皂化-冷冻-萃取法研究加热或长期放置对植物油中短链脂肪酸含量的影响

李梦娇，刘 迪，马海艳，高敬林，韩 瑞，王斯琪，律 涛，蒋 晔

(河北医科大学 药学院，石家庄 050017)

油脂化学

皂化-冷冻-萃取法研究加热或长期放置对植物油中短链脂肪酸含量的影响

李梦娇，刘 迪，马海艳，高敬林，韩 瑞，王斯琪，律 涛，蒋 晔

(河北医科大学 药学院，石家庄 050017)

为研究加热或长期放置对植物油中短链脂肪酸含量的影响，采用皂化-冷冻-萃取法分离除去植物油中的高级脂肪酸等干扰成分，采用气相色谱法(GC-FID)对植物油加热或长期放置后的短链脂肪酸含量进行了分析测定。结果表明：长期放置及加热的植物油中均检出了己酸、庚酸、辛酸3种短链脂肪酸，而正常植物油中未检出；短链脂肪酸含量随植物油加热温度升高、放置时间延长增加，其存在可用于表征植物油发生了氧化劣变；此外，反复加热及水洗不能去除这些短链脂肪酸，因而短链脂肪酸有望作为植物油品质评价的辅助指标。

短链脂肪酸；植物油品质评价；气相色谱法；加热；长期放置

植物油成分主要是各种饱和或不饱和高级脂肪酸酯，这些不饱和脂肪酸具有重要的生理功能。正常植物油一般不含有短链脂肪酸，但是在长期放置或加热之后，会发生氧化、分解、聚合等系列复杂反应而品质降低，生成短链脂肪烃、短链脂肪酸类物质，不仅使植物油营养价值降低，甚至会对人体健康造成危害[1-3]。

目前，对于植物油中脂肪酸的分析检测有多种方法，其中酸值测定法常用于测定植物油中的游离脂肪酸，但是油本身的颜色会给终点判断造成困难[4]，因而此法特异性较差；脂肪酸甲酯的气相色谱测定法[5-11]多用于脂肪酸的种类及含量分析，然而根据植物油氧化机理分析，植物油氧化劣变产生的脂肪酸主要是C6～C10等短链脂肪酸，由于短链脂肪酸甲酯化后更易挥发损失，因而此法不适用于短链脂肪酸的分析测定；此外，顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用法可用于检测潲水油等劣质油品中的挥发性脂肪烃、脂肪酸类[12]，但该方法对仪器设备要求较高，适用范围有限。

鉴于在植物油短链脂肪酸测定中样品前处理方法的局限性，目前关于加热或长期放置的植物油中短链脂肪酸测定的研究未见报道。本文将皂化-冷冻-萃取法用作植物油中短链脂肪酸分离测定的前处理，进一步采用气相色谱法(GC-FID)对不同植物油在加热或长期放置过程中氧化劣变产生的短链脂肪酸进行了分析测定，方法操作简单，有机溶剂消耗少，且对仪器设备要求低。本实验考察了植物油加热、长期放置后短链脂肪酸的产生及反复加热、水洗对短链脂肪酸的去除情况，同时分析了短链脂肪酸的产生机理，试图将其用于表征植物油氧化劣变的程度，并与植物油品质相关联。

1 材料与方法

1.1 实验材料

GC7900气相色谱仪(上海天美科学仪器有限公司)，PEG-20M色谱柱(30 m×0.53 mm×1.00 μm，中国科学院兰州化学物理研究所色谱技术研究开发中心)，AE240电子天平(梅特勒-托利多公司)，DZTW型调温电热套，85-2型电动搅拌器，0.45 μm微孔滤膜(有机相)。

正己烷(色谱纯)，氢氧化钠(分析纯)，浓磷酸(优级纯)，无水亚硫酸钠(分析纯)，对照品正己酸、正庚酸、正辛酸(纯度均大于98%，均购自中科质检生物技术有限公司，产品编号依次为111641、GF0834-1、190078-201501)

金龙鱼大豆油1～3，生产批号依次为201409231004276、201410210959381、201411011527408；金龙鱼玉米油1～3，生产批号依次为201410290907301、201411021120298、201411231225217；金龙鱼葵花籽油1～3，生产批号依次为201501051139162、201501180929481、201502110119237；金龙鱼调和油1～3(成分为大豆油、菜籽油、葵花籽油、玉米油、花生油、稻米油、芝麻油、亚麻籽油)，生产批号依次为201502210903713、201502272248289、201503240856574。油样均从超市购得。

1.2 实验方法

1.2.1 模拟油样制备

(1)长期放置油样的制备：分别称取4种油样(各3个批号)，于常温(30℃±2℃)、相对湿度60%±10% 的条件下敞口放置12个月，在实验期间1个月、2个月、3个月、6个月、12个月分别取样。

(2)加热油样的制备：分别称取4种油样(各3个批号)，于100、125、150、175、200、225、250℃7个温度条件下加热，每次加热时间为0.5 h，加热完成后自然冷却，在室温下敞口放置24 h取样。

(3)反复加热油样的制备：分别称取4种油样(各3个批号)，于200℃下依次加热1、2、3次，每次加热时间为0.5 h，每次加热完成后自然冷却，在室温下敞口放置24 h取样。

(4)水洗油样的制备：分别称取4种油样(各3个批号)，于200℃将油样进行加热，自然冷却，室温下敞口放置24 h，加3倍体积的蒸馏水，1 000 r/min转速搅拌下分别洗涤1、2、3次，每次洗涤时间2 h，洗涤完成分取油层。

1.2.2 皂化-冷冻分离-萃取油样

称取25 g制备好的油样于圆底烧瓶中，加入25 mL氢氧化钠溶液(2 mol/L)、0.1 g无水亚硫酸钠，于104℃下冷凝回流1 h，回流速度1～2滴/s。水解完成后自然冷却至室温，转移至分液漏斗中，静置分层。分取水相于锥形瓶中，加入浓磷酸，调水相pH为1，-18℃下冷冻0.5 h，微孔滤膜过滤，滤液用10 mL 正己烷分两次萃取，分取正己烷层进气相色谱分析。

1.2.3 短链脂肪酸含量测定

1.2.3.1 气相色谱条件

色谱柱：PEG-20M(30 m×0.53 mm×1.00 μm)；升温程序：初始温度50℃，维持1 min，以10℃/min 升至200℃，维持10 min；载气：高纯氮气；燃气：氢气；助燃气：空气；载气流速：15 mL/min；FID检测器。

1.2.3.2 标准曲线的建立

分别准确称取正己酸11.6 mg、正庚酸12.6 mg、正辛酸10.0 mg于10 mL容量瓶中，加正己烷至刻度，即得质量浓度分别为1.16、1.26、1.00 mg/mL的单一对照品储备液。

分别精密量取0.4 mL正己酸储备液、0.4 mL正庚酸储备液和1.25 mL正辛酸储备液于10 mL容量瓶中，加正己烷至刻度，摇匀，即得正辛酸、正庚酸、正己酸质量浓度分别为125、50.4、46.4 μg/mL的混合对照品溶液。取混合对照品溶液，用正己烷稀释得到正己酸、正庚酸、正辛酸质量浓度依次为2.32～46.40 μg/mL、2.52～50.40 μg/mL、6.25～125.00 μg/mL的系列对照品溶液。

取系列对照品溶液各0.5 μL进样分析，记录色谱图，以峰面积(A)对溶液质量浓度(C)作图，得线性方程。线性方程分别为：正己酸A=4.83×104C-7.17×104；正庚酸A=3.83×104C-8.25×103；正辛酸A=1.39×104C-1.49×105。相关系数依次为：0.999 4、0.998 9、0.999 4。结果可见，正己酸、正庚酸、正辛酸在各自的线性范围内线性关系良好。

2 结果与分析

2.1 长期放置或加热油样中短链脂肪酸的产生情况

不同植物油样品在长期放置或不同温度下加热后产生短链脂肪酸的情况见表1、表2。

采用IBMSPSS Statistics 21软件对表1数据进行F检验和χ2检验，己酸检验统计量χ2=66.230，P<0.05；庚酸检验统计量χ2=67.746，P<0.05；辛酸检验统计量F=1 171.314，P<0.05。由结果可见，不同时间内放置时，短链脂肪酸产生量不同，脂肪酸含量差异具有统计学意义；对表2数据进行χ2检验，己酸检验统计量χ2=80.776，P<0.05；庚酸检验统计量χ2=79.679，P<0.05；辛酸检验统计量χ2=80.683，P<0.05。由结果可见，不同温度下加热时，短链脂肪酸产生量不同，脂肪酸含量差异具有统计学意义。

由表1、表2可知，3种脂肪酸含量与加热温度、放置时间均存在相关关系，随着加热温度升高或放置时间延长短链脂肪酸含量增加；此外，在同样的加热温度下，不同植物油加热产生的短链脂肪酸含量不同，其中玉米油、葵花籽油加热后产生短链脂肪较多，大豆油产生短链脂肪酸较少。

表1 不同放置时间下短链脂肪酸产生情况

注：未放置的植物油样品中未检出短链脂肪酸。

表2 不同加热温度下短链脂肪酸产生情况

注：未加热的植物油样品中未检出短链脂肪酸。

2.2 反复加热、水洗对短链脂肪酸的去除情况

以大豆油1为例，考察反复加热、水洗对短链脂肪酸的去除情况，结果见图1。由图1A可知，随着加热次数增加，短链脂肪酸含量稍有下降，但仍能检出，这是由于加热可以使短链脂肪酸挥发除去，然而此过程中会有新的氧化断链反应发生；由图1B可知，将加热后的油样进行反复水洗，短链脂肪酸含量稍有下降，但仍能检出。对其余植物油样进行反复加热、水洗，短链脂肪酸变化趋势与大豆油1一致。

注：A为反复加热对短链脂肪酸的去除情况； B为反复水洗对短链脂肪酸的去除情况。

图1 反复加热或水洗对短链脂肪酸的去除情况

3 讨 论

植物油所含脂肪酸主要是16或18个碳的脂肪酸，如棕榈酸、油酸、亚油酸和硬脂酸，其中饱和脂肪酸的碳链上只有饱和的C—C单键或C—H单键，结构整齐，碳链间容易形成氢键，形成紧密结构，化学性质较为稳定；而不饱和脂肪酸的双键几乎总是顺式几何构型，这使不饱和脂肪酸的烃链有约30°的弯曲，干扰它们堆积时有效地填满空间，结果降低了范德华力，使脂肪酸的熔点随其不饱和度增加而降低，稳定性亦随之下降。

根据人们目前普遍认同的植物油自动氧化历程[13-18]：在稍高温度的作用下，不饱和脂肪酸中双键的位置便会向羧基移动而产生多种位置异构体，温度如果继续升高便会发生断裂，此时有可能会生成一些短链的饱和脂肪酸，因此理论上可以检出。由实验结果可知加热或长期放置的油样中检出己酸、庚酸、辛酸3种脂肪酸；不同植物油在相同温度下加热时产生短链脂肪酸不同，其中高级不饱和脂肪酸含量较多的植物油如玉米油、调和油加热时产生短链脂肪酸较多，反之高级不饱和脂肪酸含量较少的植物油如大豆油加热时产生短链脂肪酸较少。由此可以证明短链脂肪酸由高级不饱和脂肪酸断链产生。短链脂肪酸(以辛酸为例)的产生机理解释如下：

4 结 论

本文通过对植物油皂化-冷冻-萃取分离得到游离的短链脂肪酸，并通过气相色谱法(GC-FID)对加热及长期放置的植物油样品进行测定，结果在长期放置或加热的植物油中均检出了己酸、庚酸、辛酸3种短链脂肪酸，而正常植物油中未检出。通过对植物油加热或放置过程中产生短链脂肪酸的规律及原理进行考察，可得出结论：短链脂肪酸的产生显示油品发生了变质，同时表明油品营养价值降低，更为重要的是实验结果表明反复加热及水洗不能将短链脂肪酸完全去除，因而本文提出短链脂肪酸有望成为植物油品质评价的辅助指标。此外，本实验研究内容也有望为地沟油等劣质油检测提供一定的理论依据，但其在地沟油等劣质油检测中的应用仍需进一步研究。

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Influence of heating and long-period storage on content of short chain fatty acids in vegetable oil by saponification-freezing-extraction method

LI Mengjiao, LIU Di, MA Haiyan, GAO Jinglin, HAN Rui,WANG Siqi, LÜ Tao, JIANG Ye

(Pharmacy College, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, China)

In order to study the influence of heating and long-period storage on the content of short chain fatty acids in vegetable oils, the interferents in oils such as senior fatty acids were removed by saponification-freezing-extraction method, and the content of short chain fatty acids in vegetable oils which were heated or long-period stored were analyzed by gas chromatography (GC-FID).The results showed that there were three kinds of short chain fatty acids detected in heated and long-period storage vegetable oils, including hexanoic acid, heptanoic acid and octanoic acid, but they were not detected in normal vegetable oil. With heating temperature rising and storage time prolonging, the content of short chain fatty acids increased, so the existance of short chain fatty acids could be used to characterize oxidation deterioration of vegetable oil. In addition, these short chain fatty acids could not be removed by repetitive heating and water washing, so they were expected to be used as the auxiliary index of quality evaluation on vegetable oil.

short chain fatty acid； quality evaluation on vegetable oil； gas chromatography; heating; long-period storage

2016-07-13；

2017-02-16

河北省食品检验研究院开放基金；河北省省级大学生创业创新训练项目(USIP201534A)

李梦娇(1993)，女，2011级药学专业本科生，研究方向为药物质量控制与研究(E-mail)1846154302@qq.com。

蒋 晔，教授(E-mail)jiangye@hebmu.edu.cn。

TS201.2; TQ645.6

A

1003-7969(2017)06-0038-06