Исследование жирно-кислотного состава масложировой продукции

Определение жирно-кислотного состава продукции является эффективным методом выявления фальсификации.

В настоящее время в продажу часто поступают фальсифицированные масложировые и жиросодержащие продукты, при производстве которых использовалось фальсифицированное или несоответствующее техническим требованиям сырье. Одним из наиболее эффективных методов выявления фальсификации масложировых продуктов является определение их жирно-кислотного состава [1] и последующее сопоставление его с табличным, стандартным составом, приведенным в нормативной документации.

     Газохроматографические методы определения жирно-кислотного состава растительных масел и животных жиров устанавливаются ГОСТ 30418-96 "Масла растительные. Метод определения жирно-кислотного состава" и ГОСТ Р 51483-99 "Масла растительные и жиры животные. Определение методом газовой хроматографии массовой доли метиловых эфиров индивидуальных жирных кислот к их сумме".

     Метод обнаружения фальсификации растительных масел и маргариновой продукции устанавливается ГОСТ 30623-98 "Масла растительные и маргариновая продукция. Метод обнаружения фальсификации".

     В Испытательном центре Сергиево-Посадского ЦСМ работа с использованием газохроматографических методов при испытаниях масложировой продукции проводится с 1998 г. Надеемся, что рекомендации, подготовленные на основании обобщения и анализа накопленного опыта, будут полезны не только для лабораторий, приступающих к внедрению этих методов, но и для тех специалистов, которые уже проводят подобные испытания.

Выбор колонки

     В ГОСТ 30418-96 предусматривается использование только насадочной колонки с определенным наполнителем, что в настоящее время при реально существующей многовариантности выбора сочетаний параметров колонки, природы и свойств наполнителя, обеспечивающих достижение необходимого разделения метиловых эфиров жирных кислот (далее МЭЖК), представляется архаичным. ГОСТ Р 51483-99 более полно отвечает современным возможностям, так как дает общие рекомендации по условиям хроматографического анализа в зависимости от параметров колонки, не ограничивая аналитиков в выборе.

     Опыт нашей работы подсказывает, что использование капиллярных колонок для определения жирно-кислотного состава предпочтительнее. Деление МЭЖК, различающихся по количеству атомов углерода, можно провести на колонках любой полярности, применяя программируемый рост температуры термостата колонок. Разделение МЭЖК с одинаковыми углеродными числами на неполярных колонках происходит в основном благодаря разности давлений насыщенных паров делимых веществ. В этом случае, как правило, первыми должны выходить эфиры жирных кислот с наибольшей степенью ненасыщенности, но так как разность физических величин незначительна, а полярность колонки, хотя и небольшая, обусловливает удерживание химически более активных эфиров ненасыщенных кислот, то обычно происходит наложение пиков, что делает проблематичным применение неполярных колонок для анализа жирно-кислотного состава масел.

     Применение полярных колонок для таких исследований позволяет без особых проблем получать хорошие результаты. Разделение МЭЖК с одинаковыми углеродными числами в данном случае происходит в основном из-за разной степени удерживания их нанесенной фазой колонки, поэтому первыми выходят эфиры наименее активных, то есть наиболее насыщенных жирных кислот. Используя фазы с большей полярностью и колонки большей длины, можно добиться разделения эфиров любых кислот и их изомеров. Ограничением в данном случае выступают увеличение цены колонки и продолжительность хроматографического анализа.

     Для определения жирно-кислотного состава масел, на наш взгляд, прекрасно подходит колонка 30 м Є 0,32 мм Zebron ZB-50 (аналоги: Rtx-50, SPB-50, HP-50, AT-50 и др.), 50%-фенил, 50%-диметилполисилоксан, толщина фазы 1 мкм. Средняя полярность фазы не разрешает добиться хорошего деления всех изомеров, например, эфиров олеиновой и элаидиновой кислот, но такое разделение даже предпочтительнее, так как упрощается идентификация пиков МЭЖК в испытуемых пробах.

Анализ хроматограмм

     В анализе хроматограмм наиболее ответственным и сложным этапом является идентификация пиков. В соответствии с ГОСТ 30418-96 идентификацию пиков проводят сопоставлением полученных величин относительного объема удерживания МЭЖК с табличными значениями, приведенными в стандарте, или (для масел, содержащих низкомолекулярные жирные кислоты) просто по порядку выхода. Однако величина относительного объема удерживания значительно варьируется в зависимости от типа и параметров колонки, и даже для разных экземпляров однотипных колонок могут иметь место некоторые различия. Поэтому для каждой колонки необходимо по результатам градуировки определять свои собственные табличные значения. Таким образом, предлагаемые стандартом таблицы объемов удерживания могут быть использованы только для ориентировки при отработке метода.

     Задача идентификации пиков более корректно решена в ГОСТ Р 51483-99. В нем предполагается использование стандартных смесей МЭЖК или смеси МЭЖК жиров известного состава для построения градуировочного графика логарифма величины относительного объема удерживания МЭЖК в зависимости от числа атомов углерода в углеводородной цепи жирной кислоты. Строятся отдельные графики для метиловых эфиров насыщенных жирных кислот и для МЭЖК различной степени ненасыщенности. С учетом того, что такие графики имеют линейный вид и что графики для МЭЖК различной степени ненасыщенности приблизительно параллельны, для построения всего семейства прямых достаточно получить 2-3 точки для метиловых эфиров насыщенных жирных кислот и по 1-2 точки для МЭЖК различной степени ненасыщенности.

     Полный набор стандартов жирных кислот или их метиловых эфиров в индивидуальной упаковке, необходимый для градуировки колонки, довольно дорог, а более дешевые стандартные смеси МЭЖК не позволяют провести однозначную идентификацию пиков хроматограммы. Более дешевым и не менее точным способом градуировки колонки является второй из упомянутых в ГОСТ Р 51483-99 способов, а именно, использование смеси МЭЖК жиров известного состава.

     Опыт показывает, что для градуировки колонки достаточно использовать набор масел, включающий подсолнечное, льняное, горчичное и кокосовое или пальмоядровое масла (при отсутствии двух последних можно использовать сливочное масло).
     Подсолнечное масло, благодаря низкой стоимости, редко фальсифицируется и вне зависимости от сорта подсолнечника всегда имеет только четыре жирные кислоты с относительным содержанием свыше 2,5% (см. табл.). На хроматограммах (рис. 1, 2) обычного и высокоолеинового подсолнечного масла легко "читаются" четыре пика, соответствующие (в порядке выхода) метиловым эфирам пальмитиновой (С_16:0), стеариновой (С_18:0), олеиновой (С_18:1) и линолевой (С_18:2) кислот.

     Использование льняного масла обусловлено, во-первых, тем, что по сравнению с подсолнечным маслом в его состав в количестве большем 2,5% входит помимо четырех перечисленных жирных кислот еще и линоленовая (С_18:3) кислота (см. табл.). Причем, как правило, ее содержание в льняном масле превышает содержание остальных кислот, т. е. пик, соответствующий метиловому эфиру линоленовой кислоты, на хроматограмме льняного масла будет самым большим (рис. 3). Во-вторых, сорта льна не подвергались селекции с целью изменения жирно-кислотного состава масла, и поэтому можно не беспокоиться о возможности ошибок, обусловленных этой причиной.

Т а б л и ц а

Наименование кислоты	Массовая доля жирных кислот в маслах, %
	подсолнечное	высокоолеиновое подсолнечное	льняное	горчичное	кокосовое	пальмоядровое
капроновая (С6:0)					0,4-0,6	до 0,8
каприловая (С8:0)					5,8-10,2	2,4-6,0
каприновая (С10:0)				до 0,1	4,5-7,5	2,0-5,0
лауриновая (С12:0)				до 0,2	43,0-51,0	41,0-55,0
миристиновая (С14:0)	до 0,2			до 0,8	16,0-21,0	14,0-18,6
пальмитиновая (С16:0)	5,6-7,6	4,2-4,6	5,4-11,3	1,0-4,9	7,5-10,0	6,5-10,0
пальмитолеиновая (С16:1)	до 0,3		до 0,1	до 0,5	0,2-1,5	до 1,0
стеариновая (С18:0)	2,7-6,5	4,1-4,8	2,5-8,0	1,0-2,1	2,5-4,0	1,0-3,5
олеиновая (С18:1)	14,0-39,4	61,0-69,8	13,0-36,0	11,0-45,0	5,0-10,0	12,0-19,0
линолевая (С18:2)	50,0-75,0*	21,9-28,4	8,3-30,0	9,0-33,0	1,0-2,5	0,8-3,0
линоленовая (С18:3)	до 0,2		30,0-67,0	6,0-18,0	до 0,5	до 1,0
арахиновая (С20:0)	0,2-0,4	до 0,7	0,4-1,0	0,9-2,0	до 0,5	до 1,0
гондоиновая (С20:1)	до 0,2	до 0,5		6,5-14,0	до 0,5	до 1,0
эйкозадиеновая (С20:2)				до 0,6
бегеновая (С22:0)	0,5-1,3	0,7-1,2	до 0,5	0,5-3,0	до 0,5	до 1,0
эруковая (С22:1)	до 0,2		до 0,6	5,0-53,0	до 0,5	до 1,0
докозадиеновая (С22:2)	до 0,3			до 1,0
лигноцериновая (С24:0)	0,2-0,3			1,0-2,0	до 0,5	до 1,0
селахолевая (С24:1)				до 2,3		до 1,0

^*значения границ интервала приведены по ГОСТ 1129-93 "Масло подсолнечное. Технические условия"

     Также не подвергались подобной селекции сорта горчицы, что позволяет использовать горчичное масло в качестве надежного источника для идентификации пиков на хроматограмме, соответствующих метиловым эфирам гондоиновой (С_20:1) и эруковой (С_22:1) кислот (рис. 4). Идентификация этих пиков обычно наиболее проблематична. При отсутствии горчичного масла, как готового продукта, его можно легко получить экстракцией хлороформом из горчичного порошка.

     Наконец, кокосовое и пальмоядровое масло (см. табл.) отличаются тем, что содержат в значительных количествах низкомолекулярные жирные кислоты: капроновую (С_6:0), каприловую (С_8:0), каприновую (С sub>10:0), лауриновую (С_12:0) и миристиновую (С_14:0) (хроматограмма кокосового масла приведена на рис. 5). При отсутствии этих масел для получения времен выхода метиловых эфиров низкомолекулярных насыщенных жирных кислот можно использовать сливочное масло (рис. 6). Единственное затруднение это большее количество изомеров жирных кислот в молочном жире по сравнению с растительными маслами, но так как основных кислот на порядок больше, чем их изомеров, то идентификация этих кислот довольно проста.

     Таким образом, использование подсолнечного, льняного, горчичного и сливочного масел позволяет получить восемь точек градуировочного графика для метиловых эфиров насыщенных жирных кислот, три точки градуировочного графика для метиловых эфиров мононенасыщенных жирных кислот и по одной точке градуировочного графика для метиловых эфиров ди- и триненасыщенных жирных кислот, что достаточно, как уже указывалось выше, для построения всех градуировочных графиков, необходимых для проведения испытаний с использованием методов по ГОСТ 30418-96 и ГОСТ Р 51483-99.

Идентификация масложировой продукции по жирно-кислотному составу

     Введение ГОСТ 30623-98 позволяет проводить испытания масложировой продукции по выявлению ее фальсификации с использованием инструментального метода на законных основаниях. Не умаляя значения и полезности этого стандарта, тем не менее, следует отметить в нем наличие некоторых неточностей.

     Так в таблице Приложения В ГОСТ 30623-98 "Группа 7. Растительные масла с наибольшей массовой долей линолевой кислоты (26-81%)" в данных по жирно-кислотному составу подсолнечного масла явно допущена опечатка. Приведенные значения границ интервала массовой доли линолевой кислоты (С_18:2) 18,3-74,0% не согласуются ни с заголовком указанной таблицы, ни с данными по жирно-кислотному составу подсолнечного масла, приведенными в ГОСТ 1129-93 50,0-75,0%. Очевидно, необходимо согласовать эти стандарты во избежание спорных ситуаций.

     В ГОСТ 30623-98 жирно-кислотный состав большей части маргариновой продукции (таблицы "Маргарины отечественного производства" и "Маргарины, закупаемые за рубежом" Приложения В) дан в виде точечных оценок, а не интервалов. Практика показывает, что возможные вариации состава маргаринов больше относительной погрешности метода измерения ГОСТ 30418-96.

     Предлагаемый в ГОСТ 30623-98 алгоритм обработки результатов испытаний применим только для однородных по происхождению растительных масел и тех видов маргаринов, жирно-кислотный состав которых приведен в Приложении В этого стандарта. Подтверждение подлинности других видов маргариновой продукции возможно при условии дополнения указанного алгоритма методом расчета жирно-кислотного состава по рецептуре или по технологической инструкции.

Определение жирно-кислотного состава при испытаниях жиросодержащей продукции

     Принятие и введение в действие ГОСТ 51486-99 "Масла растительные и жиры животные. Получение метиловых эфиров жирных кислот" создает базу для использования хроматографического анализа жирнокислотного состава некоторых жиросодержащих продуктов при их идентификации. Рассмотрим два характерных примера.

     Анализ жирно-кислотного состава (рис. 7) экстракта жира, поступившего на испытания сливочного крема (условный 7216), показал полное отсутствие сливочного (молочного) жира, являющегося по рецептуре основой крема (жирно-кислотный состав различных сортов сливочного масла приведен, например, в [3, 4]). Спектр жирных кислот и соотношение их содержания показывают присутствие кокосового масла в маргарине, на котором изготовлен анализируемый крем. Полученные при определении жирнокислотного состава данные в принципе позволяют также сделать количественные оценки соотношения масел, использованных при производстве того или иного продукта. Например, в приведенном случае со сливочным кремом доля кокосового масла среди жиров маргарина, использованного для его приготовления, составляла 13-17%. Алгоритм получения таких оценок является предметом отдельного рассмотрения.

     Перед испытательной лабораторией довольно часто ставится задача по определению происхождения мясных продуктов. Для ее решения могут быть использованы методы гистологического анализа (например, по ГОСТ Р 51604-2000 "Мясо и мясные продукты. Метод гистологической идентификации состава"), иммунологические методы, основанные на выявлении видоспецифичных антигенов, анализ аминокислотного состава белков.

     В ряде случаев эта задача достаточно легко может быть решена путем определения жирнокислотного состава и соотношения цис- и трансизомеров ненасыщенных жирных кислот. Так, содержание линолевой кислоты в говядине, как показывает практика и свидетельствуют данные литературы, всегда не более 3%, тогда как в свинине содержание этой кислоты составляет 7-10%, в жире птицы содержание полиненасыщенных кислот увеличивается в несколько раз и появляется заметное количество линоленовой кислоты.
     Жирно-кислотный состав различных животных жиров приведен в литературе (например, [2, 4]), можно использовать и собственные наработки. В качестве иллюстрации на рис. 8 приведена хроматограмма МЭЖК жира, экстрагированного из мясного фарша (условный 5501), заявленного как говяжий, а на рис. 9 хроматограмма МЭЖК жира, экстрагированного из говядины. Сопоставление полученных хроматограмм позволяет установить, что фарш изготовлен не из говядины или, по крайней мере, доля говядины незначительна.

     Таким образом, определение жирнокислотного состава позволяет не только проводить идентификацию и выявлять фальсификацию масложировой продукции инструментальным методом, но и решать аналогичную задачу для некоторых видов жиросодержащей продукции.

Использованная литература

1. Яковлев В.С., Куликовская Т.С., Крапивкин Б.А. Метод определения подлинности сливочного масла. Газохроматографический анализ жирно-кислотного состава // Партнеры и конкуренты. 2000. 1.
2. Файвишевский М.П. Производство пищевых животных жиров. М., Антиква. 1995.
3. Вышемирский Ф.А. Маслоделие в России (история, состояние, перспективы). Углич. 1998.
4. Технология переработки жиров. М.: Пищепромиздат. 1999.

Полная версия статьи доступна подписчикам электронного журнала.