食品中反式脂肪酸分析方法的研究进展.doc

陕西理工学院学年论文食品中反式脂肪酸研究进展范茸茸（陕西理工学院 生物科学与工程学院 食品质量与安全2011级02班 陕西汉中 723000 ）指导老师：江海摘要本文通过查阅资料综述了食品中的反式脂肪酸的来源、存在形式及分析检测的方法，从而有利于更加了解食品中的反式脂肪酸，利于其更进一步的研究。关键词反式脂肪酸；来源；分析方法；研究进展The research progress of trans fats acids in food analysisFan Rong-rong(Grade 11, class 2, Major food quality and security, School of Biological Science and Engineering, Shaanxi University of technology, Hanzhong 723000) Tutor: Jiang Hai Abstract: In food were reviewed in this article, through data access sources of trans fatty acids, form and analysis detection method, thus to know more about trans fatty acids in the food, conducive to the further research.Key words: trans fatty acids; Source; Analysis method; Research progress on.第 7 页 共 7 页随着2006年“麦当劳反式脂肪酸”事件的发生，人们对反式脂肪酸逐渐开始关注。反式脂肪酸（TFA）是指在不饱和脂肪酸碳链上存在反式构型双键的脂肪酸，即一类含有一个或多个非共轭双键构型的不饱和脂肪酸。研究表明食用过量的含反式脂肪酸的食物会加速动脉硬化、心脑血管疾病、糖尿病、老年痴呆等疾病。TFA 能升高人体血清中低密度脂蛋白(LDL)胆固醇含量 同时能降低高密度脂蛋白 (HDL) 胆固醇含量，增加患心血管疾病的危险 ；升高人体内胰岛素水平，降低红细胞对胰岛素的反应，导致患 型糖尿病的危险;影响-6脱饱和酶的功能，导致必需脂肪酸的缺乏， 影响生长发育。近年来，许多国家规定营养标签中必须标明产品中TFA的含量，因此TFA成为人们关注的焦点，也成为研究的热点。本文综述了TFA的来源、存在形式及分析方法方面的研究进展。1 TFA的食物来源1.1 反刍动物（如牛、 羊等）脂肪及其乳制品反刍动物体脂及乳制品中的TFA约占总脂肪酸含量的1%8%，主要来源于饲料中不饱和脂肪酸在反刍动物肠腔中丁酸弧菌属菌群的酶促生物氢化。1.2 植物油脂精炼过程中的高温脱臭油脂脱臭过程中形成的TFA为总脂肪酸含量的3%左右，主要来源于亚油酸和亚麻酸的顺反异构，以单反式多不饱和脂肪酸为主，反式单不饱和脂肪酸的含量极少。 1.3 植物油脂的选择性氢化食用油脂选择性氢化是TFA的主要来源。人造奶油、起酥油、煎炸油等以氢化油为原料，其TFA含量较高。人造奶油中TFA含量随品种的不同而有所差别，一般在5%30%；起酥油为20%30%；深度煎炸油在30%以上，有的甚至高达50%在选择性氢化过程中，植物油脂中多不饱和脂肪酸不饱和度降低，双键发生顺反异构和位置异构，形成了大量的反式十八碳单烯脂肪酸（t-18:1）和一定量的反式十八碳双烯脂肪酸(tt-18:2，c/t-18:2)。加热对食品中反式脂肪酸含量增加的作用不明显。Romero等 1研究了不同食用油和不同油炸工艺条件下油炸冷冻食品中TFA的含量，研究结果表明油炸食品中TFA的含量高低主要取决与所用油种类，而不是油炸工艺条件，其中橄榄油或用橄榄油油炸的食品中含反油酸比较多，在葵花籽油中反式亚麻酸含量较多。膳食TFA的其他来源还包括蔬菜（卷心菜、菠菜、豌豆）、禽肉、猪肉、鱼和蛋等，由于其含量有限，因此在膳食中所占的比例甚微22 TFA的存在形式在反刍动物体内TFA双键所在的位置有416位，其中以11t-18:1为主。植物油脂在高温处理中，其主要形式有9c，12t-18:2、9t，12c-18:2、9c，12c，15t-18:3、9t，12c，15c-18:3。氢化油中t-18:1脂肪酸的位置异构体有416其中以9t-18:1、10t-18:1和11t-18:1三种位置异构体为主。人体摄入的反式脂肪酸可以通过正常的脂质吸收代谢途径进入人体组织。18:1 11t在人体中9去饱和酶的作用下可以转化为对人体有益的18:19c，11t3。3 TFA的分析方法目前，测定食品中TFA的方法主要包括：气相色谱法（GC）、红外光谱法（IR）、薄层色谱法（TLC）、液相色谱法（HPLC）、气质联用（GC-MS）4和毛细管电泳法（CE）。其中，气相色谱法可以有效分离各种TFA并准确测定其含量，灵敏度，目前应用较多。3.1 红外光谱法（IR）IR是被较早运用于检测TFA的方法。由于反式构型双键的C-H的平面外振动特性，使得TFA在966cm-1处存在最大吸收，因此能准确测定TFA双键的数量。与气相色谱法比较，红外分析法的优点是不破坏样品，无需衍生化处理并且快速方便。目前,傅立叶变换红外光谱法(FTIR)是快速检测TFA含量的方法，其原理是利用反式双键在966cm-1处有吸收，进行红外光谱分析。而傅立叶变换近红外光谱法(FT-NIR)可快速分类定量饱和脂肪酸、顺式不饱和脂肪酸、反式不饱和脂肪酸和所有的n-6及n-3多不饱和脂肪酸5。 Christy等6用红外光谱检测食用油和脂肪中TFA含量，实验用多变量校准法建立12.5及030两种不同含量检测范围校准模型，检测结果与已报道数据对比表明，前者检测偏差为0.1，后者检测偏差为0.9和0.5。随着红外光谱技术不断发展，红外光谱法在TFA测定中应用日益增加，分析技术日趋成熟。目前，傅里叶变换红外光谱法（FTIR）是快速检测TFA含量的方法，其原理是利用反式双键在966cm-1处有吸收，进行红外光谱分析。Ruiz-Jimenez 等7利用傅里叶变换中红外光谱法（FT-mid IR）检测不同面包中包括TFA在内的脂肪酸组成，2min内非常精确地得到14:0,16:0,18:0,18:1及18:2脂肪酸的含量，较精确地得到其他脂肪酸的含量8。Fritsche等9利用衰减全反射红外光谱法快速检测人体脂肪组织中TFA含量，比较研究结果表明，相同样品中TFA平均含量均高于气相色谱法检测结果，其原因可能是由于气相色谱检测中同分异构体之间干扰，有关理论依据尚需进一步研究。Azizian等10利用上述方法，分析55种脂肪、油脂和脂肪/油脂混合物，建立数据库可用于校准模型分别适用于低、中、高含量TFA样品分析。傅立叶红外变换红外光谱法对部分氢化菜籽油和大豆油中反式脂肪酸测定结果精确、可重复性好11，因此，被AOCS认可作为测定植物油中反式脂肪酸官方方法之一。3.2 气相色谱（GC）分析法在目前研究中，气相色谱法是主要的定量测定反式脂肪酸的方法，其试验费用低，且能成功分离大量脂肪酸，但是也存在順式和反式异构体会部分同时洗脱下来的问题。气相色谱法已被广泛应用于脂肪酸组成分析、 脂肪酸碳链长度、不饱和度和双键几何构型等结构上的差异，使脂肪酸在气相色谱柱上保留时间不同，从而进行分析，在碳链中双键，反式异构体要比顺式异构体先洗脱。1956年James等采用4英尺长Apiezon M填充柱首次实现饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸分离。脂肪酸在非极性气相色谱柱上保留时间主要由挥发性决定，此时碳链长度是决定其保留时间主要因素；在极性气相色谱柱上保留时间由极性和链长共同决定，因此极性柱对不饱和脂肪酸分离更有效。McDonald等采12%Silarl0C为固定相填充柱，使亚油酸中全顺式和全反式二种几何异构体达到基线分离；亚麻酸8种几何异构体也得到部分分离；但由于填充柱柱长不够、柱效不高，未能实现亚油酸和亚麻酸顺、反式位置异构体分离12。张绍良等人13以N2 为载气，氢焰离子化（FID）检测器，使用EC21000毛细管柱，采用面积归一化法检测油脂中反式脂肪酸，该法分离效果好、灵敏度高、使用操作简便，同时适用其他油脂产品检测的特点。另一种方法是直接甲酯化分析法。此方法可直接分析出总脂肪、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量。鲍忠定14、黄杰15等人将TFA甲酯化，利用GC方法分析检测了食品中的TFA，得到满意结果。火焰离子化检测器GC在脂肪酸分析中应用最广，对于简单脂肪，这种方法准确度高，试验重复性好。氢焰离子化检测器(FID)温度为250C，不同脂肪酸检测偏差范围为001218，该法能较好检测到反式油酸(C18：1 ，t9)及其同分异构体(C18:1，t6，t8，t10，t11，t12)、反亚油酸(C18:2，t9t12)及其同分异构体(C18:2，c9 t13：c9 t12)及含量较低反亚麻酸(C18:3，t9 t12 t15)及其同分异构体(C18:3，c9 t12 t15)等；但对于多种TFA和TFA包括CLA复杂矩阵分析时较困难16。3.3 气相质谱法（GCMS） 气相色谱质谱法具有较宽的检测范围和较高的检测水平，并且目标分析物不会被降解。利 用 气 相 色 谱 的 高 分 离 度 和 质 谱 的 高 灵 敏 度 ，低 检 测 限对 于 复 杂 结 构 样 品 有 很 好 的 检 测 效 果 ， 同 时不需 要 标 准 品 对 照 是 较 为 理 想 检 测 手 段 。福建出入境检验检疫局技术中心黄杰参考AOAC方法，采用甲酯化气相色谱法检测食品中的TFA。该方法准确、可靠、简捷，且对顺式和反式脂肪酸的分离良好。RuizJmenez J等采用超声波萃取，用GCMS法测定面包产品中反式脂肪酸。研究结果表明，该方法检测和定量限分别在0.983.93rag/kg和3.2312.98mg/k之间17，且采用超声波萃取可缩短萃取时间，同时又不会降解目标分析物，是一个准确、可靠的方法。Lercker18等利用GC/MS对反油酸甲酯(ME)和油酸甲酯(MO)氧化过程进行对比。MO和ME分别在(200/30 min)氧化，固相物萃取，分离低极性组分。结果发现有两种9，10环氧甲酯异构体(分别为2.3和6.2)和二聚体形成(1.4和1.6)，显示相似分子结构和形成机理，确定脱氢聚合体聚合位置和可能混合结构对称性，证实ME或MO二聚醚产生。Destaillats19等利用GC/MS对小鼠肝脏提取rumelenic acid(cis一9，trans11，cis15，18：3)代谢物中多不饱和脂肪酸顺、反异构进行研究，甲酯衍生物特殊碎片显示与其DMOX衍生物相似性，强离子碎片m/z=M+-69与断裂双键二甲基中心有关。此外，强离子峰m/z=M+-136与n-12双键烯丙基断裂有关，在C20：5，C22：5，C22:6代谢物中观察到，使用GC-FID定量，GCMS定性研究rumelenic acid代谢物中长链不饱和脂肪酸，单一甲酯衍生物更为合适。3.4 银离子薄层色谱法（Ag+TLC）该法的原理是Ag+与顺式双键存在微弱的作用力，而与反式双键不发生作用。因此可以用来分析脂肪酸的顺反异构。Buchgraber等20采用离子色谱技术对部分氢化植物油中TFA测定已取得很好效果。该研究由12个实验室参与，所用方法有气相色谱法、Ag+液相色谱法和Ag+薄层色谱法。结果显示，Ag+薄层色谱和Ag+液相色谱测定TFA效果一样，回收率为9791037，检测浓度范围在10 mgg-1300 mgg-1，相对标准偏差为3186。Kramer21等应用Ag+-TLC从亚油酸分离饱和脂肪酸、反式单不饱和脂肪酸和顺式单不饱和脂肪酸。(2020 cmX025 mm)硅胶板，用50：50甲醇/氯仿(v/v)洗涤，110C活化1 h后铺上含有5硝酸银的乙腈溶液(w/v)，再次活化。90：10(v/v)正乙烷/乙醚作为扩展剂。喷含22，7一二氯荧光黄的甲醇后，紫外243nm检测，脂肪酸分离组分用有机溶剂溶解后进行气相分析。Wolff等22应用Ag+-TLC技术，采用相似程序研究食品反式脂肪酸，其中饱和和反式单不饱和FAME被收集后进行GC分析。在进Ag+ -TLC之前，通过总脂肪酸分析，测定棕榈酸和硬脂酸中trans-C18：1含量。由于此方法中银离子真正的浓度难以确定，在薄板浸渍过程中，银离子易氧化，且不易被均匀吸附，因此，Ag+TLC对操作技术要求较高。Ag+TLC样品容量小，分离后斑点比较分散，定量也有些困难。近年来用Ag+HPLC替代Ag+TLC分离顺、反式不饱和脂肪酸。但提高其重现性和精确定量技术改进有待进一步研究。3.5高效液相色谱法（HPLC）Chen等23系统研究了反相高效液相色谱分离脂肪酸（包括不同碳数、不饱和程度的脂肪酸、顺/反式油酸、亚油酸、及亚麻酸）的色谱条件（流动相系统和操作温度），为扩大线性范围，样品先经衍生化处理后，以荧光检测器检测。结果表明，该法分离TFA的灵敏度和分离时间与气相色谱法接近，但衍生化处理方法比气相色谱法复杂，且目前衍生物无商业化的色谱标准品。由于气相色谱检测范围局限，而且油脂样品对热不稳定，因此用高效液相色谱法检测脂肪酸应该有潜在的优势。3.6毛细管电泳法（CE）毛细管电泳法是以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的分离技术。对于扩散系数小的生物大分子而言，其柱效比高效液相色谱高很多。由于其采用高电场，因此，分离速度比普通电泳法快很多。De Oliverira等24采用间接UV检测器（224nm）对氢化油中的10种脂肪酸（C12：0、C13:0、C14:0、C16:0、C18:0、C18:1c、C18:1t、C18:2cc、C18:2tt、C18:3ccc）进行分析，在优化条件下将上述10种脂肪酸于12min内基线分离，该研究对模拟样品在高温、高压下长时间氢化反应后，可以检出反式C18:1，具有快速定量检测的特点，但分离效果远不及气相色谱法和银离子高效液相色谱法。Otieno等25综述了CE在油脂检测中的应用，并比较了采用不同的CE模式分析油脂与GC分析油脂的优缺点，指出由于CE法多采用含水电解质，所以影响油脂的溶解度，且UV检测器灵敏度较低，进而使得CE在油脂分析中的应用受到限制。目前CE在TFA分析中的应用并不多。4 发展前景TFA是一种不可忽视的具有危害的不饱和脂肪酸，且与人类日常生活联系密切，广泛存于诸如早餐麦片、面包、咖啡、蛋糕、油炸松脆食品、冷冻食品、方便汤、巧克力、沙拉酱及各类糖果中。且导致多种人类疾病，引起各国学者的关注。随着美国食品药品监管局（FDA）对TFA含量进行标识和限制的强制性法规出台，我国也已越来越重视食品中TFA的问题。从营养学角度来看，过量摄入TFA是不利于人体健康的，但其危害机理尚不清楚，还需从医学方面深入研究。目前TFA检测中应用较多的是气相色谱法，已有研究结果表明 不同色谱条件下能够检测到的脂肪酸种类和含量有所不同，因此针对我国食品原料及食品加工工艺的特点，建立标准气相色谱检测法，在能够较全面的检测出中式食品中TFA含量的前提下，如何提高检测速度是一个需要研究的内容；另外，针对性地开发红外光谱法，快速简便检测食品中的TFA含量，并提高其分析的准确度和灵敏度等问题也是需要进一步研究的问题。参考文献1 Romero A, Cuesta C, Sanchez-Muniz F J. 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