蒙昊聰 許海燕 劉宏義 王樹國 張金玉 許 林 馬超美

(內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院1，呼和浩特 010020) (阿左旗林業(yè)工作站2，阿拉善盟 750300) (內(nèi)蒙古阿拉善蓯蓉集團有限公司3，阿拉善盟 750306)

沙生植物沙米的油中甘油三酯的結(jié)構(gòu)分析與特點

蒙昊聰1許海燕1劉宏義2王樹國3張金玉3許 林3馬超美1

(內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院1，呼和浩特 010020) (阿左旗林業(yè)工作站2，阿拉善盟 750300) (內(nèi)蒙古阿拉善蓯蓉集團有限公司3，阿拉善盟 750306)

沙蓬(Agriophyllumsquarrosum)為沙生植物，被譽為固沙先鋒，其種子-沙米是當(dāng)?shù)厝说膫鹘y(tǒng)雜糧。沙米富含油脂，而其甘油三酯的結(jié)構(gòu)和比例及其測定方法卻鮮見報道。本研究用液-質(zhì)聯(lián)用法對沙米甘油三酯進(jìn)行定性和定量并與常用糧食和油料作比較。測定采用C18-超高效液相色譜柱、乙腈-異丙醇洗脫、大氣壓化學(xué)電離質(zhì)譜檢測；由甘油三酯的分子質(zhì)量和子離子定性，根據(jù)峰面積定量。結(jié)果顯示，沙米甘油三酯集中于殼部，主要為不飽和脂肪酸的甘油三酯，其中1,2-二亞油酸3-油酸甘油三酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(30.3%)，其次為三亞油酸甘油三酯(18.7%)及1,2-二油酸3-亞油酸甘油三酯(17.8%)，總含量達(dá)芝麻和葵花籽的1/4以上。因此，積極推廣種植沙蓬可以在防治土地沙化的同時收獲糧食和優(yōu)質(zhì)油原料。

沙米 沙蓬 甘油三酯 脂肪酸 超高效液相-大氣壓化學(xué)電離質(zhì)譜

沙米為黎科(Chenopodiaceae)沙蓬屬一年生草本植物沙蓬[Agriophyllumsquarrosum(L.) Moq.]的種子，主產(chǎn)于西部荒漠地區(qū)[1]。沙蓬在流動和半固定沙地生長良好，被譽為固沙先鋒[2]。

沙蓬在我國內(nèi)蒙古、新疆等北方沙漠地區(qū)大量分布，自然群體每公頃可產(chǎn)沙米66 kg, 預(yù)計馴化后每公頃產(chǎn)量可達(dá)1 281 kg[3]。沙米呈卵圓或圓形、兩面扁平、小米粒大小、淺褐色、口感較好，是產(chǎn)地民眾喜愛的傳統(tǒng)雜糧之一。沙米擁有較高含量的脂肪及蘇氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸等人體所必需的氨基酸和鎂、鉀、鋅等礦物質(zhì)元素，蛋白質(zhì)及粗纖維含量適中，氨基酸構(gòu)成較為合理，營養(yǎng)豐富[4-5]。根據(jù)文獻(xiàn)報道，整粒沙米出油率為9.7%～13.62%，其中脂肪酸的組成主要為亞油酸和油酸[6-7]。沙米油主要集中在占沙米籽粒質(zhì)量50%以上的殼部。由于甘油三酯的營養(yǎng)價值與脂肪酸種類及其在甘油上連接位置有關(guān)[8-9]，動植物中甘油三酯的結(jié)構(gòu)鑒定在近年來受到越來越多的重視[10-18]，而關(guān)于沙米中甘油三酯的結(jié)構(gòu)鑒定鮮見報道。為了研究沙蓬作為油料作物的潛力，揭示沙米甘油三酯的結(jié)構(gòu)特點，本試驗用超高效液相-質(zhì)譜聯(lián)用法(high performance liquid chromatography-mass spectrometer, HPLC-MS)研究了沙米甘油三酯的組成并與常用油料做了比較，同時根據(jù)甘油2位脂肪酸不易脫落，對比子離子豐度的方法[14-17]對沙米甘油三酯的脂肪酸進(jìn)行了定位。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

沙米1和沙米2為來自內(nèi)蒙古阿拉善盟不同批次的沙米。

1.2 儀器與試劑

液質(zhì)聯(lián)用分析采用1290型液相偶聯(lián)6430型三重串聯(lián)四級桿質(zhì)譜(UPLC-QQQMS)系統(tǒng)：新加坡安捷倫公司。液質(zhì)聯(lián)用流動相專用色譜純甲醇、乙腈和異丙醇：美國Fisher公司；甲酸：英國Alfa公司; 蒸餾水: 廣州屈臣氏食品飲料有限公司；其他溶劑(分析純)：廣東西隴試劑公司；脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品-油酸、棕櫚酸、硬脂酸、α-亞麻酸以及亞油酸：上海Sigma-Aldrich公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 甘油三酯待測液的制備及含油量測定

準(zhǔn)確(至0.1 mg)稱取100 mg 沙米殼粉于15 mL離心管中，加入10 mL石油醚，超聲波(120 W)提取10 min，上下混勻，重復(fù)操作1次后離心取上清液1 mL，干燥后加1 mL乙腈-異丙醇1∶1混合液超聲溶解，用0.22 μm微濾膜過濾后進(jìn)行液-質(zhì)聯(lián)用分析。將450 mg植物材料用石油醚以同樣的料液比和步驟提取，提取液真空干燥，通過稱重法計算出材料中的含油量。

1.3.2 甘油三酯水解

[18]的方法對甘油三酯進(jìn)行水解并通過液-質(zhì)聯(lián)用測定其脂肪酸組成。將沙米殼的石油醚提取液(1 mL)干燥后與300 μL 甲醇和6%氫氧化鉀(4∶1)的混合溶液充分混合，置于60 ℃水浴水解2 h。之后加入150 μL 飽和鹽水和128 μL 1 mol/L的鹽酸中和。將酸化后的水解液用300 μL的氯仿-庚烷(4∶1)混合液萃取2次，收集有機層用300 μL 的水清洗1次，干燥后得到甘油三酯水解后的脂肪酸，用2 mL乙腈溶解后經(jīng)0.22 μm濾膜過濾，濾液進(jìn)行液-質(zhì)聯(lián)用分析。

1.3.3 色譜條件

甘油三酯水解產(chǎn)物(脂肪酸)分析：Agilent Eclipse Plus C18RRHD (1.8 μm; 2.1×50 mm)色譜柱，柱溫30 ℃；進(jìn)樣量2 μL；梯度洗脫條件：B相為乙腈, A相為含0.1%甲酸的純凈水，0 min 70% B，2 min 83% B，7 min 86% B，8 min 100% B，10 min 100% B，post time: 2 min；流速為0.4 mL/min。

甘油三酯色譜條件1：Agilent Eclipse Plus C18RRHD (1.8 μm; 2.1×50 mm)色譜柱，柱溫30 ℃；進(jìn)樣量2 μL；梯度洗脫條件：B相為乙腈，A相為異丙醇，0 min 100% B; 3 min 50% B; 6.5 min 30% B; 7 min 100% B, 分析后時間為2 min；流速為0.4 mL/min。

甘油三酯色譜條件2：Agilent SB C18RRHD (1.8 μm; 2.1×100 mm) 2根串聯(lián)使用；柱溫為30 ℃；進(jìn)樣量2 μL；梯度洗脫條件：B相為乙腈，A相為異丙醇，0 min 70% B, 14 min 40% B, 20 min 40% B, 分析后時間為6 min；流速為0.35 mL/min。

1.3.4 質(zhì)譜條件

脂肪酸采用負(fù)離子模式的電噴霧質(zhì)譜(ESI)檢測；噴霧電壓4 500 V；干燥氣體：氮氣；干燥氣流量12 L/min；干燥氣體溫度350 ℃；毛細(xì)管電壓：負(fù)離子3 500 V；6種脂肪酸及其質(zhì)譜分析條件見表1。

表1 脂肪酸及其質(zhì)譜分析條件

甘油三酯的質(zhì)譜測定使用正離子模式的大氣壓化學(xué)電離(APCI)，掃描范圍為100～1 200m/z，掃描時間500，碰撞電壓10 V，加速電壓7 pro；離子源參數(shù)：質(zhì)譜鞘氣溫度350 ℃，蒸發(fā)溫度350 ℃，流速6 L/min，噴霧器壓力60 psi，毛細(xì)管電壓3 500 V，電暈電流4 μA，源電流3.77 μA。

1.4 各甘油三酯含量計算

按公式(1)計算各甘油三酯的相對含量。

甘油三酯i的相對含量=甘油三酯i的峰面積/所有甘油三酯的峰面積之和×100%

(1)

2 結(jié)果與分析

2.1 甘油三酯在沙米種子中的分布

對沙米種子不同部位的甘油三酯進(jìn)行分析，結(jié)果顯示(圖1)，甘油三酯主要分布在沙米殼中，沙米種仁中幾乎不含甘油三酯。沙米殼1和沙米殼2中甘油三酯的含量和種類基本相同。

圖1 全沙米、沙米殼1、沙米殼2、及沙米仁(從上到下)的石油醚提取物用1根ODS色譜柱在甘油三酯色譜條件1下的UHPLC-APCIMS圖

2.2 沙米甘油三酯的定性

對沙米殼石油醚提取物進(jìn)行堿水解，水解液用甘油三酯水解產(chǎn)物(脂肪酸)分析條件進(jìn)行LC-MS分析，結(jié)果顯示，組成沙米殼油脂的脂肪酸主要為亞油酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸(圖2)。

圖2 沙米殼石油醚提取物堿水解產(chǎn)物的UHPLC-ESIMS圖

用2根串聯(lián)的C18色譜柱對沙米殼石油醚提取物的甘油三酯用色譜條件2進(jìn)行分析，得到圖3所示結(jié)果。

圖3 沙米殼石油醚提取物用2根串聯(lián)的ODS色譜柱在甘油三酯色譜條件2下的UHPLC-APCIMS圖

圖3顯示沙米甘油三酯總離子流圖及各個峰在m/z500～990區(qū)域放大的質(zhì)譜圖。已知甘油三酯中連接在甘油2位的脂肪酸不易脫落，APCI-MS中主要子離子[M-ft1(3)+H]+由甘油1或/和3位的脂肪酸脫去產(chǎn)生[14-17]。根據(jù)該裂解規(guī)律對沙米甘油三酯進(jìn)行了定性。從質(zhì)譜圖中可以找到每個甘油三酯的分子離子峰及脫去1位或3位脂肪酸后的子離子。如：tR10.554 min的甘油三酯分子離子峰為879.6 [M+H]+，主要子離子599.4 (599.4) [M-ft1(3)+H]+為脫去280(亞油酸)的子離子, 說明該化合物在甘油的1位和3位均連接亞油酸，再結(jié)合其分子質(zhì)量，得知該化合物為三亞油酸甘油三酯(LLL)；tR12.099 min的甘油三酯分子離子峰為881.7 [M+H]+，主要子離子599.4和601.4分別為脫去282(油酸)和280(亞油酸)的子離子, 說明該化合物在甘油的1位和3位分別聯(lián)有油酸和亞油酸，根據(jù)分子質(zhì)量，得知該化合物在甘油的2位聯(lián)有亞油酸，因此tR12.099 min的甘油三酯為1,2-二亞油酸3-油酸甘油三酯 (LLO)。用同樣方法，對沙米殼色譜圖中的其他甘油三酯進(jìn)行了鑒定，各甘油三酯及主要碎片的結(jié)構(gòu)標(biāo)注于圖3，結(jié)果和相應(yīng)的碳當(dāng)量數(shù)列于表2中。

表2 沙米殼中甘油三酯的鑒定

注：1. [M-ft1(3)+H]+為甘油三酯脫去1或3位一個脂肪酸后再加上一個H+的質(zhì)荷比；2. 組成甘油三酯結(jié)構(gòu)的脂肪酸全稱見表1,另外A為花生酸(C20∶0, arachidic acid), B為二十二碳烷酸(C22∶0, behenic acid)；3. 稱重法測定得知沙米含油部位-沙米殼占籽粒的重量比例為53.8%。

從圖1和圖3可以看出，用1根C18超高效液相色譜柱在7 min內(nèi)可將沙米殼甘油三酯分離為5組峰(圖1)，用2根串聯(lián)的C18超高效液相色譜柱使沙米殼甘油三酯得到了進(jìn)一步分離(圖3)。通過對照圖1與圖3各峰的質(zhì)譜分子離子和子離子，鑒定出圖1中的5組峰分別為LLL (3.8～4.0 min，碳當(dāng)量數(shù)42)，LLO和PLL (4.1～4.3 min，碳當(dāng)量數(shù)44)，LOO、PLO、POL和PPL (4.5～4.7 min，碳當(dāng)量數(shù)46)，OOO和POO (4.9～5.1 min，碳當(dāng)量數(shù)48)，ALO和BLL (5.3～5.5 min，碳當(dāng)量數(shù)50)。碳當(dāng)量數(shù)不同的沙米甘油三酯用1根C18超高效液相色譜柱可得到快速分離，碳當(dāng)量數(shù)相同的沙米甘油三酯用2根串聯(lián)的C18可得到進(jìn)一步分離。

2.3 沙米與常用糧種和油料脂肪酸甘油三酯的比較

圖4為不同糧食種子的石油醚提取物用1根C18色譜柱在甘油三酯色譜條件1下進(jìn)行快速分析的結(jié)果。甘油三酯按碳當(dāng)量數(shù)得到分離，出現(xiàn)在3～6 min。沙米殼、小米、玉米、黃豆、花生、芝麻、葵花籽均含有較多的甘油三酯，其中沙米殼甘油三酯的色譜圖和芝麻及葵花的最相近。

用2根串聯(lián)的C18色譜柱分別對沙米殼、芝麻和葵花籽的石油醚提取物用甘油三酯色譜條件2進(jìn)行分析，得到圖5。由公式(1)計算3種材料中各甘油三酯的相對含量，結(jié)果列于表3中。沙米殼中1,2-二亞油酸3-油酸甘油三酯(LLO)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(30.3%)，其次為三亞油酸甘油三酯(LLL, 18.7%)、1,2-二油酸3-亞油酸甘油三酯(LOO, 17.8%)和1-棕櫚酸2,3-二亞油酸甘油三酯(PLL, 9.6%)?？ㄗ延团c芝麻也主要由這4種甘油三酯組成，但含量比例與沙米殼各不相同, 葵花籽油中甘油三酯的含量由高到低依次為LLL>LLO>PLL>LOO, 而芝麻中甘油三酯的含量由高到低則依次為LOO>LLO>LLL>PLL。這些結(jié)果說明沙米殼的油脂組成和葵花籽及芝麻相近但又有其自己的特點。

注：從上到下依次為沙米殼、小米、玉米、大米、小麥、黃豆、花生、芝麻、葵花籽。
圖4 不同糧食種子石油醚提取物在甘油三酯色譜條件1下的UHPLC-APCIMS總離子圖

圖5 葵花籽、芝麻、沙米殼(從上到下)石油醚提取物在甘油三酯色譜條件2下的UHPLC-APCIMS總離子圖

比較不同種子的甘油三酯色譜圖總面積顯示，沙米殼、小米、玉米、黃豆、花生、芝麻、葵花籽均含有較多的甘油三酯，其甘油三酯總面積分別為4.63×108、3.29×107、7.69×107、7.60×108、 1.59×109、2.02×109、1.81×109。沙米殼中甘油三酯的總含量介于玉米和黃豆之間，為芝麻和葵花甘油三酯總面積的25.0%和28.5%，通過稱重法測得的結(jié)果也顯示,芝麻、葵花和沙米殼中的含油量分別為61.4%、51.8%和16.5%，說明沙米殼的含油量達(dá)常用油料的1/4以上。

表3 沙米殼和芝麻及葵花中各甘油三酯的含量

注：所有樣品3次測定結(jié)果的RSD均小于5%。

3 討論與結(jié)論

本研究通過超高效液相色譜-APCI質(zhì)譜對沙米殼(沙米主要含油部位，稱重法測得占籽粒53.8%)中的甘油三酯進(jìn)行了定性與定量并和其他糧食種子中的甘油三酯進(jìn)行了比較。該方法相比常規(guī)的水解甲基化后氣相分析[19]的脂肪酸定位法更加簡便快速，可以迅速鑒定出油脂中每一種甘油三脂的脂肪酸組成及位置，并且由于該方法無需水解從而避免了水解過程中脂肪酸的結(jié)構(gòu)變化，對大批量沙米等糧油原料及其加工產(chǎn)品中的甘油三酯的檢測具有優(yōu)勢。在對沙米的檢測中發(fā)現(xiàn)，沙米油集中在殼部，主要為不飽和脂肪酸組成的甘油三酯，其中亞油酸和油酸的含量最高(LLL、LLO、LOO占沙米甘油三酯總量的66.8%)。油酸具有降低人體高血脂和預(yù)防高血壓、心臟病的作用；亞油酸是人體不能合成又必需的多不飽和脂肪酸，具有降低膽固醇、防治動脈硬化等功能[20-22]。另外，甘油三酯的營養(yǎng)價值也受到脂肪酸在甘油上分布位置的影響[8-9]。近年動物試驗證明，在甘油1位或3位連有長鏈飽和脂肪酸(16∶0及以上)的甘油三酯具有減少體內(nèi)脂肪沉積的作用[9]。本研究顯示，沙米殼中含有長鏈飽和脂肪酸的甘油三酯包括PLL、PLO/ POL、PPL、POO、ALO/BLL(其中長鏈飽和脂肪酸P為C16∶0, A為C20∶0, B為C22∶0)，這些甘油三酯的長鏈飽和脂肪酸多數(shù)連接在甘油的1位或3位?？梢钥闯?，沙米富含對心血管有益的不飽和脂肪酸甘油三酯和減少脂肪沉積的1位或3位長鏈飽和脂肪酸甘油三酯，因此，沙米除種仁可作為傳統(tǒng)的淀粉類食物外，殼還可用來制取優(yōu)質(zhì)食用油。另外，沙米的原植物—沙蓬在沙漠地區(qū)長勢良好，被譽為固沙先鋒[2, 23]，積極推廣食用沙米，促進(jìn)種植沙蓬，不僅可提供營養(yǎng)豐富的綠色食品，還可起到防沙固沙改善祖國北疆生態(tài)環(huán)境的作用。

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Analysis of Triglycerides in the Seed of PsammophyteAgriophyllumSquarrosum

Meng Haocong1Xu Haiyan1Liu Hongyi2Wang Shuguo3Zhang Jinyu3Xu Lin3Ma Chaomei1
(School of Life Sciences，Inner Mongolia University1, Huhehaote 010021) (Forestry Station of Alashan Zuoqi2, Alashanmeng 750300) (Inner Mongolia Alashan Cistanche Co.，Ltd.3, Alashanmeng 750306)

Agriophyllumsquarrosumis a sand fixing plant that is important for the maintenance of good ecological environment. Its seed is the traditional coarse cereal for the local people and rich in oil. However, the structure and proportion of the triglycerides and the determination method have not been reported. This paper reported an ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC)-mass method to determine the structure and content of the triglycerides in the seed of A.squarrosumand to compare it with other oleaginous crops. The method used a C18 -UHPLC column, eluted with acetonitrile-isopropanol, and detected with an atmospheric pressure chemical ionization ion source. The triglycerides were identified by interpretation of the molecular and fragmental ions in the mass spectra; the relative contents were obtained from the peak areas in the chromatograms. The triglycerides were concentrated in seed coat and mainly composed of unsaturated fatty acids. 1,2-dilinoleoyl-3-oleoyl-glycerol was in the highest level (30.3%), followed by trilinoleoyl-glycerol (18.7%) and 1,2-dioleoyl-3-linoleoyl-glycerol (17.8%). The triglyceride content in A.squarrosumseed coat was more than 1/4 of those in sesame seed and sunflower seed. Thus, A.squarrosumcan be used not only as a grain crop, but also as an oleaginous crop.

Agriophyllumsquarrosum， seed ofAgriophyllumsquarrosum，triglyceride，fatty acid，UHPLC-APCIMS

TS229

A

1003-0174(2017)12-0087-07

內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)廳2016年自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化項目(20160101)

2016-12-02

蒙昊聰，男，1986年出生，助理研究員，天然藥物與功能食品

馬超美，女，1962年出生，教授，天然藥物與功能食品

歡迎訂閱2018年《食品研究與開發(fā)》

本刊是由天津市食品研究所有限公司和天津市食品工業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心主辦，國內(nèi)外公開發(fā)行的食品專業(yè)科技期刊，于1980年創(chuàng)刊，現(xiàn)為半月刊。采用國際流行開本大16開。其專業(yè)突出，內(nèi)容豐富，印刷精美，是一本既有基礎(chǔ)理論研究，又包括實用技術(shù)的刊物。本刊已被“萬方數(shù)據(jù)庫”、“中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”、《烏利希期刊指南》、美國《化學(xué)文摘》、“英國國際農(nóng)業(yè)與生物科學(xué)研究中心(CABI)、英國《食品科技文摘》(FSTA)”等知名媒體收錄，并被北京大學(xué)圖書館列入“中文核心期刊”，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所列入中國科技核心期刊，并在第四屆《中國學(xué)術(shù)期刊評價研究報告(武大版)(2015-2016)》中，被列為“RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊(A)”。本刊欄目設(shè)置新穎，與時俱進(jìn)，主要欄目有：基礎(chǔ)研究、分離提取、研發(fā)與工藝、標(biāo)準(zhǔn)與檢測、生物工程、營養(yǎng)保健、貯藏保鮮、質(zhì)量安全和專題論述等。

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