GC/MS 定量檢測皂角種子不同部位脂肪酸組成

田冬梅，于暢游，婁志紅

(黑龍江省食品藥品檢驗檢測所，哈爾濱150088)

GC/MS定量檢測皂角種子不同部位脂肪酸組成

田冬梅，于暢游，婁志紅*

(黑龍江省食品藥品檢驗檢測所，哈爾濱150088)

采用GC/MS法對皂角種子不同組織部位脂肪酸進(jìn)行分析。通過質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索和標(biāo)準(zhǔn)品對照鑒定出16種脂肪酸，分別為：肉蔻酸，十五烷酸，棕櫚酸，棕櫚油酸，硬脂酸，反油酸，油酸，亞油酸，花生酸，二十碳一烯酸，α-亞油酸，二十一烷酸，二十碳二烯酸，二十二烷酸，二十三烷酸，二十四烷酸。其中子葉中含有15種脂肪酸，種皮中含有7種脂肪酸，有6種脂肪酸同時存在子葉和種皮中，分別為：棕櫚酸，棕櫚油酸，硬脂酸，油酸，亞油酸，α-亞油酸，這些脂肪酸主要顯著積累在子葉中，是種皮的100～200倍。此外，將皂角種子與其他油料種子進(jìn)行比較分析，最終發(fā)現(xiàn)棕櫚酸，硬脂酸和亞油酸均高于大豆，芝麻和葵花籽，說明皂角種子同樣具有重要的營養(yǎng)價值。實驗為皂角種子的綜合開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

氣相質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS)；皂角；種皮和子葉；脂肪酸

皂角(GleditsiasinensisLam)，豆科皂莢屬落葉喬木，又名皂莢樹，是我國特有的樹種之一。多生于平原、山谷及丘陵地區(qū)，原產(chǎn)中國長江流域，主產(chǎn)山東、河南、江蘇、湖北、廣西、安徽等地[1]，生長旺盛，雌雄異株，雌樹結(jié)莢能力強(qiáng)。皂角耐熱、耐寒抗污染，可用于城鄉(xiāng)景觀林、道路綠化，其木材堅實，耐腐耐磨，黃褐色或雜有紅色條紋，可用于制作工藝品、家具。皂莢刺(皂針)內(nèi)含黃酮甙、酚類，氨基酸等，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值[2]。皂角的莢果、刺、枝等均可入藥，具有抗菌抗炎、免疫調(diào)節(jié)與抗過敏作用、抗腫瘤作用、抗凝血作用、抗肝纖維化作用、降低血脂還可治療各種病因引起的神經(jīng)性頭痛、三叉神經(jīng)痛等[3-6]。

目前，關(guān)于皂角的研究多集中在皂角刺，而皂角種子中有豐富的營養(yǎng)成分，含有大量的脂肪酸，其中人體必需的亞油酸含量達(dá)到57.61%，含油量超過大豆[7]，是一種非常值得開發(fā)利用的資源。對不同組分的脂肪酸含量及組成的研究，是評估一種物質(zhì)營養(yǎng)價值與可利用價值的重要組成部分，對開發(fā)具有特殊營養(yǎng)功能產(chǎn)品有著重要的指導(dǎo)意義與理論價值。因而，系統(tǒng)的對皂角種子各部位的脂肪酸組成進(jìn)行分析尤為重要。脂肪酸的測定法有很多種，括近紅外反射光譜分析法(NIRS)[8-9]、氣相色譜法(GC)[10]以及高效液相色譜法(HPLC)[11-12]等等，而GC/MS法具有分離率高、定量分析方便、靈敏度高、定性能力強(qiáng)等優(yōu)點，作為本研究所使用的方法[13-16]。

本研究以皂角種子的種皮和子葉為樣品，應(yīng)用GC-MS方法，對皂角種子中的脂肪酸組分進(jìn)行了定性定量分析，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，為后續(xù)對皂角脂肪酸的研究提供了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：皂角種子，由東北林業(yè)大學(xué)提供；試劑：石油醚、甲醇、氫氧化鉀、正己烷。

1.2 儀器與設(shè)備

儀器：分析天平、氮吹儀，渦旋儀，離心機(jī)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(SHIMADZU GC/MS -QP2010 Plus日本島津公司)。

1.3 方法

1.3.1 供試樣品溶液的制備。取2g粉末放入25mL玻璃離心管中，加入10mL的正己烷提取，并用渦旋儀混合2min。再浸泡10min，3000r離心3min。提取3次，合并上層清液轉(zhuǎn)移到一個新的已經(jīng)稱量好重量的玻璃試管中。然后用氮氣吹干上層清液。將得到的淡黃色油狀物儲存在-20℃的冰箱中，待用。

1.3.2 甲酯化反應(yīng)。取氮氣吹干后的油100μL加入到玻璃離心管中，然后加入2mL的乙醚用渦旋儀混勻。繼續(xù)向試管中加入2mL正己烷和2mL0.5mol/L KOH-甲醇溶液，將混合物再次渦旋，渦旋后靜止10min。加入5mL去離子水到混合物中，渦旋混合后，靜止直到液體分離為兩層。將包含甲酯的上層液體用移液器轉(zhuǎn)移到另一個小瓶中，待測。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備。準(zhǔn)確稱取肉蔻酸，十五烷酸，棕櫚酸，棕櫚油酸，硬脂酸，反油酸，亞油酸，花生酸，二十碳一烯酸，α-亞油酸，二十一烷酸，二十碳二烯酸，二十二烷酸，二十二烷酸，二十三烷酸，二十四烷酸16種脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)樣品20 mg放入色譜專用樣品瓶中，加入1.0 mL正己烷至標(biāo)準(zhǔn)樣品完全溶解。

1.4 脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

從16個標(biāo)準(zhǔn)品樣品瓶中分別取出500 μL溶液放入各自另一樣品瓶中，加入等體積的正己烷，混合均勻，制作不同濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。對稀釋好的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行氣相質(zhì)譜分析，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，色譜峰面積作為縱坐標(biāo)繪制不同濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5 GC/MS方法

脂肪酸甲酯通過GCMS-QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜儀分離和確定。其氣相色譜-質(zhì)譜儀具有分流/不分流進(jìn)樣注射器，并配備氫火焰離子化檢測器。色譜條件：色譜柱采用 CP-Sil 88毛細(xì)管柱(100m×0.25mm×0.20μm)。柱溫：初始溫度140℃，保留時間5min，以4℃/min升溫至240℃，保留15min。進(jìn)樣口和檢測器的溫度分別維持在220℃和275℃。載氣：氦氣。進(jìn)樣量：1 μL。標(biāo)準(zhǔn)品分流比：100∶1，樣品無分流比。整個分析過程為45 min。電離能量為70 eV，離子源溫度為200℃，掃描范圍為m/z 50～500。將測得的樣品色譜圖中各峰的保留時間與 16 種脂肪酸甲酯混標(biāo)的各峰保留時間作比較，確定樣品色譜圖中各峰的性質(zhì)。采用面積歸一法確定各脂肪酸占總脂肪酸含量的百分比。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

相同提取條件下，每個樣品重復(fù)3次，實驗結(jié)果取平均值，采用SPSS 18.0對其做方差分析，excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一處理，SigmaPlot 10.0用于繪制數(shù)據(jù)圖像。

2 結(jié)果與討論

2.1 脂肪酸定性分析與標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

依照上述1.3.3中的色譜條件，經(jīng)過GC-MS 分析得到標(biāo)準(zhǔn)品、皂角子葉和皂角種皮的峰譜，即圖1(A、B、C)。通過標(biāo)準(zhǔn)品與樣品的色譜峰保留時間的對比，以及質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫的檢索，對不同脂肪酸組分進(jìn)行定性分析。經(jīng)分析，可以確定皂角種子中共有16種脂肪酸，9種飽和脂肪酸為肉蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、二十一烷酸、二十二烷酸、二十三碳酸、二十四烷酸，7種不飽和脂肪酸為棕櫚油酸、反油酸、油酸、亞油酸、二十碳一烯酸、α-亞麻酸、二十碳二烯酸，并繪制其標(biāo)準(zhǔn)曲線，見表1。此外，對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)和線性范圍分別為肉蔻酸(R2= 0.9998和0.6～6000 μg/mL)、十五烷酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)、棕櫚酸(R2= 0.9998和0.6～60000 μg/mL)、硬脂酸(R2= 0.9996和0.6～60000 μg/mL)、花生酸(R2= 0.9995和0.6～60000 μg/mL)、二十一烷酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)、二十二烷酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)、二十三碳酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)、二十四烷酸(R2= 1和0.6～6000 μg/mL)、棕櫚油酸(R2= 0.9998和0.6～6000 μg/mL)、反油酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)、油酸(R2= 0.9998和0.6～60000 μg/mL)、亞油酸(R2= 0.9997和0.6～60000 μg/mL)、二十碳一烯酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)、α-亞麻酸(R2= 0.9999和0.6～60000 μg/mL)和二十碳二烯酸(R2= 0.9999和0.6～6000 μg/mL)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)品及皂角種子不同部位中脂肪酸組分峰譜; A、B和C分別為標(biāo)準(zhǔn)品、皂角子葉和皂角種皮的峰譜。1-肉蔻酸，2-十五烷酸，3-棕櫚酸，4-棕櫚油酸，5-硬脂酸，6-反油酸，7-油酸，8-亞油酸，9-花生酸，10-二十碳一烯酸，11-α-亞麻酸，12-二十一烷酸，13-二十碳二烯酸，14-二十二烷酸，15-二十三碳酸，16-二十四烷酸。

表1 16種脂肪酸成分的GC/MS鑒定結(jié)果

2.2 皂角子葉中脂肪酸組分分析

皂角子葉中含有15中脂肪酸，分別為：亞油酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸、α-亞油酸、花生酸、二十碳一烯酸、二十二烷酸、二十四烷酸、肉蔻酸、棕櫚油酸、十五烷酸、二十碳二烯酸、二十一烷酸、二十三烷酸。其中，二十三碳酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸、十五烷酸、肉蔻酸、二十四烷酸、二十二烷酸、二十碳一烯酸、花生酸為皂角子葉中特有的脂肪酸。由圖2可知，亞油酸在子葉中的含量可達(dá)11.47 mg/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他脂肪酸。花生酸、二十碳一烯酸、二十二烷酸3種脂肪酸含量相近，在子葉特有的脂肪酸中含量較高。

圖2 皂角子葉中脂肪酸種類及含量; 黑色組分代表種皮和子葉中共同存在的脂肪酸，白色組分代表子葉中特有脂肪酸。

2.3 皂角種皮中脂肪酸組分分析

圖3 皂角種皮中脂肪酸種類及含量; 黑色組分代表種皮和子葉中共同存在的脂肪酸，白色組分代表種皮中特有的脂肪酸。

據(jù)圖3顯示，在皂角種皮中，含有亞油酸、棕櫚酸、反油酸、α-亞油酸、硬脂酸、棕櫚油酸、油酸6種脂肪酸。亞油酸在種皮中含量最高，其次為棕櫚酸，硬脂酸和α-亞油酸含量相近，油酸含量最低。反油酸是種皮中唯一特有的脂肪酸，含量較高。在接下來的研究中，如需進(jìn)一步對反油酸測定、提取，可直接選取皂角種子種皮作為實驗材料。

2.4 皂角子葉與種皮之間相同脂肪酸對比研究

在皂角子葉與種皮中共有6種的相同的脂肪酸，其中飽和脂肪酸有2種(棕櫚酸、硬脂酸)，不飽和脂肪酸有4種(亞油酸、α-亞麻酸、油酸、棕櫚油酸)，對其含量進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4所示。通過圖4可以發(fā)現(xiàn)，棕櫚油酸在種皮和子葉中的含量相近。亞油酸、α-亞麻酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸在子葉中的含量均遠(yuǎn)高于種皮中的含量。在對上述5中脂肪酸的深入研究中，可直接將皂角子葉作為材料展開相關(guān)實驗。

圖4 皂角子葉與種皮中相同脂肪酸含量對比

2.5 皂角與其他植物油脂肪酸對比研究

表2 幾種植物油脂肪酸組成對比分析

在當(dāng)前的研究中，大豆、芝麻、葵花籽等均是世界植物油的重要原料[17]，本文對大豆、芝麻、葵花籽、接骨木、白木香以及皂角6種植物油脂肪酸的5種主要組分進(jìn)行對比分析，結(jié)果如表2所示。皂角中棕櫚酸的含量占15.20%，高于其他5種植物；硬脂酸的含量為9.03%，遠(yuǎn)高于大豆、芝麻、葵花籽、接骨木4種植物；具有降低血脂、降低血液膽固醇、預(yù)防動脈粥樣硬化等作用的亞油酸，在皂角種子中的含量高達(dá)57.61%。不飽和脂肪酸含量是評價植物油營養(yǎng)水平的主要依據(jù)之一，由表2可知，皂角種子中不飽和脂肪酸的含量高達(dá)72.955%。通過與其他幾種植物的比較發(fā)現(xiàn)，皂角種子具有重要的營養(yǎng)價值。

3 結(jié)論

GC/MS作為脂肪酸分析的一種有效方法，靈敏度高，相對于其他方法更加準(zhǔn)確可靠。本研究采用GC/MS法對皂角種子的子葉和種皮中的脂肪酸進(jìn)行分析，鑒定出脂肪酸16種，主要大量存在于子葉中，且含量遠(yuǎn)高于種皮。其中子葉中含有15種脂肪酸，9種特有脂肪酸；種皮中含有7種脂肪酸，1種特有脂肪酸為反油酸。將皂角種子與其他植物油種子進(jìn)行比較分析后發(fā)現(xiàn)，皂角種子中含有大量的脂肪酸，不飽和脂肪酸的含量高達(dá)72.955%，其中，多不飽和脂肪酸含量為60.795%，已高于一些食用油。通過以上分析得知，皂角植物油可能有一定的營養(yǎng)保健和醫(yī)療藥效，具有作為食用油的潛力，有較高的經(jīng)濟(jì)價值及廣闊的開發(fā)前景。最終，本次實驗對于皂角種子的綜合開發(fā)利用提供了科學(xué)依據(jù)，為進(jìn)一步的深入研究提供了一定的參考。

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2018年《現(xiàn)代園藝》征訂、征稿啟事

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AnalysisofFattyAcidCompositionofDifferentPartsofGleditsiasinensisLamSeedsbyGC/MS

Tian Dongmei,Yu Changyou,Lou Zhihong*
(Heilongjiang Institute for Food and Drug Control，Harbin 150088)

Different tissue fatty acid analysis ofGleditsiasinensisLam by GC/MS method. 16 fatty acids were determined by NCBI database search and comparsion with standard, including myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidic acid, cis-eicosenoic acid, α-linolenic acid, heneicosanoic acid, eicosandienoic acid, docosanoic acid, stearic acid, tricosanoic acid and lignoceric acid. The cotyledon contains 15 kinds of fatty acids, the seed coat contains 7 kinds of fatty acids, 6 kinds of fatty acids both in cotyledon and seed coat, such as palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid and α-linolenic acid, and these fatty acids significantly accumulated in cotyledon, are 100-200 times than seed coat. In addition, theGleditsiasinensisLam seeds and other vegetable oil seeds were compared and analyzed, we found that palmitic acid, stearic acid and oleic acid were higher than that of soybean, sesame and sunflower seeds, that also has the important nutritional value ofGleditsiasinensisLam. Finally, this study provided a scientific basis for the comprehensive development and utilization forGleditsiasinensisLam seeds.

Gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS);GleditsiasinensisLam; Seed coat and cotyledon; Fatty acid

2017-05-03

田冬梅，主管藥師，研究方向：食品、藥品、醫(yī)療器械等微生物檢驗，E-mail：tdm801010@163.com；*通訊作者：婁志紅，主任藥師， E-mail：louzhihong1@sina.com。

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2017.04.003

R284.1

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