气相色谱检测食品中 反式脂肪酸方法的研究

张远斌 马鹏媛

随着生活水平的不断提高，人们对于食品安全也愈发关注。研究发现，大部分食物中都含有一定量对人体有害的物质，比如反式脂肪酸（trans fatty acid，TFA）就是大多数食物当中非常常见的一种化合物，它主要来自于动物以及植物所产生的油脂，并且会在食物当中长期存在。如果摄入过多会对人体造成不同程度的伤害，食物中的反式脂肪酸含量越多，给人体带来的健康危害就越大。因此，对加工食品中反式脂肪酸含量的检测和控制是非常重要的。当前检测反式脂肪酸的方法有很多，但气相色谱法相对来说更加成熟、更加准确，因此要不断加强对于气相色谱检测方法的研究。

一、反式脂肪酸的定义和危害

1.TFA的定义。脂肪酸属于羟酸化合物，主要是由碳和氢组成的烃类基团所连接的羧基而组成，在油脂类以及油脂加工类产品中非常常见，比如由甘油和脂肪酸组成的三酰甘油酯，也是脂肪酸的一种。脂肪酸根据结构以及饱和程度等方面的不同可以分成不同类型，比如根据脂肪酸空间结构的不同，可以分成顺式脂肪酸和TFA;根据其饱和性的不同，可以分成饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸三种类型。其中，TFA属于非共轭不饱和脂肪酸，其化学成分是由一个或者多个反式双键构成的。大部分TFA比顺式脂肪酸的熔点高，顺式脂肪酸的熔点一般在13℃左右，在常温下以液体的形态存在，而TFA的熔点则高达46℃，在常温下一般是固体。TFA不仅可以通过人工加工的方式存在，在天然的食品中也会存在一定的TFA，比如动物油或者乳制品;人工TFA则一般是利用植物油进行氢化改性从而产生，也就是俗称的氢化油，氢化油的主要作用就是防止脂肪酸变质而造成食物味道的改变。

2.TFA对人体健康的危害。由于TFA具有增强食物口感、延长食物保质期的功效，因此受到了许多食品加工厂商的喜爱。但研究表明，TFA对于人体健康的危害是极大的，因此也受到了许多国家的制约。TFA对人体的危害主要以心血管为主，实验证明，TFA的过量摄入可以让血液中的低密度脂蛋白胆固醇含量上手，还会减少高密度脂蛋白胆固醇的含量。由于高密度脂蛋白胆固醇可以预防心脏病的发生，因此过多摄入饱和脂肪酸会增加心血管疾病的发生概率，而TFA的过量摄入则会让发病几率大大提升。TFA还能使人体血液的粘稠度增加，从而形成血栓。另外，TFA的过量摄入还会引发糖尿病、哮喘，甚至恶性肿瘤等症状，对青少年的成长有着非常不利的影响。

二、反式脂肪酸在食品中的来源

1.纯天然食物。TFA的存在方式比较广泛，尤其是部分动物自身就会产生TFA。比如牛羊等反刍食草动物在饲养过程中，由于草料中含有的不饱和脂肪酸被牛羊肠腔中特有的细菌酶氢化成为不饱和脂肪酸的异构体，就很容易出现在牛羊的脂肪以及乳品当中。这些脂肪酸一旦被人体吸收，就会集合在各个组织当中，进而导致疾病的产生。研究表明，动物脂肪TFA的占比高达5%-10%。

2.加工食品。由于现代人发现了氢化油脂对于食物口感的提升非常有效，还可以增加食品的保质期，因此氢化油成为了当前大多数油炸食品最广泛使用的食品加工油脂。不过，油脂的脱氢处理会产生大量的TFA，因此会对人体产生极大的损害。在植物油的加工过程中，为了清理其中的杂质、磷脂以及游离脂肪酸等物质，生产厂家基本都会对植物油进行精炼以提高质量，然而在对油脂进行脱胶、脱酸、脱色、脱臭等的过程中则很可能产生一定的TFA。比如脱臭工序，油脂的脱臭基本采用水蒸气蒸馏的方式进行，因为油脂中的异味组成的蒸气压高于脂肪酸，在气液表面接触面的水蒸气会和挥发的臭味饱和，从而达到脱臭的效果。不过蒸馏技术需要极高的温度，而高温会产生一定的TFA，并且这些TFA不易和脱臭物质一同被去除，这也是在植物油精炼过程中TFA的主要來源之一。

三、利用气相色谱法检测反式脂肪酸

气相色谱检测法（Gas chromatography）是检测食物中TFA最准确也是应用最广泛的方法，并具有操作便捷的特性。

1.检测原理。Gas chromatography的流程是在色谱柱中导入催化剂载体或者固定液，进而利用N2等载气把需要分析的食物带到色谱柱当中。在固定的环境中，由于脂肪酸碳链的长度、不饱和度以及双键几何构型等结构的差距，会造成不同脂肪酸在色谱中保留时间的不同，而且各个部分在载气以及固定液薄膜形成的气液两相中的分配系数也是不一样的，因此在载气流动中由于样品不同组分在气体中流动的距离有所差异，进而会逐渐分离。因此，可以根据不同脂肪酸的出峰顺序而判断脂肪酸的种类，进而可以分析出总脂肪酸中不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸以及TFA的含量。

2.测试条件。采用FID检测器将载气N2加压到300kPa、H2加压到50kPa、空气加压到50kPa，而石英柱则需要进行三级升温，开始要以110℃持续4min升温，之后按照每分钟3℃的速度升到170℃，然后以每分钟2℃的速度升到200℃左右，最后再恢复到每分钟3℃的速度升到230℃后关闭，并且确保当前温度持续6min左右。最终要保障进样口的温度是250℃，检测器的温度是260℃，实验中的分流比例则应当是1︰40。

3.样品提取及检测方法。大部分乳类食物应当按照GB/T5009.46《乳与乳制品卫生标准的分析方法》对脂肪进行提取，其他类型的脂肪制品则需要按照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》对脂肪进行提取。在提取适量的脂肪或者油脂样品后，需要按照GB/T5009-168《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》来制备动物植物油脂当中的脂肪酸甲酯，同时利用适量的氢氧化钠甲醇溶液回流，再加入12%-15%的三氟化硼甲醇将溶液回流，然后加入正己烷和饱和的氯化钠溶液，并对混合溶液进行震荡萃取，从而取出一部分正己烷放到Gas chromatography中进行分析。

4.对测试结果进行详细分析。根据检测结果，对当前检测出的甲酯标准色谱图进行完整分析后基本可以看出，大部分不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸以及TFA的分离情况相对不错，也有少部分的脂肪甲酯分离状况和预想差距较大，比如脂肪酸C18︰ln-9（trans）以及C18︰ln-11（trans）的分离情况与设想的差距还是非常大的。

5.线性范围和检出限。（1）利用脂肪酸C16︰0以及脂肪酸C18︰0甲酯标准品配制成浓度为0.05kg/mL-1.5kg/mL的混合标准溶液，其中肪酸C16︰0甲酯的线性回归方程是Y=565413X+1124，r的数值是0.997，n的代入数值是5。（2）利用基线噪音的2倍对应溶液浓度表示方法检出限，其中脂肪酸C16︰0甲酯的检测出限不得低于8.1μg/mL，C18︰0甲酯的检出限则不可低于8.9μg/mL。只要脂肪酸C16︰0甲酯的检出限低于C18︰0甲酯，就完全可以满足检测试验的基本要求。

6.加标回收率。从人造奶油、黄油以及全脂奶粉中对脂肪进行提取，其中黄油根据加工工艺的不同分为黄油a和黄油b，并且利用不同方式对C18︰ln-9（CIS）甲酯标准品和C18︰ln-9（trans）甲酯标准品分别检测2遍，检测回收率是98.3%-100.6%，如表1所示。

7.选择样品中TFA含量检测。通过检测实验中可以得知，人造奶油中含有TFA，利用外标法进行检测分析可以得知样品中的顺式脂肪酸和TFA含量，具体分析结果是：黄油a中的顺式脂肪酸含量是19.312%，TFA含量则占比9.937%;黄油b中的顺式脂肪酸含量是23.658%，TFA含量则占比14.256%;人造奶油中的顺式脂肪酸含量是21.510%，TFA含量则占比12.816%;全脂奶粉中的顺式脂肪酸含量是1.124%，TFA含量则为0。

总的来说，TFA对于人体健康的危害是很大的，但仍有很多人比较喜欢奶油和黄油等油脂较高的人造食品，因此必须加强对于食品中TFA含量的规范，加强Gas chromatography检测方法的使用，确保对食品中TFA的检测更加准确，给人们的食用提供更科学的依据，进而减少TFA对人体健康的危害。