香榧種子含油量及脂肪酸組成對(duì)比研究

王 婧 ， 野村正人 ， 古 研 ， 畢良武， 趙振東

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學(xué)利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；國(guó)家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210042； 2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)新技術(shù)研究所， 北京 100091； 3.日本近畿大學(xué)工學(xué)部， 日本 廣島 739-2116)

香榧被稱(chēng)為中國(guó)榧，是目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的6種紅豆杉科(Taxaceae)榧屬植物之一，也是唯一一種通過(guò)優(yōu)生嫁接培育得到的榧樹(shù)種，被認(rèn)為是品質(zhì)最高的榧類(lèi)植物，同時(shí)香榧也是我國(guó)特有的珍貴樹(shù)種。目前在我國(guó)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的榧屬植物主要有3種，分別為長(zhǎng)葉榧、巴山榧以及香榧，主要分布于東南諸省，包括浙江、安徽、云南和福建等，但是80%以上的香榧種植于浙江省會(huì)稽山脈一帶，這也使得地處這一帶的浙江諸暨得到了“香榧之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。香榧在我國(guó)已有超過(guò)2 000年的種植歷史，現(xiàn)存最古老的香榧樹(shù)樹(shù)齡達(dá)1 500年。香榧可以說(shuō)渾身都是寶，其樹(shù)干由于出色的耐腐性及適中的柔韌度，是雕刻用木的上佳之選，而香榧果仁除了營(yíng)養(yǎng)高、口味佳外，更被認(rèn)為具有健胃消食及美容強(qiáng)身的功效，是一種藥食同源的干果產(chǎn)品，具有極高的人氣及價(jià)值[1]。其實(shí)，香榧只是一個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，根據(jù)其種子形態(tài)不同又可細(xì)分為芝麻榧、象牙榧、米榧、大圓榧、小圓榧以及茄榧等[2-3]。關(guān)于香榧分類(lèi)可以說(shuō)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，隨著研究的深入以及新品種的培育與發(fā)現(xiàn)，香榧家族越來(lái)越壯大，目前很難準(zhǔn)確說(shuō)出香榧具體有多少品種。田荊祥等[4]曾于1989年對(duì)細(xì)榧、米榧、芝麻榧以及圓榧等在采果前兩個(gè)月內(nèi)的種子所含各物質(zhì)間的變化規(guī)律進(jìn)行過(guò)研究，這其中包括出仁率、出油率及脂肪酸組成等。除此之外至今未發(fā)現(xiàn)其他關(guān)于香榧不同品種間的組成及性能對(duì)比方面的研究報(bào)道。本研究采集了11種不同種類(lèi)的香榧，對(duì)其進(jìn)行了種子含油量及其種子油脂肪酸構(gòu)成的對(duì)比研究，并與現(xiàn)有類(lèi)似研究結(jié)果進(jìn)行了分析比對(duì)，全面解析了香榧種子油的脂肪酸構(gòu)成及不同品種香榧脂肪酸構(gòu)成的異同，以期為完善香榧研究數(shù)據(jù)、提高香榧利用價(jià)值以及指導(dǎo)香榧工業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮積極作用提供理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1原料、試劑與儀器

11種香榧全部采集于浙江省諸暨市趙家鎮(zhèn)香榧國(guó)家級(jí)森林公園，分別為：旋紋榧、茄榧、大圓榧、米榧(Torreyagrandisvar.dielsiiHu)、象牙榧、芝麻榧(Torreyagrandisvar.nonapiculataHu)、普通榧(TorreyagrandisFort.)、木榧(Torreyagrandisvar.chingiiHu)、小圓榧、炭盆榧(Torreyagrandisvar.majusHu)、寸金榧(Torreyagrandisvar.sargentiiHu)。有些品種暫未查到相對(duì)應(yīng)拉丁名。

正己烷(分析純)，南京化學(xué)試劑有限公司；BF3-甲醇(14%)，日本和光純藥工業(yè)株式會(huì)社。

索氏抽提器；2014AF型氣相色譜儀，日本島津公司；Agilent 5973 氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫公司。

1.2種子油提取

分別取各品種香榧果30顆，取其種仁，自然風(fēng)干，粉碎至直徑約為1 mm左右的顆粒狀，采用索氏抽提法提取得到種子油，提取時(shí)間為6 h，所用溶劑為正己烷。

1.3組成分析

量取少量種子油，采用14% BF3-甲醇催化法進(jìn)行甲酯化反應(yīng)，得到種子油的甲酯化產(chǎn)物，然后采用GC與GC-MS相結(jié)合的方法對(duì)其進(jìn)行組分含量及結(jié)構(gòu)鑒定分析。GC分析條件：色譜柱Rtx-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，F(xiàn)ID檢測(cè)器，進(jìn)樣器溫度260 ℃，檢測(cè)器溫度260 ℃，分流比50∶1，進(jìn)樣量1.0 μL，程序升溫為150 ℃恒溫10 min、 3 ℃/min升溫至270 ℃、恒溫25 min。GC-MS法分析條件：色譜柱HP-5(30 m×0.32 mm×0.25 μm)，分流比100∶1，電子能量70 eV，載氣氦氣，升溫程序與GC法相同。組分結(jié)構(gòu)通過(guò)與質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)(NIST 2008)及其他已發(fā)表論文相關(guān)數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果確定。

2 結(jié)果與討論

2.1含油量對(duì)比分析

11種不同香榧種子含油量相關(guān)結(jié)果見(jiàn)表1。在選取相同顆數(shù)的前提下，各品種的種仁質(zhì)量表現(xiàn)出較大差別，特別是炭盆榧的種仁質(zhì)量達(dá)到其余品種的2～3倍之多。種仁質(zhì)量與果實(shí)外形大小基本保持正相關(guān)關(guān)系，但也有少許例外，這是由于香榧果由外層假種皮、果殼及果仁3個(gè)部分構(gòu)成，各品種的外層假種皮及果殼厚度與其果實(shí)外形尺寸并不呈現(xiàn)完全一致的趨勢(shì)。從表1結(jié)果可以看出各品種在含油量方面表現(xiàn)出巨大差異，含油量最高的普通榧是最低的炭盆榧的6倍左右。在全部11個(gè)品種之中，含油量達(dá)到10%以上的只有4種，而低于5%的有5種。研究各品種間種仁質(zhì)量及含油量的區(qū)別對(duì)香榧的高效利用具有重要的意義，以香榧油生產(chǎn)為例，選取含油量高的普通榧或米榧顯然比選取炭盆榧等具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而事實(shí)上現(xiàn)在市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的香榧油也幾乎完全是以普通榧為原料生產(chǎn)所得。同時(shí)此測(cè)定結(jié)果也解釋了目前香榧干果產(chǎn)品制備大多選取普通榧的理由，含油量越高自然香味越濃，口感越好。

表1 種子含油量

2.2脂肪酸組成對(duì)比分析

2.2.111種香榧種子油脂肪酸組成分析 各品種種子油間脂肪酸組成對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 種子油脂肪酸組成對(duì)比

雖然已經(jīng)有一些關(guān)于香榧種子油脂肪酸的構(gòu)成研究報(bào)道[4-9]，但大多只針對(duì)一種香榧展開(kāi)，且多為普通榧，而事實(shí)上從表2可以看出香榧各品種間種子油脂肪酸構(gòu)成在呈現(xiàn)一致趨勢(shì)的同時(shí)也存在明顯差異，一致趨勢(shì)表現(xiàn)在它們之間主成分相同，皆為棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸以及金松酸，除炭盆榧外，以上5種組分占到脂肪酸總量的80%以上，且這其中又以亞油酸和油酸更為突出，二者總量大約為60%，其次為棕櫚酸和金松酸。差異一方面表現(xiàn)在不同品種香榧種子油所含脂肪酸的種類(lèi)不同，脂肪酸種類(lèi)最多的為木榧和寸金榧，都是13個(gè)，而最少的僅有8個(gè)，包括普通榧、旋紋榧和象牙榧，相差明顯；另一方面表現(xiàn)為各脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在明顯差別，以主要成分亞油酸及油酸為例，最大值與最小值之差分別達(dá)到12和16個(gè)百分點(diǎn)，其余各項(xiàng)也都表現(xiàn)出一定程度的不同。從數(shù)據(jù)可知，香榧種子油是一種富含不飽和脂肪酸的高品質(zhì)植物油脂，不飽和脂肪酸大于75%的品種有10個(gè)，大于80%的有6個(gè)，其中普通榧的不飽和脂肪酸接近86%，進(jìn)一步印證了香榧油生產(chǎn)以這一品種為主要原料的合理性。所有品種香榧種子油中都含有較大量的金松酸，芝麻榧中最低為6.90%，其余10個(gè)品種都超過(guò)8%，在普通榧中金松酸的量更是高達(dá)10.41%。值得注意的是，炭盆榧的脂肪酸組成無(wú)論是在數(shù)量還是含量方面都與其他品種存在較大差異，其中包含有較大量的棕櫚油酸、十七碳酸、異油酸和二十二碳烯酸，這一點(diǎn)不僅有別于其他品種的香榧，在天然植物油脂中也相對(duì)少見(jiàn)，其不飽和脂肪酸的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)(66.46%)也明顯低于其他品種。

2.2.2本研究與現(xiàn)有研究結(jié)果的對(duì)比 將本研究結(jié)果與現(xiàn)有關(guān)于香榧種子油脂肪酸構(gòu)成的文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行分析比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在脂肪酸個(gè)數(shù)、類(lèi)型及含量等方面都存在一定差異，選取含油量最高且應(yīng)用更為廣泛的普通榧作為代表進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。

表3 脂肪酸構(gòu)成研究結(jié)果對(duì)比

1)十四烯酸t(yī)etradecenoic acid(C14∶1,0.02%)僅在[5]中有報(bào)道only reported in[5]；二十四碳烯酸eicosatetraenoic acid(C20∶4,0.27%)僅在[9]中有報(bào)道only reported in[9]； 2)C22∶0:山崳酸behenic acid

圖1 金松酸質(zhì)譜圖Fig. 1 Mass spectrogram of sciadonic acid

本研究中普通榧種子油的脂肪酸構(gòu)成與現(xiàn)有部分研究結(jié)果基本一致，如文獻(xiàn)[5～7]，它們之間雖然在脂肪酸個(gè)數(shù)方面有所差別，但主要成分相同，各成分間含量也呈現(xiàn)基本一致趨勢(shì)，且都含有較大量的金松酸，其化學(xué)名稱(chēng)為(Z)-5,11,14-二十碳三烯酸，因在日本金松中含量豐富而得名。而文獻(xiàn)[4]、文獻(xiàn)[8]、文獻(xiàn)[9]的研究結(jié)果卻顯示香榧種子油中含有超過(guò)7%的山崳酸，而不含金松酸或含量甚微，具體原因還有待做進(jìn)一步分析研究。金松酸是一種具有明顯生理活性的多不飽和脂肪酸[10-12]，在植物油脂中并不多見(jiàn)，但是在本研究所測(cè)普通榧中超過(guò)10%，具有較高的分離利用價(jià)值，本研究采用質(zhì)譜法對(duì)其結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步確認(rèn)，鑒定結(jié)果如圖1所示，其甲酯化產(chǎn)物譜圖與數(shù)據(jù)庫(kù)中(Z)-5,11,14-二十碳三烯酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)譜圖匹配度為99%。

從整體來(lái)看，香榧種子油以不飽和脂肪酸為主，除了常見(jiàn)于植物油的油酸、亞油酸外，還包含有相當(dāng)質(zhì)量的金松酸，金松酸是一種常見(jiàn)于裸子植物中的特殊脂肪酸，在植物油中并不多見(jiàn)，在其他榧屬植物中也有金松酸存在，但含量大多低于香榧[5,8,10]。醫(yī)學(xué)研究表明不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)血脂、降低膽固醇以及增強(qiáng)免疫力等功效，而金松酸表現(xiàn)出的明顯的抗炎、降脂等生理活性也已得到相關(guān)研究證明[10-12]，所以香榧種子油無(wú)疑是一種具有極高開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的植物油脂。

3 結(jié) 論

3.111種不同品種的香榧在出仁率、種子含油量?jī)煞矫娑急憩F(xiàn)出明顯差異，含油量處于2%～14%范圍內(nèi)，其中炭盆榧雖然種仁質(zhì)量最高但其含油量卻最低(僅為2.2%)，普通榧含油量最高(13.4%)。

3.2不同品種的香榧種子油所含脂肪酸無(wú)論數(shù)量還是類(lèi)型都具有較大區(qū)別，普通榧、旋紋榧和象牙榧的脂肪酸種類(lèi)最少為8個(gè)，寸金榧和木榧最多為13個(gè)；脂肪酸類(lèi)型處于C16～C22范圍內(nèi)，以不飽和脂肪酸為主，其中特殊脂肪酸金松酸的量都超過(guò)6.90%；普通榧中不飽和脂肪酸的量最高，可達(dá)85.87%，金松酸也能達(dá)到最高，為10.41%。