易金生，遲韻陽，吳巧花，代麗華，吳妹杰，賀義昌★

（1.宜春市袁州區(qū)國有林場，江西 宜春 336000；2.江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌 330013；3.江西省林業(yè)科技實驗中心，江西 信豐 341608）

油桐（Vernicia fordii）為大戟科油桐屬植物，是中國四大木本油料植物之一，廣泛分布于我國陜西、河南、江蘇、安徽、浙江、江西、福建、臺灣、湖南、湖北、廣東、海南、廣西、四川、貴州、云南等省區(qū)[1-2]。油桐也是江西的鄉(xiāng)土樹種，廣泛分布于各個縣市。油桐主要分為三年桐和千年桐，油桐最主要的經(jīng)濟價值是油桐種子榨取的油——桐油，其色澤呈金黃色或棕黃色，是一種優(yōu)良的干性油，具有強附著力、強防腐性、強耐冷熱性、強密封性、強絕緣性等特點，廣泛用于制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空、漁業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域[3-10]。

桐油的主要成分為α-酮酸、油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸等，其組成比例對桐油的品質(zhì)具有決定性作用，因此，桐油中脂肪酸組成的分析檢測對桐油的品質(zhì)篩選和質(zhì)量監(jiān)控具有重要的現(xiàn)實意義[11-12]。桐油脂肪酸含量的測定主要有紫外可見分光光度法（UV）和氣相色譜質(zhì)譜法（;C/MS）等。紫外可見分光光度法由于油中不皂化物會對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大影響，應(yīng)用較少；氣相色譜質(zhì)譜法由于其靈敏度高、分離效能高效，是目前脂肪酸分析的主流方法[13-15]。王發(fā)松等[16]采用;C/MS聯(lián)用技術(shù)分析了來鳳金絲桐中脂肪酸組成，其還在桐油中發(fā)現(xiàn)α-桐酸在內(nèi)的5種順反異構(gòu)體。傅偉昌等[17]采用2-氨基-2-甲基丙醇衍生化，;C/MS法分析桐油的脂肪酸組成，從桐油中共檢測出3.41%的軟脂酸、3.71%的硬脂酸、7.07%的油酸、7.51%的亞油酸、1.31%的亞麻酸、73.19%的十八碳共軛三烯酸以及3.80%未鑒定出成分。陳陶靜等[18]運用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析了不同產(chǎn)地不同季節(jié)桐油的主要成分，結(jié)果表明產(chǎn)地和氣候?qū)ν┯椭型┯退岷烤鶗a(chǎn)生影響，不同品種的油桐種子脂肪酸組成差異明顯。綜上所述，桐油脂肪酸特征圖譜的構(gòu)建鮮見報道。

本研究采用相似度分析法、聚類分析法和主成分分析法對桐油的脂肪酸組成數(shù)據(jù)進行分析，生成脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜，以期為桐油的品質(zhì)評價、篩選和質(zhì)量監(jiān)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油桐果實于2020年10月下旬分別采自江西省林業(yè)科學(xué)院高安基地，共采集樣本23份，樣品編號如表1所示。

表1 油桐樣品信息Tab.1 Sample information table of Vernicia fordii abel

丁酸甲酯、己酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯等標(biāo)準(zhǔn)品（純度均為10 mg·mL-1，sigma-Aldrich有限公司）；氫氧化鉀優(yōu)級純（上海國藥集團有限公司）；正庚烷色譜純（西隴科學(xué)股份有限公司）；甲醇色譜純（上海國藥集團有限公司）；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004電子天平（上海良平儀器儀表有限公司），HHS.11-6數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋（上海博訊實業(yè)有限公司），HEI-VID旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國海道夫科技有限公司），SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)泵（鞏義市予華儀器有限公司），MX-S渦旋儀（上海賽洛捷克科技有限公司），;C2010-Plus氣相色譜儀（日本島津儀器公司配自動進樣器和氫火焰離子檢測器FID）。

1.3 實驗方法

1.3.1 桐油的提取

桐油提取參考王召瀅等[19]的方法，采用索氏提取法提取桐油，油桐籽曬干，剝?nèi)ネ鈿ぃ鬯楹?，?zhǔn)確稱量2～5 g油桐果仁粉末，精確到萬分之一，置入濾紙筒內(nèi)，包裝好固定，將濾紙筒置入索氏提取器中，連接平底燒瓶，加入石油醚完成第一次虹吸，再加入少量石油醚浸沒濾紙筒，連接冷凝管，浸泡12 h，打開冷凝水，調(diào)節(jié)水浴鍋溫度在85℃左右，加熱回流4～6 h，停止加熱，冷卻至室溫，倒出提取器中的液體合并到平底燒瓶中，回收石油醚。將平底燒瓶在90℃烘箱中烘1 h后，趁熱將桐油轉(zhuǎn)移到離心管中備用。

1.3.2 桐油脂肪酸組分測定

甲酯化方法在國家標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化后使用，具體流程如下：在甲酯化之前，把桐油置于60℃水浴鍋上加熱，取桐油約60～100 mg（2滴）置于10 mL離心管中，加入4 mL正庚烷，渦旋均勻，隨后加入250μL 1 mol·L-1的氫氧化鉀甲醇溶液（該溶液需要經(jīng)過無水硫酸鈉除去水分），猛烈震蕩1 min，靜置0.5 h，再加入1～2 g硫酸氫鈉，猛烈震蕩1 min，靜置0.5 h后，移取0.5～1.2 mL轉(zhuǎn)移至自動進樣瓶，放置氣相色譜自動進樣盤中等待測定。

脂肪酸組成的數(shù)據(jù)采集方法為：色譜柱為SHRTX-2560（0.2μm×0.25 mm×100 m），載氣為氮氣，進樣口溫度230℃，檢測器溫度250℃，氫氣流量為30 mL·min-1，空氣流量為400 mL·min-1，載氣流速為0.60 mL·min-1，分流比是30∶1，程序升溫是150℃(保留8 min)250℃(保留30 min)，進樣量為2 μL。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

各脂肪酸組成含量采用校正面積歸一法進行計算，脂肪酸特征圖譜構(gòu)建及其相似度計算采用中藥指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)2012A版和2012B版進行處理，脂肪酸組成數(shù)據(jù)的聚類分析和主成分分析(PCA)利用Excel辦公軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 桐油標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜的構(gòu)建及相似度計算

如圖1所示，桐油脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜的建立，首先將;C中采集到的桐油數(shù)據(jù)與脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)圖譜數(shù)據(jù)進行積分處理，導(dǎo)入中藥特征圖譜相似度評價系統(tǒng)2012A版中，生成桐油脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜。桐油脂肪酸組成標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜脂肪酸含量如表2所示，桐油脂肪酸含量最高的為α-桐酸（C18∶3n3c），達到66.156%；其次是油酸（C18∶2n6c）和β-桐酸（C18∶3n3t），含量分別為7.697%和7.513%。

圖1 桐油脂肪酸組成標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜Fig.1 Standard specific chromatogram of fatty acid composition of V.fordii oil

表2 桐油油脂組成及其對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜脂肪酸的數(shù)值Tab.2 Content of fatty acids in V.fordii oil by standard specific chromatogram

如圖2所示，不同家系桐油特征圖譜的對比圖是通過中藥色譜特征圖譜相似度評價系統(tǒng)2012B版軟件得到的，通過對比分析得出比較圖譜，經(jīng)過比較圖譜結(jié)果可知，不同家系桐油脂肪酸組成成分類似，沒有明顯差異。

根據(jù)色譜特征圖譜實驗研究技術(shù)指南可以判定，當(dāng)相似度大于90%以上時，表明符合脂肪酸組成相似度的評判標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)相似度小于90%時，表明此特征圖譜不符合評判標(biāo)準(zhǔn)。由表3可知，不同家系桐油特征圖譜相似度差異并不顯著，相似度均達到90%以上，顯而易見，與圖2結(jié)果一致，說明桐油標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜的建立符合該樣品的整體性。

表3 不同家系桐油樣品及其相似度Tab.3 Similarity of sample of differents V.fordii oil

圖2 不同家系桐油特征圖譜的對比Fig.2 Comparison of specific chromatogram of differents V.fordii oil

2.2 桐油樣品脂肪酸數(shù)據(jù)聚類分析

如圖3所示，23個不同家系桐油樣品的聚類分析是運用Excel軟件進行分析，分析方法采用組間連接法。由結(jié)果可知，油桐S7、S8、S1、S13、S20、S10和S21樣品與其他油桐樣品差異性明顯，其余油桐樣品之間差異不明顯。當(dāng)設(shè)置閾值為10.0時，樣品可分為3類，即g1（油桐S7、S8、S1、S13、S20、S10、S21）、g2（油桐S16、S18、S17、S11、S12、S15）和g3（其他）。

圖3 油桐樣品油脂聚類譜系圖Fig.3 Cluster spectrum of fatty acids composition in V.fordii samples

2.3 桐油樣品脂肪酸數(shù)據(jù)主成分分析

通過與脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品比對，從桐油24個樣品中共鑒定出11個共有脂肪酸，分別為C4∶0（丁酸）、C6∶0（己酸）、C16∶0（棕櫚酸）、C18∶0（硬脂酸）、C18∶1n9c（油酸）、C18∶2n6c（亞油酸）、C20∶0（花生酸）、C20∶1（花生一烯酸）、C18∶3n3c（α-桐酸）、C24∶1（順-15-二十四碳一烯酸甲酯）和C18∶3n3t（β-桐酸）。將23個不同家系桐油樣品中11種共有脂肪酸進行PCA標(biāo)準(zhǔn)化處理，計算相關(guān)矩陣的特征值和特征向量，從而得到桐油樣品各脂肪酸組成的主成分特征值和方差貢獻率（見表4）。

表4 桐油各脂肪酸組成PCA的特征值及方差貢獻率分析結(jié)果Tab.4 The result of Characteristic value and variance contribution rate of PCA of fatty acids in V.fordii oil

主成分載荷矩陣是由Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)后得到的，主成分與對應(yīng)變量的相關(guān)性可以由得分系數(shù)矩陣表示，從而得到桐油脂肪酸組成主成分表達式，如下所示：

從以上主成分表達式和表4可以得出，前4個主成分累計貢獻率為87.180%(＞80%)，代表著整個家系的桐油樣品中脂肪酸含量87.180%以上的信息。其中，貢獻率最高的是第一主成分A1，其值為27.889%，對應(yīng)變量花生一烯酸、α-桐酸、β-桐酸和順-15-二十四碳一烯酸甲酯具有較高的載荷系數(shù)，因此它們與A1有很高的相關(guān)性；同樣可以得出，棕櫚酸、硬脂酸和二十碳酸與A2有高的相關(guān)性；油酸和亞油酸與A3有高的相關(guān)；丁酸和己酸與A4有高的相關(guān)性。A1、A2、A3和A4可代表桐油脂肪酸組成主要含量，并且準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)論

本研究采用氣相色譜法采集了24份不同家系桐油的脂肪酸特征圖譜，從桐油中共檢測出11種脂肪酸，分別為C4∶0、C6∶0、C16∶0、C18∶0、C18∶1n9c、C18∶2n6c、C20∶0、C20∶1、α-酮酸、C24∶1和β-酮酸，不同家系桐油的相似度極高，都達到90%以上，說明桐油的標(biāo)準(zhǔn)圖譜符合該樣品的整體性；通過結(jié)合聚類分析和主成分分析，評價桐油的標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜信息和相似度，結(jié)果表明所建立的桐油標(biāo)準(zhǔn)特征圖譜能從化學(xué)成分的整體特征方面代表桐油的脂肪酸組成信息，此研究結(jié)果可為桐油品質(zhì)評價及質(zhì)量監(jiān)控提供有力的理論依據(jù)，具有實際應(yīng)用價值。