油脂中反式脂肪酸的检测
仪器网 · 2012-07-15 08:58 · 45738 次点击
摘要美国科学院在2002年指出,饮食中即使是每天摄取2~3g反式脂肪酸(TFAs:transfattyacids),人们的健康风险就会增加。所以,2003年7月9日美国食品药品监督管理局规定食品加工企业必须在产品营养标示中加列反式脂肪酸的含量,这一规定已于2006年1月实施。同时加拿大、巴西、丹麦等国家也相继制定食品中反式脂肪酸含量的相关规定。所以建立食用油脂中反式脂肪酸的定性定量方法应该引起我国科研工作者及油脂生产企业的重视,本文介绍近年来反式脂肪酸检测方法的进展情况。
关键词油脂反式脂肪酸检测方法
前言
油脂中反式酸(trans-fattyacids,简称TFAs)的定义是所有不饱和脂肪酸含有一个或几个反式构型双键的脂肪酸称之为反式脂肪酸。一直以来,人们公认饱和脂肪酸是身体健康的大敌,所以极力倡导以反式脂肪酸来替代饱和脂肪酸。但近年来一些科学研究表明,食品中的TFAs比饱和脂肪酸的危害更大。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也会产生不利影响,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%。从2003年6月1日起,丹麦市场上任何含TFAs超过2%的油脂都被禁止使用;而从2003年12月31日起,这个规定更拓展到含油脂的食品中。同时,加拿大、巴西等国家也制定食品中反式脂肪酸含量的相关规定。国际食品法典委员会(CAC)在第26届会议上,对营养标签法提出修正草案,也建议在食品营养标签上标示反式脂肪酸的含量。反式脂肪酸之所以同时引起这么多国家的关注,主要是因为近年来科学研究表明,反式脂肪酸在人体中代谢会降低人体中有益的高密度胆固醇(HDL)的含量,而使有害的低密度胆固醇(LDL)含量增加,会提高血液中低密度脂蛋白胆固醇浓度,导致心脑血管疾病、动脉阻塞硬化以及糖尿病、乳腺癌和老年痴呆症,还可能影响儿童生长发育和神经系统健康。同时,反式脂肪酸还会减少男性荷尔蒙分泌,对精子产生负面影响,中断精子在身体中的反应。随着科学研究
的不断深入,人们对反式脂肪酸对人体的危害认识也逐渐深入,所以建立反式脂肪酸的检测方法已刻不容缓。目前反式脂肪酸的检测方法主要有红外光谱法和气相色谱法。以下介绍反式脂肪酸的来源及其分析方法。
1食用油脂中反式脂肪酸的来源
反式酸在立体异构中位阻更小,结构上更加稳定,所以顺式脂肪酸只要吸收一定能量,就会从顺式转化为反式。天然油脂中的顺式脂肪酸,在油脂催化加氢生产氢化油(如人造奶油、起酥油)过程中,构型会发生变化,若发生部分氢化时,天然油脂在催化剂存在的条件下,氢原子和不饱和脂肪酸的加成以及双键的重排,使油脂中的顺式脂肪酸的一部分转化成反式脂肪酸。另外,油脂长时间高温加热,也会发生构型变化,产生反式脂肪酸,如在油脂脱臭操作时也会增加反式脂肪酸的含量。
2食用油脂中反式脂肪酸的检测
美国油料化学家学会(AmericanOilChemistSociety,AOCS)与官方分析化学家协会(AssociationofOfficialAnalyticalChemists,AOAC)指定使用红外光谱(IR)与气相色谱(GC)对反式脂肪酸的含量进行分析。AOCS推荐用C21:0作为内标来分析油脂中各种反式酸的含量,色谱柱为100m的毛细管柱,填充物为SP2560或CP-Sil88,BPX-70。然后根据出峰的顺序来确定脂肪酸的种类和含量。红外光谱法、气相色谱法各有其优点和缺点,
J.Frische用衰减全反射红外光谱法和气相色谱法同时测定人体脂肪组织中反式脂肪酸的含量,结果表明,用衰减全反射红外光谱法得到的反式脂肪酸的含量(3.07±0.27%),比用气相色谱法得到的含量(2.59±0.20%)要高。J.Frische认为气相色谱法得到的结果之所以低是因为在气相色谱法中,顺式C18:1与反式C18:1不能很好的分离。
2.1红外光谱法
红外检测是利用反式双键在900~1050cm-1附近有吸收,即反式双键上的C-H键在966cm-1处有特征吸收,这一吸收峰的峰面积可用相关的软件计算出来,当用反油酸甘油酯(100%trans)与三油精(指天然的甘油三油酸酯,100%cis)配成含不同浓度的反式酸的混合油脂建立标准曲线后,通过计算样品中966cm-1处吸收峰的峰面积即可从标准曲线中得到样品中反式脂肪酸的含量。
传统的傅立叶红外(FTIR)方法需要对样品进行甲酯化,并且要使用二硫化碳作为稀释溶剂。溶剂二硫化碳气味难闻,且经过一系列样品处理过程之后,方法的灵敏度和检出限都大大降低。基于传统的FTIR方法的这些局限性,一种基于可加热衰减全反射附件(Attenuatedtotalreflectance,ATR)新的红外测试方法被人们用来测定各类食品中反式脂肪酸的含量。此种ATR方法具有方便、快速、高重复性的特点。采样量不到50μL。采用这一方法测定反式脂肪酸的含量时,不需要对样品进行甲酯化等处理,并且在测固体样品中的反式脂肪酸的含量时,只需提取很少的样品中的油脂即可供测试。由于反式双键上C-H键在966cm-1处的吸收是油脂一个大的吸收的肩峰,所以使用ATR方法的关键是采用“trans-free”——即不含反式酸的参比脂肪作为背景校正来消除传统红外光谱方法中的基线倾斜与肩峰现象的影响。故选择与被测样品类似的“trans-free”脂肪作为参比。美国ThermoFisher仪器公司已开发出专门用于测定反式脂肪酸含量的红外仪,可测得低于1%的反式脂肪酸的含量。红外光谱法最大的优点就是快速、方便。在只要求定性反式脂肪酸时,更能显示其测定快速的特点。然而该方法也有其缺点,也就是当样品反式脂肪酸含量低于1%时,用该方法则无法检出反式脂肪酸,并且如果样品中反式脂肪酸含量超过30%时,检测结果的准确性会受到影响,仪器昂贵的价格也使该方法的广泛使用受到限制。
2.2气相色谱法
气相色谱法由于其实用性及灵敏度使其成为常用的分析反式脂肪酸的方法,其灵敏度可高达0.5%。由于不饱和脂肪酸的顺反异构体属于空间立体异构现象,在结构上极其相似,所以在常用的毛细管色谱柱上是很难分开的,需要专门的色谱柱才能分离开。国内鲍忠定等人用DB-23毛细管柱(30m×0.25mm.id)对食品中反式脂肪酸进行分析,实验结果表明,30m长的柱子并不能将油脂中的所有反式脂肪酸分开,但对顺反式油酸和顺反式亚油酸的分离效果较好。
美国油料化学家学会和分析化学家学会给出很多测定脂肪的方法,如AOCSCe1f-96、AOCSCd17-85和AOAC996.06等方法,这些方法在不同时期被推荐用来测定各类样品中油脂的含量。在AOCSCd17-85方法中,6.1m长的填充柱被用于分析人造奶油中的脂肪酸,通过与同等条件下得到的标准混合物的谱图对照来确定样品中的各种脂肪酸。AOAC996.06方法以C11:0为内标用气相色谱测定食品中的总脂肪含量、饱和脂肪酸含量、不饱和脂肪酸含量。但该方法不能测定出顺式或反式脂肪酸异构体单独的含量。
国内黄杰等人为应对国外食品营养标签的新变化,建立检测食品中反式脂肪酸含量的方法,用乙醚提取食品中的脂肪方法,经甲酯化后,用100m长,CP-Sil88FAME毛细管柱分析样品,结果表明,顺反式脂肪酸分离良好,检出限达9μg/mL,加标回收率为97.4%~101.2%,方法简单、准确、可靠性强。气相色谱法必须将甘油三酸酯分解释放脂肪酸,然后进行甲酯化处理才能进样,所以操作方法比较复杂,且设备比较昂贵。但该方法结果比较准确,是美国食品药品管理局(FDA)推荐使用的方法。
2.3其他方法
由于质谱是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,气相色谱-质谱联用法也被人们用来分析反式脂肪酸。J.Ruiz-Jimenez等人用超声波萃取14种面包食品中的脂肪,运用气-质联用仪测定样品中反式脂肪酸的含量,方法的检测和定量限分别为0.98~3.93μg/g和3.23~12.98μg/g,线性范围在最小检出限0.98~12μg/g之间,线性范围较宽,由于采用超声波辅助萃取,大大缩短萃取时间,是一简单可靠的方法。OliveriraMA等人尝试用毛细管电泳分析反式脂肪酸,通过优化电解液条件,在10min之内能流出10种脂肪酸,其中包括C18:1t和C18:2tt两个反式酸。银离子薄层色谱法在反式酸的检测中也有应用。BuchgraberM等人比较银离子薄层色谱和银离子液相色谱分析反式酸的效果,结果表明,银离子薄层色谱可以达到银离子液相色谱的效果,回收率在97.19%~103.17%之间。
3结语
近年来,反式酸对人体的危害的研究不断深入,控制反式酸的摄入量成为人们关注的问题,所以检测各类食品中反式酸含量的方法研究成为当今食品分析的一大热点。特别对于油脂加工企业,建立简单快速的反式酸的检测方法可促进企业改善和改进加工工艺,使加工过程中尽量少的生成对人体有害的反式酸,保障人类食品安全。随着国外各种关于反式酸强制性法规的制定和执行,食品中反式酸含量的问题在不久的将来将会引起我国有关部门和广大消费者的关注。
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