肉罐头中脂肪酸组成和品质的气相色谱-质谱分析

厦门古龙食品有限公司技术中心实验室 福建厦门 361000

罐头作为食品中的一大类，具有方便省时、营养丰富、卫生健康等优点。肉类罐头是其主要的产品，对其中含有的营养物质和有害物质进行分析非常重要。近年来，食品中的脂肪酸种类和含量一直受到大家的关注，罐头食品也不例外。目前，测定食品中脂肪酸的方法主要包括：气相色谱法(GC)、红外光谱法(IR)、薄层色谱法(TLC)、液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)和毛细管电泳法(CE)[1～7]。质谱作为气相色谱的一个理想通用检测器，利用色谱良好的分离性能和质谱的检测性能，气质联用法测定食品中的脂肪酸效果比较好[8]。

本文选取了古龙食品有限公司的三种经典的肉类罐头，运用GC-MS联用仪对其脂肪酸的组成进行了对比分析。此研究参照GB和SN中测定反式脂肪酸的气相色谱法，通过脂肪酸甲酯标准溶液上机扫描确定分析色谱条件及质谱仪扫描范围，根据谱库检索和对照标准物质的上机保留时间确定脂肪酸的种类，再运用校正面积归一化法得出了样品中各种脂肪酸的百分比。结果表明，罐头产品在生产加工过程中增加风味的同时仍能保持原有营养物质的有效成分。

1 材料与方法

1.1 样品和试剂

实验用样品采用的是红烧猪肉、香菇猪脚腿和红烧排骨三种肉类罐头食品，由厦门古龙食品有限公司提供；脂肪酸甲酯标准品，37种脂肪酸甲酯混标(品牌NU-CHEK,货号GLC-NESTLE-37)；13种反式脂肪酸甲酯混标(品牌NU-CHEK,货号GLC-481-B)；主要试剂石油醚、乙醚、正己烷、甲醇、氢氧化钾，均为市售分析纯试剂。

1.2 仪器设备

1.2.1 GC-MS联用设备

采用Agilent GC6890N-5975C气质联用仪，标准质谱图库采用NIST-05。

1.2.2 其它仪器设备

仪器及相关设备见表1。

表1 仪器设备一览表

1.3 检测条件

1.3.1 气相色谱条件

色谱柱：SPTM-2560毛细管柱(100m×0.25mm×0.20μm)。

升温程序：120℃保持5min，以4℃/min升温至240℃，保持18min。

进样口温度：260℃。

载气：高纯氦气。

载气流速：1.0mL/mim。

进样方式：分流进样。

分流比:10∶1。

进样量：1μL。

1.3.2 质谱条件

GC/MS接口温度：280℃。

扫描方式：全扫描状态。

扫描范围：30～450Amu。

离子源温度：230℃。

电离方式：EI源。

电离电压：70eV。

四级杆温度：150℃。

溶剂屏蔽：10min。

1.4 分析方法步骤

1.4.1 样品的预处理

将罐头样品的可食用部分用搅拌机搅拌均匀，用样品袋装好，贴上标签，置于冰箱待测。

1.4.2 样品脂肪的定量

称取试样2.00g，按GB/T5009.6-2003测定脂肪的含量。

1.4.3 样品脂肪的提取

称取搅拌均匀的样品5.00g于50mL离心管中，加入乙醚10mL提取，置于旋涡混合器漩涡混合30s，静置5min，将上层清液转移入100mL鸡心瓶中，如此反复提取3次，用旋转蒸发仪旋转蒸发，获得脂肪。

1.4.4 甲酯化处理

在100mL容量瓶中加入10mL正己烷，再加入0.5g提取的脂肪，摇匀溶解，加入20mL氢氧化钾-甲醇溶液(4mol/L),加塞后在室温下振荡30min，加入蒸馏水，使正己烷层上移至容量瓶颈部，摇匀后静置分层，直至正己烷层完全澄清，吸取上清液，过0.5μm膜于样品瓶中待GC-MS检测[9]。

1.4.5 脂肪酸甲酯混标的色谱分离

分别将37种脂肪酸甲酯混合标准品和13种反式脂肪酸甲酯混合标准品上机检测，检测条件如1.3，得出两个混标的总离子流色谱图。

1.4.6 样品检测

甲酯化的样品经气相色谱毛细管柱分离后，用质谱测定，得红烧猪肉罐头、香菇猪脚腿罐头和红烧排骨罐头三个样品的GC-MS总离子流图。各个色谱峰相应的质谱图经计算机谱库检索和人工解析确定其化学成分，并结合顺反异构体的色谱保留时间规律和标准品中各异构体出峰的保留时间确定各脂肪酸的结构，用校正面积归一法计算各脂肪酸甲酯的百分比含量。如需计算样品中的某种脂肪酸含量，可将本法检测的某脂肪酸百分比含量乘以1.4.2中样品粗脂肪的检测结果[9]。

2 结果与讨论

2.1 脂肪酸甲酯混标的色谱分离

37种脂肪酸甲酯标准品总离子流色谱图及其保留时间先后出峰顺序见图1，采用NIST-05标准质谱图库数据系统检索，通过质谱图解析，总结归纳如表2。

表2 37种脂肪酸甲酯标准品的GC-MS校正因子Table 2 37 kinds of fatty acid methyl ester standard GC-MS correction factor

续表2

编号相应的脂肪酸保留时间/min脂肪酸甲酯(中文)脂肪酸甲酯(英文)质量分数/%峰面积校正因子/×10-727C22:036.392山俞酸甲酯Methyl Behenate2.6360775634.32728C20:3 11,14,17cis37.108顺-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-亚麻酸甲酯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顺-13,16-二十二碳二烯酸甲酯Methyl Docosadienoate2.6354024194.86834C24:039.196木蜡酸甲酯Methyl Lignocerate2.6359432824.42535C20:5 5,8,11,14,17cis39.854EPA甲酯Methyl Eicosapentaenoate2.6349194575.34636C24:1 15cis40.233神经酸甲酯Methyl Nervonate2.6357057144.60937C22:6 4,7,10,13,16,19cis44.352DHA甲酯Methyl Docosahexaenoate2.6343982885.980

从图1可以看出，所有的饱和脂肪酸之间、饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸之间、不饱和脂肪酸中的顺式与反式之间都分离得很好，37种脂肪酸甲酯全部出峰，色谱柱与色谱条件完全满足检测要求。各种脂肪酸的分离情况和保留时间规律为：混标中脂肪酸C4:0至C24:0的所有饱和脂肪酸，由低碳数先、高碳数后极有规律地有序出峰。某一不饱和脂肪酸的色谱峰位于同碳数的饱和脂肪酸之后，如脂肪酸C14:1 9cis位于脂肪酸C14:0之后；同碳数的不饱和脂肪酸，双键数少的先出峰，如脂肪酸C18:1位于脂肪酸C18:2之前；同碳数双键位置相同的脂肪酸，反式脂肪酸(trans)先出，顺式(cis)后出，如脂肪酸C18:1 9cis在脂肪酸C18:1 9trans之后。

2.2 反式脂肪酸甲酯混标的色谱分离

由GC-MS得出的13种反式脂肪酸甲酯混标的总离子流色谱图见图2，总结归纳如表3。

表3 13种反式脂肪酸甲酯标准品的GC-MS校正因子Table 3 13 kinds of trans fatty acid methyl ester standard GC-MS correction factor

续表3

编号相应的脂肪酸保留时间/min脂肪酸甲酯(中文)脂肪酸甲酯(英文)质量分数/%峰面积校正因子/×10-78C18:1 11trans31.743反异油酸甲酯Methyl Transvaccenate12.0217202995.5259C18:2 1,12trans32.726反亚油酸甲酯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

根据标准质谱图库检索，标准品证书信息和质谱图解析可知，保留时间位于31.660min的色谱峰包含了C18:1 9trans、C18:1 6trans、C18:1 9trans,12-OH三个同碳数同双键数反式脂肪酸的位置异构体，同时位于33.130min的色谱峰包含两个C19:1 7trans、C19:1 10trans位置异构体，这是由于同碳数同双键数的顺反式脂肪酸的物理化学性质非常相似其余反式脂肪酸分离效果良好。

2.3 罐头样品分析

2.3.1 罐头样品脂肪酸组成

采用气质联用仪(GC-MS)对三个罐头样品进行对比分析，总离子流色谱图如图3～图5所示。

根据质谱图库检索和参照混标中各个脂肪酸甲酯的保留时间，确定了三个样品中所包含的脂肪酸，总结归纳如表4。分析得出三个肉罐头样品中都含有从C14:0到C20:211,14cis的15种脂肪酸，只有不饱和脂肪酸C18:1在三个样品中检测出不同的位置异构体(红烧猪肉和红烧排骨罐头检测出C18:1 10cis而香菇猪脚腿罐头检测出C18:1 11cis)，其余的脂肪酸种类都一样。

表4 肉罐头食品中的脂肪酸成分(校正面积归一化百分比)Table 4 Fatty acids in canned meat food(Percentage of rectification area normalization)

2.3.2 罐头样品脂肪酸的百分含量

气质联用仪(GC-MS)采用峰面积归一化法定量的误差比较大，因为各种物质的响应可能相差较大，所以用校正面积归一化法效果更好，这就需要计算各个物质的GC-MS校正因子。从2.3.1的定性分析可知，除了脂肪酸C18:1位置异构体外，样品中的脂肪酸种类都在两个混标中含有，因此只要算出标准品中的各个脂肪酸甲酯的校正因子就可以运用校正面积归一化法计算样品中的各个脂肪酸百分比。由计算机工作站数据处理系统可得出混标中各个脂肪酸色谱峰的峰面积，再根据标准物质证书上各个脂肪酸的质量分数，可算出混标中所有脂肪酸甲酯的GC-MS校正因子[9]，计算结果如表2和表3。由样品中各个脂肪酸甲酯的GC-MS校正因子和相应的峰面积，再根据面积归一化原理[9,10]，可算出被测样品中各个脂肪酸的校正面积归一化百分比含量(如表4)。

从表4中分析可知三个样品脂肪酸含量最高的都是油酸(C18:1 9cis)百分比含量在47%～49%之间，亚油酸(C18:2 9,12cis)、棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)次之，百分比含量都在12%～17%之间，其余脂肪酸含量较低。油酸为单不饱和脂肪酸，油酸除了可以供给人体所需的大量热能外，还具有明显的延缓动脉硬化的作用，对糖尿病人及高血脂病人都具有很好的保健作用[11,12]。人体中油酸的缺少或不足会导致干发、掉发以及伤口难以愈合[13]。亚油酸和棕榈酸具有降低血脂、软化血管、降低血压、促进微循环的作用，可预防和减少心血管病的发病率[14]。另外，在三个罐头样品中都有检测出微量的十七烷酸(珠光脂酸C17:0)、顺-10-十七碳烯酸(C17:1 10cis)，十七烷酸一般加工食品中较少见。曾有报道，奇数碳的脂肪酸具有抗癌活性[15]。三个罐头样品中饱和脂肪酸的平均含量为28.817%，单不饱和脂肪酸的平均含量为55.915%，多不饱和脂肪酸平均含量为15.267%，三者之比为1.9∶3.7∶1.0，其中含量最高的不饱和脂肪酸是人体不可或缺的，具有抗衰老、预防心脑血管疾病等功效。由此证明罐头产品在生产加工过程中增加风味的同时仍能保持原有营养物质的有效成分。

2.3.3 罐头样品中反式脂肪酸的含量

从表4中的数据分析，红烧猪肉罐头、香菇猪脚腿罐头、红烧排骨罐头三个样品的脂肪中反式脂肪酸百分比含量分别为0.803%、0.711%、0.831%，由1.4.2测的三个样品的粗脂肪含量分别为22.4、7.9、11.2g/100g，由此可算出三个样品的反式脂肪酸的质量分数为0.18、0.06、0.09g/100g。

流行病学调查研究表明，反式脂肪酸能诱发心血管疾病，对糖尿病人及胎儿生长发育等可能产生不利影响，因此粮农组织和世界卫生组织提出食品中反式脂肪酸的含量应低于4%[16]，由此可知所检测的罐头样品反式脂肪酸的含量在限制的范围内。

3 总结

本文建立了气质联用校正面积归一化法测定罐头食品中的脂肪酸组成的方法，研究了各类脂肪酸保留时间规律，利用气相色谱保留时间和质谱扫描同时定性，通过先计算校正因子再用面积归一化法算出各个脂肪酸的百分比含量，大大提高了分析结果的可靠性，该方法的确立和色谱柱的选择基本满足检测的要求。

从检测结果分析，罐头样品中饱和脂肪酸的平均含量为28.817%，单不饱和脂肪酸的平均含量为55.915%，多不饱和脂肪酸的平均含量为15.267%，其中含量最高的不饱和脂肪酸是人体不可或缺的，反式脂肪酸含量极低，在标准控制的范围内。因此，罐头产品在生产加工过程中增加风味的同时仍能保持原有营养物质的有效成分。