沙棘籽油的提取优化及其脂肪酸和甘油三酯组成的分析

田雨1,任广羚1,王淑雅1,曹茜1,2*

1(西华大学 食品与生物工程学院,四川 成都,610039)

2(西南民族大学 药学与食品学院,四川 成都,610225)

摘 要 为促进沙棘籽油的开发利用,该研究利用响应面法优化其提取条件,并分别利用GC及超高效液相色谱-四级杆-飞行时间-质谱(ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry, UPLC-Q-TOF-MS)对提取的沙棘籽油的脂肪酸组成和位置分布以及甘油三酯组成和主要甘油三酯构型进行分析。结果表明,最优提取条件为破碎时间12 s、溶剂石油醚、沙棘籽粉质量1.8 g(料液比1∶33.3)、浸泡时间31 min,测得沙棘籽含油量为9.36%。沙棘籽油中共检测出14种脂肪酸,含量最高的为α-亚麻酸(30.37%)、亚油酸(30.17%)和油酸(20.21%),这3种脂肪酸在该油sn-2位上也含量最高。沙棘籽油中所有甘油三酯均至少1个位置上为不饱和脂肪酸,且3个位置上均为不饱和脂肪酸的甘油三酯占68.52%,OLL(O为油酸,L为亚油酸)和OOL的含量最高,分别为34.15%和26.33%。该研究还基于MS/MS离子的丰度比值,对含量超过1%的10种甘油三酯的同分异构体构型进行分析和确定。该研究为沙棘籽油的进一步开发利用提供了参考依据。

关键词 沙棘籽油;提取;脂肪酸组成;脂肪酸位置分布;甘油三酯组成;甘油三酯构型

沙棘(Hippophae rhamnoides L.)是胡颓子科沙棘属落叶灌木,因富含多种活性物质而具有抗肿瘤、降血压、促消化、抗衰老、调节脂肪代谢和保护肝脏等功效[1-2],受到国内外的广泛关注。沙棘籽油提取自沙棘种子,其不饱和脂肪酸占比可达80%以上[3],包括α-亚麻酸、亚油酸和油酸等。其中α-亚麻酸为人体的必需脂肪酸,需从食品或膳食补充剂中摄取,可降低心血管疾病、炎症、高胆固醇血症、糖尿病、高血压和癌症的风险[4-5];同样为人体必需脂肪酸的亚油酸属于Omega-6族,对人体生长发育具有促进作用,且对于降低胆固醇、预防动脉粥样硬化、改善炎症性疾病和降低血压起着积极作用[6-7];油酸是一种单不饱和脂肪酸,虽然不属于必需脂肪酸,但在降低血压、血脂和保护细胞免受自由基损伤方面发挥关键作用[8]。此外,沙棘籽油还富含生育酚、甾醇及多酚类物质,这些活性成分协同赋予其抗氧化、抗紫外线损伤及调节血脂等功能[9-10]。现行《植物油料 含油量测定》国家标准主要适用于油菜籽、大豆和葵花籽等常规油料的检测。然而,沙棘籽具有籽粒小、种壳坚硬且含油量偏低(7%~10%)等特性[11],与国标适用植物油料的性状存在差异,因而有必要针对沙棘籽油进行提取方法的优化。

探明油脂的脂肪酸组成、位置分布和甘油三酯组成是理解油脂功能特性以及进一步开发高附加值功能性结构脂质的基础。沙棘籽油中脂肪酸的组成及其在甘油三酯中的位置分布对其加工特性具有显著影响。当不饱和脂肪酸比例较高时,加工过程中易发生热氧化降解,需通过低温精炼或添加抗氧化剂以保障品质[12-13];脂肪酸的位置分布,如sn-2位富含多不饱和脂肪酸可以影响油脂的乳化性能及消化特性[14]。此外,特定位置分布的脂肪酸在氢化、酯交换等改性工艺中表现出差异,进一步影响终产物的功能性质。

当前,关于沙棘籽油的研究主要集中在对其总脂肪酸组成的分析,张健雄等[15]比较了沙棘籽油、果油的主要脂肪酸差异,将其作为沙棘油的鉴别依据;DE FILETTE等[16]对6种浆果籽油的总脂肪酸组成进行了研究,其中包括对沙棘籽油的研究;BIALEK等[17]针对沙棘籽油、紫苏籽油等非常规植物油的脂肪酸组成及氧化特性展开研究,讨论了其作为化妆品原料的潜在应用优势。而只有极有限的研究涉及到其脂肪酸位置分布和甘油三酯组成的分析[18],然而这些研究都没有对其甘油三酯同分异构体的主要存在形式进行分析和确定。对甘油三酯结构的进一步明确将有利于沙棘籽油的精准开发利用。

本文探究了破碎时间、沙棘籽粉质量(即不同质量的沙棘籽粉在溶剂中的占比)、浸泡时间和溶剂种类对沙棘籽出油率的影响,在单因素试验基础上利用响应面法优化了提取条件;并利用GC对沙棘籽油的脂肪酸组成和位置分布进行定性定量分析,以及利用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间-质谱(ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry, UPLC-Q-TOF-MS)对沙棘籽油的甘油三酯组成和同分异构体的主要存在形式进行了分析,所得结果可以为沙棘籽油的加工利用提供更多的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

沙棘籽,四川阿坝州;猪胰脂肪酶(Type Ⅱ)、2′,7′-二氯荧光素(纯度90%),西格玛奥德里奇公司;正己烷、异丙醇、乙腈、乙酸铵、甲酸(均为色谱纯),阿拉丁生化科技股份有限公司;薄层色谱板,德国默克集团;甲醇(分析纯),天津市科密欧化学试剂有限公司;硫酸氢钠、氯化钠、盐酸、胆酸钠、乙醚、氢氧化钾(均为分析纯),福晨化学试剂有限公司;无水乙醇(分析纯),成都市科隆化学品有限公司;石油醚(沸程30~60 ℃),天津市富宇精细化工有限公司;SCIEX高分辨率电喷雾正离子校准溶液,AB SCIEX。

1.2 仪器与设备

Agilent 7820A气相色谱仪、DB-23色谱柱(30 m×0.250 mm×0.25 μm),美国安捷伦科技有限公司;Hypers11 GOLD液相色谱柱,赛默飞世尔科技有限公司;X500R型Q-TOF-MS,AB SCIEX;SOX406型脂肪测定仪,济南海能仪器股份有限公司;MS-800A多功能粉碎机,永康市速锋工贸有限公司;TD-5M台式低速离心机,四川蜀科仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 沙棘籽油的提取

先将沙棘籽在550 W下分别破碎5、7、9、11、13 s;再准确称取一定量的沙棘籽粉(1、2、3、4、5 g),经滤纸包好后放入滤纸框内,将滤纸框置于脂肪测定仪的抽提筒中,加入60 mL有机溶剂(即料液比分别为1∶60、2∶60、3∶60、4∶60和5∶60);正己烷、乙醚和石油醚分别作为提取溶剂进行了探究;沙棘籽粉在抽提筒内的浸泡时间分别为10、20、30、40 min;脂肪测定仪的萃取温度为70 ℃,萃取时间4 h。抽提结束后,挥发除去残余有机溶剂,即得到沙棘籽油。沙棘籽出油率的计算如公式(1)所示:

出油率

(1)

式中:m1,沙棘籽粉质量,g;m2,提取所得沙棘籽油质量,g。

基于单因素试验的结果,以沙棘籽的出油率为评价指标,确定溶剂为石油醚,选取沙棘籽粉质量1、2、3 g(即料液比1∶60、2∶60和3∶60),破碎时间9、11、13 s,浸泡时间20、30、40 min进行响应面试验,利用Design Expert 13中的Box-Behnken方法设计方案,通过响应面法确定最佳的提取条件。

1.3.2 沙棘籽油脂肪酸组成和位置分布分析

1.3.2.1 总脂肪酸组成的测定

总脂肪酸的测定采用已有方法并作少量调整[19]。取5 μL沙棘籽油于离心管中,加入1 mL色谱纯正己烷、200 μL氢氧化钾甲醇溶液(2 mol/L)涡旋1 min,再加入1 g硫酸氢钠终止反应,取上层清液使用GC测定。GC分析仪器参数为:Agilent 7820A型气相色谱仪联合FID检测器,色谱柱为DB-23(30 m×0.250 mm×0.25 μm);载气:氮气;进样口温度250 ℃,分流比15∶1,分流流量12 mL/min,总流量14.4 mL/min;程序升温:50 ℃保持2 min,以10 ℃/min升至180 ℃,保持5 min再以5 ℃/min升温至230 ℃并保持5 min。检测器温度280 ℃,氢气流量30 mL/min,空气流量300 mL/min,尾吹气(氮气)25 mL/min。

1.3.2.2 Sn-2位脂肪酸组成的测定

参考GB/T 24894—2010《动植物油脂 甘三酯分子2-位脂肪酸组分的测定》的方法,其中甲酯化和GC测定的方法同1.3.2.1节。

1.3.3 沙棘籽油甘油三酯组成的测定

基于CAO等[20]描述的方法进行了少许修改,采用UPLC-Q-TOF-MS对沙棘籽油甘油三酯组成进行测定。将样品配制成5 mg/mL的溶液(溶剂为正己烷∶异丙醇=2∶1)。流动相A为异丙醇,流动相B为混合溶剂[V(甲醇)∶V(乙腈)∶V(水)=19∶19∶2],流动相A和B中均添加5 mmol/L乙酸铵和0.1%甲酸,进行二元梯度洗脱:流动相A在12 min内从30%升至45%,保持2 min,然后在1 min内变为30%,并保持3 min。流速为0.3 mL/min。柱温为35 ℃。质谱参数为:MS的扫描模式为ESI电离源,正离子模式;离子源气体Ⅰ和Ⅱ均55 psi,气帘气和CAD气体分别为35 psi和7 psi;离子源的温度为450 ℃;喷雾电压为5 500 V;分子量的扫描范围为100~1 200 m/z,扫描间隔时间为0.3 s;一级碰撞电压6 V,二级碰撞电压20~40 V;碰撞气体为氮气。

1.4 数据处理

采用IBM SPSS Statistics(Version 19.0)对实验数据进行单因素方差分析,事后检验采用Tukey,当P<0.05时表示有显著差异。采用Design Expert 13进行回归模型的方差分析及回归模型方程的建立。使用MSDIAL(Version 4.9)对UPLC-Q-TOF-MS测定结果进行数据处理和分析,确定甘油三酯的种类和含量。通过甘油三酯中二级离子的丰度比值确定同分异构体的主要构型。

2 结果与分析

2.1 沙棘籽油提取的工艺优化

2.1.1 沙棘籽油提取的单因素试验

对沙棘籽进行破碎处理可破坏其硬壳和细胞结构,促进油脂释放从而提升出油率[21]。如图1-A所示,当破碎时间为11 s时达到最大值,进一步延长破碎时间并不会继续提升出油率,因此确定11 s为响应面优化时破碎时间的中心点。沙棘籽出油率随沙棘籽粉质量的增加呈先升后降的趋势(图1-B),在沙棘籽粉质量为2 g(即料液比2∶60)时达到最大出油率,原料过多导致溶剂接触面积减少及扩散速率下降是后期出油率降低的主要原因[22]。食品中可使用的提取溶剂有正己烷、乙醚和石油醚,本文对这3种溶剂对于沙棘籽出油率的影响均进行了探究。

A-破碎时间;B-沙棘籽粉质量;C-溶剂种类;D-浸泡时间

图1 破碎时间、沙棘籽粉质量、溶剂种类和浸泡时间对沙棘籽出油率的影响

Fig.1 Effect of crushing time, sea buckthorn seed powder quality, solvent type and soaking time on oil yield of sea buckthorn seed

注:图中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

由图1-C可知,石油醚提取效果最好。浸泡时间实验中,当浸泡时间从10 min中延长到20 min时,沙棘籽的出油率显著增加,而继续延长浸泡时间出油率无明显变化(图1-D),这表明适当地延长浸泡时间有利于油脂的提取,这一结论与其他文献的一致[23]。因此,选取20、30、40 min作为响应面优化时浸泡时间的水平条件。

2.1.2 沙棘籽油提取的响应面试验

2.1.2.1 响应面回归模型的建立

结合单因素实验结果,以石油醚为提取溶剂,选取破碎时间、沙棘籽粉质量和浸泡时间为考察因素,采用三因素三水平的响应面试验对其提取条件进行优化。利用Design-Expert 13中的Box-Behnken设计响应面试验,以沙棘籽出油率作为响应值,响应面分析实验方案及结果见表1。

表1 响应面设计及实验结果

Table 1 Response surface design and experimental results

序号破碎时间(A)/s沙棘籽粉质量(B)/g 浸泡时间(C)/min出油率/%1112308.86 2131307.66 3112308.90 4111407.11592404.89 6113205.60 7132408.26 891306.70 9112309.3010113406.2911112309.57 12132207.2113111207.791492206.5115133307.7416112309.371793304.52

经二次多项式回归拟合分析,得到沙棘籽出油率R对破碎时间A、沙棘籽粉质量B和浸泡时间C的二次多项回归模型方程:

R=9.2+1.03A-0.638 7B-0.07C+0.565AB+0.667 5AC+0.342 5BC-1.26A2-1.28B2-1.22C2

2.1.2.2 回归模型方差分析

通过方差分析评价二次多项式模型的意义,由表2回归模型方差分析可以看出,回归模型P<0.01,模型影响差异极显著,失拟项P值为0.577 9>0.05不显著,因此该模型可以客观反映出不同条件对沙棘籽出油率的影响。本实验的R2=0.986 1,也即响应值的变化有98.61%来源于所选变量,说明该方程的拟合情况良好,且变异系数为3.7%,说明实验结果可靠性高。互相比较各个因素的F值大小可知,影响沙棘籽出油率的显著性顺序为:破碎时间(A)>沙棘籽粉质量(料液比)(B)>浸泡时间(C)。二次项A2B2C2都表现得极为显著(P<0.01)。而2个因素之间的交互因素ABAC为极显著,BC为一般显著。

表2 回归模型方差分析

Table 2 ANOVA of regression model

方差来源平方和自由度方差F值P值显著性模型37.5894.1855.31<0.000 1∗∗A8.5118.51112.69<0.000 1∗∗B3.2613.2643.230.000 3∗∗C0.039 210.039 20.519 20.494 5—AB1.2811.2816.910.004 5∗∗AC1.7811.7823.610.001 8∗∗BC0.469 210.469 26.220.041 4∗A26.7116.7188.89<0.000 1∗∗B26.9316.9391.73<0.000 1∗∗C26.2716.2783.01<0.000 1∗∗残差0.528 570.075 5失拟项0.147 130.049 00.514 20.694 2—纯误差0.381 440.095 4总和38.1116R2(决定系数)0.986 1C.V.%(变异系数)3.70

注:**表示P<0.01;*表示P<0.05;—表示不显著。

2.1.2.3 各因素交互作用分析

响应面的坡度越陡,即变化幅度越大说明该因素的变化对响应值的影响越大,坡度越平缓则表示影响程度越小;等高线越趋于椭圆形,则表示2个因素的交互作用相对较强,越接近圆形则表示越不明显[24]。通过对比分析图2-A、图2-B和图2-C可知,影响沙棘籽出油率的因素主次顺序为A>B>C。图2-F的椭圆程度大于图2-D的,而图2-E的形状近似于圆形,即交互作用大小为AC>AB>BC。响应曲面图和等高线图结果与上述方差分析结果相一致。

A-破碎时间和沙棘籽粉质量对出油率的响应面图;B-沙棘籽粉质量和浸泡时间对出油率的响应面图;C-破碎时间和浸泡时间对出油率的响应面图;D-破碎时间和沙棘籽粉质量对出油率的等高线图;E-沙棘籽粉质量和浸泡时间对出油率的等高线图;F-破碎时间和浸泡时间对出油率的等高线图

图2 破碎时间、沙棘籽粉质量和浸泡时间对沙棘籽出油率的响应面图和等高线图

Fig.2 Response surface and contour plots of crushing time, sea buckthorn seed powder quality and soaking time on oil yield of sea buckthorn seed

2.1.2.4 预测模型验证

通过实验辅助软件Design Expert 13优化提取条件得到理论的最佳的提取条件和响应值如下:破碎时间为12 s,沙棘籽粉质量为1.8 g(即料液比为1∶33.3),浸泡时间为31 min,沙棘籽出油率为9.45%。为了验证模型预测的准确性,采用优化后的最佳提取条件,进行3次重复实验,得到沙棘籽的含油量为(9.36±1.02)%,与预测值接近,具有较好的重现性,说明实验所用模型适用沙棘籽油的提取和含量测定。相较于前人研究所得沙棘籽的出油率为7.6%[25],本研究的出油率得到显著提升;KUHKHEIL等[26]经过8 h的提取时间才达到与本实验相近的出油率,因此本研究的提取方法能在更短的时间内得到理想的出油率,提高了沙棘籽油的提取效率。

2.2 沙棘籽油脂肪酸组成和位置分布分析

将提取出的沙棘籽油进行脂肪酸组成的分析,由表3可知,共检测到14种脂肪酸。其中含量最高的3种脂肪酸有α-亚麻酸(C18:3n3)、亚油酸(C18:2)和油酸(C18:1n9),分别达到30.37%、30.17%和20.21%。沙棘籽油的不饱和脂肪酸含量高,达到85.33%,其中大多为多不饱和脂肪酸,占总脂肪酸的60.93%。这些多不饱和脂肪酸具有抗炎、维护皮肤健康、降低癌症风险、调节血脂异常,以及预防心血管疾病和高血压等功效[27-28]

表3 沙棘籽油的脂肪酸组成及位置分布(sn-2位)

Table 3 Fatty acid composition and positional distribution of sea buckthorn seed oil (sn-2 position)

脂肪酸种类总脂肪酸含量/%sn-2位脂肪酸含量/%C14:00.14±0.000.08±0.02C14:10.19±0.000.07±0.00C15:00.12±0.070.14±0.03C16:010.77±0.032.11±0.27C16:10.79±0.020.71±0.03C18:03.09±0.020.71±0.09C18:1n920.21±0.2218.44±0.01C18:1n72.73±0.011.08±0.08C18:230.17±0.2339.31±0.18C18:3n60.13±0.010.13±0.01C18:3n330.37±0.0336.98±0.36C20:00.56±0.580.12±0.08C20:10.49±0.010.15±0.00C20:20.27±0.01ND饱和脂肪酸14.67±0.503.15±0.43单不饱和脂肪酸24.40±0.2220.43±0.10多不饱和脂肪酸60.93±0.2876.42±0.53

注:ND表示结果未检测出。

亚油酸、α-亚麻酸和油酸也是沙棘籽油sn-2位上含量最高的3种脂肪酸,含量分别为39.31%、36.98%和18.44%,它们的总含量高达94.73%。亚油酸和α-亚麻酸在sn-2位上的含量稍高于sn-1/3位,而油酸在sn-1/3和sn-2位上的分布较为均匀。饱和脂肪酸在sn-2位上分布得更少,单不饱和脂肪酸的分布较为均匀,而多不饱和脂肪酸在sn-2位上的分布较sn-1/3位的更多。沙棘籽油的脂肪酸位置分布特性为其开发高附加值产品提供了结构基础,例如合成MLM型结构脂。MLM型结构脂指sn-1,3位为中链、sn-2位为长链的结构脂,该结构脂不仅能快速功能,而且在脂肪组织中积累程度低,具有控制体重的作用。考虑到营养价值和生理功能,合成该结构脂的理想原料是sn-2位富含长链不饱和脂肪酸特别是长链多不饱和脂肪酸的油脂,而沙棘籽油分别达到96.85% 和76.42%,且长链多不饱和脂肪酸还主要是2种人体必需脂肪酸亚油酸和α-亚麻酸,因此沙棘籽油具有合成MLM型结构脂的良好潜力。

2.3 沙棘籽油甘油三酯组成及同分异构体的分析

利用UPLC-Q-TOF-MS对提取的沙棘籽油的甘油三酯组成进行测定,共分析出22种甘油三酯(表4)。其中OLL(34.15%)、OOL(26.33%)的含量相对较高,其次为POO(8.98%)、PLLn(7.46%)、LLnLn(6.83%)、PPL(4.18%)、SOO(3.60%)、PLnLn(2.68%)、PPO(1.41%)、PSO(1.17%),其他甘油三酯含量小于1%。甘油三酯可分为SSS、SSU、SUU以及UUU四类(其中S表示饱和脂肪酸,U表示不饱和脂肪酸)。由表4的ACN∶DB可以看出沙棘籽油的所有甘油三酯都具有不饱和键,SSS型的甘油三酯未检出。SSU型共含有5种甘油三酯,有9种甘油三酯属于SUU型,沙棘籽油的甘油三酯主要以UUU型存在,包含8种甘油三酯,含量达到68.52%,显著高于SSU型和SUU型。不饱和脂肪酸具有降低胆固醇、改善血压及预防冠状动脉疾病等健康优势[29],这使得沙棘籽油可能在促进代谢效率、维护心血管健康以及抗衰老方面具有一定优势。

表4 沙棘籽油的甘油三酯组成

Table 4 Triacylglycerol composition of sea buckthorn seed oil

甘油三酯ACN∶DBa含量/%PPO50∶11.41±0.07PPL50∶24.18±0.13PPLn50∶30.63±0.09MLL50∶40.26±0.01PSO52∶11.17±0.01POO52∶28.98±0.08POL52∶30.07±0.01PLL52∶40.04±0.02PLLn52∶57.46±0.53PLnLn52∶62.68±0.26SSO54∶10.37±0.02SOO54∶23.60±0.22SOL54∶30.03±0.02OOL54∶426.33±0.53OLL54∶534.15±2.46OLLn54∶60.01±0.00LLLn54∶70.10±0.00LLnLn54∶86.83±0.53LnLnLn54∶90.02±0.00AdOO56∶20.61±0.02OEcL56∶40.80±0.01EcLL56∶50.28±0.04SSSNDSSU7.76±0.32SUU23.72±1.11UUU68.52±1.43

注:a ACN:表示酰基碳数;DB:表示双键数。M为C14:0;P为C16:0;S为C18:0;O为C18:1;L为C18:2;Ln为C18:3n-3;Ad为C20:0;Ec为C20:1。最后四行中的S表示饱和脂肪酸,U表示不饱和脂肪酸。ND表示未检出。

通过解析MS和MS/MS的数据以实现甘油三酯同分异构体的确定。如果甘油三酯存在3种不同的脂肪酸,则该甘油三酯产生的主碎片离子数为3,这也是甘油三酯所能产生的最大主碎片离子数;当甘油三酯含有2种不同脂肪酸时,则最多能检测到2个主碎片离子;而当甘油三酯仅由1种脂肪酸组成时,则最多能检测到1个主碎片离子。由于甘油三酯从sn-2位和sn-1/3位失去脂肪酸形成碎片离子的概率并不相同,在sn-1、sn-2和sn-3位置各失去1个脂肪酸的碎片离子丰度比约为1∶0.55~0.65∶1[30],因而可基于各二级离子的丰度明确甘油三酯的主要结构。根据以上比例可知,对于ABA和AAB型甘油三酯同分异构体,[AA]+∶[AB]+的比值分别约为0.275~0.325和0.606~0.645。因此,当[AA]+∶[AB]+≤0.325时,则可推断该甘油三酯的主要构型为ABA型,当[AA]+∶[AB]+≥0.606时,则为AAB型,当0.325<[AA]+∶[AB]+<0.606时,则表明2种构型都存在;对于ABC型甘油三酯,由于[AC]+的离子丰度占比最小,由此可判断甘油三酯的位置分布。本研究对含量超过1%的10种甘油三酯进行了同分异构体的确定,结果如表5所示。以OLL为例,[LL]+和[OL]+的丰度比为0.163,因此确定其构型为LOL;OOL中[OO]+∶[OL]+为0.573,因而该甘油三酯存在OOL/OLO 2种构型;POO中[OO]+∶[PO]+为0.769>0.606,因此为POO型。对于PLLn,其产生的3种离子中[LLn]+的丰度占比最小,因而较难失去的脂肪酸是P,该脂肪酸应位于sn-2位,从而确定为LPLn构型。

表5 甘油三酯同分异构体分析

Table 5 Isomeric analysis of triacylglycerols

甘油三酯[M+NH4]+[M-RCOOH+H]+丰度分析a构型OLL898.939 9[OL]+:601.515 3;[LL]+:599.494 70.163LOLOOL900.955 8[OO]+:603.524 1;[OL]+:601.512 70.573OOL/OLOPOO876.953 6[PO]+:577.511 7;[OO]+:603.527 10.769POOPLLn870.905 2[PL]+:575.500 7;[PLn]+:573.482 8;[LLn]+:597.479 9[LLn]+LPLnLLnLn892.893 3[LLn]+:597.480 1;[LnLn]+:595.466 30.488LLnLn/LnLLnPPL848.917 2[PP]+:551.496 8;[PL]+:575.495 90.958PPLSOO904.989 3[SO]+:605.543 8;[OO]+:603.528 70.150OSOPLnLn868.889 5[PLn]+:573.481 4;[LnLn]+:595.466 10.607PLnLnPPO850.933 7[PP]+:551.497 5;[PO]+:577.511 70.206POPPSO878.969 1[PS]+:579.528 2;[PO]+:577.512 6;[SO]+:605.543 8[PS]+POS

注:a对于AAB和ABA型甘油三酯为[AA]+和[AB]+的丰度比值;对于ABC型甘油三酯为离子丰度占比最小的离子,未存在于该离子的第3种脂肪酸即应位于sn-2位。

3 结论

本研究通过单因素和响应面试验的设计,确定了提取沙棘籽油的最佳条件,在此条件下对沙棘籽的含油量进行了分析(9.36%)。对于提取的沙棘籽油,分别利用GC和UPLC-Q-TOF-MS对其脂肪酸组成和位置分布以及甘油三酯组成和主要构型进行了分析。结果表明沙棘籽油中总脂肪酸和sn-2位脂肪酸含量最高的均为α亚麻酸、亚油酸和油酸,沙棘籽油中不饱和脂肪酸特别是多不饱和脂肪酸含量高,长期适量摄入有利于体重管理和心血管健康,这使得沙棘籽油具有巨大的开发前景。沙棘籽油中OLL(34.15%)和OOL(26.33%)为含量最高的2种甘油三酯,且该油中不含有SSS型甘油三酯,UUU型甘油三酯含量最高(68.52%)。本研究还基于MS/MS离子的丰度比值,对含量超过1%的10种甘油三酯的同分异构体进行了分析,明确其主要构型分别为LOL、OOL/OLO、OOP、LPLn、LLnLn/LnLLn、PPL、OSO、PLnLn、POP和POS,这对沙棘籽油的后续研究和进一步开发利用奠定了基础。

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Optimization of sea buckthorn seed oil extraction and analysis of its fatty acid and triacylglycerol composition

TIAN Yu1, REN Guangling1, WANG Shuya1, CAO Xi1,2*

1(College of Food and Bioengineering, Xihua University, Chengdu 610039, China)

2(College of Pharmacy and Food, Southwest Minzu University, Chengdu 610225, China)

ABSTRACT To promote the development and utilization of sea buckthorn seed oil, this study was carried out to optimize the extraction conditions using response surface methodology.Furthermore, the fatty acid composition and positional distribution were analyzed using GC, and the triacylglycerol composition and the major triacylglycerol type of the extracted sea buckthorn seed oil were analyzed using ultra-performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-Q-TOF-MS).Results showed that the optimal extraction conditions were crushing time of 12 s, solvent petroleum ether, sea buckthorn seed powder quality of 1.8 g (material-liquid ratio of 1∶33.3), and soaking time of 31 min.Under these conditions, the oil content of the sea buckthorn seeds was found to be 9.36%.A total of 14 fatty acids were detected in sea buckthorn seed oil.The most abundant were α-linolenic acid (30.37%), linoleic acid (30.17%), and oleic acid (20.21%).These three fatty acids also had the highest contents in the sn-2 position of the oil.All triacylglycerols in sea buckthorn seed oil were unsaturated fatty acids in at least one position, and 68.52% of the triacylglycerols were unsaturated fatty acids in all three positions.The most abundant triacylglycerols were OLL (34.15%) and OOL (26.33%), where O represented oleic acid and L represents linoleic acid.In this study, the isomeric configurations of 10 triacylglycerols containing more than 1% were also analyzed and determined based on the abundance ratio of MS/MS ions.This study provides a foundation for further research and utilization of sea buckthorn seed oil.

Key words sea buckthorn seed oil; extraction; fatty acid composition; fatty acid positional distribution; triacylglycerol composition; triacylglycerol type

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042895

引用格式:田雨,任广羚,王淑雅,等.沙棘籽油的提取优化及其脂肪酸和甘油三酯组成的分析[J].食品与发酵工业,2025,51(24):129-136.TIAN Yu,REN Guangling,WANG Shuya, et al.Optimization of sea buckthorn seed oil extraction and analysis of its fatty acid and triacylglycerol composition[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(24):129-136.

第一作者:硕士研究生(曹茜副教授为通信作者,E-mail:xi_cao@hotmail.com)

基金项目:国家自然科学基金项目(32302022)

收稿日期:2025-03-31,改回日期:2025-05-01