。姜瑞清等[10]采用氣相色譜-氫火焰離子化檢測技術，建立了一種液態奶中單硬脂酸甘油酯的含量分析方法。 Fagan等[11]建立了一種基于固相萃取的氣相色譜-質譜分析方法，并用于牛奶和乳制品成分中單?；视?MAG)和二酰甘油(DAG)的測定，前處理使用Bligh和Dyer方法提取牛奶脂質，固相萃取逐步洗脫分離單甘酯和雙甘酯，樣品前處理過程相對較為復雜。由于乳制品加工過程中所添加的乳化劑量的多少對其品質的穩定性及安全性有影響，因此，研究建立乳制品中乳化劑快速、簡便分析新技術具有一定的現實意義。

本文采用簡便的液-液萃取方法，結合氣相色譜-質譜聯用技術，構建了一種乳制品中多種單甘酯乳化劑的分析新方法，并應用于實際樣品的檢測，取得了較好的結果，為乳制品品質監管提供了一種新的手段。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

氣相色譜-質譜聯用儀(美國，Agilent公司)，包括7080B色譜系統、5977MSD和NIST圖譜檢索庫；MD200-2氮吹儀(杭州奧盛儀器有限公司)；MS2迷你振蕩器(廣州儀科實驗技術有限公司)；TG20.5高速離心機(上海盧湘儀離心機有限公司)；MILLI-QS超純水器(美國，Millipore公司)。

單棕櫚酸甘油酯(1-Palmitoyl-rac-glycerol)、單油酸甘油酯(1-Oleoyl-rac-glycerol)標準品均購自TRC公司(Toronto Research Chemicals )；單硬脂酸甘油酯(Glyceryl monostearate)標準品購自Aladdin公司；硅烷化試劑N,O-雙(三甲基硅)三氟乙酰胺(含三甲基氯硅烷)(BSTFA+1%TMCS)購自Sigma公司；二氯甲烷為色譜純，購自安徽天地高純溶劑有限公司；吡啶和正庚烷均購自Aladdin公司。

1.2 色譜及質譜條件

色譜條件：色譜柱為HP-5MS毛細管柱；升溫程序：初始溫度為60 ℃，以30 ℃/min升至270 ℃，3 ℃/min升至285 ℃；載氣：高純氦氣；流速：1.0 mL/min；進樣量：1.0 μL；分流比：10∶1；進樣口溫度：250 ℃。

質譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；溶劑延遲：6.5 min；采集方式：選擇離子模式(SIM)掃描。三種目標物質質譜檢測參數如表1所示。

表1 目標化合物相關質譜參數

1.3 樣品前處理

準確移取0.5 mL左右牛奶樣品，加入5.0 mL水并混勻，再加入10.0 mL二氯甲烷進行萃取，振蕩10 min。13 000 r/min離心分離10 min，收集下層有機相。再用10.0 mL二氯甲烷重復上述萃取步驟，合并有機相。取1.0 mL萃取液用氮氣吹干，加入50 μL吡啶溶解，再加入100 μL BSTFA+1%TMCS衍生化試劑，于70 ℃下反應40 min，并用正庚烷定容至1.0 mL，待測。

2 結果與討論

圖1 單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯SIM色譜圖Fig.1 SIM chromatogram of glyceryl monopalmitate,glyceryl monooleate and glyceryl monostearate1:Glyceryl monopalmitate(100 mg/L);2:Glyceryl monooleate(100 mg/L);3:Glyceryl monostearate(100 mg/L).

2.1 色譜分離及質譜檢測條件的選擇

為使衍生化后的三種單甘酯乳化劑能較好地分離檢測，對色譜分離條件(包括進樣口溫度、色譜柱類型和程序升溫等條件)及質譜檢測條件進行了優化，最終選擇“1.2”的色譜分離及質譜分析條件。在優化的條件下，三種目標物在11 min內得到了較好分離，色譜圖見圖1。

2.2 衍生化條件的優化

本研究選擇BSTFA+1%TMCS為衍生化試劑，取0.2 mL的混合標準溶液，衍生反應時間固定為1 h，考察了衍生試劑的用量分別為50、100、150、200、250、300 μL對目標物衍生效果的影響，結果見圖2(a)。結果表明，當衍生試劑用量為100 μL時，三種目標物響應值達到最大，最終選擇衍生試劑用量為100 μL。衍生時間對衍生化反應具有較大影響，實驗考察了10～60 min范圍內衍生時間對目標物衍生化效果的影響。如圖2(b)所示，隨著衍生反應時間的增加，目標物響應值增大并在40 min時達到最大。因此，衍生時間選擇40 min。

圖2 衍生試劑用量(a)和衍生時間(b)對單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯衍生效果的影響Fig.2 Effect of the amount of derivatization reagent(a) and derivatization time(b) on the derivatization of glyceryl monopalmitate,glyceryl monooleate and glyceryl monostearate1:Glyceryl monopalmitate(100 mg/L);2:Glyceryl monooleate(100 mg/L);3:Glyceryl monostearate(100 mg/L).

2.3 樣品提取條件的選擇

根據目標分析物及乳制品樣品的特性，本實驗選用二氯甲烷為溶劑提取乳制品中目標物，并考察了提取方式、提取溶劑用量以及提取時間對目標物提取效率的影響。結果表明，采用二次提取比一次提取效果更好。在蒙牛純牛奶樣品中添加一定量的單棕櫚酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯和單油酸甘油酯，研究不同用量二氯甲烷對目標物的提取效果，結果見圖3(a)。每次用10 mL的二氯甲烷進行提取，分兩次提取，即可達到完全提取的效果。

改變提取時間，考察了對目標物提取效率的影響，結果見圖3(b)。隨著提取時間增加目標物提取效率增大，在10 min時達到最大，而后延長提取時間，目標物回收率反而有所下降，究其原因可能是隨著振蕩提取時間的延長，目標物產生了一定水解。因此，本實驗選擇提取時間為10 min。

圖3 CH2Cl2的用量(a)和提取時間(b)對單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯提取效果的影響Fig.3 Effect of the dosage of CH2Cl2(a) and extraction time(b) on the extraction efficiency of glyceryl monopalmitate,glyceryl monooleate and glyceryl monostearateSample 0.5 mL;1:Glyceryl monopalmitate(2 mg/L);2:Glyceryl monooleate(20 mg/L);3:Glyceryl monostearate(20 mg/L)).

2.4 線性方程及檢出限

為消除樣品基質對分析結果的影響，本實驗采用基質配制標準溶液，以乳制品的二氯甲烷提取液為溶劑，配制一系列不同濃度的單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯混合標準工作溶液，在優化的衍生化條件下進行衍生，并在選擇的色譜及質譜條件下進行分析，以峰面積(y)對分析物濃度(x)進行線性回歸，得到線性回歸方程，結果見表2。單棕櫚酸甘油酯(1～20 mg/L)、單油酸甘油酯(5～100 mg/L)和單硬脂酸甘油酯(10～200 mg/L)線性關系良好(R2>0.992)。三種目標分析物檢出限和定量限分別在0.262～1.203 mg/L和0.873～4.010 mg/L范圍內。

表2 單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酸和單硬脂酸甘油酯的線性方程、檢出限及定量限

2.5 回收率與精密度

選擇市售酸牛奶和純牛奶樣品，分別添加三個不同濃度水平的混合標準單甘酯溶液，進行加標回收率實驗，每個水平平行測定6次，結果見表3。三個目標物的加標回收率在63.5%～111.7%之間，相對標準偏差(RSD,n=6)小于3.0%。表明本方法具有較好的準確性和精密度，可以用于實際樣品的測試。

表3 乳制品中單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯加標回收結果(n=6)

2.6 樣品測定

從本地超市購買了6種不同品牌的乳制品樣品，應用所建立的方法進行測試，結果見表4。所有樣品中均檢測到了單棕櫚酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯，未檢測到單油酸甘油酯。其中單棕櫚酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯濃度范圍分別為29.2～85.4 mg/L和395.8～843.7 mg/L。

表4 實際樣品測定結果(n=3)

3 結論

本文以二氯甲烷為提取溶劑，BSTFA+1%TMCS為衍生化試劑，結合氣相色譜-質譜聯用技術，建立了一種乳制品中單棕櫚酸甘油酯、單油酸甘油酯和單硬脂酸甘油酯同時分析新方法。在優化的提取和衍生化條件下，樣品的加標回收率在63.5%～111.7%范圍內，RSD小于3%。該方法簡單、快速，且具有較好的準確性，可適用于乳制品中單甘酯乳化劑的定性及定量分析。