基于植物油中脂肪酸烷基酯含量變化鑒別廢棄油脂

劉夢婷，侯 靖，王 澍，盧躍鵬，周瑋婧

(武漢食品化妝品檢驗所，武漢 430012)

脂肪酸烷基酯(FAAEs)是由游離脂肪酸與低級醇類物質(zhì)反應產(chǎn)生的[1]，主要有脂肪酸甲酯(FAMEs)和脂肪酸乙酯(FAEEs)，如橄欖果因發(fā)酵會產(chǎn)生一定量的乙醇，進而產(chǎn)生脂肪酸乙酯。目前的文獻報道主要集中在橄欖油中脂肪酸烷基酯的研究，如Serio等[2]發(fā)現(xiàn)橄欖油中脂肪酸乙酯含量與發(fā)酵相關(guān)的感官缺陷存在一定關(guān)系,Jabeur等[3]研究了橄欖果在密封塑料袋和開孔塑料盒中貯藏后，榨取的橄欖油中脂肪酸烷基酯含量情況，發(fā)現(xiàn)因為開孔塑料盒中空氣流通，減慢了橄欖果發(fā)酵的過程，使橄欖油中脂肪酸烷基酯含量低于使用密封塑料袋貯藏橄欖果的情況，Gómez-Coca等[4]發(fā)現(xiàn)橄欖油在貯藏過程中脂肪酸乙酯含量隨時間的延長而上升，且較高的初始酸度、乙醇含量和溫度均會加速脂肪酸乙酯含量的上升。

對于其他種類的植物油，在油料正常生長、采收和榨油過程中均不會接觸含有甲醇和乙醇的物質(zhì)，故不應該含有較高濃度的脂肪酸烷基酯。但如果植物油與含有醇類的物質(zhì)接觸，如與發(fā)酵廚余垃圾接觸后，則可能產(chǎn)生脂肪酸烷基酯。本文報道了不同品種植物油中脂肪酸烷基酯含量情況以及植物油在烹飪、廢棄和廢棄油脂精煉過程中脂肪酸烷基酯含量變化的研究，以期為植物油品質(zhì)鑒別及摻偽鑒別研究提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

花生油(一級)、芝麻油、大豆油(一級)、菜籽油(一級)、玉米油(一級)和葵花籽油(一級)均購于湖北市場。

正己烷、乙醇(色譜純，德國Merck公司)； 無水乙醚(分析純，國藥試劑)；十六烷酸甲酯(純度>99%，ANPEL)、十七烷酸甲酯(純度>99%，ANPEL)、十八烷酸甲酯(純度>99%，ANPEL)、十八碳烯酸甲酯(純度>99%，Nu-Chek)、十八碳二烯酸甲酯(純度>99%，Nu-Chek)、十六烷酸乙酯(純度>99%，ANPEL)、十八烷酸乙酯(純度>99%，ANPEL)、十八碳烯酸乙酯(純度>99%，ANPEL)、十八碳二烯酸乙酯(純度>99%，ANPEL)標準品。

1.1.2 儀器與設備

7890B-5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司)，Vortex-Genie 2 渦旋混勻器(美國Scientific Industries公司)，N-EVAP111氮氣濃縮儀(美國Organomation Associates Inc.)，懸臂攪拌器(德國IKA公司)，硅膠固相萃取柱(1 000 mg，CNW)。

1.2 實驗方法

1.2.1 煎炸油脂的制備

取適量葵花籽油于圓底油鍋中，以明火加熱，放入生的食物煎炸，食物炸熟后取出，重新放入生的食物煎炸，以此重復至規(guī)定時間，冷卻后離心，去除固體沉淀，得到煎炸油脂，測定脂肪酸烷基酯的含量。

1.2.2 模擬廢棄油脂的制備

取適量煎炸60 min的葵花籽油與剪碎的水果蔬菜等質(zhì)量混合，密封后于20℃避光放置，至規(guī)定時間后離心，取上層油脂，測定脂肪酸烷基酯的含量。

1.2.3 與乙醇反應油脂的制備

將實驗用油脂與一定體積分數(shù)的乙醇溶液等質(zhì)量混合，密封后于20℃避光放置1 d，離心，取上層油脂，測定脂肪酸烷基酯的含量。

1.2.4 待精煉油的制備

稱取適量葵花籽油于廣口燒瓶中，加入一定量的脂肪酸烷基酯標準品后，使用懸臂攪拌器攪拌30 min，使樣品充分混勻，待脫色、脫臭。考慮與含乙醇廚余垃圾接觸后廢棄油脂脂肪酸乙酯含量升高，故加入脂肪酸乙酯標準品的量為脂肪酸甲酯的2倍。

1.2.5 油脂脫色

將三頸圓底燒瓶置于磁力攪拌加熱套中，其中一個頸口通過開孔橡膠塞插入溫度計，中間頸口通過開孔橡膠塞插入兩根玻璃管，一根玻璃管與真空泵相連，另一根玻璃管接入高純氮氣。通過第三個頸口加入按1.2.4制備的待精煉油，并加入占油質(zhì)量1%的活性白土和0.25%的活性炭，用橡膠塞密閉。調(diào)節(jié)溫度計及連接高純氮氣的玻璃管，使其浸入油脂中。開啟真空泵，調(diào)節(jié)氮氣流量，使體系真空度維持在0.095 MPa，保持加熱溫度為100℃，同時使用磁力攪拌子攪拌。脫色30 min后，將油脂冷卻至室溫，過濾分離吸附劑，得到脫色油，測定脂肪酸烷基酯的含量。

1.2.6 油脂脫臭

使用1.2.5所述裝置，加入脫色油，開啟真空泵，調(diào)節(jié)氮氣流量，使體系真空度維持在0.095 MPa，保持加熱溫度為260℃，脫臭1 h，得到脫臭油，測定脂肪酸烷基酯的含量。

1.2.7 脂肪酸烷基酯含量的測定

脂肪酸烷基酯含量的測定采用實驗室之前建立的方法[5]。稱取0.1 g油脂樣品于10 mL離心管中，加入1 μg十七烷酸甲酯作為內(nèi)標，再加入1 mL正己烷溶解樣品。硅膠固相萃取柱使用6 mL正己烷活化，將樣品加入活化好的固相萃取柱中，加入10 mL正己烷-乙醚(體積比99∶1)進行洗脫。收集洗脫液，氮氣緩慢吹至近干，加入1 mL正己烷復溶，上氣相色譜-質(zhì)譜儀分析。氣相色譜-質(zhì)譜條件：HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，電離方式為電子轟擊源(EI)，監(jiān)測方式為選擇離子監(jiān)測(SIM)，各化合物定量及定性離子信息見表1。

表1 各化合物定量及定性離子

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種植物油脂肪酸烷基酯含量(見表2)

由表2可知，6種共15個食用植物油樣品中脂肪酸烷基酯含量在ND～26.72 mg/kg之間，脂肪酸乙酯與脂肪酸甲酯比例(FAEEs/FAMEs)小于等于0.87，較Pèrez-Camino等[1]報道的初榨橄欖油中脂肪酸烷基酯平均含量(29.7 mg/kg)和FAEEs/FAMEs平均值(1.5)低。15個油脂樣品中，脂肪酸烷基酯含量最高的為1個芝麻油樣品，含量為26.72 mg/kg，其FAEEs/FAMEs為0.05，即該樣品中脂肪酸甲酯含量遠高于脂肪酸乙酯含量。FAEEs/FAMEs最高的為1個花生油樣品，為0.87。有8個樣品中未檢出脂肪酸乙酯，分析原因為從油料生長到加工過程，均不會產(chǎn)生乙醇或與乙醇接觸。

表2 6種植物油脂肪酸烷基酯含量

注：ND表示未檢出。

2.2 植物油煎炸及廢棄過程中脂肪酸烷基酯含量的變化(見圖1)

圖1 植物油煎炸及廢棄過程中脂肪酸烷基酯含量的變化

由圖1可見，植物油在30 min和60 min煎炸過程中，脂肪酸甲酯和脂肪酸乙酯的增長均不明顯。在廢棄過程中，廢棄1 d和廢棄7 d時，脂肪酸甲酯的含量沒有明顯的上升。而脂肪酸乙酯在廢棄1 d時即可觀察到上升，廢棄7 d時，脂肪酸乙酯含量升高為廢棄前的92倍。分析原因可能為植物性廢棄物發(fā)酵主要產(chǎn)生大量乙醇，而產(chǎn)生的甲醇含量相對很低，導致脂肪酸甲酯生成量遠小于脂肪酸乙酯生成量。

2.3 廢棄植物油中脂肪酸乙酯含量與煎炸及乙醇體積分數(shù)的關(guān)系(見圖2)

為了進一步證明植物油在廢棄過程中脂肪酸乙酯產(chǎn)生量與廢棄物中產(chǎn)生的乙醇量有關(guān)，考察了不同體積分數(shù)乙醇與油脂反應情況。同時，考察了植物油煎炸對脂肪酸乙酯含量的影響。每種情況平行實驗3次，結(jié)果見圖2。

圖2 與不同體積分數(shù)乙醇反應后葵花籽油中脂肪酸乙酯含量(n=3)

由圖2可知，隨著乙醇體積分數(shù)的增高，未煎炸植物油和煎炸植物油與乙醇反應后產(chǎn)生的脂肪酸乙酯含量均明顯上升。在各乙醇體積分數(shù)下，煎炸后的植物油與乙醇反應產(chǎn)生的脂肪酸乙酯含量均較未煎炸植物油高。說明植物油在烹飪過程中，甘油三酯的酯鍵可能發(fā)生一定程度的斷裂，在廢棄過程中更易與醇類物質(zhì)發(fā)生反應。

2.4 廢棄油脂模擬脫色、脫臭過程中脂肪酸烷基酯含量變化

為了考察廢棄油脂中脂肪酸烷基酯在各精煉環(huán)節(jié)的含量變化，對1.2.4制備的油樣進行模擬脫色和脫臭實驗，每個環(huán)節(jié)平行實驗3次，結(jié)果見圖3。由于實驗室模擬制備的廢棄油脂量不足以進行3次重復性精煉實驗，故而選擇加標油進行考察。

圖3 廢棄油脂模擬脫色、脫臭過程中脂肪酸烷基酯含量變化(n=3)

由圖3可見，脫色后，葵花籽油中脂肪酸甲酯與脂肪酸乙酯含量均沒有明顯的下降。說明在100℃的條件下，脂肪酸烷基酯不會被活性白土和活性炭吸附，也不會隨著氣體揮發(fā)。這與Pérze-Camino[1]、Aparicio-Ruiz[6]等的研究結(jié)果一致。高溫脫臭后，脂肪酸甲酯與脂肪酸乙酯含量分別下降至脫臭前的1/10與1/30，均降至檢出限附近水平，這是因為高溫條件下，脂肪酸甲酯與脂肪酸乙酯隨著氣體揮發(fā)。

3 結(jié) 論

花生油、大豆油、芝麻油等常見的6種植物油脂中，脂肪酸烷基酯的含量均不高，且脂肪酸乙酯的含量小于脂肪酸甲酯的含量。植物油高溫煎炸60 min，脂肪酸烷基酯的含量沒有顯著升高。但是在油脂煎炸后與醇類物質(zhì)接觸過程中，如與含有果蔬類物質(zhì)的廚余垃圾共同廢棄發(fā)酵，則會產(chǎn)生大量脂肪酸乙酯。油脂精煉過程中的脫色工藝無法去除脂肪酸烷基酯，必須進行高溫脫臭才可以去除。因此，脂肪酸烷基酯可以作為一種用于廢棄油脂鑒別的新型標記物，對于非鮮果榨取的植物油，如果檢出高含量的脂肪酸乙酯，則該油脂很有可能是廢棄油脂；反之，還需參考其他指標綜合研判。另外，還需更多研究，以確定脂肪酸乙酯用于判斷廢棄油脂的參考含量。