潘文娟,方婷婷,廖愛美,2,張海祥,魏兆軍,*
(1.合肥工業(yè)大學(xué)生物與食品工程學(xué)院,安徽 合肥 230009;2.合肥師范學(xué)院生命科學(xué)系,安徽 合肥 230061)
不同蠶蛹油中脂肪酸的性狀及組分分析
潘文娟1,方婷婷1,廖愛美1,2,張海祥1,魏兆軍1,*
(1.合肥工業(yè)大學(xué)生物與食品工程學(xué)院,安徽 合肥 230009;2.合肥師范學(xué)院生命科學(xué)系,安徽 合肥 230061)
研究不同蠶蛹油的脂肪酸種類和相對(duì)含量。采用氣相色譜-質(zhì)譜方法,對(duì)KOH/CH3OH酯交換法甲酯化4種不同的蠶蛹油進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明:柞蠶蛹、蓖麻蠶蛹、家蠶蛹及剿絲后家蠶蛹油的酸價(jià)、皂化值和過(guò)氧化值存在顯著差別;4種蛹油的脂肪酸成分的種類都以棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、α-亞麻酸為主,但含量存在顯著區(qū)別;4種蠶蛹油中,柞蠶蛹油的不飽和脂肪酸相對(duì)含量是最高的,達(dá)77.29%;蓖麻蠶蛹油的α-亞麻酸相對(duì)含量最高,為50.52%;繅絲后家蠶蛹油不飽和脂肪酸的相對(duì)含量比繅絲前降低。
蠶蛹油;脂肪酸組分;氣相色譜-質(zhì)譜
蠶蛹是絲綢工業(yè)的大宗副產(chǎn)品,為藥膳同源傳統(tǒng)中藥材,有很高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值,由于我國(guó)缺乏相應(yīng)的深加工技術(shù),目前蠶蛹基本上用作飼料和肥料,資源利用率和附加值低[1]。近年來(lái), 衛(wèi)生部批準(zhǔn)蠶蛹是“作為普通食品管理的食品新資源名單”中唯一的昆蟲類食品后,蠶蛹綜合利用方面的研究日益得到重視,蠶蛹在營(yíng)養(yǎng)保健食品、醫(yī)藥化工、生物防治等領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)[2-4]。同時(shí)蠶蛹蛋白水解制的復(fù)合氨基酸含有人體生長(zhǎng)發(fā)育所需的18種氨基酸,其中8種人體必需氨基酸(EAAs)含量高達(dá)42%以上,必需氨基酸與非必需氨基酸之比約為0.7[5-7],符合聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)所規(guī)定的理想蛋白質(zhì)模式[8]。家蠶蛹油的提取工藝優(yōu)化、組分分析及其功能等方面的研究已有報(bào)道,但是柞蠶和蓖麻蠶的蛹油提取、組分及其營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)目前報(bào)道不多[9-10]。
本實(shí)驗(yàn)采用超臨界CO2提取法對(duì)柞蠶、蓖麻蠶、剿絲前后的家蠶蠶蛹油脂肪酸進(jìn)行提取,然后進(jìn)行甲酯化處理,用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)計(jì)算機(jī)聯(lián)用技術(shù)對(duì)蠶蛹油的脂肪酸成分進(jìn)行了分析,通過(guò)檢索Nist 98譜圖庫(kù)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖和有關(guān)文獻(xiàn)[11],運(yùn)用峰面積歸一化法,最終測(cè)定出各種脂肪酸的相對(duì)含量,為蠶蛹的深加工提供理論依據(jù)。
1.1 材料與試劑
柞蠶蛹 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);家蠶蛹 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所;蓖麻蠶蛹 廣西蠶業(yè)指導(dǎo)站;剿絲后蠶蛹 安徽雙龍絲綢有限公司。
石油醚、丙酮、乙醇、乙醚、正己烷、甲醇、濃硫酸等均為分析純;正己烷(色譜純);CO2(純度99.9%)合肥金旺光源氣體科技有限公司。
1.2 儀器與設(shè)備
HH-2恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司;SHY-2A型恒溫水浴搖床 江蘇金壇金城國(guó)勝儀器廠;R201旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海申勝生物技術(shù)有限公司;HA121-50-01-C型超臨界萃取裝置 江蘇南通華安超臨界萃取有限公司;FE20 pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;EP2134C分析天平 上海奧豪公司; QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司。
1.3 4種蠶蛹油脂肪酸的提取方法
將蠶蛹在60℃條件下恒溫烘至蠶蛹中的水分含量低于5%,然后粉碎,篩選60~80目的蠶蛹粉末供超臨界提取應(yīng)用,每次稱取100g蠶蛹粉裝入超臨界原料提取桶內(nèi),在CO2流量25kg/h、萃取溫度35℃、萃取時(shí)間2h、萃取壓力25MPa、分離溫度35℃和分離壓力5.5MPa條件下萃取,即可得到淡黃色的蠶蛹油[12-13]。
1.4 脂肪酸甲酯(FAME)的制備
準(zhǔn)確稱取蠶蛹油樣0.3~0.4g,加入1mol/L的氫氧化鉀-甲醇溶液3mL,60℃水浴約30min(至油滴完全消失),冷卻后加入40mL濃硫酸-甲醇(1:7,V/V)溶液,放入恒溫振蕩搖床中38℃、130r/min酯化12h,用正已烷萃取2次,合并萃取液,用飽和NaCl溶液洗滌多次,無(wú)水Na2SO4干燥,離心分層,取上清液FAME備用[14-15]。
1.5 FAME的GC-MS條件
色譜條件:色譜柱DB-WAX(30m×0.25mm,0.25 μm);采用程序升溫,初溫200℃,保持1min,以3℃/min升溫至230℃,保持10min,進(jìn)樣口溫度和檢測(cè)器溫度分別為250℃和260℃,載氣為高純氦(He),流速1.5mL/min;進(jìn)樣量1.0μL,分流比50:1。
質(zhì)譜條件:電離方式為電子轟擊(EI),電子能量70eV,接口溫度260℃,電子倍增器電壓1.89kV;掃描范圍 35~500u[16]。
1.6 蛹油的酸價(jià)測(cè)定
參照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》。稱取約1g油脂于250mL錐形瓶中,再加入10mL預(yù)先中和過(guò)的中性乙醚-95%乙醇(2:1,V/V)混合溶液,溶解油脂,再加入1~2滴酚酞指示劑,然后用0.1mol/L氫氧化鉀溶液邊搖邊滴定,直到出現(xiàn)微紅色,且在0.5min內(nèi)不褪色。其反應(yīng)過(guò)程為:RCOOH+KOH→RCOOK+H2O。
式中:AV為酸價(jià)/(mg KOH/g);V為滴定試樣所消耗氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL;C為氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度/(mol/L);m為試樣的質(zhì)量/g;56.1為氫氧化鉀的摩爾質(zhì)量/(g/mol)。
1.7 蛹油的皂化值測(cè)定
參照GB/T 5534—1995《動(dòng)植物油脂皂化值的測(cè)定》。稱取0.194g柞蠶蛹油于錐形瓶中,再加入5mL 0.5mol/L氫氧化鉀-乙醇溶液,加入一些助沸物,連接回流冷凝管,并將錐形瓶放在水浴鍋中煮沸60min。再加入1~2滴酚酞指示劑于熱溶液中,用0.5mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到指示劑粉色剛好消失為止,再做一組不加柞蠶蛹油的空白試驗(yàn)作對(duì)照。
式中:SV為皂化值/(mg KOH/g);V0為空白所消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL;V1為試樣所消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL;c為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度/(mol/L);m為試樣的質(zhì)量/g。
1.8 蛹油的過(guò)氧化值的測(cè)定
參照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》。準(zhǔn)確稱取1.50~2.50g油脂于250mL碘量瓶中,加入30mL三氯甲烷-冰乙酸(2:3,V/V),使試樣完全溶解,加入1.00mL碘化鉀飽和溶液,迅速蓋好瓶塞,并輕搖0.5min,然后在15~25℃避光放置5min,之后取出加入100mL蒸餾水,立即用0.1mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺黃色,加入1mL淀粉指示劑,繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失為止。不加試樣,只用溶劑和試劑再進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。
式中:PV為過(guò)氧化值/(mmol/kg);V1為測(cè)定樣品所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL;V2為測(cè)定空白所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL;C為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度/(mol/L);m為試樣質(zhì)量/g。
2.1 4種蠶蛹油的常規(guī)性狀
這4種蠶蛹用超臨界CO2流體提取的蠶蛹油都是淺黃色透明油狀液體,4種蛹油的酸價(jià)、皂化值和過(guò)氧化值見表1。柞蠶蛹油的酸價(jià)最小為4.105mg KOH/g,繅絲家蠶蛹油的酸價(jià)最大為31.743mg KOH/g,這說(shuō)明柞蠶蛹油中游離的脂肪酸量最少,而繅絲家蠶蛹油的游離脂肪酸量則是最大的。蓖麻蠶蛹油的皂化值最小為161.903mg KOH/g,家蠶蛹油的皂化值最大為198.87mg KOH/g,柞蠶蛹油及繅絲蛹油和家蠶蛹油的皂化值差不多,這說(shuō)明蠶蛹油主要以甘油酯的形式存在,且蓖麻蠶蛹油以甘油酯形式存在的量相對(duì)小一些。家蠶蛹油的過(guò)氧化值最小為3.556mmol/kg,柞蠶蛹油的過(guò)氧化值最大為10.172mmol/kg,這說(shuō)明柞蠶蛹油是這4種蛹油中最易發(fā)生氧化酸敗的,相反,家蠶蛹油是這4種蛹油中最不易發(fā)生氧化酸敗的,但是這4種蛹油的過(guò)氧化值都很小,所以都應(yīng)該低溫保藏。
表1 4種蠶蛹油的常規(guī)性狀Table 1 Regular characters of four kinds of pupal oil
2.2 柞蠶蛹油組分分析
按上述實(shí)驗(yàn)步驟得出柞蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖(圖1A),通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),按峰面積歸一化法分析確定的柞蠶蛹油中脂肪酸的相對(duì)含量列于表2。柞蠶蛹油中含有主要的8種脂肪酸,柞蠶蛹油以棕櫚酸、油酸、亞油酸和α-亞麻酸為主,其中飽和脂肪酸的相對(duì)含量為22.51%,不飽和脂肪酸的相對(duì)含量為77.29%,其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對(duì)含量為35.74%,多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對(duì)含量高達(dá)41.55%。
圖1 4種蛹油的脂肪酸甲酯的GC-MS圖Fig.1 GC chromatograms of fatty acid methyl esters (FAME) from four kinds of pupal oil
表2 柞蠶蛹油中脂肪酸種類及其相對(duì)含量Table 2 Fatty acid composition of oak silkworm pupal oil
2.3 蓖麻蠶蛹油組分分析
蓖麻蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖見圖1B,脂肪酸的種類和相對(duì)含量見表3。蓖麻蠶蛹油的脂肪酸種類主要含有7種,以棕櫚酸、油酸、α-亞麻酸為主,其中飽和脂肪酸相對(duì)含量為32.96%,不飽和脂肪酸相對(duì)含量為67.04%,其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對(duì)含量為10.07%,多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對(duì)含量高達(dá)56.98%,是天然的醫(yī)藥保健食品。
表3 蓖麻蠶蛹油脂肪酸種類及其相對(duì)含量Table 3 Fatty acid composition of castor silkworm pupal oil
2.4 家蠶蛹油組分分析
家蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖和脂肪酸的種類和相對(duì)含量見圖1C和表4。由表4可知,現(xiàn)行品種家蠶蛹油的脂肪酸種類主要含有6種,以棕櫚酸、油酸、α-亞麻酸為主,飽和脂肪酸的相對(duì)含量為29.46%,不飽和脂肪酸的相對(duì)含量為70.54%,其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對(duì)含量為26.61%,多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對(duì)含量為43.92%。
表4 家蠶蛹油的脂肪酸種類及其相對(duì)含量Table 4 Fatty acid composition of domestic silkworm pupal oil
2.5 繅絲后家蠶蛹油組分分析
繅絲后家蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖和脂肪酸的種類和相對(duì)含量見圖1D和表5。由表5可知,剿絲廠下腳料蠶蛹油的脂肪酸主要含有6種,以棕櫚酸、油酸、α-亞麻酸為主,飽和脂肪酸的相對(duì)含量為38.50%,不飽和脂肪酸的相對(duì)含量為61.50%,其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對(duì)含量為40.15%,多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對(duì)含量為21.35%。
表5 剿絲廠的蠶蛹油脂肪酸種類及其相對(duì)含量Table 5 Fatty acid composition of desilked silkworm pupal oil
本實(shí)驗(yàn)以柞蠶蛹、蓖麻蠶蛹、家蠶蛹及剿絲后家蠶蛹為原料,采用超臨界CO2流體萃取蠶蛹油,然后用GC-MS比較分析出了這4種蠶蛹油組分的種類和含量差異。4種蠶蛹油的酸價(jià)、皂化值和過(guò)氧化值存在顯著差別,柞蠶蛹油的酸價(jià)最小,繅絲家蠶蛹油的酸價(jià)最大,酸價(jià)大小代表游離脂肪酸的多少,游離脂肪酸容易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化作用,而使油脂產(chǎn)生哈喇味,由于游離脂肪酸是造成油脂變壞的根本原因,因此油脂中游離脂肪酸越少越好,也就是酸價(jià)越小越好,在這4種油中,柞蠶蛹油的酸值最小,也最接近食用油酸價(jià)標(biāo)準(zhǔn),是一種最具潛力的新型食用油開發(fā)資源;蓖麻蠶蛹油的皂化值最小,家蠶蛹油的皂化值最大,皂化值的高低表示油脂中脂肪酸相對(duì)分子質(zhì)量的大小(即脂肪酸碳原子的多少),皂化值愈高,說(shuō)明脂肪酸分子量愈小,親水性較強(qiáng),失去油脂的特性;皂化值愈低,則脂肪酸分子量愈大或含有較多的不皂化物,油脂接近固體,難以注射和吸收,所以食用油需規(guī)定一定的皂化值范圍,同時(shí)皂化值大小間接反映油脂中脂肪酸組成及甘油含量,同時(shí)利用油脂皂化值可計(jì)算出以油脂為基礎(chǔ)的相關(guān)衍生物技術(shù)參數(shù),從而指導(dǎo)生產(chǎn);家蠶蛹油的過(guò)氧化值最小,柞蠶蛹油的過(guò)氧化值最大,過(guò)氧化值是衡量油脂酸敗程度,一般來(lái)說(shuō)過(guò)氧化值越高其酸敗就越厲害,過(guò)氧化值升高是反映油脂品質(zhì)下降、油脂陳舊的指標(biāo)。由于柞蠶蛹油最易發(fā)生氧化酸敗,所以應(yīng)該低溫儲(chǔ)藏。
4種蠶蛹油的組分和含量存在顯著差別,采用同樣方法分析表明,柞蠶蛹油種類最多,為8種,蓖麻蠶7種,繅絲前后的家蠶蛹油為6種。柞蠶蛹油的不飽和脂肪酸相對(duì)含量是最高的,高達(dá)77.29%;蓖麻蠶蛹油的α-亞麻酸相對(duì)含量最高??壗z后家蠶蛹油不飽和脂肪酸的相對(duì)含量比繅絲前降低,造成不飽和脂肪酸降低的原因有很多,其中最主要的原因可能是繅絲過(guò)程中有些蠶蛹被煮沸,繅絲后常溫保存一段時(shí)間后不飽和脂肪酸發(fā)生了氧化酸敗。
[1] WEI Z J, LIAO A M, ZHANG H X, et al. Optimization of supercritical carbon dioxide extraction of silkworm pupal oil applying the response surface methodology[J]. Bioresour Technol, 2009, 100(18): 4214-4219.
[2] 魏兆軍, 姜紹通. 蠶食用化研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2005, 26(9): 592-596.
[3] LUCKOW V A. Cloning and expression of heterologous genes in insect cells with baculovirus vectors[M]//PROKOP A, BAJPAI R K, HO C S.Recombinant DNA technology and applications. New York: McGraw-Hill, 1991: 97-152.
[4] LEI R A, SONG E Y. Studies on fatty acid composition of pupae of the silkworm Antheraea pernyi[J]. Chinese Traditional Patent Medicine,2008, 20(5): 34.
[5] RAO P U. Chemical composition and nutritional evaluation of spent silkworm pupae[J]. J Agric Food Chem, 1994, 42(10): 2201-2203.
[6] ZHOU J, HAN D X. Proximate, amino acid and mineral composition of pupae of silkworm Antheraa pernyi in China[J]. Food Composition and Analysis, 2006, 19: 850-853.
[7] LIN S, NJA A L, EGGUM B O, et al. Chemical and biological evaluation of silkworm chrysalid protein[J]. Sci Food Agric, 1983, 34(8): 896-900.
[8] FAO/WHO. Energy and protein requirements[S]. 1973.
[9] 劉用成. 食品化學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1996.
[10] 中國(guó)衛(wèi)生部, 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì). 食品污染物的最高水平[S].北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2005.
[11] HELLER S R, MILNE G W. EPA/NIH mass spectral database[M].Washington: US Govermment Printing Office, 1978.
[12] 張海祥, 魏兆軍, 周樂春, 等. 響應(yīng)曲面法優(yōu)化動(dòng)物蛋白酶水解脫脂蠶蛹蛋白的工藝[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(24): 188-192.
[13] 廖愛美. 蠶蛹油的提取工藝優(yōu)化、組分分析及其功能評(píng)價(jià)[D]. 合肥: 合肥工業(yè)大學(xué), 2009.
[14] 毛多斌, 賈春曉, 金保全, 等. 省沽油種子油中脂肪酸的GC-MS分析[J]. 中國(guó)油脂, 2004, 29(3): 64-66.
[15] 巨振海, 胡海艦, 李慧君, 等. 柞蠶蛹中營(yíng)養(yǎng)成分的分析[J]. 分析化學(xué), 2000, 28(5): 655.
[16] 魏兆軍, 廖愛美, 于力濤. 家蠶蛹油提取工藝優(yōu)化研究[J]. 食品科學(xué),2007, 28(10): 248-251.
Character and Fatty Acid Composition of Silkworm Pupal Oil
PAN Wen-juan1,F(xiàn)ANG Ting-ting1,LIAO Ai-mei1,2,ZHANG Hai-xiang1,WEI Zhao-jun1,*
(1. School of Biotechnology and Food Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
2. Department of Life Science, Hefei Normal University, Hefei 230061, China)
In order to determine the types and relative contents of fatty acids in 4 kinds of silkworm pupal oil, oil transesterification was carried out with KOH/CH3OH, followed by gas chromatography-mass spectrometric analysis. Results indicated that acid values, saponification values and peroxidation values differed significantly among the 4 kinds of pupal oil. All the four tested materials contained the following major components: linolenic acid (LNA), palmitic acid, stearic acid, oleic acid andα-linolenic acid, which exhibited different relative contents. Among them, the relative content of unsaturated fatty acids in oak silkworm pupal oil was the highest, which was up to 77.29% and castor silkworm pupal oil contained the mostα-linolenic acid, with a relative content of 50.52%. Desilked pupal oil contained more unsaturated fatty acids than silkworm pupal oil.
silkworm pupal oil;fatty acid compostion;gas chromatography-mass spectrometry
R284.1
A
1002-6630(2011)04-0148-04
2010-10-26
安徽省“十一五”科技攻關(guān)項(xiàng)目(08010302149);教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才基金項(xiàng)目(NCET-07-0251);安徽省第四批優(yōu)秀青年科技基金項(xiàng)目(08040106803)
潘文娟(1986—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)楣δ苁称?。E-mail:wenjuanpan12345@163.com
*通信作者:魏兆軍(1970—),男,教授,博士,研究方向?yàn)楣δ苁称?。E-mail:zjwei@hfut.edu.cn