GCMS/SPME检测地沟油方法研究*

马玉刚

(广东石油化工学院 分析测试中心，广东 茂名 525000)

地沟油主要是指反复煎炸食品的剩余油，酒店、饭店的漂浮废油，劣质猪肉、猪内脏、 猪皮加工以及提炼后产出的油[1]。由于脱色、脱味技术的发展[2]，一些不法分子利用这些技术处理地沟油，现在很难通过油的颜色和味道识别地沟油了。这为市场监管带来了新的挑战，需要探索新的分析方法。已有的地沟油检测方法有多种，如酸值测定和过氧化值检测[3]、胆固醇含量检测[4]、电导率检测[5]、荧光法十二烷基苯磺酸钠检测[6]、核磁共振分析[7]等。由于地沟油来源复杂，微量成分变化较大，上述分析方法都存在一定的局限性。本研究基于固相微萃取中纤维材料对食用油中挥发性小分子化合物的吸附前处理原理，利用气质联用(GCMS)对所吸附小分子化合物的分离、定性以及出峰记录进行分析，选定其中特定化合物作为研究对象，以其峰面积的比例作为鉴别地沟油的指标。由于包括地沟油在内的植物油基体复杂，一般无法直接进样进行气质联用分析，需要通过固相微萃取进行前处理。GCMS是近年来在识别地沟油中应用较多的技术手段[8]，具有操作简便、分析结果可靠等特点，是多组分小分子化合物定性分析的主要工具。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

实验所用地沟油来源于饭堂、火锅店和炸油条小作坊。商用食用油来自于本市大型超市。气质联用仪是岛津和安捷伦公司产品(前期条件探索用岛津，后续分析样品用安捷伦)。试剂和仪器见表1。

表1 仪器和试剂的名称及来源

1.2 实验过程

1.2.1 利用固相微萃取对油样品吸附富集前处理

由于食用油(包括地沟油)的主要成分既有各类脂肪酸，也有部分大分子物质，无法直接进样进行气质联用分析，所以需要用固相微萃取进行挥发性物质的吸附富集前处理[9]。

在实验过程中，固相微萃取纤维头在使用之前需要进行活化处理。活化过程是去除萃取纤维上原来残余的挥发性成分的过程，每次萃取前都需要进行活化，目的是防止萃取纤维上残存杂质影响分析结果。活化过程先把萃取器插入GC-MS的进样口中，然后再旋出萃取头，让色谱中的高温载气去除杂质。活化过程结束后，先将萃取头回收，然后再将萃取器从仪器中拔出。活化时间一般30～60 min。

在顶空萃取瓶中加入一定量的待测油样，并加入一定量的无机盐无水硫酸钠。用真空泵将瓶内空气抽出，然后放置在恒温油浴加热装置上，控制一定的萃取温度，插入萃取纤维。顶空萃取一定时间后，纤维头插入GC-MS进样口中进行解析。经过约1 min解析后，气质联用开始分析测定。

在分析之前，先要利用气质联用(气质联用条件优化的前提下)对固相微萃取过程进行优化，其标准为气质联用中色谱峰数目和色谱峰强度。优化的条件为油浴加热温度、加热时间、无水硫酸钠加入量等因素。解析时间一般为1 min。

1.2.2 气质联用(GCMS)条件的设定

GC参数：色谱柱为HP-5型，30 m×0.25 mm×0.25 μm；载气：氦气，总流量为40 mL/min，柱流量为1 mL/min；进样模式为分流，分流比为50∶1；进样口温度：280 ℃；柱温采用程序升温：初始温度为50 ℃，保持5 min，然后以8 ℃/min升温到100 ℃，保持2 min后，以8 ℃/min升温到250 ℃，保持5 min后，继续以8 ℃/min升温到300 ℃。

MS参数：扫描模式为SCAN；电离模式为EI；电离源温度为230 ℃,接口温度为280 ℃；检测器电压为1.0 kV。

2 结果与讨论

2.1 固相微萃取的萃取条件优化

在探索最佳萃取条件时，用金龙鱼花生油作为实验对象。取0.050 g样品，分别对萃取时油浴温度、萃取时间、无机盐用量等对萃取的影响因素进行了研究，得到了顶空固相微萃取前处理的最优化操作条件，最大程度保证气质联用分析过程的可靠性。

2.1.1 萃取温度的影响

本实验中，取0.050 g油样品，分别在100，110，120，130和140 ℃的油浴温度下进行萃取，萃取时间均为50 min，加入无水硫酸钠0.050 g，解析时间为1 min，所得到的色谱图中色谱峰数目分别为78，90，130，130，121。

萃取温度是固相微萃取中最重要的影响因素[10]，可影响挥发性有机物在液相和气相中的平衡分配，决定整个吸附萃取过程。温度过低，油中的挥发性物质无法从油中挥发而富集到纤维头上；温度过高，部分不饱和物可能发生聚合，被纤维吸附，占据纤维孔隙，使得已经被吸附的小分子物质的萃取纤维解析受到影响，不利于吸附。综合考虑，萃取的最佳温度应为120 ℃。

2.1.2 无水硫酸钠的加入

添加无水硫酸钠可以吸附油中少量水分，降低部分物质的溶解度，促使可挥发性有机物从液相转移到气相，提高萃取效率。实验分别在样品中加入0，0.005，0.010，0.020，0.050 g Na2SO4固体进行萃取分析，发现添加与不添加时色谱峰有明显区别。

最终，选择的无机盐无水硫酸钠添加量为0.020 g。当然，无机盐添加量也与样品量有一定的关系。取样量较大时添加的无机盐相应增加，无机盐添加与样品量相差不大。本试验中取样量为0.050 g，无机盐添加量为0.020 g，二者相差不大。

2.1.3 萃取时间的优化选择

萃取时间对待测物在萃取纤维上的吸附有一定的影响，但是并不像无水硫酸钠添加和温度那样明显。选择萃取时间分别在30，40，50，60 min时进行萃取分析，发现其色谱峰从134到143，再增加时间其色谱峰数目变化不明显。萃取时间在30 min时基本就趋于吸附平衡了，所以优化时间为50 min即可。

综上所述，优化后的条件为样品用量0.050 g，萃取温度120 ℃，萃取时间为50 min，无水硫酸钠添加量为0.020 g，解析时间为1 min。

2.2 GCMS/SPME分析食用油和地沟油

利用顶空-固相微萃取优化条件对几种商用食用油和地沟油进行萃取并通过GCMS进行分析，得到总离子流图并利用NIST数据库对数据进行解析和比较，得到一种鉴别地沟油的分析方法。

2.2.1 商用食用油和地沟油组分中比较对象的选择和定性分析

无论是地沟油还是商用食用油，虽然其主要组成成分基本一致，但是整体上组成成分比较复杂，色谱峰都超过100个，还有不少组成成分在NIST库中难以得到很好的匹配，所以确定可以用来比较鉴别的组成成分也相应比较困难。

通过查阅参考文献资料，本研究选择了商用食用油和地沟油中都存在的庚醛和另外一种物质作为比较参照物(称之为疑似间苯二胺)。在优化条件下萃取商用食用植物油(其中一个)的部分GC-MS谱图如图1所示，在优化条件下萃取地沟油(其中一个)的部分GC-MS谱图如图2所示。

图1 在优化条件下萃取商用食用油 图2 在优化条件下萃取地沟油

庚醛的识别比较可靠，在NIST查询中相似率超过90%，与上海交通大学的王晓乐老师的研究结果一致[11]，但是所选第二个组分的质谱定型则具有不确定性，其质谱图比较如图3、图4所示。

图3 在6.60 min保留时间时某组分质谱 图4 由NIST WebBook网站得到的间苯二胺标准质谱

比较二者的质谱图可以了解到，分子离子峰(109)和基峰(108)一致，但是在碎片离子80和81上的大小顺序正好相反，致使得到的定型分析结果间苯二胺具有不确定性(匹配率不超过90%)，所以称之为疑似间苯二胺。

2.2.2 地沟油判别探索研究

对比较对象庚醛和疑似间苯二胺在TIC峰面积考察后发现商用食用油分析结果中疑似间苯二胺峰面积与庚醛峰面积之比远小于地沟油中二者峰面积之比。以此为依据，提出以A值鉴别地沟油的分析方法。A=S2/S1，其中S2为疑似间苯二胺峰面积，而S1为庚醛峰面积。地沟油和商用食用油A值数据如表2所示。

表2 商用食用油和几种地沟油A值比较

从表2可知商用食用油的A值接近1，明显小于地沟油的A值，地沟油的A值接近或者大于10。

3 结论

本文以顶空和固相微萃取作为样品前处理手段的GC-MS分析检测方法对地沟油和商用食用油的鉴别进行了研究。运用经过优化后的固相微萃取条件得到GC-MS的总离子图，并对此进行一系列定性分析和比较研究，将其中两种物质即疑似间苯二胺和庚醛的色谱峰面积之比即A值作为判定是否为地沟油的表征指标，发现以A值鉴别地沟油具有一定的参考价值，A值接近1时一般为商用食用油，而A值近接或大于10时，此油可能是地沟油。

当然，上述探索也仅仅只是6个样品的分析结果，还需要多个样品进行验证，特别需要对不同来源的地沟油进行分析验证，以检验结论是否可靠。