(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院, 山東 煙臺 264670;2.北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院, 北京 100022)
秋橄欖(autumn olive),又稱牛奶子、秋梅等,學(xué)名秋胡頹子(ElaeagnusumbellataThunb. ),為胡頹子科胡頹子屬灌木。果實為核果,大小如黃豆,秋季成熟時為深紅色,果肉漿狀,分布區(qū)主要包括中國、巴基斯坦在內(nèi)的東亞、中亞以及歐洲南部的部分地區(qū)。作為一種野生資源,秋橄欖主要作為中藥材治療腹瀉以及作為觀賞樹木用于環(huán)境綠化。近年研究發(fā)現(xiàn),秋橄欖果實番茄紅素含量約為番茄的10倍,從而引起廣泛關(guān)注[1-2],但秋橄欖種子營養(yǎng)成分的研究目前尚未見有報道。
秋橄欖與沙棘為同科異屬親緣關(guān)系較近的2個物種。沙棘具有藥食兩用性,其種油富含不飽和脂肪酸和其他活性成分,屬特種功能性油脂,在食品、醫(yī)藥保健品、化妝品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值[3]。秋橄欖作為一種待開發(fā)的野生資源,其種實功能成分的構(gòu)成及生物學(xué)特性目前還不清楚。本試驗以超臨界CO2萃取技術(shù)提取的秋橄欖種油為原料,采用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) (Gas Chromatography and Mass Spectrometry,GC-MS) 分析其脂肪酸組成,以期為秋橄欖種實的進一步開發(fā)利用提供參考。
將采自昆崳山秋橄欖野生分布區(qū)的秋橄欖果實(帶種子)自然涼干(又稱種實),經(jīng)粉碎、過篩,通過超臨界CO2萃取技術(shù)提取其油脂(以下稱秋橄欖油),收集并低溫儲藏備用[1]。
儀器:WKX 高速粉碎機,上海新諾儀器設(shè)備有限公司;GC-MS 氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀,配有7683 B series injector、6890 N Network GC System、5973 inert Mass Selective Detector,美國 Agilent科技有限公司;RE-52 A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,SHB-Ⅲ循環(huán)水真空泵,上海亞榮生化儀器廠;XMTD-6000 恒溫水浴鍋,北京市長風(fēng)儀器儀表公司。
試劑:無水硫酸鈉、甲醇、氯化鈉、氫氧化鈉乙醇、正己烷、三氟化硼均為分析純,人造沸石為化學(xué)純,色譜用試劑為色譜純。
油脂中的脂防酸甘油酯的沸點較高,需要氣相色譜的固定相能夠耐受高溫,但高溫又將引起脂肪酸甘油的分解,因此油脂中脂肪酸的測定需要將甘油三酯進行皂化處理,然后甲酯化得到脂肪酸甲酯再進行測定。本研究中脂肪酸組成測定所用的甲酯化、脂肪酸甲酯的GC-MS檢測參照朱明慧等[4]的研究方法,并做適當(dāng)改進。
1.3.1脂肪酸甲酯化
準(zhǔn)確稱取200 mg待測油樣于50 mL圓底燒瓶中,依次加入0.5 mol·L-1的氫氧化鈉-甲醇溶液4 mL,少量人造沸石,于漩渦混勻器上振蕩均勻,置于80 ℃的水浴鍋內(nèi),配合冷凝裝置,加熱回流7 min至油滴消失,完成皂化反應(yīng)。用移液管從冷凝器頂部加入5 mL的三氟化硼-甲醇溶液于沸騰的溶液中,繼續(xù)煮沸3 min,加入3 mL正己烷,煮沸2 min,立即從冷凝管頂部加入飽和氯化鈉溶液至瓶頸處,取出后塞蓋,劇烈震搖15 s,靜置分層后吸取上層有機溶液于試管中,經(jīng)無水硫酸鈉去除痕量水,稀5倍后,用0.45μm的有機系濾膜對溶液進行過濾備用,重復(fù)3次。
表1 秋橄欖油中檢出的主要脂肪酸
序號保留時間脂肪酸種類中文名簡式分子量面積百分比樣品1樣品2樣品3平均15.201十二烷酸C12∶02140.0240.0100.0120.01529.267十四烷酸C14∶02420.1580.1000.1150.124312.081十五烷酸C15∶02560.0780.0480.0500.059415.376棕櫚酸(十六烷酸)C16∶02708.4436.9766.7047.374516.150棕櫚油酸C16∶12680.9690.8470.9240.913618.858十七烷酸C17∶02840.1270.0710.0690.089719.591十七碳烯酸C17∶12820.0930.0680.0760.079822.767硬脂酸(十八烷酸)C18∶02983.4103.3133.3683.364923.383油酸(十八碳烯酸)C18∶129644.81646.57247.08746.1581025.341亞油酸(十八碳二烯酸)C18∶229427.50128.45027.94927.9671127.704亞麻酸(十八碳三烯酸)C18∶329212.78611.49211.52211.9331230.939花生酸C20∶03260.5680.6110.6530.6111331.611花生油酸(二十碳烯酸)C20∶13240.2550.3210.3950.324飽和脂肪酸SFA12.80811.12910.97111.636單不飽和脂肪酸MUFA46.13347.80848.48247.474多不飽和脂肪酸PUFA40.28839.94239.47139.900不飽和脂肪酸UFA86.42087.75087.95387.374其它脂肪酸OFA0.7721.1211.0760.990
1.3.2混標(biāo)溶液的配制
準(zhǔn)確稱取10 mg的脂防酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品,用1 mL的正己烷充分溶解,配制成標(biāo)準(zhǔn)儲備液。然后吸取不同體積的脂肪酸甲酯儲備液混合,定容至5 mL,配制成脂肪酸甲酯的混標(biāo)溶液。
1.3.3GC-MS分析
氣相色譜條件。色譜柱:DB-23毛細管柱(30 m×0.25 mm ×0.25μm);載氣:He,純度≥99.99 %;載氣流量:1.0 mL·min-1;升溫程序:150 ℃保持3 min,以2 ℃·min-1的速度升溫至200 ℃,保持5 min,再以20 ℃·min-1的速度升至230 ℃,保持2 min;檢測時間:36.50 min;進樣口溫度:260 ℃;進樣方式:分流進樣;分流比:80∶1;進樣量1.0μL。
質(zhì)譜條件。離子化方式:EI;電子変擊能量:70 eV;接口溫度:250 ℃;離子源溫度:230 ℃;四級桿(離子阱)溫度:150 ℃;質(zhì)量掃描范圍:40.00~450.00 amu;溶劑延遲時間:3 min。
1.3.4數(shù)據(jù)處理
定性:對照樣品總離子圖譜出現(xiàn)的色譜峰,根據(jù)各脂肪酸甲酯出峰相對保留時間及出峰規(guī)律,比對 National Institute of Stand Technology(NIST)library(2008 version)-NIST 08.L質(zhì)譜庫檢索,結(jié)合有關(guān)文獻進行人工譜圖解析,確認所檢測秋橄欖油中的脂肪酸甲酯成分。
定量:通過 GC-MS 色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),依據(jù)總離子流圖峰面積,采用峰面積歸一化法,求得秋橄欖油中各脂肪酸組分的相對百分含量。
色譜圖中不同脂肪酸甲酯色譜峰會依照碳原子數(shù)目增加的順序依次出現(xiàn),當(dāng)碳原子數(shù)目相同時,脂肪酸甲酯的色譜峰則依照其不飽和度增加的順序依次出現(xiàn)。采用上述GC-MS分析條件對3份秋橄欖油進行分析檢測,獲得脂肪酸成分總離子色譜圖,見圖1。圖中顯示了6種主要的脂肪酸甲酯色譜峰,且各組分均有較好的分離度。
根據(jù)試驗所得脂肪酸甲酯總離子色譜圖,分析離子峰質(zhì)譜解析,并經(jīng)過NIST 08 L質(zhì)譜庫檢索、比對、結(jié)構(gòu)篩選,確認秋橄欖油中13種主要的脂肪酸,其中飽和脂肪酸有十二烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸(棕櫚酸)、十七烷酸、十八烷酸(硬脂酸)、花生酸,不飽和脂肪酸有棕櫚油酸、十七碳烯酸、十八碳烯酸(油酸)、十八碳二烯酸(亞油酸)、十八碳三烯酸(亞麻酸)、二十碳烯酸(花生油酸),結(jié)果見表1。
圖1 秋橄欖油的脂肪酸甲酯總離子色譜圖
應(yīng)用面積歸一化法,通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲得各脂肪酸成分的相對質(zhì)量分數(shù)及比例。分析得出,秋橄欖種實主要含有6種脂肪酸,峰面積從大到小依次為:油酸 >亞油酸>亞麻酸>棕櫚酸>硬脂酸>棕櫚油酸,以不飽和脂肪酸含量為多。不飽和脂肪酸中僅油酸、亞油酸、亞麻酸的含量就可達脂肪酸總量的87.374%。種實中檢測到的飽和脂肪酸含量較低,約占11%,其中以棕櫚酸、硬脂酸為多,兩者約占種實飽和脂肪酸總量的92.27%。
秋橄欖與沙棘同為胡頹子科植物,分屬胡頹子屬和沙棘屬,具有較近的親緣關(guān)系。國內(nèi)對沙棘果實營養(yǎng)價值的研究頗多,但對秋橄欖種實營養(yǎng)成分的研究鮮有報道,因此沙棘的研究可為秋橄欖研究提供有效的參照系。
沙棘油作為藥用原料,廣泛用于治療皮膚創(chuàng)傷、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、預(yù)防心腦血管疾病等方面[5-6],這些功效與其脂肪酸含量及組成具有重要的關(guān)系。楊明軒等[5]在沙棘油中檢測了37種脂肪酸,含量最高的6種脂肪酸分別為亞油酸、亞麻酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸、棕櫚油酸,約占脂肪酸總量的88.39%。本研究在秋橄欖油中檢出的主要脂肪酸同為這6種脂肪酸,約占脂肪酸總量的97.71%,其中油酸、亞油酸、亞麻酸3種不飽和脂肪酸含量占脂肪酸總量為82.11%,沙棘油為86.05%。同時,本研究在秋橄欖油中檢出的棕櫚油酸,與沙棘油中的棕櫚油酸含量相近,約為1%[5-6]。秋橄欖油主要脂肪酸構(gòu)成與沙棘油表現(xiàn)出一定的相似性,故推測秋橄欖油具有類似沙棘油的藥用價值,但秋橄欖油是否還含有其他活性成分,結(jié)果有待進一步驗證。
本研究結(jié)果顯示,秋橄欖油脂肪酸組分以油酸含量最高,可達46.158%,而沙棘種子油中亞油酸、亞麻酸含量高于油酸,占到脂肪酸總量的近30%[5]??梢?類種子油在生物學(xué)性能方面可能存在一定的差異。同時,秋橄欖果肉富含番茄紅素,本實驗通過超臨界CO2萃取技術(shù)提取的種油色澤鮮艷紅潤,該特性也將使秋橄欖油成為獨具特色的一類產(chǎn)品,其潛在的經(jīng)濟價值及保健功效有待進一步開發(fā)利用。
本研究所用秋橄欖油采用其種實通過超臨界CO2萃取技術(shù)獲得,最高出油率為5.97%(數(shù)據(jù)待發(fā)表)。秦學(xué)磊[7]及賀曉光[8]以沙棘種子為主要原料,采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取沙棘油,最高出油率分別為8.12%及7.68%,約為秋橄欖出油率的1.3倍。說明兩樹種種實產(chǎn)油率較為接近,預(yù)計秋橄欖的產(chǎn)油率在此基礎(chǔ)上還可進一步提升。比較兩樹種盛果期單株產(chǎn)量,本研究所用秋橄欖野生供試單株平均產(chǎn)量約為4 kg,林科院選育的良種沙棘“森淼”(國審編號:國S-SV-HR-014-2015)平均單株產(chǎn)量為3.5 kg,兩者亦較為接近。該結(jié)果可為秋橄欖產(chǎn)業(yè)的深度開發(fā)提供參考。
目前秋橄欖在我國仍處野生狀態(tài),現(xiàn)有的研究表明,秋橄欖油具備潛在的特種油脂性狀,期望未來在食品、保健品、化妝品等領(lǐng)域呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。