气相色谱-质谱联用技术在食用油挥发性成分分析中的应用

引言

食用油主要来源于植物种子、果实或动物组织，是甘油三酯和多种微量成分（如生育酚、甾醇、挥发性物质等）的复杂混合物。这些微量挥发性成分虽然含量甚微，却是决定食用油感官品质（如坚果香、果香、青草味等）的关键物质，同时也是油脂在加工、储存过程中发生氧化、水解等劣变反应的“指示剂”。油脂氧化产生的醛、酮、醇、酸、烃类等小分子挥发性物质，不仅是产生哈败异味（off-flavor）的根源，某些产物（如丙二醛）还具有潜在的毒性，严重危害消费者健康。

1、气相色谱-质谱联用技术在食用油挥发性成分分析应用的意义

在高额利润的驱使下，食用油市场（尤其是高端油如特级初榨橄榄油、芝麻油、山茶油等）掺假造假现象屡见不鲜。气相色谱-质谱联用技术提供的“挥发性成分指纹图谱”成为了打击掺假、保护地理标志（PGI）、维护消费者权益的利器。不同原料制成的油脂，其挥发性成分谱存在本质差异。例如，正宗芝麻油含有独特的芝麻酚、芝麻林素降解产物；特级初榨橄榄油富含(E)-2-己烯醛、己醇等“青草味”成分；而花生油则含有特有的吡嗪类化合物。通过气相色谱-质谱联用技术结合化学计量学（如主成分分析 PCA、偏最小二乘判别分析 PLS-DA），可以有效区分不同品种的油脂，识别出以低价油冒充高价油的行为。即使是同一品种，因气候、土壤、加工工艺等差异，不同产地的油脂其挥发性成分也存在细微但可测量的差别。气相色谱-质谱联用技术能够捕捉这些“产地印记”，通过多变量分析模型，可以实现对橄榄油（如意大利、西班牙、希腊）、山茶油等产品的产地 authenticity 认证。对于橄榄油，国际橄榄理事会（IOC）有严格的品级标准。精炼橄榄油因其经过脱臭处理，绝大部分挥发性风味物质已损失，其气相色谱-质谱联用技术图谱与香气浓郁的特级初榨橄榄油有天壤之别[1]。

2、气相色谱-质谱联用技术在食用油挥发性成分分析应用分析

2.1、分析流程与关键前处理技术

顶空进样：顶空进样是最简单、最常用的方法之一。将油样置于密封的顶空瓶中加热，使挥发性成分在气液两相中达到平衡。然后，用气密性注射器抽取瓶顶部的气体直接进样分析。该方法自动化程度高，无需有机溶剂，避免了基质干扰，但灵敏度相对较低，适用于分析含量较高的挥发性物质。

固相微萃取：固相微萃取是目前应用最广泛、灵敏度最高的前处理方法。其核心是一根涂有不同吸附材质的萃取纤维。将 SPME 纤维头暴露于油样顶空或直接插入油样中（顶空 SPME 更常用），挥发性成分被吸附富集。达到平衡后，将纤维头收回针头，直接插入 GC 进样口，通过热解吸将目标物转移至色谱柱。SPME 集采样、萃取、浓缩、进样于一体，操作简便、无需溶剂、灵敏度极高，能够检测到痕量级（ppb 甚至 ppt 级别）的化合物。

同时蒸馏萃取：SDE 是一种传统的样品前处理方法，通过同时加热样品和有机溶剂，使挥发性成分随水蒸气蒸馏出来，并在装置中被有机溶剂连续萃取。该方法回收率较高，可获得较全面的风味谱图，但操作复杂、耗时较长，且高温可能导致热敏性物质分解，产生人工效应[2]。

2.2、品质评价与氧化程度监测

标志物识别： 脂质氧化的主要初级产物（氢过氧化物）很不稳定，会进一步分解成稳定的次级产物。己醛是油酸氧化最特异的标志物；反-2-壬烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛是亚油酸氧化的特征产物；而花生四烯酸氧化则易产生反,反-2,4-壬二烯醛等。通过 GC-MS 精准定量这些醛类物质的含量，可以客观、灵敏地评价氧化程度，远优于传统的过氧化值、茴香胺值等化学方法；货架期预测： 结合加速氧化试验（如 Rancimat 法），建立挥发性标志物生成动力学模型，可以科学预测食用油的货架期[3]。

2.3、鉴别与掺假分析

品种鉴别，例如，特级初榨橄榄油含有己醛、E-2-己烯醛、乙酸己酯等“青草味”物质；芝麻油含有 2-戊基呋喃、愈创木酚等独特的烘烤香气成分；而花生油则含有特有的吡嗪类化合物。通过 GC-MS 分析这些特征挥发性成分的模式，并结合化学计量学（如主成分分析 PCA、偏最小二乘判别分析 PLS-DA），可以有效区分橄榄油、花生油、玉米油、葵花籽油等不同油种；掺假检测： 昂贵油脂（如橄榄油、山茶油）常被掺入低价油（如大豆油、菜籽油）。掺假会改变其原有的挥发性指纹图谱。通过 GC-MS检测到低价油的特征挥发性物质或发现原有特征物质比例的异常，即可判定掺假。该方法快速、准确，是保护地理标志产品和消费者权益的有力工具。

2.4、加工工艺研究

压榨温度、精炼程度（脱胶、脱酸、脱色、脱臭）等加工参数会显著改变油品的挥发性成分组成。例如，高温炒籽会产生大量的吡嗪、吡咯、呋喃等含氮、含氧杂环化合物，赋予油脂浓郁的坚果香和烤香。而脱臭工序会几乎完全去除油中的游离脂肪酸和大部分挥发性异味物质，但也可能导致部分天然香气损失。GC-MS 可以精确追踪这些变化，为优化生产工艺、保留理想风味、去除不良气味提供数据支持。通过 GC-MS 鉴定出油品中的所有挥发性成分后，结合嗅闻仪（GC-O）技术，可以确定哪些化合物对整体风味有关键贡献（关键 aroma 化合物），并尝试通过混合这些纯化合物来重构油品的整体风味，从而深入理解其风味化学本质[4]。

2.5、污染物与异味溯源

食用油在储存或运输过程中可能受到环境污染（如矿物油、邻苯二甲酸酯类塑化剂的迁移）或产生异味。气相色谱-质谱联用技术的高分辨和高质量精度能力可以用于筛查和确认这些非内源性污染物，追溯异味来源，保障食品安全[5]。

结束语

气相色谱-质谱联用技术以其无与伦比的分离能力和定性可靠性，在食用油挥发性成分分析领域确立了其核心地位。它不再是简单的成分分析工具，而是贯穿于食用油从原料、加工、储存到消费的全链条质量卫士。通过对挥发性标志物的精准剖析，气相色谱-质谱联用技术为客观评价油脂氧化状态、鉴别真伪优劣、解析风味奥秘、优化生产工艺提供了深入、科学的洞察力。随着样品前处理技术、仪器硬件和数据分析方法的不断进步，气相色谱-质谱联用技术必将在保障食用油安全、提升产品质量、推动产业升级方面发挥更加至关重要的作用。

参考文献：

[1]尹思琪,陶秀梅,刘昌树,等.菜籽油基辣椒油中挥发性成分的组成及来源分析[J].食品与发酵工业,2025,51(03):359-367.

[2]陈妍.芝麻烘烤处理对其油脂风味特征的影响研究[D].郑州大学,2023.DOI:10.27466/d.cnki.gzzdu.2023.003417.

[3]谢兆华,李洪军,王琴,等.不同食用油制备酥肉挥发性风味物质的差异性分析[J].食品与发酵工业,2024,50(07):259-268.

[4]周易枚,吴达,蒋林惠,等.两种工艺芝麻油中挥发性风味物质的鉴别分 析[J].中国油脂,2023,48(10):39-45.DOI:10.19902/j.cnki.zgyz.1003-7969.22042 8.

[5]夏兰欣,周贵华,王广,等.GC-MS和GC-IMS分析食用油对熟炕马铃薯挥发性成分的影响[J].中国粮油学报,2022,37(12):236-245.