CN105510453A - 用于测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值的预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值的预处理方法。本发明首先通过酯交换反应将食用油中的甘油三酯转化成游离甘油，通过萃取技术除去脂肪酸甲酯和游离脂肪酸，这一预处理方法使得可以继而用气相色谱-裂解-稳定同位素比值质谱仪测定甘油稳定氧同位素组成。该法安全、高效，操作简单，适合食用油中甘油稳定氧同位素比值的测定。

Description

用于测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值的预处理方法
技术领域：
本发明涉及测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值(记作δ18O)的预处理方法。具体而言，样品通过酯交换反应使食用油中的甘油游离出来，液液萃取除去脂肪酸甲酯，利用气相色谱-裂解-稳定同位素比值质谱仪(GC-P-IRMS)测定甘油的δ18O，属于稳定同位素分析技术领域。
背景技术：
食用油是人们日常生活中必不可少的食物，但食用油因种类、来源不同而存在较大的营养价值和市场价格差异。我国是世界上最大的食用油生产国和消费国，食用油的消费量逐年攀升，随着生活水平的提高，富含不饱和脂肪酸的植物油，尤其是高档植物油越来越受到消费者青睐。然而由于我国食用油行业准入制度不完善，生产标准低，市场上食用油质量良莠不齐，更有甚者，有些不法企业弄虚作假，以廉价食用油冒充高档植物油的现象屡见不鲜，以动物油脂、潲水油冒充纯种植物油的情况更是当前油品监管的难题。
稳定同位素技术在食品种类、来源辨别及掺伪鉴别方面具有重要应用，国外从上世纪开始研究不同来源油脂的稳定同位素特征。作为油脂中的主要成分，甘油的稳定碳氧同位素特征因油脂属性(动物脂肪、植物油)和种类(橄榄油、菜籽油、亚麻油等)的不同而存在差异，该特征已成功的被用作高档橄榄油的真实性鉴别依据。然而，食用油中甘油δ18O的测定是稳定同位素分析领域的技术难题，这是因为其在食用油中是以甘油三酯的形式存在，测定时需提取甘油，排除其他含氧组分的干扰后方可进行稳定同位素分析：Weber等人(13C-paternofNaturalGlycerol:OriginandPracticalImportance)报道了利用高浓度氢氧化钠溶液水解油脂，酸化处理并用乙醚/石油醚混合液除去脂肪酸后用乙醇溶解甘油，然后通过减压蒸馏提取甘油并用高效蒸馏器纯化甘油的方法；Camin等人(ApplicationofmultielementstableisotoperatioanalysistothecharacterizationofFrench,italian,andspanishcheeses和CorrelationbetweenmultielementstableisotoperatioandgeographicalorigininPeretacows'milkcheese)沿用Weber的方法处理了奶酪中的甘油，将甘油五氧化二磷干燥器中进行充分干燥然后用高温裂解元素分析仪-稳定同位素比值质谱仪(TC/EA-IRMS，含手动进样过程，对操作人员的技能要求高)测定甘油的δ18O；Fronza等人(δ13Candδ18O-valuesofglyceroloffoodfats)选择甲醇溶解油脂样品，在甲醇钠存在的条件下进行酯交换，减压蒸馏除去大部分甲醇后将剩余物溶于正己烷和水的混合液中，酸化水相并除去脂肪酸，通过乙醇提取甘油并用减压蒸馏对之纯化，结合CHN-EA-IRMS测定了甘油δ18O。由上述介绍可知，已有的这些测定油脂中甘油δ18O的方法，前处理过程复杂，分析时对样品纯度要求苛刻，对操作人员的技能要求高。为克服上述方法的弊端，Jung等人(Reductiveestercleavageofacylglycerides–GC-C/P-IRMSmeasurementsofglycerolandfatyalcohols)选择了结合酯裂解和气相色谱-燃烧/裂解-稳定同位素比值质谱仪(GC-C/P-IRMS)测定甘油δ18O的方法：样品溶解在叔丁基甲醚中，加入氢化铝锂(LiAlH4)后70℃保温1h，冷却后再加入LiAlH4，再70℃保温1h，冰浴冷却后用碳酸钾除去过量的LiAlH4，并加入乙醇/乙醚混合溶液，剧烈振荡后取出水相并再加入乙醇，酸化该溶液并除去Al(OH)3，然后加入玻璃粉并用乙醇洗涤沉淀物最后才取样测定。可以看出，这个方法的前处理过程极尽繁琐，并且氢化铝锂是危险品(遇水易爆炸)，使用和保存过程中存在一定的安全风险。
本发明开发了一种用于测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值的预处理方法，进而根据GC-P-IRMS的分析实现了甘油δ18O的测定，该方法安全、高效，成本低，对操作人员的技能要求低，可用于食用油中甘油δ18O的常规分析。
发明内容：
(1)拟解决的问题
本发明的目的在于针对食用油中甘油δ18O测定的技术难题，提供一种安全、低成本的检测技术，为食用油的真实性鉴别提供有效分析手段。
(2)本发明的具体方案
本发明采用酯交换原理，使食用油中的甘油游离出来；酸化除去脂肪酸后将溶液中和使pH呈中性，用乙醇溶解沉淀后直接利用GC-P-IRMS测定甘油δ18O。
具体而言，本发明提供了用于测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值的预处理方法，优选地，其中所述的食用油为动物脂肪和植物油，其中植物油如葵花籽油、菜籽油、大豆油、花生油、橄榄油、棕榈油、色拉油，也可以用于潲水油的分析。
具体实施步骤如下：
a)取食用油样品溶于异辛烷中，充分震荡；
b)向上述溶液中加入氢氧化钾甲醇溶液，充分震荡后静置，得到下层澄清溶液b；
c)酸化b溶液，加入异辛烷，除去溶液中残留的脂肪酸，得到混合溶液c；
d)调整c中得到的溶液至pH为7左右，并加入无水甲醇溶液，得到甘油甲醇溶液d；以及，任选地，
e)用GC-P-IRMS测定甘油的δ18O值。
(3)有益效果：
本发明建立了一种该方法无需复杂前处理，操作简单，安全性高的测定食用油中甘油δ18O的方法，有利于油脂中甘油氧同位素分布特征的研究及油脂分类鉴别技术的研究与开发。
附图说明：
附图1GC-P-IRMS测定甘油δ18O的离子流图谱；
附图2测定甘油δ18O的准确性验证。
具体实施方式：
下面结合具体实例对本发明进一步说明。
实施例一：
1材料方法
1.1仪器
气相色谱仪(TraceGC)，裂解转化装置(ISOLink)，稳定同位素比值质谱仪(DeltaVAdvantage)，上述仪器均购自赛默飞世尔科技(中国)有限公司；
恒温水浴锅(北京神泰伟业仪器设备有限公司)。电子分析天平(梅特勒-托利多国际股份有限公司)。
1.2试剂
植物油；过饱和氢氧化钾甲醇溶液；浓盐酸。
1.3色谱条件
CP-Wax毛细管色谱柱(25m*0.25mm*0.20μm)；载气为氦气；柱流速1.2mL/min；进样口温度270℃；升温程序为：起始温度120℃，保持1min，以20℃/min升温至220℃，保持7min；进样体积1μL；分流比20:1。
1.4裂解装置工作条件
裂解装置中使用裂解管(陶瓷管，内附铂管)，工作温度为1280℃。
1.5样品预处理
称取0.12g植物油并溶于8mL异辛烷中；加入400μL过饱和氢氧化钾甲醇溶液(使甘油三酯在氢氧化钾催化下与甲醇进行酯交换反应)，充分振荡后静置并除去上层溶液(主要是脂肪酸甲酯)，向下层溶液中加入约70μL浓盐酸中和氢氧化钾并保持酸性，溶液分层再次除去上层溶液(主要是游离脂肪酸)，向下层溶液中加入50μL过饱和氢氧化钾甲醇溶液中和浓盐酸，待盐沉淀后加入1mL甲醇，并将含有甘油的甲醇上层溶液转移至2mL试剂瓶中，待用。
1.6样品测定
取1.5中处理的样品1μL注入气相色谱中，经气相色谱分离甘油与甲醇，将甘油转移至裂解装置中反应生成一氧化碳(CO)，将该CO导入到稳定同位素比值质谱仪中分析(见附图1)，得出甘油的δ18O值。
1.7测定结果
附图1表明，甘油经上述处理后用气相色谱-裂解-稳定同位素比值质谱仪分析δ18O，不会受到其他含氧化合物的干扰。
处理后的甘油-甲醇溶液连续5次进样测定，结果见表1。
表1甘油δ18O重复测定结果
样品 1 2 3 4 5 标准偏差
δ18O(‰) 19.49 18.99 19.64 19.44 19.16 0.26
由上表可知，该法测定样品中甘油氧同位素的标准偏差为0.26‰(同类仪器裂解测定有机物中δ18O的精度要求为0.8‰)。
实施例二：
使用实施例一中的样品预处理方法和测定条件，选择一玉米油作为研究对象，取5份油脂处理后并测定甘油δ18O，结果见表2。
表2玉米油的甘油δ18O重复测定结果
样品 1 2 3 4 5 标准偏差
δ18O(‰) 18.91 18.85 19.34 19.61 19.97 0.47
由表2可知，连续测定玉米油中甘油δ18O的标准偏差为0.47‰。
实施例三：
验证本发明测定甘油δ18O的准确性，向玉米油中按甘油含量掺入10％、25％、50％、75％的丙三醇(甘油试剂)，混合均匀后使用实施例一中的样品预处理方法和测定条件测定各模拟样品的甘油δ18O值，结果见附图2。
附图2中，模拟样品中甘油δ18O测定值随丙三醇掺入而改变，且与丙三醇的掺入量呈线性正相关关系(R2＝0.95)，这表明该发明所涉及的预处理步骤和分析方法能够准确测定食用油的甘油δ18O值。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.用于测定食用油的甘油中稳定氧同位素比值的预处理方法，其特征在于
(a)取食用油样品溶于异辛烷中，充分震荡；
(b)向上述溶液中加入氢氧化钾甲醇溶液，充分震荡后静置后分层，去除上层溶液，得到下层澄清溶液b；
(c)酸化b溶液，加入异辛烷，溶液分层后除去上层溶液，得到混合溶液c；以及
(d)调整c中得到的溶液至pH为7左右，并加入无水甲醇溶液，得到甘油甲醇溶液d。
2.根据权利要求1的方法，其进一步包括如下步骤：
(f)用气相色谱-裂解-稳定同位素比值质谱仪(GC-P-IRMS)测定甘油的δ18O值。
3.根据权利要求1的方法，其中在步骤(c)中的酸化是通过盐酸进行的。
4.根据权利要求1的方法，其中在步骤(c)中的酸化是通过浓盐酸进行的。
5.根据权利要求1的方法，其中在步骤(d)中pH的调整是通过过饱和氢氧化钾甲醇溶液进行的。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中所述的食用油是植物油。
7.根据权利要求6的方法，其中所述的植物油是葵花籽油、菜籽油、大豆油、花生油、橄榄油、棕榈油、色拉油或潲水油。
8.根据权利要求6的方法，其中所述的植物油为玉米油。
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