三種漆樹科植物種子含油量及油脂成分分析

張 潔， 胡文藝， 陳功錫*， 李寶連，3， 李 貴

(1.吉首大學植物資源保護與利用湖南省高校重點實驗室， 湖南 吉首 416000； 2.吉首市林業(yè)局， 湖南 吉首 416000；3.吉首大學生物資源與環(huán)境科學學院， 湖南 吉首 416000)

三種漆樹科植物種子含油量及油脂成分分析

張 潔1， 胡文藝2， 陳功錫1*， 李寶連1，3， 李 貴1

(1.吉首大學植物資源保護與利用湖南省高校重點實驗室， 湖南 吉首 416000； 2.吉首市林業(yè)局， 湖南 吉首 416000；3.吉首大學生物資源與環(huán)境科學學院， 湖南 吉首 416000)

以正己烷為提取溶劑，采用超聲波提取黃連木、鹽膚木和野漆三種漆樹科植物種子油，并應用GC-MS分析了三種漆樹科植物種子的含油量和脂肪酸組成。結(jié)果表明：超聲波提取黃連木種子油的最佳工藝條件為料液比1∶7(g∶mL)、超聲時間60 min、超聲功率250 W，提油率為14.69%；鹽膚木種子油的最佳提取工藝條件為料液比1∶9(g∶mL)、超聲時間60 min、超聲功率150 W，提油率為22.58%；野漆樹種子油的最佳提取工藝條件為料液比1∶9(g∶mL)、超聲時間45 min、超聲功率200 W，提油率為13.90%。GC-MS分析表明，黃連木種子油中含有油酸(43.59%)、亞油酸(39.69%)、棕櫚酸(15.09%)、硬脂酸(1.04%)、棕櫚油酸(0.59%)；鹽膚木種子油中含有亞油酸(58.68%)、棕櫚酸(17.90%)、油酸(17.42%)、硬脂酸(3.76%)；野漆樹種子油中含有亞麻酸(57.61%)、亞油酸(21.58%)、棕櫚酸(18.91%)、硬脂酸(1.24%)、油酸(0.36%)。三種植物都具有較高的開發(fā)價值。

黃連木； 鹽膚木； 野漆樹； 脂肪酸； 超聲波提??； 氣相色譜-質(zhì)譜法

漆樹科(Anacardiaceae)在我國共有16屬54種，主要分布于長江以南各省，該科植物具有重要的經(jīng)濟價值，可用于食用(如芒果)、觀賞(如黃櫨)、重要工業(yè)原料來源(如五倍子、生漆、油脂)等[1]。

黃連木(Pistaciachinensis)隸屬漆樹科黃連木屬，原產(chǎn)中國，在華東、中南和西南均有分布，其種子油成分與普通柴油主要成分的碳鏈長度極為接近，可作為生物柴油的替代品[2]。鹽膚木(Rhuschinensis)為漆樹科鹽膚木屬落葉小喬木，其皮部和種子可榨油，是一種具有開發(fā)前景的新油源油料樹種[3]。野漆樹(Toxicodendronsuccedaneum)隸屬漆樹科漆屬，是我國重要的經(jīng)濟樹種，從其種子中提取的油脂具有食用和保健功能[4-5]。

目前，國內(nèi)已有對黃連木[6-9]、鹽膚木[9]和野漆樹[10-11]種子油的理化性質(zhì)及脂肪酸組成方面的研究報道，但這三種植物在我國均分布較廣，不同種源間種子含油量和脂肪酸組成可能存在一定的差異。我們對湖南省分布的黃連木、鹽膚木和野漆樹三種植物的種子含油量及油脂組成進行研究，并與其它地區(qū)分布的上述三種植物的種子油含油量和脂肪酸組成進行比較，以期為它們的開發(fā)利用、種質(zhì)資源改良和遺傳育種提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1材料

黃連木種子采自湖南省吉首市人民南路團結(jié)廣場，鹽膚木種子采自吉首大學沙子坳校區(qū)后山，野漆種子采自吉首市德夯盤古峰。所采種子經(jīng)自然風干后，用粉碎機粉碎，過篩，得到種仁粉，干燥至恒重備用。

1.2儀器和試劑

超聲波萃取儀；GC-MS-QP2010 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(配NIST05標準質(zhì)譜，日本島津公司)；R-210步琪旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；FW100型高速萬能粉碎機；KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器。氫氧化鈉、甲醇、正己烷、無水硫酸鈉、氯化鈉、無水乙醚均為分析純。

1.3油脂提取

超聲波提取[12]：稱取2 g種子粉末，裝入50 mL具塞試管中，以正己烷為溶劑，以料液比、提取時間、超聲功率為考察因素，按照L9(34)正交表進行三因素三水平實驗。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收正己烷溶劑，采用差量法計算得油率。

1.4油的成分及含量測定

1.4.1 油的甲酯化[13-14]取油2滴，置于50 mL具塞試管中，加入0.5%氫氧化鈉-甲醇溶液8 mL，于70 ℃水浴加熱1 h，冷卻后加入8 mL正己烷，振蕩使其充分混合，靜置分層，中間有一層薄膜，再加5 mL飽和NaCl溶液震蕩，待鹽析，取出上清液于5 mL具塞試管，加少量無水硫酸鈉干燥，靜置。所取上層溶液用GC-MS進行分析。

1.4.2 色譜條件[15]以氦氣為載氣；氣化室溫度280 ℃；柱子溫度250 ℃；檢測器245 ℃；進樣量0.1 μL；柱子流量：1 mL/min；分流比：80∶1；色譜柱：Agilent 1909191S-433型石英毛細管柱(30×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：80～250 ℃，80℃保溫2 min；再以10 ℃/min，升溫至160 ℃，保溫2 min；再以50 ℃/min，升溫至250 ℃，保溫2 min。分辨率1 000，延長時間4 min。

1.4.3 質(zhì)譜條件 電子轟擊源(EI)，電子能70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度280 ℃；掃描范圍：30～500 U。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理及質(zhì)譜檢索 甲酯化樣品經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析，最后采用峰面積歸一化法進行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1三種植物種子含油量

2.1.1 黃連木種子含油量 由表1可知，各因素對超聲波輔助提取黃連木種子油提取率影響的主次順序為：超聲時間>料液比>超聲功率。黃連木種子油的超聲波法最佳提取工藝條件為：料液比1∶7(g∶mL)、時間60 min、超聲功率250 W。在最佳工藝條件(A2B2C3)下再進行三次重復驗證實驗，平均得油率為14.69%。

2.1.2 鹽膚木種子含油量 由表2可知，各因素對超聲波輔助提取鹽膚木種子油提取率影響的主次為：超聲時間>料液比>超聲功率。鹽膚木種子油超聲波法的最佳提取工藝條件為：料液比1∶9(g∶mL)、時間60 min、超聲功率150 W。在最佳提取條件(A3B2C1)下再進行三次重復驗證實驗，平均得油率為22.58%。

表1 超聲波提取黃連木種子油正交實驗結(jié)果Tab.1 TheresultsoforthogonalexperimentforPistaciachinensisseedoilextractionbyultrasonicNo.試驗因素D(st.)A料液比(g∶mL)B時間(min)C超聲功率(W)得率(%)Lev1—1∶545150—Lev2—1∶760200Lev3—1∶975250Exp1111113.44Exp2122214.19Exp3133314.59Exp4212314.08Exp5223113.79Exp623128.95Exp7313214.35Exp8321314.20Exp9332114.25均值114.2713.9612.2013.83均值212.2714.2614.3712.70均值314.2712.6014.2414.29極差2.001.662.171.59

表2 超聲波提取鹽膚木種子油正交實驗結(jié)果Tab.2 TheresultsoforthogonalexperimentforRhuschinen-sisseedoilextractionbyultrasonicNo.試驗因素D(st.)A料液比(g∶mL)B時間(min)C超聲功率(W)得率(%)Lev1—1∶545150—Lev2—1∶760200Lev3—1∶975250Exp1111119.08Exp2122220.18Exp3133318.69Exp4212319.04Exp5223118.28Exp6231219.21Exp7313214.71Exp8321318.19Exp9332119.93均值119.3217.6118.8319.10均值218.8418.8819.7218.03均值317.6119.2817.2318.64極差1.711.672.491.07

2.1.3 野漆樹種子含油量 由表3可知，各因素對超聲波輔助提取野漆樹種子油提取率影響的主次為：超聲功率>超聲時間>料液比。野漆樹種子油超聲波法的最佳提取工藝條件為：料液比1∶9(g∶mL)、時間45 min、超聲功率200 W。在最佳提取條件(A3B1C2)下再進行三次重復驗證實驗，平均得油率為13.90%。

表3 超聲波提取野漆樹種子油正交實驗結(jié)果Tab.3 TheresultsoforthogonalexperimentforToxicoden-dronsuccedaneumseedoilextractionbyultrasonicNo.試驗因素D(st.)A料液比(g∶mL)B時間(min)C超聲功率(W)得率(%)Lev1—1∶545150Lev2—1∶760200—Lev3—1∶975250Exp111119.20Exp2122210.53Exp313339.73Exp4212310.01Exp522318.35Exp6231213.90Exp731329.81Exp832139.83Exp933218.49均值19.829.6710.988.68均值210.759.579.6811.41均值39.3810.719.309.86極差1.371.141.682.73

2.2三種植物種子油的脂肪酸組成

2.2.1 黃連木種子油的脂肪酸組成 經(jīng)質(zhì)譜庫檢索，共鑒定了5種脂肪酸成分，用面積歸一化法計算各組分的相對含量，其主要成分和質(zhì)量分數(shù)見表 4。由表4 可知，黃連木種子油中的脂肪酸組成及質(zhì)量分數(shù)分別為：油酸(43.59%)、亞油酸(39.69%)、棕櫚酸(15.09%)、硬脂酸(1.04%)、棕櫚油酸(0.59%)。其中，不飽和脂肪酸占總脂肪酸的83.87%，飽和脂肪酸占總脂肪酸的16.13%。此外，還有少量的2-乙基己醇、衣蘭烯、檸檬烯、石竹烯等成分。

2.2.2 鹽膚木種子油的脂肪酸組成 經(jīng)質(zhì)譜庫檢索，共鑒定了8種脂肪酸成分，用面積歸一化法計算各組分的相對含量，其主要成分和質(zhì)量分數(shù)見表5。由表5可知，鹽膚木種子油中的脂肪酸組成及質(zhì)量分數(shù)分別為：亞油酸(58.68%)、棕櫚酸(17.90%)、油酸(17.42%)、硬脂酸(3.76%)、癸酸和十三烷二酸(0.42%)、十一烷酸和月桂酸(0.25%)。其中，不飽和脂肪酸占總脂肪酸的77.81%，飽和脂肪酸占總脂肪酸的22.19%。此外還有2-乙基己醇、古巴烯、石竹烯、蛇麻烯等成分。

表4 黃連木種子中脂肪酸組成及其質(zhì)量分數(shù)Tab.4 FattyacidscompositionandrelativecontentsinPista-ciachinensisseed脂肪酸相對分子質(zhì)量分子式質(zhì)量分數(shù)(%)保留時間(min)可信度(%)油酸282C18H34O243.5946.69399亞油酸280C18H32O239.6923.19399棕櫚酸256C16H32O215.0920.01198硬脂酸284C18H36O21.0423.76299棕櫚油酸254C16H30O20.5919.60899

表5 鹽膚木種子中脂肪酸組成及其質(zhì)量分數(shù)Tab.5 FattyacidscompositionandrelativecontentsinRhuschinensisseed脂肪酸相對分子質(zhì)量分子式質(zhì)量分數(shù)(%)保留時間(min)可信度(%)亞油酸280C18H32O258.6823.19999棕櫚酸256C16H32O217.9020.01199油酸282C18H34O217.4223.30099硬脂酸284C18H36O23.7623.76399癸酸172C10H20O2十三烷二酸244C13H24O40.429.0799464十一烷酸184C11H22O2月桂酸196C12H24O20.2512.0649291

2.2.3 野漆樹種子油的脂肪酸組成 經(jīng)質(zhì)譜庫檢索，共鑒定了8種脂肪酸成分，用面積歸一化法計算各組分的相對含量，其主要成分和質(zhì)量分數(shù)見表 6。由表6可知，野漆樹種子油中的脂肪酸組成及質(zhì)量分數(shù)分別為：亞麻酸(57.61%)、亞油酸(21.58%)、棕櫚酸(18.91%)、硬脂酸(1.24%)、油酸(0.36%)以及3種直鏈脂肪酸(0.30%)分別為二十七烷酸、三十一烷酸、二十六烷酸。脂肪酸占總提取物的99.11%，其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的79.55%，飽和脂肪酸占總脂肪酸的20.45%。

黃連木、鹽膚木、野漆樹三種植物種子的脂肪酸成分存在如下差異：黃連木種子含有油酸、亞油酸、棕櫚油酸三種不飽和脂肪酸，棕櫚酸、硬脂酸兩種飽和脂肪酸，其中油酸質(zhì)量分數(shù)最高占43.59%；鹽膚木種子含有亞油酸、油酸兩種不飽和脂肪酸，棕櫚酸、硬脂酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸六種飽和脂肪酸，其中亞油酸質(zhì)量分數(shù)最高占58.68%，十三烷酸是二元酸；野漆樹種子中含有亞麻酸、亞油酸、油酸三種不飽和脂肪酸，還含有棕櫚酸、硬脂酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、二十七烷酸、三十一烷酸、二十六烷酸八種飽和脂肪酸，其中亞麻酸質(zhì)量分數(shù)最高占57.61%。

表6 野漆樹種子中脂肪酸組成及其質(zhì)量分數(shù)Tab.6 FattyacidscompositionandrelativecontentsinToxi-codendronsuccedaneumseed脂肪酸相對分子質(zhì)量分子式質(zhì)量分數(shù)(%)保留時間(min)可信度(%)亞麻酸278C18H30O257.6123.27099亞油酸280C18H32O221.5846.40999棕櫚酸256C16H32O218.9161.13291硬脂酸284C18H36O21.2423.73998油酸282C18H34O20.3623.54350二十七烷酸410C27H54O2三十一烷酸466C31H62O2二十六烷酸396C26H52O20.3033.698896850

2.3不同種源種子油的含油量及脂肪酸成分比較

為便于分析，現(xiàn)將不同種源的黃連木、鹽膚木、野漆樹種子的含油量及脂肪酸成分進行比較，結(jié)果見表7。

由表7可知，湖南湘西產(chǎn)黃連木、鹽膚木、野漆樹的種子含油量、脂肪酸組成與其它地區(qū)種源均存在一定的差異。湘西產(chǎn)黃連木種子的含油率僅為14.69%，而其它地區(qū)的黃連木種子含油率大都在30%以上，這可能是提取方法不同造成的。黃連木種子油不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)較高(73.97%～87.41%)，且不同種源間存在一定的差異，從北至南逐步呈降低趨勢，這可能是由于緯度和海拔較高的地區(qū)較為寒冷，較高含量的不飽和脂肪酸能增強植物體的抗凍能力。湘西產(chǎn)鹽膚木種子油中含有硬脂酸(3.76%)，沒有檢測出亞麻酸，而湖北產(chǎn)鹽膚木種子油中未檢測出硬脂酸，卻檢測出了低量的亞麻酸(2.09%)。湘西產(chǎn)野漆樹種子油中亞麻酸含量高(57.69%)，比其它兩個地區(qū)所檢測的亞麻酸(1.37～1.45%)含量高出很多，造成以上差異的原因除了可能與種源不同有關，也可能是由于種子的成熟程度、檢測方法的不同而造成的。

表7 不同種源黃連木、鹽膚木和野漆樹種子的含油量及脂肪酸成分比較Tab.7 ComparisonoffatcontentsandfattyacidcompositionofPistaciachinensis,RhuschinensisandToxicodendronsucce-daneumfromdifferentareas物種產(chǎn)地含油量(%)不飽和脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)(%)飽和脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)(%)棕櫚油酸油酸亞油酸亞麻酸總量棕櫚酸硬脂酸花生酸黃連木云南石林[10]38.210.7133.0651.661.2086.6311.322.04—江西彭澤[10]37.231.0846.6729.580.8978.2220.391.40—湖北十堰[10]35.150.6847.7131.010.9180.3117.951.570.15河北保定[10]29.611.0646.4332.851.3381.6716.391.39—安徽滁州[10]31.690.6937.2748.421.0387.4110.941.67—安徽金寨[10]38.011.9748.2423.521.0374.7623.531.560.14陜西商洛[10]38.611.0643.0441.740.7986.8311.961.300.12四川攀枝花[10]32.130.8441.3932.381.4776.0822.651.27—河南三門峽[10]32.670.6847.7131.050.8980.3317.951.570.14江蘇南京[10]32.880.7641.3930.840.9873.9724.211.590.15湖南湘西14.690.5943.5939.69—83.8715.091.041.04鹽膚木湖北[3]13.78—12.1257.922.0972.1327.85——湖南湘西22.58—17.4258.65—76.0717.903.76—野漆樹江西寧都[12]11.220.7515.7464.971.4582.9112.193.06陜西平利[12]12.730.8717.1551.751.3771.1422.423.790.47湖南湘西13.900.710.3621.5857.6980.3418.911.24— 注:數(shù)據(jù)來源于所標注的參考文獻。

3 結(jié)論與討論

(1)以正己烷為提取溶劑，利用超聲波輔助提取黃連木種子油并經(jīng)優(yōu)化得到最佳提取工藝條件為：料液比1∶7(g∶mL)、超聲時間60 min、超聲功率250 W，油脂的平均提取率為14.69%；超聲波輔助提取鹽膚木種子油最佳工藝條件為：料液比1∶9(g∶mL)、超聲時間60 min、超聲功率150 W，油脂的平均提取率為22.58%；超聲波輔助提取野漆樹種子油最佳工藝條件為：料液比1∶9(g∶mL)、超聲時間45 min、超聲功率200 W，油脂的平均提取率為13.90%。

(2)利用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術分析表明，黃連木種子油脂肪酸含量占總提取物的95.82%，主要成分為油酸(43.59%)、亞油酸(39.69%)、棕櫚酸(15.09%)、硬脂酸(1.04%)、棕櫚油酸(0.59%)；鹽膚木種子油的脂肪酸含量占總提取物的96.97%，主要成分為亞油酸(58.68%)、棕櫚酸(17.90%)、油酸(17.42%)、硬脂酸(3.76%)；野漆樹種子油的脂肪酸含量占總提取物的99.11%，主要成分為亞麻酸(57.61%)、亞油酸(21.58%)、棕櫚酸(18.91%)、硬脂酸(1.24%)、油酸(0.36%)。

(3)漆樹科的黃連木、鹽膚木、野漆樹三種不同植物種子中的脂肪酸組成主要是十六碳脂肪酸和十八碳脂肪酸，脂肪酸組成成分簡單而且高度集中。生物柴油的碳鏈長度一般為14～20，因此三種植物種子均適合作為生物柴油原料。三種植物種子油中不飽和脂肪酸含量都較高(77.81%～83.87%)，而不飽和脂肪酸中的亞油酸和亞麻酸是人體必需脂肪酸，具有降血脂、軟化血管、降低血壓等作用。同時，這三種植物分布范圍廣，且大都生長在石灰?guī)r地區(qū)，對涵養(yǎng)水源、改善環(huán)境、調(diào)節(jié)生態(tài)平衡以及促進林木經(jīng)濟發(fā)展等方面都能發(fā)揮一定作用。因此，合理開發(fā)和利用湘西地區(qū)的黃連木、鹽膚木、野漆樹不僅有利于當?shù)啬茉撮_發(fā)和環(huán)境保護，對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展也有較大的推動作用。

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FatcontentsandfattyacidcompositionintheseedsofthreespeciesofAnacardiaceae

ZHANG Jie1， HU Wenyi2， CHEN Gongxi1*， LI Baolian1，3， LI Gui1

(1.Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Utilization(Jishou University)， College of Hunan Province， Jishou 416000， China；2.Forestry Bureau of Jishou City， Jishou 416000， China；3.College of Biology and Enviromental Science， Jishou University， Jishou 416000， China)

Ultrasonic extraction method was used to extract the oil from seeds ofPistaciachinensis，RhuschinensisandToxicodendronsuccedaneum，and the oil content and composition of the GC-MS analysis of three plant seeds were compared in this paper.The results showed that the best conditions for ultrasonic extraction ofP.chinensis：solid-liquid ratio 1∶7(g∶mL)，extraction time 60 min，ultrasonic power 250 W，the extraction rate was 14.69%；R.chinensis：solid-liquid ratio 1∶9(g∶mL)，extraction time 60 min，ultrasonic power 150 W，the extraction rate was 22.58%；T.succedaneum：solid-liquid ratio 1∶9(g∶mL)，extraction time 45 min，ultrasonic power 200 W，the extraction rate was 13.90%.The main components of fatty acids inP.chinensiswere oleic acid(43.59%)，linoleic acid(39.69%)，palmitic acid(15.09%)，stearic acid(1.04%)，palmitoleic acid(0.59%)；R.chinensis：linoleic acid(58.68%)，palmitic acid(17.90%)，oleic acid(17.42%)，stearic acid(3.76%)；T.succedaneum：linolenic acid(57.61%)，linoleic acid(21.58%)，palmitic acid(18.91%)，stearic acid(1.24%)，oleic acid(0.36%).It was showed that the three species of plants with high value for development.

PistaciachinensisBunge；RhuschinensisMill；Toxicodendronsuccedaneum(Linn.)O.Kuntze； fatty acid； ultrasonic extraction； GC-MS

2015-01-08

科技部國家科技基礎性專項重點項目(2008FY110400-1-9)；湖南省高校產(chǎn)業(yè)化培育項目(10CY010)；湖南省教育廳重點項目(09A073)。

張 潔(1986-)，女，安徽省蒙城縣人，碩士研究生，主要從事植物資源開發(fā)利用研究工作。

*為通訊作者

S 794.2

A

1003-5710(2015)02-0004-06

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2015. 02. 002

(文字編校：張 珉)