刘小潘，王昊阳，郭寅龙

(中国科学院上海有机化学研究所，上海有机质谱中心,上海 200032)

常压火焰离子化质谱技术对食用植物油快速分析的初探

刘小潘，王昊阳*，郭寅龙*

(中国科学院上海有机化学研究所，上海有机质谱中心,上海 200032)

建立了常压火焰离子化质谱(Ambient flame ionization mass spectrometry，AFI-MS)快速分析食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)的方法。AFI-MS检出食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)中的26种甘油三酯和11种甘油二脂。AFI-MS分析显示，不同的食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)得到的质谱图轮廓信息不同。通过对不同食用植物油的甘油三酯相对峰强度进行分析，可初步归纳出食用植物油的类型。AFI-MS分析食用植物油的操作简单，普通的打火机就可以作为离子源用于食用植物油的分析。这种便捷的离子化技术可以用于食用植物油的快速分析。

常压火焰离子化质谱；食用植物油；甘油二脂；甘油三酯

食用植物油是甘油和脂肪酸缩合而成的天然高分子化合物，主要成分是甘油三酯(占95%以上),此外还包括了甘油二脂、脂肪醇、脂肪酸、甘油一酯、磷脂等物质。食用植物油不仅能够储存、释放能量，而且可为人体提供必要的脂肪酸，是人体必不可少的能源，所以对食用植物油质量的分析检测非常重要。

质谱由于具有灵敏度高、分析速度快、稳定性好等优点，已成功应用于油成分的分析和结构鉴定[1-5]。离子源是质谱的重要组成部分，离子源的离子化能力决定了质谱的应用范围。近年来，各项软电离技术的出现实现了对油中成分直接完整的检测，特别是甘油三酯的分析，如基质辅助激光解吸电离(MALDI)[6-9]、电喷雾电离(ESI)[10-13]、大气压化学电离(APCI)[14-16]，但这些离子化技术装置复杂，需繁琐的样品前处理，不利于油的现场、在线、原位分析。实时直接分析(DART)[17-19]和电喷雾解吸电离(DESI)[20-22]技术的出现，为质谱界带来了革命性的变化，出现了敞开式离子化质谱技术。这种敞开式离子化技术简化了样品前处理过程，甚至无需样品预处理，就可实现对样品的在线、实时、原位分析，这一特点弥补了ESI和MALDI的不足。敞开式离子化质谱近年也得到迅猛的发展，已经报道了几十种敞开式离子化技术[23-28]。敞开式离子化质谱也应用于油成分的分析，如电喷雾解吸电离(DESI)[29]、大气压光电离(APPI)[30-31]、简易常压超声电离(EASI)[32]。但这些离子化装置仍较为复杂，需用光、电压和气体等辅助实现离子化。

火焰燃烧可提供能量并产生各种活性种类，具备作为质谱离子源的条件。2007年，有文献对火焰作为离子源的可行性进行了理论探讨[33]。2015年，本课题组设计并实现了火焰作为质谱离子源的方法，即常压火焰离子化质谱分析技术(Ambient flame ionization mass spectrometry,AFI-MS)[34]。该离子化方法装置简单，无需电压、激光等辅助，只需要火焰就可以实现有机分子的快速解吸与离子化。AFI还是一种较为普适的软电离技术，可分析气态、液态、固态样品，具有与小型便携质谱联用实现样品实时在线现场分析的潜力。本文基于AFI-MS技术开发了食用植物油(花生油、橄榄油、葵花籽油、芝麻油)的快速分析方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

实验在ThermoFisher 公司的FinniganTSQ(Thermo Finnigan,Quantum AccessTM)三重四极杆质谱仪器上进行。仪器基本操作条件如下：毛细管温度，275 ℃；真空度,2.3×10-6Torr。Xcalibur®software进行数据处理(Thermo Fisher Scientific)。

离子源是常压火焰离子源(AFI),火焰由打火机提供，火焰尺寸为1.5 cm，燃料气体为正丁烷，火焰与质谱口距离为1.0 cm，火焰温度约400 ℃。具体装置参考文献[34]。用玻璃棒蘸取食用植物油与水的乳液位于火焰的外焰进行AFI-MS分析。

实验中的食用植物油(花生油、葵花籽油、橄榄油、芝麻油)购自当地超市，未进行进一步处理。打火机购自当地超市。纯水由Merck公司提供，纯度为色谱纯。

1.2 样品制备

取少量食用植物油与水混合涡旋后形成乳液，质谱分析前再次进行涡旋振荡，使待分析样品保持乳液状态，实验中食用植物油与水的比例为1∶10。

2 结果与讨论

2.1 食用植物油与水的比例优化

火焰直接接触食用植物油，一方面高温可能会导致食用植物油发生降解氧化等反应，而且食用植物油中的主要成分甘油三酯不易解吸，所以直接分析食用植物油几乎不产生信号；另一方面直接分析食用植物油浓度过大会导致仪器污染。以水作为分散剂，使植物油与水两种不相溶的液相混合生成乳液，可以稀释食用植物油，避免浓度过大而污染仪器，且水不会燃烧，避免了食用植物油的高温降解氧化等反应。此外，由于水的比热容大，在吸收大量热后，其体积迅速膨胀，避免了食用植物油吸收大量的热而碎裂，而水在膨胀过程中也有利于食用植物油的解吸。

水与食用植物油分别以100∶1,50∶1,20∶1,10∶1,5∶1,2∶1,1∶1的体积比混合，结果显示，两者的比例为100∶1,50∶1,20∶1时食用植物油的浓度过小，强度较弱，且重现性不好；当比例为5∶1,2∶1,1∶1时，油在乳液中的浓度过大，会导致食用植物油污染质谱离子入口，不利于分析。因此，实验选择水与食用植物油的最佳混合比例为10∶1。

2.2 食用植物油的AFI-MS分析

2.2.1 AFI-MS分析食用植物油水与食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)以10∶1混合，涡旋搅拌1 min，生成乳液，移液枪取5 μL乳液涂于玻璃棒尖端，接触火焰的外焰。火焰燃烧可以提供足够的能量和温度，并产生各种活性种类(如CHO+和H3O+等)，在水的辅助下，使食用植物油解吸并离子化，进入质谱进行检测。

图1表明，AFI-MS可以检测到食用植物油中质子化的甘油三酯(Triacylglyceride,TAG)的[M+H]+信号。食用植物油是一种复杂的混合物，主要成分是甘油三酯和少量甘油二酯，酰基链的长度和酰基链在甘油骨架位置sn-1,2 或3的不同，生成的甘油三酯也不同。甘油三酯可在AFI-MS条件下顺利解吸和离子化得到[M+H]+，也有可能产生碎片离子[TAGs+H-RiCOOH]+，该离子与质子化的甘油二脂脱水产物离子[DAGs+H-H2O]+的质核比一致。一般sn-1和sn-3位置比中间sn-2位置更易碎裂，分析中性丢失RiCOOH，可用来帮助验证甘油三酯中甘油骨架连接的酰基链[35]。实验结果表明AFI-MS分析食用植物油的方法，样品前处理简单，只需水与食用植物油以一定的比例混合，即可高通量快速分析食用植物油；而且AFI的实验装置简单快捷，易于操作。

2.2.2 食用植物油的成分鉴定运用AFI-MS方法，对食用植物油分析后，发现每个食用植物油的质谱图均出现一些不同的轮廓信息(图1)，对于质谱图中的信号进行归属，初步分析的结果见表1～2。表中，食用植物油中甘油三酯和甘油二脂的脂肪酸简称：L为亚油酸(C18∶2);O为油酸(C18∶1);P为棕榈酸(C16∶0);Ma为十七烷酸(C17∶0);Ln为亚麻酸(C18∶3)；A为花生酸(C20∶0);S为硬脂酸(C18∶0);G为二十碳烯酸(C20∶1);Mo为Margaroleic 酸(Mo)。基于检测到的甘油三酯和甘油二脂的信号进行归属，有些信号可能不止对应1种甘油三酯和甘油二脂。甘油二酯在质谱分析条件下容易脱水产生[M+H-H2O]+，可能会与甘油三酯的碎片离子交叠，因此在m/z500～650区域只能给出可能的归属结果(表2)。AFI-MS检出食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)中的26种甘油三酯和11种甘油二脂(表1和表2)。

表1 食用植物油AFI-MS分析结果中对主要甘油三酯的归属

(续表1)

表2 食用植物油AFI-MS分析结果中对可能存在的甘油二酯的归属

*ECN(等价碳数)

进一步对图1中食用植物油的各种甘油三酯的信号强度进行分析，取m/z850～920，然后计算每种甘油三酯的信号强度与m/z850～920间的最高峰的比值，即甘油三酯的相对强度。不同食用植物油中的各种甘油三酯的信号强度不同，相对信号强度可在一定程度上反映不同甘油三酯的相对浓度，因此可以用来初步鉴别不同的食用植物油。在橄榄油中，LLLn，OLO，SOO/SLS/GOP的相对含量较高；在芝麻油中，LLMa，OLMa/OLMo，LLLn的相对含量较高；在花生油中，OOP/SLP，LLMa，LLLn的相对含量较高；在葵花籽油中，LLL/OLLn，OOLn/OLL，OLO的相对含量较高。根据这些相对含量较高的甘油三酯可以对食用植物油进行初步的鉴定和区分。实验结果表明，AFI-MS可以快速检测并初步鉴定食用植物油中的甘油三酯。

3 结 论

本文采用常压火焰离子化质谱(AFI-MS)对食用植物油(橄榄油、芝麻油、葵花籽油、花生油)进行分析，检测到食用植物油中多种甘油三酯和甘油二脂，并对甘油三酯的相对峰强度做了分析，对食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)进行了初步的鉴定分析。该方法前处理简便，离子化装置成本低、构造简单，普适性强、应用范围广，可实现常压火焰离子源对食用植物油的快速分析。

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Preliminary Study on Fast Analysis of Edible Vegetable Oils by Ambient Flame Ionization-Mass Spectrometry

LIU Xiao-pan,WANG Hao-yang*,GUO Yin-long*

(National Center for Organic Mass Spectrometry in Shanghai,Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200032,China)

An analytical method for the rapid analysis of edible vegetable oils was developed by ambient flame ionization mass spectrometry(AFI-MS).The AFI-MS was used to analyze four edible vegetable oils,including olive oil,sesame oil，peanut oil and sunflower oil.26 kinds of triglycerides and 11 kinds of dialycerides in olive oil,peanut oil,sunflower oil,sesame oil were detected by the AFI-MS.In view of the differences of MS profiles of edible vegetable oils(olive oil,sesame oil，peanut oil and sunflower oil),the relative abundances of triglycerides in edible vegetable oils were obtained.The differences of relative abundances were capable of preliminary identification of four edible vegetable oils.The experimental results demonstrated the feasibility and convenience for fast analysis of edible vegetable oils by the AFI-MS.The results showed that the simple and convenient AFI-method is potential for fast analysis of edible vegetable oils.

ambient flame ionization mass spectrometry；edible vegetable oils；dialyceride;triglyceride

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.01.006

2016-09-29；

2016-10-30

国家科技支撑计划项目(2015BAK45B01)

*通讯作者：郭寅龙，研究员，研究方向:分析化学，Tel：021-54925300，E-mail:ylguo@sioc.ac.cn 王昊阳，副研究员，研究方向:分析化学，Tel：021-54925307，E-mail:haoyangwang@sioc.ac.cn

O657.63；TQ645.1

A

1004-4957(2017)01-0037-05