紅外光譜技術在快速檢測反式脂肪酸含量中的應用

2023/04/07

反式脂肪酸的危害

天然油脂主要是由順式脂肪酸所組成的。而在油脂催化加氫，會產生氫化油，如在人造奶油、起酥油的製造過程中，結構會發生變化。天然油脂中的順式脂肪酸的一部分，有時也會轉化成反式脂肪酸。另外，油脂長時間高溫加熱，也會發生結構變化，因而產生反式脂肪酸。反式脂肪酸降低了人體中有益的高密度膽固醇 (HDL) 的含量，而使有害的低密度膽固醇 (LDL)含量增加，會提高血液中低密度脂蛋白膽固醇濃度，導致心腦血管等相關疾病。

圖1. 順式及反式脂肪酸

實施標準

美國石油化學家學會 (American Oil Chemist Society，AOCS)與官方農業化學家協會(Association of OfficialAnalyticalChemists，AOAC)指定使用紅外光譜技術與氣相層析技術，對反式脂肪酸含量進行分析。食品配料含有或生產過程中使用了氫化或部分氫化油脂時，在營養成分表中應標示出反式脂肪酸的含量。所以快速、可靠的按照標籤顯示要求，進而分析相關含量是非常重要的。

檢測方法

在AOCS Ce 1f-96 與AOAC 996.06 中敘述提及的氣層析技術方法，必須將甘油三酸酯分解釋放脂肪酸，然後進行甲酯化處理，才能進樣。另外，氣相層析技術只能獲取包括順式與反式脂肪酸綜合的脂肪值，而順式或反式脂肪酸異構體的單獨的含量，必須使用薄層層析或高效液相層機檢測，需要花費更多的時間與精力。而紅外光譜方法利用衰減式全反射附件(Attenuated Total Reflectance，ATR)，具有方便、快速、高再現性的特點。脂肪樣品中的反式脂肪酸可以被直接測試，無需樣品前製備。且ATR晶體面積小，在從食品中萃取時，只需要少量的脂肪樣品即可。

儀器介紹

Nicolet Summit X (FT-IR)，具有以最少數量的光學元件和最短光程的設計，建構儀器，確保其最大的光學效能輸出。鑽石晶體切削整體鑄模方式，保證儀器的長期穩定性能，將維護成本降至最低。光學台和樣品艙的分體設計，使獨立密封的光學台防潮性能大大增加。無需拆開機器內部，即可在外部自行更換光源。金屬盒裝乾燥劑，便於客戶更換使用。10Kg的重量使得Nicolet Summit X具有輕便性能，方便客戶在現場解決棘手的分析問題。

圖2. Nicolet Summit X(FTIR)及Everest ATR

定量分析

反式脂肪酸與順式結構的主要區別在於反式C=C上C-H鍵的面外變形振動特徵峰（966 cm^-1），如圖3。特徵峰獨立無干擾，可用於定量反式脂肪酸的含量。
圖4顯示的是含量從1％到50％不同濃度的反式脂肪酸，包括100％反式油酸甘油酯標準樣品的紅外光譜圖，利用TQ Analyst 定量軟體的線性回歸方法計算該特徵峰的峰面積得到標準曲線，即可得到未知樣品中反式脂肪酸的含量。

圖3. 光譜上的脂肪酸結構的特徵峰