气相色谱-质谱法分析乳制品中的三种乳化剂

收稿日期:2020-06-23 修回日期:2020-09-11
基金项目:国家重点研发计划(N o .2018Y F C 1604306);江西省科技计划(N o .20181B B G 78017
) *通讯作者:万益群,男,博士,教授,博士研究生导师,主要研究方向:食品质量与安全.E -m a i l :w a n y i q
u n @n c u .e d u .c n 第37卷第2期V o l .37 N o .2
分析科学学报
J O U R N A LO FA N A L Y T I C A LS C I E N C E
2021年4月
A p
r .2021D O I :10.13526/j
.i s s n .1006-6144.2021.02.008气相色谱-质谱法分析乳制品中的三种乳化剂罗 芸1,鄢爱平2,刘 翻2,万益群*
1,2
(1.南昌大学化学学院,江西南昌330031;
2.江西省现代分析科学重点实验室,南昌大学分析测试中心,江西南昌330031)摘 要:运用气相色谱-质谱(G C -M S )联用技术,建立了乳制品中的乳化剂单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯分析新方法㊂乳制品中目标物用二氯甲烷提取,经硅烷化试剂(B S T F A+1%T M C S )进行衍生,对提取及衍生化条件进行了优化㊂在优化条件下,单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯分别在1~20m g /L ㊁5~100m g /L 和10~200m g
/L 范围具有良好的线性,相关系数R 2>0.992,检出限和定量限分别在0.262~1.203m g /L 和0.873~4.010m g /L 范围内㊂三个目标物在乳制品中的加标回收率为63.5%~111.7%,相对标准偏差小于3%(n =6
)㊂将建立的方法用于鲜奶和酸奶等乳制品中乳化剂单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯的测定,结果较好㊂
关键词:气相色谱-质谱法;乳制品;单棕榈酸甘油酯;单油酸甘油酯;单硬脂酸甘油酯中图分类号:O 657.63 文献标识码:A 文章编号:1006-6144(2021)02-183-05
食品乳化剂属于表面活性剂,能使油与水 互溶 ,广泛用于面包㊁糕点㊁饼干㊁人造奶油㊁冰淇淋㊁饮料㊁
乳制品㊁巧克力等食品的加工中[1
]㊂乳制品是人类膳食结构中营养成分较高的食物之一,在其加工过程中往往会加入一定量的乳化剂以稳定其品质[
2-4]
㊂目前,国内外对乳制品中的乳化剂的研究主要集中在乳化剂乳化性能㊁复配型乳化剂配比对乳制品品
质的影响等方面[5-9]㊂马永轩等[7]
研究了蔗糖脂肪酸酯乳化剂对谷物饮品的稳定性的影响,通过计算离
心沉淀率探究了蔗糖脂肪酸酯和蔗糖单硬脂肪酸酯的复配比对产品品质的影响,同时发现添加蔗糖和三
聚磷酸钠可以改善体系的稳定性㊂梁克中等[8
]研究发现复配乳化剂比单一乳化剂对改善食品的稳定性有
更好的效果㊂而乳制品中乳化剂含量检测的研究报道相对较少㊂乳制品中乳化剂的检测方法主要包括气
相色谱和液相色谱㊂姜瑞清等[10]采用气相色谱-氢火焰离子化检测技术,建立了一种液态奶中单硬脂酸甘油酯的含量分析方法㊂F a g
a n 等[11]建立了一种基于固相萃取的气相色谱-质谱分析方法,并用于牛奶和乳制品成分中单酰基甘油(MA G )和二酰甘油(D A G )的测定,前处理使用B l i g h 和D y e r 方法提取牛奶脂质,固相萃取逐步洗脱分离单甘酯和双甘酯,样品前处理过程相对较为复杂㊂由于乳制品加工过程中所添加的乳化剂量的多少对其品质的稳定性及安全性有影响,因此,研究建立乳制品中乳化剂快速㊁简便分析新技术具有一定的现实意义㊂
本文采用简便的液-液萃取方法,结合气相色谱-质谱联用技术,构建了一种乳制品中多种单甘酯乳化剂的分析新方法,并应用于实际样品的检测,取得了较好的结果,为乳制品品质监管提供了一种新的手段㊂
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
气相色谱-质谱联用仪(美国,A g i l e n t 公司),包括7080B 色谱系统㊁5977M S D 和N I S T 图谱检索库;3
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第2期罗芸等:气相色谱-质谱法分析乳制品中的三种乳化剂第37卷
M D 200-2氮吹仪(杭州奥盛仪器有限公司);M S 2迷你振荡器(广州仪科实验技术有限公司);T G 20.5高
速离心机(上海卢湘仪离心机有限公司);M I L L I -Q S 超纯水器(美国,M i l l i p o r e 公司)㊂单棕榈酸甘油酯(1-P a l m i t o y l -r a c -g l y c e r o l )㊁单油酸甘油酯(1-O l e o y l -r a c -g l y
c e r o l )标准品均购自T R C 公司(T o r o n t oR e s e a r c hC h e m i c a l s );单硬脂酸甘油酯(G l y c e r y
lm o n o s t e a r a t e )标准品购自A l a d d i n 公司;硅烷化试剂N ,O -双(三甲基硅)三氟乙酰胺(含三甲基氯硅烷)(B S T F A+1%T M C S )购自S i g m a 公司;二氯甲烷为色谱纯,购自安徽天地高纯溶剂有限公司;吡啶和正庚烷均购自A l a d d i n 公司㊂
1.2 色谱及质谱条件
色谱条件:色谱柱为H P -5M S 毛细管柱;升温程序:初始温度为60ħ,以30ħ/m i n 升至270ħ,3ħ/m i n 升至285ħ;载气:高纯氦气;流速:1.0m L /m i n ;进样量:1.0μL ;分流比:10ʒ1;进样口温度:250ħ㊂
质谱条件:电子轰击(E I )离子源;电子能量:70e V ;离子源温度:230ħ;四极杆温度:150ħ;溶剂延迟:6.5m i n ;采集方式:选择离子模式(S I M )
扫描㊂三种目标物质质谱检测参数如表1所示㊂表1 目标化合物相关质谱参数
T a b l e 1 M a s s s p e c t r o m e t r yp a r a m e t e r s f o r t a r g e t c o m p
o u n d s C o m p
o u n d R e t e n t i o n t i m e
(m i n
)Q u a n t i t a t i v e i o n
(m /z )
Q u a l i t a t i v e i o n
(m /z )
G l y c e r y lm o n o p
a l m i t a t e 9.4
371.3313.3
372.3459.4G l y c e r y lm o n o o l e a t e 10.5397.3410.3
485.4500.4G l y c e r y
lm o n o s t e a r a t e 10.7399.3341.3
400.3487.4
1.3 样品前处理
准确移取0.5m L 左右牛奶样品,加入5.0m L 水并混匀,再加入10.0m L 二氯甲烷进行萃取,振荡10m i n ㊂13000r /m i n 离心分离10m i n ,收集下层有机相㊂再用10.0m L 二氯甲烷重复上述萃取步骤,合并有机相㊂取1.0m L 萃取液用氮气吹干,加入50μL 吡啶溶解,再加入100μLB S T F A+1%T M C S 衍生
化试剂,于70ħ下反应40m i n ,并用正庚烷定容至1.0m L ,
待测㊂2 结果与讨论
图1 单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸
甘油酯S I M 色谱图F i g .1 S I M c h r o m a t o g r a mo f g l y c e r y lm o n o p
a l m i -t a t e ,g l y c e r y lm o n o o l e a t e a n d g l y c e r y
lm o n o s t e a r a t e 1:G l y c e r y l m o n o p a l m i t a t e (100m g /L );2:G l y c e r y
l m o -n o o l e a t e (100m g /L );3:G l y c e r y lm o n o s t e a r a t e (100m g
/L ).2.1 色谱分离及质谱检测条件的选择
为使衍生化后的三种单甘酯乳化剂能较好地分离检测,对色谱分离条件(包括进样口温度㊁色谱柱类型和程序升温等条件)及质谱检测条件进行了优化,最终选择 1.2
的色谱分离及质谱分析条件㊂在优化的条件下,三种目标物在11m i n 内得到了较好分离,
色谱图见图1㊂2.2 衍生化条件的优化
本研究选择B S T F A+1%T M C S 为衍生化试剂,取0.2m L 的混合标准溶液,衍生反应时间固定为1h ,考察了衍生试剂的用量分别为50㊁100㊁150㊁200㊁250㊁300μL 对目标物衍生效果的影响,结果见图2(a )㊂结果表明,当衍生试剂用量为100μL 时,三种目标物响应值达到最大,最终选择衍生试剂用量为100μL ㊂衍生时间对衍生化反
应具有较大影响,实验考察了10~60m i n 范围内衍生时间对目标物衍生化效果的影响㊂如图2(b )所示,随着衍生反应时间的增加,目标物响应值增大并在40m i n 时达到最大㊂因此,衍生时间选择40m i n ㊂4
81
第2期分析科学学报第37卷
图2衍生试剂用量(a)和衍生时间(b)对单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯衍生效果的影响
F i g.2E f f e c t o f t h ea m o u n t o fd e r i v a t i z a t i o nr e a g e n t(a)a n dd e r i v a t i z a t i o nt i m e(b)o nt h ed e r i v a t i z a t i o no f g l y c e r y l m o n o p a l m i t a t e,g l y c e r y lm o n o o l e a t e a n d g l y c e r y lm o n o s t e a r a t e
1:G l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e(100m g/L);2:G l y c e r y lm o n o o l e a t e(100m g/L);3:G l y c e r y lm o n o s t e a r a t e(100m g/L).
2.3样品提取条件的选择
根据目标分析物及乳制品样品的特性,本实验选用二氯甲烷为溶剂提取乳制品中目标物,并考察了提取方式㊁提取溶剂用量以及提取时间对目标物提取效率的影响㊂结果表明,采用二次提取比一次提取效果更好㊂在蒙牛纯牛奶样品中添加一定量的单棕榈酸甘油酯㊁单硬脂酸甘油酯和单油酸甘油酯,研究不同用量二氯甲烷对目标物的提取效果,结果见图3(a)㊂每次用10m L的二氯甲烷进行提取,分两次提取,即可达到完全提取的效果㊂
改变提取时间,考察了对目标物提取效率的影响,结果见图3(b)㊂随着提取时间增加目标物提取效率增大,在10m i n时达到最大,而后延长提取时间,目标物回收率反而有所下降,究其原因可能是随着振荡提取时间的延长,目标物产生了一定水解㊂因此,本实验选择提取时间为10m i n㊂
图3C H2C l2的用量(a)和提取时间(b)对单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯提取效果的影响
F i g.3E f f e c t o f t h e d o s a g e o f C H2C l2(a)a n d e x t r a c t i o n t i m e(b)o n t h e e x t r a c t i o n e f f i c i e n c y o f g l y c e r y l m o n o p a l m i t a t e,
g l y c e r y lm o n o o l e a t e a n d g l y c e r y lm o n o s t e a r a t e
S a m p l e0.5m L;1:G l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e(2m g/L);2:G l y c e r y lm o n o o l e a t e(20m g/L);3:G l y c e r y lm o n o s t e a r a t e(20m g/L)).
2.4线性方程及检出限
为消除样品基质对分析结果的影响,本实验采用基质配制标准溶液,以乳制品的二氯甲烷提取液为溶剂,配制一系列不同浓度的单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯混合标准工作溶液,在优化的衍生化条件下进行衍生,并在选择的色谱及质谱条件下进行分析,以峰面积(y)对分析物浓度(x)进行线性回归,得到线性回归方程,结果见表2㊂单棕榈酸甘油酯(1~20m g/L)㊁单油酸甘油酯(5~100m g/ L)和单硬脂酸甘油酯(10~200m g/L)线性关系良好(R2>0.992)㊂三种目标分析物检出限和定量限分别在0.262~1.203m g/L和0.873~4.010m g/L范围内㊂
表2单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酸和单硬脂酸甘油酯的线性方程㊁检出限及定量限T a b l e2T h e l i n e a r e q u a t i o n,l i m i t o f d e t e c t i o n(L O D)a n d l i m i t o f q u a n t i t a t i v e(L O Q)o f g l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e,
g l y c e r y lm o n o o l e a t e a n d g l y c e r y lm o n o s t e a r a t e
C o m p o u n d L i n e a r r a n g e
(m g/L)L O Q
(m g/L)
(m g/L)L i n e a r e q u a t i o n R2L O D
G l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e1-20y=813549x-4136030.99230.2620.873
G l y c e r y lm o n o o l e a t e5-100y=15357x-714620.99410.7642.546
G l y c e r y lm o n o s t e a r a t e10-200y=56198x-4295060.99331.2034.010
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第2期罗芸等:气相色谱-质谱法分析乳制品中的三种乳化剂第37卷
2.5 回收率与精密度
选择市售酸牛奶和纯牛奶样品,分别添加三个不同浓度水平的混合标准单甘酯溶液,进行加标回收率实验,每个水平平行测定6次,结果见表3㊂三个目标物的加标回收率在63.5%တ111.7%之间,相对标准偏差(R S D ,n =6)小于3.0%㊂表明本方法具有较好的准确性和精密度,
可以用于实际样品的测试㊂表3 乳制品中单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯加标回收结果(n =6
)T a b l e 3 T h e r e c o v e r y o f g l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e ,g l y c e r y lm o n o o l e a t e a n d g l y c e r y
l m o n o s t e a r a t e i nd a i r yp
r o d u c t s (n =6)S a m p
l e C o m p
o u n d B a c k g
r o u n d (m g /L
)A d d e d
(m g /L )R e c o v e r y
(%)R S D
(%)S o u rm i l k
G l y c e r y lm o n o p
a l m i t a t e 1.73
G l y c e r y lm o n o o l e a t e N D
G l y c e r y
lm o n o s t e a r a t e 20.26
197.4
2.22102.01.94
105.60.710111.70.52091.50.24085.20.41063.52.42065.90.74071.20.8P u r em i l k G l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e 1.43
G l y c e r y
lm o n o o l e a t e N D
G l y c e r y
lm o n o s t e a r a t e 15.01
1101.11.3291.21.84107.80.21098.32.22077.61.14083.10.310100.12.92075.91.94080.40.1
N D :n o t d e t e c t e d .
2.6 样品测定
从本地超市购买了6种不同品牌的乳制品样品,应用所建立的方法进行测试,结果见表4㊂所有样品中均检测到了单棕榈酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯,未检测到单油酸甘油酯㊂其中单棕榈酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯浓度范围分别为29.2~85.4m g /L 和395.8~843.7m g
/L ㊂表4 实际样品测定结果(n =3
)T a b l e 4 D e t e r m i n a t i o n r e s u l t s o f a c t u a l s a m p
l e s (n =3)S a m p
l e G l y c e r y lm o n o p
a l m i t a t e (m g
/L )G l y c e r y
lm o n o o l e a t e (m g
/L )G l y c e r y
lm o n o s t e a r a t e (m g
/L )Y a n g g u a n gy o g
u r t 79.2ʃ1.4N D 843.7ʃ10.4Y a n g g u a n gp u r em i l k 39.6ʃ1.7N D 427.1ʃ10.9M e n g
n i u p u r em i l k 29.2ʃ1.6N D 500.0ʃ41.7Y i l i y o g
u r t 31.2ʃ2.1N D 395.8ʃ10.5Y i l i n o n f a t p u r em i l k
59.4ʃ1.4N D 625.0ʃ10.8T e l u n s u p u r em i l k
85.4ʃ1.9
N D
812.5ʃ20.8
N D :n o t d e t e c t e d .
3 结论
本文以二氯甲烷为提取溶剂,B S T F A+1%TM C S 为衍生化试剂,结合气相色谱-
质谱联用技术,建立了一种乳制品中单棕榈酸甘油酯㊁单油酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯同时分析新方法㊂在优化的提取和衍生化条件下,样品的加标回收率在63.5%~111.7%范围内,R S D 小于3%㊂该方法简单㊁快速,且具有较好的准确性,可适用于乳制品中单甘酯乳化剂的定性及定量分析㊂6
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A n a l y s i s o fT h r e eE m u l s i f i e r s o fG l y c e r y l i n t h eM i l k
b y G a sC h r o m a t o g r a p h y-M a s s S p e
c t r o m e t r y
L U O Y u n1,Y A N A i p i n g2,L I U F a n2,WA N Y i q u n*1,2
(1.C o l l e g e o f C h e m i s t r y,N a n c h a n g U n i v e r s i t y,N a n c h a n g330031;
2.J i a n g x i P r o v i n c eK e y L a b o r a t o r y o f M o d e r nA n a l y t i c a lS c i e n c e,C e n t e r o f A n a l y s i s a n d
T e s t i n g,N a n c h a n g U n i v e r s i t y,N a n c h a n g330031)
A b s t r a c t:A n e w m e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o n o f g l y c e r y l m o n o p a l m i t a t e,g l y c e r y l m o n o o l e a t e,a n d g l y c e r y lm o n o s t e a r a t e i nt h em i l kb yg a s c h r o m a t o g r a p h y-m a s s s p e c t r o m e t r y(G C-M S)w a sd e v e l o p e d. T h ea n a l y t e s w e r ee x t r a c t e d w i t h C H2C l2a n dd e r i v a t i z e d w i t hd e r i v a t i z a t i o nr e a g e n t(
B S T F A+1% T M
C S).T h ee x t r a c t i o na n dd e r i v a t i z a t i o nc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e d.U n d e r t h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n s, g l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e(1-20m g/L),g l y c e r y lm o n o o l e a t e(5-100m g/L)a n d g l y c e r y lm o n o s t e a r a t e(10-200m g/L)s h o w e d a g o o d l i n e a r r e l a t i o n s h i p(R2>0.992),w i t hL O
D s a n dL O Q s i n t h e r a n g e o f0.262-1.203m g/La n d0.873-4.010m g/L,r e s p e c t i v e l y.T h e r e c o v e r i e s o f t h e a n a l y t e s i n t h em i l kw e r e i n t h e r a n g e o f63.5%-111.7%,w i t h t h e r e l a t i v e s t a n d a r dd e v i a t i o n s l e s s t h a n3%(n=6).T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e m e t h o di ss u i t a b l ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no f g l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e,g l y c e r y lm o n o o l e a t ea n d g l y c e r y lm o n o s t e a r a t e i n t h em i l k p r o d u c t s.
K e y w o r d s:G a s c h r o m a t o g r a p h y-m a s s s p e c t r o m e t r y;M i l k;G l y c e r y lm o n o p a l m i t a t e;G l y c e r y lm o n o o l e a t e;
G l y c e r y lm o n o s t e a r a t e
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