气相色谱-质谱法测定薄荷原油中的掺假植物油

周芳芳，胡艳云，吕亚宁，宋　伟，余　璐，韩　芳，郑　平

（1.安徽农业大学茶与食品科技学院，合肥 230036；2.安徽出入境检验检疫局检验检疫技术中心，合肥 230022；3.安徽出入境检验检疫局食品安全分析与检测安徽省重点实验室，合肥 230022）

气相色谱-质谱法测定薄荷原油中的掺假植物油

周芳芳1，2，胡艳云2，3，吕亚宁2，3，宋伟2，3，余璐1，2，韩芳2，3，郑平2，3

（1.安徽农业大学茶与食品科技学院，合肥 230036；2.安徽出入境检验检疫局检验检疫技术中心，合肥 230022；3.安徽出入境检验检疫局食品安全分析与检测安徽省重点实验室，合肥 230022）

采用气相色谱-质谱法，对掺加6种食用植物油的薄荷油进行快速、有效的鉴定分析.通过检测薄荷油中是否含有植物油的特征成分，如亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸，可以判断薄荷油样品中是否掺杂植物油.对6种植物油（豆油、调和油、芝麻油、玉米油、花生油、菜籽油）经甲酯化后的特征成分和共有组分进行分析.结果表明：薄荷油经过甲酯化后，利用植物油的特征峰，能鉴别出薄荷油中是否掺有植物油，最低可检出的掺加量为0.001%，并且根据4种特征脂肪酸峰面积总和与L-薄荷醇峰面积比值，可以初步推断植物油的掺加水平.该检验方法灵敏、可靠，可以为薄荷油的质量安全控制提供重要的技术依据.

薄荷油；食用植物油；掺假；气相色谱-质谱

薄荷原油是指用水蒸气蒸馏法直接提取出来的挥发性原油，为浅黄色或草绿色油状液体，具有特殊清凉的香气.薄荷原油的主要成分包括薄荷醇、薄荷酮、乙酸薄荷酯、薄荷萜烯［1-3］，其中薄荷醇的含量为78%～85%［4］.薄荷原油具有清凉止痒、抗炎镇痛、抗病毒、抑菌等功效［5-7］，在香精香料、医药、食品工业等领域具有很广阔的应用前景［8-10］.由于薄荷原油的价格高，在薄荷油中添加松节油、酒精、植物油或其他廉价成分以次充好的现象时有发生.植物油在薄荷油中具有较好的溶解性，其颜色、密度和折光率与薄荷油接近，因此通过常规技术指标如色泽、密度、折光率、旋光值等难以鉴别薄荷油中是否掺杂植物油.掺入低廉的植物油已成为薄荷油掺假的一种主要手段.目前，对薄荷油的掺假鉴别主要针对是否掺有留兰香、乙醇、水等成分，而对薄荷油中是否掺加食用植物油的掺假鉴别方法还未见报道.

薄荷原油常见的品质鉴定方法主要包括旋光度检测法［11］、相对密度法［12］、溶解度测定法［13］、气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法［14-16］，其中气相色谱-质谱法因选择性好，在掺假成分鉴别分析方面的准确度更高.本研究采用气相色谱-质谱法，对经过甲酯化［17］的纯薄荷原油和掺加植物油的薄荷油样品进行分析，检出了掺假薄荷油中的植物油特征成分，据此提出了一种快速、灵敏的分析方法，以判断薄荷原油中是否掺加植物油.

1　实验

1.1原料、试剂和仪器

实验原料与试剂：薄荷原油由安徽丰乐香料责任有限公司提供；菜籽油、大豆油、芝麻油、花生油、玉米油、调和油均为市售，其中调和油中含有棕榈油、大豆油；氢氧化钾、乙醇、盐酸、乙酸酐、无水乙酸钠、氯化钠、碳酸钠、酚酞、无水硫酸钠均为分析纯，购自上海国药集团；甲醇、正己烷均为色谱纯，购自美国TEDIA试剂公司.

实验仪器：MS 3 basic涡旋混合器（德国IKA集团）；XP 205分析天平（瑞士梅特勒-托利多集团）；80-2离心沉淀器（上海手术器械厂）；带有NIST11检索谱库的Agilent 7890A/5975C气相色谱质谱联用仪（美国安捷伦公司）；HP-5ms毛细管柱（30 m×0.25 mm ID×0.25µm，美国安捷伦公司）.

1.2实验方法

1.2.1总醇的测定

参照SN/T 0735.13—1997［18］.

取10 mL样品、10 mL乙酸酐、2 g无水乙酸钠，置于100 mL乙酰化烧瓶中，接冷凝管，并于145◦C加热75 min，冷却.加50 mL蒸馏水，置45◦C水浴5 min，时时震荡，冷却.转移至分液漏斗，分层后弃去下层酸液，用50 mL氯化钠饱和溶液洗涤，弃去下层，再分别用50 mL碳酸钠-饱和氯化钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤.最后用蒸馏水洗涤，直至洗液呈中性，将油层分出，置于25 mL锥形瓶，加3 g无水硫酸钠，震荡1 min，静止15 min，过滤.称取乙酰化后的试样2 g于250 mL锥形瓶中，并加入0.5 mol/L氢氧化钾乙醇溶液50 mL，皂化1 h，冷却，加30 mL蒸馏水、10滴酚酞指示剂，0.5 mol/L盐酸标准溶液滴定，重复实验并做空白测定.

1.2.2甲酯化处理检测脂肪酸

称0.1 g样品于10 mL试管，加入2 mL正己烷、2 mL 0.4 mol/L氢氧化钾-甲醇溶液，混匀1 min后静置30 min，再加5 mL蒸馏水，离心2 min，取上清液，稀释5倍后直接进样.

1.2.3色谱条件

载气：纯度为99.999%氦气；进样口温度280◦C；进样量1µL；分流比100∶1.柱温：初始温度50◦C，保持1 min，以10◦C/min速率升至280◦C，保持6 min；柱流量1.0 mL/min.质谱：EI源，接口温度250◦C，离子源温度200◦C，溶剂延迟5 min；全扫描模式，扫描数值为40～400 amu.

2　结果与讨论

2.1薄荷油掺加不同植物油的检测方法

2.1.1薄荷油掺加不同植物油对总醇含量的影响

总醇含量是薄荷油的一项重要理化指标.为了考察薄荷油中掺加不同植物油后总醇含量的变化，设计了薄荷原油中不同比例和不同品种的植物油掺加实验，结果如表1所示.

表1　掺假薄荷油的总醇含量Table 1 Content of total alcohol in peppermint oil adulteration　%

未掺加植物油的薄荷原油，总醇含量为84.60%.由表1可知，掺加5%～20%植物油的掺假薄荷油的总醇含量为78.06%～83.35%.虽然掺假前后薄荷油的总醇含量有所变化，但仍在标准要求（78%～85%）范围内.因此，按照测定总醇的方法，不易检出薄荷油是否掺假.这说明薄荷油掺假的常规理化检验法有一定的缺陷，难以进行定性分析.

2.2薄荷油掺加植物油的气相色谱-质谱分析

2.2.1薄荷油掺加食用植物油的GC-MS鉴定

为了研究掺加植物油后薄荷油成分的变化，在薄荷油中添加0.001%的任意植物油，对该样品甲酯化处理后进行气相色谱-质谱分析.图1为薄荷原油、掺加0.001%植物油的薄荷油甲酯化后的气相色谱-质谱图.由图1可以看出，薄荷油组分的色谱峰分离效果较好.薄荷油中主要化合物的保留时间分布在0～15 min；而掺假薄荷油（甲醇化）中检出硬脂酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、棕榈酸甲酯4种非薄荷油成分，其保留时间分布在16～20 min.

2.2.2薄荷油掺假测定中甲酯化的必要性

薄荷油的主要成分是沸点较低、容易气化的薄荷醇以及薄荷酮、异薄荷酮等物质，可以直接用气相色谱或气相色谱-质谱仪进行分析；而植物油的主要成分是沸点较高的多种长链饱和及不饱和脂肪酸，难以气化，因此一般在气相色谱分析前，先采用甲酯化的方法来降低其沸点.由于甲酯化可以避免分子间形成氢键，从而降低分子的极性，因此脂肪酸经甲酯化后更容易气化.

图1　薄荷原油和掺加0.001%植物油的薄荷油的气相色谱-质谱总离子流图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of peppermint oil and peppermint oil added with 0.001%plant oil

2.2.3食用植物油甲酯化后的GC-MS检测

常用的植物油包括芝麻油、大豆油、菜籽油、调和油、玉米油、花生油.为了鉴别薄荷中是否添加植物油，本实验对6种植物油进行了成分分析和鉴定，归纳其共有组分，以实现对掺假薄荷油中特征化合物的监测.利用全扫描谱图可以确定6种植物油的主要成分（见表2）.

表2　食用植物油甲酯化后的主要成分及谱库检索匹配度Table 2 Main components and MS matched results of methyl methylated oils　%

由表2可知，6种食用植物油甲酯化后含有的共同成分有棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯，且谱图检索匹配度为96%～99%.因此，通过检测薄荷油甲酯化后是否含有这4种化合物，可鉴定薄荷油是否掺加这6种食用植物油.

2.2.4含有混合食用植物油的薄荷油掺假鉴定

由于在薄荷油中掺加的植物油可能是混合油或调和油，为了考察在薄荷油中掺入0.001%混合油后是否能检出这4种特征化合物，本实验将各种植物油以任意比例混合，混合后的植物油以0.001%的掺加比例加入薄荷油中，用以模拟薄荷油的真实掺假状态，具体如表3所示.

实验结果表明，掺有0.001%的单一植物油或混合植物油的薄荷油经甲酯化后，在相同的GC-MS检测条件下均可以检出硬脂酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、棕榈酸甲酯这4种植物油甲酯化的特征成分.因此，依据甲酯化的薄荷油中是否含有这4种特征性脂肪酸，可以对薄荷油是否掺加植物油进行分析鉴定，检测结果如图2所示.

表3　掺假薄荷油的模型设计Table 3 Design of peppermint oil adulteration

图2　分别掺加0.001%2#油和菜籽油的薄荷油气相色谱-质谱总离子流图Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of peppermint oil added with 0.001%2#oil，rapeseed oil

2.2.5对掺假薄荷油中植物油掺加量的初步推断

为了研究薄荷油中植物油的掺加水平，分别选取6个地区生产的5种植物油，并对掺加不同比例植物油的薄荷油甲酯化后含有的4种特征脂肪酸的总峰面积S1与L-薄荷醇的峰面积S2的比值（S1/S2）进行分析，每份样品平行测定6次，测定结果的相对标准偏差为2.9%～6.5%，S1/S2的平均结果如表4和5所示.由表4可知：添加同一种植物油，掺加比例不同，S1/S2也不同；而对于不同品种的植物油，其掺加比例相同时，S1/S2相近.在薄荷油中掺加1%，5%，10%，20%比例的植物油，S1/S2分别为0.015～0.040，0.141～0.182，0.282～0.501，0.700～1.043.对掺加不同比例混合植物油的薄荷油进行分析得出S1/S2也在上述比值范围内.根据表5中的结果，以植物油中油酸/亚油酸峰面积比值为横坐标，S1/S2为纵坐标进行作图，结果如图3所示.可以看出，当植物油的掺加比例相同时，虽然油酸/亚油酸峰面积比值变化较大，但S1/S2接近，因此根据S1/S2可初步推断薄荷油中植物油的掺加水平.

表4　掺假薄荷油甲酯化后4种特征脂肪酸峰面积总和与L-薄荷醇的峰面积比值（S1/S2）Table 4 Peak area ratios of four kinds fatty acids totally and L-menthol in peppermint oil added with plant oils（S1/S2）

表5　掺假薄荷油甲酯化后4种特征脂肪酸峰面积总和与L-薄荷醇的峰面积比值（S1/S2），以及油酸与亚油酸的峰面积比值Table 5 Peak area ratios of oleic acid and linoleic acid，and the peak area ratio of four kinds fatty acids totally and L-menthol in peppermint oil added with plant oils

图3　掺假薄荷油中植物油掺加量的变化分析Fig.3 Variations of the content of plant oils in adulterated peppermint oil

研究结果表明，通过棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸这4种物质甲酯化后的峰面积总和与L-薄荷醇峰面积的比值S1/S2，可大致推断植物油的掺加水平W.当S1/S2＜0.015时，W＜1%；当0.015≤S1/S2≤0.182时，1%≤W ≤5%；当0.182＜S1/S2≤0.501时，5%＜W ≤10%；当0.501＜S1/S2≤1.043时，10%＜W≤20%；当S1/S2＞1.043时，W＞20%.

2.3对实际样品的检测

根据上述分析建立实验方法，对50份薄荷原油样品进行气相色谱-质谱分析，结果在其中的1份样品中检出植物油成分.对该掺假薄荷油样品进行6次重复检测，图4为薄荷原油掺假样品的全扫面质谱图.通过面积归一化法计算，其S1/S2的平均值为0.488，相对标准偏差为5.5%，因此初步推断该掺假薄荷油中掺加了5%～10%的植物油.

图4　掺假薄荷油样品的气相色谱-质谱总离子流图Fig.4 GC-MS total ion chromatogram of the peppermint oil sample added with plant oils

3　结束语

本实验方法针对植物油中含有的油酸、亚油酸等特征脂肪酸，利用气相色谱-质谱法对掺有各类植物油的薄荷油进行掺假鉴定，最低可以检出掺加量为0.001%的植物油成分.掺加量低于0.001%时，薄荷油的掺假意义不大.根据4种特征脂肪酸峰面积总和与L-薄荷醇峰面积比值，可以初步推断植物油的掺加水平.本方法简单、快速、准确，对保证薄荷油的品质，打击掺假行为，维护市场秩序有着重要的意义.

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Determination of peppermint oil adulterated with plant oils by gas chromatography-mass spectrometry

ZHOU Fang-fang1，2，HU Yan-yun2，3，L¨U Ya-ning2，3，SONG Wei2，3，YU Lu1，2，HAN Fang2，3，ZHENG Ping2，3
（1.School of Tea and Food Science，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China；2.Inspection and Quarantine Technology Center，Anhui Entry-Exit Inspection and
Quarantine Bureau，Hefei 230022，China；3.Anhui Province Key Laboratory of Analysis and Detection for Food Safety，Anhui Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Hefei 230022，China）

A rapid and sensitive method is proposed for determination of peppermint oil adulterated with six edible plant oils using gas chromatography-mass spectrometry（GCMS）.With identification of characteristic components of plant oils including linoleic acid，oleic acid，palmitic acid，and stearic acid，it can be determined whether the peppermint oil is spiked with plant oils.Common and special components of six plant oils including soybean oil，blend oil，sesame oil，corn oil，peanut oil，and rapeseed oil are discussed after methyl esterification.The results show that the peppermint oil with more than 0.001% plant oils can be detected.Levels of the adulteration of the plant oils can be obtained based on the peak area ratio between the sum of four kinds of characteristic fatty acid andL-menthol.As a sensitive and reliable method，it provides an effective technique for the quality control of peppermint oil.

peppermint oil；edible plant oil；adulteration；gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）

TS 207.3

A

1007-2861（2015）06-0766-08

10.3969/j.issn.1007-2861.2014.05.005

2014-07-08

国家质检总局科技计划资助项目（2014IK130，2014IK134）；安徽省科技攻关计划资助项目（12010402C205）

郑平（1963—），男，研究员，研究方向为食品理化检测.E-mail：ahciq hx@163.com