不同產(chǎn)地杜仲·紫蘇和亞麻種子油中亞麻酸含量及出油率的GC-MS分析

唐傳球，沈志鵬

(鄖陽師范高等?？茖W(xué)校生物化學(xué)與環(huán)境工程系，湖北十堰 442000)

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不同產(chǎn)地杜仲·紫蘇和亞麻種子油中亞麻酸含量及出油率的GC-MS分析

唐傳球，沈志鵬

(鄖陽師范高等專科學(xué)校生物化學(xué)與環(huán)境工程系，湖北十堰 442000)

摘要[目的]開展我國不同產(chǎn)地杜仲、紫蘇和亞麻種子油的亞麻酸成分評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步篩選和培育優(yōu)良亞麻酸作物提供參考。[方法]采用索氏提取和GC-MS法，對(duì)11個(gè)產(chǎn)地的亞麻、7個(gè)產(chǎn)地的紫蘇及10個(gè)產(chǎn)地的杜仲種子的出油率及α-亞麻酸的含量進(jìn)行了比較和分析。[結(jié)果]不同品種的種子亞麻酸含量差異顯著，最高為湖北十堰杜仲種子油(61.49%)，其次為吉林延邊紫蘇種子油(59.92%)，最低為山西大同亞麻種子油(48.09%)；干重中亞麻酸含量最高為吉林延邊紫蘇種子(230.1 mg/g 干重)，最低為云南邵通杜仲種子(140.4 mg/g 干重)；不同品種作物的出油率差異顯著，亞麻和紫蘇種子平均出油率分別為35.21% 和36.80%，顯著高于杜仲種子(26.40%)。[結(jié)論]在亞麻酸產(chǎn)業(yè)開發(fā)方面，要綜合考慮不同品種、不同地區(qū)之間的種子品質(zhì)差異性。內(nèi)蒙古亞麻、長春紫蘇和湖北杜仲種子油是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，又能滿足食用健康的油品，故提倡合理開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞杜仲；紫蘇；亞麻子；亞麻酸；出油率；氣相色譜-質(zhì)譜法

目前，開發(fā)木本食用油已成為各國解決食用油緊缺的主要渠道和趨勢(shì)，西歐部分國家基本實(shí)現(xiàn)了食用油木本化，而我國近年食用植物油供需形勢(shì)日益嚴(yán)峻，自給率只有40%左右[1]。 食用油中主要成分是脂肪酸，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，其組成和配比在很大程度上決定了它的營養(yǎng)價(jià)值[2]。其中α-亞麻酸，學(xué)名 9，12，15-十八碳三烯酸(ALA，C18∶3)，是全順式高度不飽和脂肪酸，具有明顯的降血壓、抗動(dòng)脈粥樣硬化和益智等作用，被認(rèn)為是評(píng)價(jià)植物油脂價(jià)值的重要指標(biāo)，已成為近幾年的研究熱點(diǎn)[3-4]。目前亞麻酸含量高的經(jīng)濟(jì)作物有亞麻和紫蘇種子，杜仲為我國特有樹種，資源豐富，杜仲種子中α-亞麻酸含量可達(dá)60%左右。這3種經(jīng)濟(jì)作物生長環(huán)境各不相同。杜仲主要分布于陜西、甘肅、河南、湖北等省區(qū)，紫蘇主要分布于我國華北、華中、華南及西南，而亞麻在我國各地皆有栽培，但以北方和西南地區(qū)較為普遍。馮曉等僅對(duì)山西、內(nèi)蒙和甘肅3個(gè)地區(qū)的亞麻種子中α-亞麻酸含量進(jìn)行了研究報(bào)道[5]；李曼杰等曾對(duì)不同產(chǎn)地紫蘇種子中油含量進(jìn)行了研究報(bào)道[6]，但采集的樣品數(shù)有限，限制了對(duì)3種作物的全面認(rèn)識(shí)。此外，3種作物出油率及亞麻酸含量的比較均鮮有系統(tǒng)的報(bào)道。為了對(duì)不同品種、不同產(chǎn)地的杜仲、紫蘇和亞麻種子油的品質(zhì)特征進(jìn)行深入了解，最終實(shí)現(xiàn)亞麻酸綜合高效利用，筆者選擇了國內(nèi)11個(gè)產(chǎn)地的亞麻、7個(gè)產(chǎn)地的紫蘇及10個(gè)產(chǎn)地的杜仲種子的出油率及α-亞麻酸的含量進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究，可有效揭示不同產(chǎn)地的3種作物種子油脂肪酸組成的特征與差異，進(jìn)而為亞麻酸資源的開發(fā)利用以及原料質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1原料。試驗(yàn)采用的亞麻、紫蘇與杜仲種子樣品，均于2014 年在種子成熟期采集于不同產(chǎn)地，自然陰干，濕度均<3%。

1.1.2主要試劑。硫酸、硫酸鈉、甲醇，分析純；正己烷，色譜純，F(xiàn)isher Scientific公司；37種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(Supelco? 37 Component FAME Mix)，Sigma-Aldrich 公司；內(nèi)標(biāo)物十九酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(C19∶0)，Sigma-Aldrich 公司。

1.1.3主要儀器設(shè)備。Agilent 7890A/5975c氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；超聲波清洗儀，昆山市超聲儀器有限公司；氮吹儀，瑞士Buchil；低溫高速離心機(jī)，美國Beckman；渦旋混勻器，德國IKA；電子天平，瑞士梅特勒托利多；迷你干式恒溫器，杭州聚同電子有限公司。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液配制內(nèi)標(biāo)溶液的配制：將100 mg十九烷酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品溶于10 mL正己烷中，配成質(zhì)量濃度為10 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液，待用。

外標(biāo)溶液的配制：用色譜級(jí)正己烷溶劑將1 mL的濃度為10 mg/L的37種脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品稀釋成不同梯度標(biāo)準(zhǔn)溶液(所有標(biāo)液中均含有0.1 mg/mL 內(nèi)標(biāo))。

1.3色譜-質(zhì)譜條件

1.3.1色譜條件。HP-88石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，載氣：高純He(99.99%)；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；升溫程序：175 ℃保持5 min，以3 ℃/min的速率升至220 ℃，停留5 min；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣方式：20∶1分流進(jìn)樣；柱流量：1.0 mL/min；GC-MS接口溫度：250 ℃。

1.3.2質(zhì)譜條件。EI源，離子源溫度 230 ℃，傳輸線溫度230 ℃，電離電壓70 eV，質(zhì)量掃描范圍m/z40～460。

1.4試驗(yàn)方法

1.4.1樣品中目標(biāo)物的提取。取不同產(chǎn)地的3種樣品的粉末各40 g，精密稱定，分別置于索氏提取器中，加入無水乙醚200 mL，提取6 h，于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上回收溶劑至干，得淡黃色半透明油狀總脂肪油，計(jì)算得油率。低溫保存，組成含量待測(cè)[7]。

1.4.2樣品中目標(biāo)提取物的甲酯化。取均勻油樣50 mg于20 mL具塞試管中，加入2 mL 4%硫酸-甲醇溶液搖勻 ，再加入10 mg 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)抗氧化劑，80 ℃水浴加熱甲酯化60 min，冷卻后依次加入1 mL正己烷和1 mL飽和氯化鈉溶液搖勻，過無水硫酸鈉干燥，靜置，取上層溶液，加入內(nèi)標(biāo)液，過濾后進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析[8]。

2結(jié)果與分析

2.137種脂肪酸甲酯的GC-MS 圖按照“1.3”中的色譜條件，經(jīng)過GC-MS分析得到總離子流圖，圖 1 為37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品色譜峰保留時(shí)間，根據(jù)各相關(guān)色譜峰的離子質(zhì)量，并檢索NIST2011譜庫，確定種子油中脂肪酸的種類。

注：1.C4∶0；2.C6∶0；3.C8∶0；4.C10∶0；5.C11∶0；6.C12∶0；7.C13∶0；8.C14∶0；9.C14∶1；10.C15∶0；11.C15∶1；12.C16∶0；13.C16∶1；14.C17∶0；15.C17∶1；16.C18∶0；17.C18∶1(t)；18.C18∶1(c)；19.C19∶0；20.C18∶2(c，t)；21.C20∶0；22.C18∶3(γ)；23.C18∶3(α)；24.C20∶1；25.C21∶0；26.C20∶2；27.C22∶0；28.C20∶3(c，t)；29.C20∶4；30.C22∶1；31.C23∶0；32.C22∶2；33.C20∶5；34.C24∶0；35.C24∶1；36.C22∶6。Note：1.C4∶0，2.C6∶0，3.C8∶0，4.C10∶0，5.C11∶0，6.C12∶0，7.C13∶0，8.C14∶0，9.C14∶1，10.C15∶0，11.C15∶1，12.C16∶0，13.C16∶1，14.C17∶0，15.C17∶1，16.C18∶0，17.C18∶1(t)，18.C18∶1(c)，19.C19∶0，20.C18∶2(c，t)，21.C20∶0，22.C18∶3(γ)，23.C18∶3(α)，24.C20∶1，25.C21∶0，26.C20∶2，27.C22∶0，28.C20∶3(c，t)，29.C20∶4，30.C22∶1，31.C23∶0，32.C22∶2，33.C20∶5，34.C24∶0，35.C24∶1，36.C22∶6.圖1　37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品SIM模式離子流色譜Fig.1　Ion current chromatograms of SIM mode of 37 mixed standard samples of fatty acid methyl ester

根據(jù)不同質(zhì)量濃度混合標(biāo)準(zhǔn)品的總離子流圖，以標(biāo)準(zhǔn)品與內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度比為橫坐標(biāo)(x)，相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品與內(nèi)標(biāo)物峰面積比為縱坐標(biāo)(y)，進(jìn)行線性回歸，得到亞麻酸甲酯的標(biāo)準(zhǔn)曲線y=-0.005 12+1.483 38x，相關(guān)系數(shù)0.999 8，說明在測(cè)定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，總離子流色譜峰面積與質(zhì)量濃度成良好的線性關(guān)系。

2.2不同產(chǎn)地亞麻子脂肪酸組成分析表1為11個(gè)不同產(chǎn)地亞麻子的脂肪酸含量。從表1中可以看出，11個(gè)產(chǎn)地亞麻子油中脂肪酸組成統(tǒng)一，α-亞麻酸含量較高，介于48.09%～55.63%。不同產(chǎn)地亞麻子亞麻酸含量存在著明顯差異，亞麻酸含量最多的是內(nèi)蒙古呼和浩特產(chǎn)地(195.4 mg/g干重)，其次為甘肅蘭州(185.3 mg/g干重)，含量最少的是產(chǎn)自山西大同的(154.6 mg/g干重)；而在這些產(chǎn)地的亞麻子中，出油率最高的來自青海海東的亞麻子，高達(dá)36.3%，其他亞麻子油出油率介于30.1%～35.5%。由此可見，亞麻子中的亞麻酸含量隨著產(chǎn)地的海拔高度增加呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，這也符合亞麻子是一種高寒作物的屬性。因此，適宜在內(nèi)蒙古和青海兩產(chǎn)區(qū)大面積推廣亞麻子的種植。

表1　不同地區(qū)亞麻子的脂肪酸組成、亞麻酸含量和出油率

2.3不同產(chǎn)地紫蘇種子脂肪酸組成分析表2為7個(gè)產(chǎn)地紫蘇種子的脂肪酸組成、出油率及亞麻酸含量。從表2中可以看出，紫蘇種子與亞麻子的脂肪酸組成基本相同，α-亞麻酸含量為 51.49%～59.92%，含量極為豐富。產(chǎn)于吉林省高寒山區(qū)的紫蘇種子亞麻酸組分最為豐富，其出油率和亞麻酸的含量明顯高于產(chǎn)于暖溫帶地區(qū)江蘇連云港的。另外，同是產(chǎn)于吉林的紫蘇種子，產(chǎn)于吉林省高寒山區(qū)(白山、延邊)的紫蘇種子α-亞麻酸的含量(58.65% 和59.92%)均高于產(chǎn)于平原地區(qū)的(長春57.58%)。此項(xiàng)研究結(jié)果表明(表3)，亞麻酸在紫蘇種子內(nèi)的合成同樣受溫度影響大，紫蘇種子應(yīng)以產(chǎn)于東北為佳，東北高寒山區(qū)宜大面積種植紫蘇。

2.4不同產(chǎn)地杜仲種子脂肪酸組成分析該研究以湖北、貴州、重慶、四川等10個(gè)不同產(chǎn)地杜仲種子為材料，研究了其脂肪酸組成、亞麻酸的含量及出油率。分析檢測(cè)結(jié)果表明(表3)，所檢測(cè)的10個(gè)產(chǎn)地杜仲種子中α-亞麻酸的含量在55.21%～61.49% ，其中湖北省十堰市的杜仲種子中α-亞麻酸含量為61.49%，為所分析材料中亞麻酸含量最高的樣品。從表3中可以看出，氣候環(huán)境對(duì)不同產(chǎn)地的杜仲種子亞麻酸含量影響也比較大，溫暖濕潤氣候的湖北地區(qū)更適宜開發(fā)高含量亞麻酸的杜仲種子油。

表2　不同地區(qū)紫蘇種子的脂肪酸組成、亞麻酸含量和出油率

表3　不同地區(qū)杜仲種子的脂肪酸組成、亞麻酸含量和出油率

3結(jié)論

試驗(yàn)測(cè)得杜仲、紫蘇和亞麻子3種作物種子油中主要脂肪酸的種類與前人測(cè)定結(jié)果一致[9-11]，包括α-亞麻酸、油酸、亞油酸。不同品種種子油中亞麻酸含量和出油率差異顯著。亞麻和紫蘇種子中亞麻酸含量高低與高寒種植環(huán)境呈顯著相關(guān)性，這與高寒環(huán)境使不飽和脂肪酸的脫氫酶活性增加，更有利于不飽和脂肪酸的形成有關(guān)[12]；而杜仲種子亞麻酸含量與高寒環(huán)境無關(guān)，中部地區(qū)溫暖濕潤氣候的湖北十堰產(chǎn)地的杜仲種子亞麻酸含量最高。因此，在今后亞麻酸產(chǎn)業(yè)開發(fā)方面，要綜合考慮不同品種、不同地區(qū)之間的種子品質(zhì)差異性。內(nèi)蒙古亞麻、長春紫蘇和湖北杜仲種子油是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，又能滿足食用健康的油品，因此提倡合理開發(fā)利用。

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GC-MS Analysis of Linolenic Acid Contents and Oil Yields in Seed Oils ofEucommiaulmoides,PerillafrutescensandLinumusitatissimumGrowing in Different Areas

TANG Chuan-qiu*, SHEN Zhi-peng

(Department of Biochemical and Environmental Engineering, Yunyang Teachers’ College, Shiyan, Hubei 442000)

Abstract[Objective]To evaluate the inolenic acid contents and oil yields in seed oils of Eucommia ulmoides, Perilla frutescens and Linum usitatissimum growing in different areas of China, and to provide references for the further screening and cultivation of high-quality linolenic acid crops. [Method] Soxhlet extraction and GC-MS method were used to compare and analyze the oil yields and α-linolenic acid contents in seed oils of L. usitatissimum from 11 production areas, P. frutescens from 7 production areas and E. ulmoides from 10 production areas. [Result] Linolenic acid contents in different seed varieties showed significant differences: E. ulmoides seed oil from Shiyan of Hubei Province was the maximum (61.49%), followed with P. frutescens seed oil from Yanbian City of Jilin Province (59.92%); and L. usitatissimum seed oil from Datong City in Shanxi Province was the minimum. As for the dry weight, P. frutescens seeds from Yanbian City of Jilin Province had the maximum inolenic acid content (230.1 mg/g dry weight); while E. ulmoides seed from Shaotong City of Yunnan Province was the minimum (140.4 mg/g dry weight). At the same time, oil yields of different crops had significant differences. The average oil yields of L. usitatissimum and P. frutescens seeds were 35.21% and 36.80%, respectively, which were significantly higher than that of E. ulmoides seeds(26.40%). [Conclusion] In the aspect of industry development of linolenic acid, we should consider the difference of seed oil quality among different region. L. usitatissimum from Inner Mongolia, P. frutescens from Changchun and P. frutescens from Hubei were the most economical, which can meet the requirements of healthy food, so that rational development and utilization should be promoted.

Key wordsEucommia ulmoides; Perilla frutescens; Linum usitatissimum seeds; Linolenic acid; Oil yield; GC-MS

作者簡(jiǎn)介唐傳球(1980- )，男，安徽樅陽人，講師，碩士，從事天然物質(zhì)分離與分析研究。

收稿日期2016-02-07

中圖分類號(hào)S 509.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)08-098-03