基于原位电离-高分辨质谱技术结合特征脂肪酸含量鉴别菜籽油掺假的研究.pdf

2023年第36 卷第10 期基于原位电离高分辨质谱技术结合特征脂肪酸含量鉴别菜籽油掺假的研究张季，凌蕾，侯睿，覃宇，赵兴，向丽萍（遵义市产品质量检验检测院，贵州遵义56 30 0 0）摘要：建立了1种原位电离高分辨质谱技术快速鉴定菜籽油是否掺假及气相色谱测定特征脂肪酸预测掺假比例的方法。通过收集不同品种油样和建立模型，建立实时鉴别菜籽油是否掺假大豆油、棉籽油或棕榈油的检测方法，并通过测定掺假菜籽油的特征脂肪酸，进一步确定掺假油品种及预测掺假比例。结果表明：原位电离技术鉴别纯品或掺假菜籽油准确度分别为8 9.1%和10 0%。根据棕榈酸、亚油酸、油酸等特征脂肪酸含量可准确定性掺假油品种，掺假大豆油、棉籽油和棕榈油的比例预测偏差分别为0 33%、2%18%和4%11%。关键词：菜籽油；原位电离；高分辨质谱；掺假；特征脂肪酸Study on the identification of rapeseed oil adulteration based onREMIS technology combined with characteristic fatty acid contentZHANG Ji,LING Lei,HOU Rui,QIN Yu,ZHAO Xing,XIANG Li-ping(Product Quality Inspection and Testing Institute in Zunyi,Zunyi 563000,Guizhou,China)Abstract:A method for the rapid identification of adulterated rapeseed oil by in situ ionization massspectrometry and the determination of characteristic fatty acids by gas chromatography to predict the adul-teration ratio was established.By collecting different kinds of oil samples and establishing models,a real-time detection method was established to identify whether rapeseed oil was adulterated with soybean oil,cottonseed oil or palm oil.The adulterated oil varieties and the adulterated ratio were further determinedby measuring the characteristic fatty acids of the adulterated rapeseed oil.The results showed that the ac-curacy of in situ ionization technology in identifying pure or adulterated rapeseed oil was 89.1%and100%,respectively.According to the contents of characteristic fatty acids such as palmitic acid,linole-ic acid and oleic acid,the adulterated oil varieties could be accurately characterized.The prediction de-viations of adulterated soybean oil,cotton seed oil and palm oil were 0-33%,2%-18%and 4%-11%,respectively.Key words:rapeseed oil;in situ ionization;high resolution mass spectrometry;adulteration;character-istic fatty acid中图分类号：TS227菜籽油在我国食用油供给中占有举足轻重的地位 。目前,我国菜籽油的产量低、价格高,而其他低价油不断充斥市场,因此，市场上有很多将大豆油、棕榈油、棉籽油等低价油掺于菜籽油中的行为。不同植物油的脂肪酸（FAs)组成不同,可以利用其特征脂肪酸含量定性掺假品种及预测掺假比粮食与油脂文献标志码：A文章编号：10 0 8-9 57 8(2 0 2 3)10-0 155-0 4例 2 。气相色谱法(CC)因其快速、方便、普及率高而得到了广泛的应用 3。近年来,原位电离质谱技术（REIMS）在食用油鉴别中逐步受到关注，可用于产地溯源、物种识别、掺杂掺假、等级评价等方面研究 4。此前也有研究 5 采用电烙铁建立了菜籽油掺假的鉴别方法。155收稿日期：2 0 2 3-0 4-10基金项目：遵义市综合检验检测创新公共服务平台能力提升（黔科中引地 2 0 2 1 40 0 8）作者简介：张季（198 9一），男，工程师，研究方向为食品检测技术。通信作者：向丽萍（197 0 一），女，研究员，研究方向为食品质量安全与风险分析。156本研究基于电烙铁-原位电离源-飞行时间质谱仪（ESII-REIMS-Q-Tof），通过对不同食用油及掺伪样品进行实时分析，建立了1种无需样品制备的快速分析方法，用于食用油的掺伪鉴别,并采用气相色谱-质谱技术测定掺假菜籽油的特征脂肪酸含量，用于定性掺假油品种以及预测掺假比例。2 种分析方法优势互补，为菜籽油的掺假鉴别工作提供了新的思路。1材料与方法1.1 材料与试剂菜籽油、大豆油、棕榈油、棉籽油，市售；石油醚、氢氧化钠、正庚烷、氯化钠、体积分数15%三氟化硼甲醇溶液,分析纯；甲醇、异丙醇、甲酸钠、亮氨酸脑啡肽(Leu-Enkaphalin）,质谱纯;37 种脂肪酸甲酯混标标准品（10 mg/mL），上海安普璀世标准技术服务有限公司;2 0 g/L氢氧化钠甲醇溶液、饱和氯化钠溶液、34g/mL甲酸钠溶液，实验室自制。1.2仪器与设备8890-FID气相色谱仪-氢火焰离子检测器，美国Agilent公司;XevoG2-XSREMISQ-Tof原位电离源飞行时间质谱仪，美国Waters公司；ESIIprobeWSD151电烙铁，德国WELLER公司;Pump11Elite注射蠕动泵，美国Harvard公司；XY-201烟雾净化器，深圳市星奕环保科技有限公司；Milli-QRefer-ence超纯水发生器，美国Millipore公司；ALC-210.4型电子天平，德国Sartorius公司；3-30 KS台式高速冷冻离心机，美国Sigma公司；KQ-700DE数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。ESI-REIMS-Q-Tof采集样品装置图见图1。温度控制器电烙铁气溶胶食用油一烟雾图1ESII-REIMS-Q-Tof采集样品装置图1.3掺假菜籽油样品的制备将掺假比例为2 0%、50%和8 0%（以混合后菜籽油总体积计）的大豆油5组（D1D 5）、棕榈油5组(Z1Z5）、棉籽油5组(M1 M5)掺人对应编粮食与油脂号的菜籽油5组（C1C 5)样品中,共计得到自配混合掺假菜籽油样品45组。另外采集46 组菜籽油样品进行实时溯源检测。1.4试验方法1.4.1原位电离质谱法1.4.1.1 每日校正每日进行电烙样品前，移取配制的甲酸钠溶液30mL于原位电离-高分辨质谱仪进样C瓶中进行501200m/z的全质量轴校正。1.4.1.2实时校正将溶有亮氨酸脑啡肽的异丙醇溶液(10 0 ng/mL)以2 0 0 L/min的流速连续注人原位电离-高分辨质谱仪。以亮氨酸脑啡肽（m/z554.2615）作为内标溶液，实时校正仪器检测的精确质量数。1.4.1.3样品采集取食用油样品约2 0 mL倒人50 mL离心管中，待电烙铁探针加热至50 0，接触样品0.5s后即刻取出，油样表面立即蒸发并产生气溶胶经传输线进入质谱仪进行数据采集，每个样本重复5次。每测试约5 10 份样品或者发现基线噪音过大时，需清洗离子源、电烙铁和连接管路，确保采集样品的数据准确可靠。1.4.1.4检测条件锥孔电压6 0 V；加热电压50 V；扫描范围为501200m/z;扫描频率1s;流速10 0 L/min;脂肪酸和磷脂在负离子模式下比正离子模式更容易产生电离 6-7 ,故本试验采用负离子模式采集样品。1.4.1.5数据处理MassLynx用于原始数据的采集、对齐、标准化。REIMS的模型建立采用主成分分析和线性判别分析(PCA-LDA)相结合的方法进行有效的数据分析。采用LiveID软件基于已采集数据建立模型。模型底座建立参数:PCA数量为2 5,线性判别数为3,未识别原位电离源阈值为2,分辨率为0.10,精确质量数范围为50(REIMS)1 200 m/z。1.4.2气相色谱法1.4.2.1样品采集准确称取0.1g食用油样品于2 50 mL锥形瓶中,加人8 mL体积分数2%的氢氧化钠甲醇溶液，将其连接到回流冷凝器后，于8 0 水浴锅上进行回流,直至油滴消失；从回流冷凝器上端加人7 mL体积分数15%的三氟化硼甲醇溶液，继续在8 0 水浴锅中回流2 min后,用少量纯水冲洗回流冷凝器，2023年第36 卷第10 期2023年第36 卷第10 期停止加热；从水浴锅中取出锥形瓶冷却至室温，然后准确加人2 0 mL正庚烷，充分振摇2 min，再加人20mL饱和氯化钠水溶液，静置分层；吸取上层溶液至进样瓶中，待测定。1.4.2.2仪器条件毛细管色谱柱,CD-2560(100 m 0.25 mm,0.2m）；进样器温度2 40；检测器温度2 50。程序升温：初始温度135，持续5min;135200，升温速率8/min，保持8 min;200230，升温速率10/min，保持2 0 min;230240，保持10.5min。载气为氮气；分流比2 0:1；进样体积1.0 L。2结果与分析2.1原位电离质谱法2.1.1自购样品建模与分析由图2 可知：不同品种的纯品食用油在图中区分度较高，没有交叉重叠现象，说明该模型能很好地区分鉴别4种食用油。由图3可知：纯品菜籽油与掺假菜籽油在图中呈现三维T形图,纯品菜籽油位于正中,掺假菜籽油随掺假比例升高而逐渐远离中心的纯品菜籽油，根据掺假品种不同而朝向不同,所建模型符合预期结果，但由于该模型对于未知掺假菜籽油鉴别成功率较低，所以掺假品种及掺假比例通过测定特征脂肪酸来确定。菜籽油大豆油棉籽油10棕榈油50-505LD21015图2纯品食用油聚类分析图表3不同品种食用油的特征脂肪酸及其含量范围脂肪酸种类棕榈酸低芥酸菜籽油2.57.0普通菜籽油1.5 6.0棕榈油39.347.5棉籽油19.0 26.4 大豆油8.0 13.5注：ND表示未检出/表示标准中未标注。粮食与油脂364202-4-50LD25图3菜菜籽油与掺假菜籽油的聚类分析图2.1.2实时溯源将纯品食用油聚类分析模型用于采集的46 组菜籽油的鉴别,结果见表1。按准确数3,即准确度 6 0%为鉴别成功,本试验准确度达到8 9.1%。表1采集菜籽油实时鉴别结果表准确数0个数2占比/%4.32.2 4.310.921.756.5将纯品食用油聚类分析模型用于45组掺假菜籽油的鉴别，结果见表2。掺假菜籽油识别结果全部为未识别，即所有样品均不是纯品油而是掺假油,本试验准确度达到10 0%。表2自配混合菜籽油实时鉴别结果表未识别数0个数0占比/%02.2气相色谱法定性掺假品种根据GB156802009棕榈油、GB/T15362021菜籽油、GB/T15372019棉籽油、GB/T015352017大豆油中规定的脂肪酸及其含量范5101520亚油酸15.030.09.5 30.09.012.016.7 62.248.059.0157菜籽油掺2 0%棕榈油掺50%檬榈油掺8 0%棕榈演掺2 0%大豆油掺50%大喜油掺8 0%大喜油掺2 0%棉籽油掺50%棉籽油掺8 0%棉籽油-10-505101212120000围，同时结合前期实测数据选择含量差异较大的部分脂肪酸作为特征脂肪酸用于鉴别工作,具体见表3。将气相色谱法实测的数据与之比较,从而定性掺/%油酸花生一烯酸51.0 70.00.14.38.0 65.03.015.036.044.0ND 0.413.5 21.717.0 30.035300芥酸豆蔻酸ND3.03.0 60.0ND 0.3ND 0.5ND 0.34104000.52.00.3 1.0ND 0.2526545100月桂酸/ND0.5/ND 0.1合计46100合计45100158假食用油品种。2.3掺假比例的确定根据掺假菜籽油检测结果制定计算公式，对未知菜籽油样品进行掺假比例预测，具体见表4。其中,X为菜籽油中掺假棕榈油、棉籽油或大豆油的掺假比例,%;Y为样品的棕榈酸/亚油酸含量检测结果,%。此外,豆蔻酸、月桂酸、芥酸含量可以辅助掺假棕榈油定性。亚油酸和油酸含量可以辅助掺假棉籽油定量，豆蔻酸含量可以辅助掺假棉籽油定性。亚油酸和油酸可以辅助掺假大豆油定量,月桂酸和豆蔻酸的可以辅助掺假大豆油定性。表4菜籽油掺假比例范围计算公式表掺假品种低芥酸菜籽油棕榈油43.4X+4.75(1-X)=Y棉籽油22.7X+4.75(1-X)=Y大豆油53.5X+22.5(1-X)=Y式中：对棕榈油而言,43.4、4.7 5和3.7 5分别为棕榈油、低芥酸菜籽油和普通菜籽油中棕榈酸含量的平均值；对棉籽油而言，2 2.7、4.7 5和3.7 5分别为棉籽油、低芥酸菜籽油和普通菜籽油中棕榈酸含量的平均值；对大豆油而言，53.5、2 2.5和19.7 5分别为大豆油、低芥酸菜籽油和普通菜籽油中亚油酸含量的平均值。2.4方法验证对2 7 个掺假食用油样品的特征脂肪酸含量进行测定并根据公式计算掺假比例。由表5可知：掺表5菜籽油掺假比例鉴别结果实测掺实测掺编号编号假比例假比例C1C1D1MIC1+20%D119%C1+20%M1C1+50%D154%C1+50%M1C1+80%D184%C1+80%M1C2C2D2M2C2+20%D214%C2+20%M2C2+50%D247%C2+50%M2C2+80%D280%C2+80%M2C3C3D3M3C3+20%D353%C3+20%M3C3+50%D369%C3+50%M3C3+80%D385%C3+80%M3粮食与油脂假大豆油、棉籽油和棕榈油的比例预测偏差分别为0 33%、2%18%和 4%11%。本试验结果总体上能为菜籽油掺假比例计算提供较为准确的数据支撑。3结论本研究通过原位电离-高分辨质谱技术采集4种不同品种食用油建立实时溯源判别模型，用于快速鉴定菜籽油是否掺假其他3种食用油，再结合气相色谱仪测定菜籽油特征脂肪酸，对比产品标准定性掺假品种及建立计算公式预测掺假比例。前者用于菜籽油掺假快速筛查，优势在于准确度高，筛查速度快；后者用于菜籽油掺假品种准确定性及掺假比例预测,2 种方法结合可以弥补各自的不足。普通菜籽油43.4X+3.75(1 X)=Y22.7X+3.75(1-X)=Y53.5X+19.75(1-X)=Y实测掺编号假比例CI/Z116%C1+20%Z138%C1+50%Z162%C1+80%Z12Z28%C2+20%Z238%C2+50%Z263%C2+80%Z2C3Z328%C3+20%Z354%C3+50%Z378%C3+80%Z32023年第36 卷第10 期【参考文献【1刘成，赵丽佳，唐晶，等中美贸易冲突背景下中国油菜产业发展问题探索 J中国油脂，2 0 19，44(9)：1-6,11.2 QIAN Y,RUDZINSKA M,GRYGIER A,et al.Determi-nation of triacylglycerols by htgc-fid as a sensitive tool forthe identification of 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