遏藍(lán)菜種子油理化性質(zhì)及脂肪酸組成的GC－MS分析

王 超 馮國英 干友民

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，雅安 625014)

遏藍(lán)菜種子油理化性質(zhì)及脂肪酸組成的GC－MS分析

王 超 馮國英 干友民

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，雅安 625014)

為了探究遏藍(lán)菜種子油理化性質(zhì)以及脂肪酸成分，用索氏提取法提取遏藍(lán)菜種子油，對遏藍(lán)菜種子油的理化性質(zhì)進(jìn)行測定，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC－MS)法分析其脂肪酸組成及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明:種子含油率為43.93%;常溫下估測密度為0.88 g/mL;酸值為2.27 mgKOH/g;碘值為124.27 gI2/100 g;皂化值為198.33 mgKOH/g;種子油中主要含有芥酸(31.06%)，亞油酸(24.83%)，油酸(14.55%)，亞麻酸(11.33%)，11 － 二十碳烯酸(4.88%)，棕櫚酸(5.18%)，15 － 十四碳烯酸(3.23%)，硬脂酸(0.57%)9 種脂肪酸。為遏藍(lán)菜作為生物質(zhì)能源的開發(fā)利用提供一定的科學(xué)參考。

遏藍(lán)菜 種子油 理化性質(zhì) 脂肪酸組成

隨著世界人口不斷增長，對石油和脂肪的需求急劇上升［1］。世界上約85%的能源是通過燃燒不可再生的石油、天然氣和煤等化石燃料來獲得。化石資源是能源的主要供給形式，目前正逐步走向衰竭［2］。隨著石油資源日益枯竭以及環(huán)境保護(hù)的需要，新型能源植物的開發(fā)利用已經(jīng)引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注［3］。

生物柴油的研究始于20世紀(jì)70年代，到90年代，隨著環(huán)境保護(hù)和能源枯竭兩大難題越來越被世界各國所關(guān)注，生物柴油開始成為新能源研究和開發(fā)的熱點(diǎn)［4］。以植物油脂作為原料加工的生物柴油在石油替代資源中具有戰(zhàn)略性意義［5］。油料作物目前已被歐美各國廣泛用作生產(chǎn)生物柴油的原料，如菜籽油、大豆油等［6－7］，但原料油脂的不足，一直是制約全球生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大瓶頸，對于我國更是如此。我國人多地少，可用于傳統(tǒng)油料作物種植的耕地極為有限，食用油脂生產(chǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求，仿效歐美等發(fā)達(dá)國家大力種植油菜、大豆等油料作物的方式發(fā)展生物柴油工業(yè)并不符合我國國情。我國在發(fā)展生物柴油的過程中，必須本著不與人爭糧、不與糧爭地的原則，對不占用原有耕地的非糧油脂植物進(jìn)行開發(fā)利用［6，8］。

遏藍(lán)菜(Thlaspi arvenus Linnaeus)又名菥蓂、苦芥子、敗醬草、瓜子草等。十字花科遏藍(lán)菜屬植物，我國南方以及川西北地區(qū)均有分布，常生于山坡、草地、路旁、田邊。在川西北高原的栽培試驗(yàn)表明，遏藍(lán)菜的畝產(chǎn)量可達(dá)150 kg［9］，種子理論畝產(chǎn)量為56 kg［10］。近年來隨著人們膳食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，無公害、無污染的遏藍(lán)菜登上了人們的餐桌，許多農(nóng)村開始大量種植，成為廣大農(nóng)民脫貧致富的一條途徑［11］。目前，對于遏藍(lán)菜的研究大多數(shù)在于探究其吸收重金屬的機(jī)理［12］，對其種子油的研究相對較少。本試驗(yàn)通過對產(chǎn)于川西北阿壩州紅原縣、若爾蓋縣的遏藍(lán)菜種子油進(jìn)行理化性質(zhì)測定以及脂肪酸成分分析，為遏藍(lán)菜作為生物質(zhì)能源的開發(fā)利用提供一定的科學(xué)參考。

1 材料和方法

1.1 原料與試劑

遏藍(lán)菜種子采自阿壩州紅原縣和若爾蓋縣，經(jīng)烘干、粉碎后備用。

95%乙醇、碘化鉀、氫氧化鉀:成都市科龍化工試劑廠;乙醚:四川省西隴化工有限公司;濃鹽酸:汕頭市西隴化工廠;濃硫酸:中國萬向科技;無水碳酸鈉:成都化學(xué)試劑廠。試劑、藥品均為分析純(AR)。

1.2 儀器

CP－3800氣相色譜儀:美國Varian公司;FW100高速萬能粉碎機(jī):天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn);DHG－9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海齊欣科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn);改良式脂肪抽提器:四川蜀玻(集團(tuán))有限責(zé)任公司;CP224S天平，d=0.1 mg:德國Sartorius賽多利斯－上海肯強(qiáng)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 遏藍(lán)菜種子油提取及含油率的測定

稱取處理后的樣品，分成3組(A、B、C)，每組3次重復(fù)，分別標(biāo)號(hào)為:A1、A2…C3。參照《糧油檢驗(yàn)、糧食中粗脂肪含量測定》GB/T 5512—2008索氏抽提法。將粉碎的遏藍(lán)菜種子粉末烘干至恒重的濾紙包好放入提取器，連接冷卻回流裝置，提取4 h，然后烘干稱重計(jì)算含油率。

式中:M為試樣質(zhì)量/g;m1為濾紙質(zhì)量/g;m為提取烘干后濾紙與試樣質(zhì)量/g。

1.3.2 遏藍(lán)菜種子油理化性質(zhì)測定

酸值:參照《動(dòng)植物油脂酸值和酸度測定》GB/T 5530—2005測定;碘值:Hanus試劑法測定;皂化值:參照《動(dòng)植物油脂皂化值的測定》GB/T 5534—2008測定;密度:在常溫下根據(jù)質(zhì)量與體積進(jìn)行估測。

1.3.3 遏藍(lán)菜種子油脂肪酸組成分析

稱油樣4 g左右于燒瓶中，加甲醇40 mL，加0.5 mL 1 mol/L氫氧化鉀甲醇溶液及數(shù)量沸石，在水浴上回流15 min，冷卻后將燒瓶中的溶液移入分液漏斗，用20 mL石油醚沖洗燒瓶并將溶液并入分液漏斗，加入40 mL蒸餾水。搖動(dòng)分層，取出石油醚相，將水相再次用20 mL石油醚萃取，合并石油醚相。然后再用蒸餾水洗滌石油醚相(20 mL×2)，將石油醚相用無水硫酸鈉干燥后除盡石油醚即得甲酯化產(chǎn)品，作為氣相色譜分析試樣。

氣象色譜質(zhì)樸(GC－MS)分析參照賈春曉等［13］的方法。

色譜條件:HP－5MS(30 m×0.25 mm×0.25μm);載氣:He;流速:1 mL/min;程序升溫:以 10℃/min從 120℃到 180℃，保持 10 min，然后以2℃/min從180℃到200℃，保持5 min，再以10℃/min升至250℃;氣化溫度:250℃;進(jìn)樣量:0.1 μL;分流比:1∶50。

質(zhì)譜條件:MS電離能量:70 eV;離子源溫度200℃;四極桿溫度:150℃;溶劑延遲:4 min;質(zhì)量掃描范圍20～400 Amu;分辨率:600。

2 結(jié)果與分析

2.1 遏藍(lán)菜種子含油率的測定

根據(jù)方法設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，測得遏藍(lán)菜種子含油率為 43.93%。

2.2 遏藍(lán)菜種子油理化性質(zhì)測定

測定結(jié)果:常溫下粗測密度0.88 g/mL;酸值為2.27 mgKOH/g;碘值為 124.27 gI2/100 g;皂化值為198.33 mgKOH/g。

在相同方法測定下與其他植物油相比較(表1，其中大豆油、花生油、葵花籽油、油菜籽油來自于文獻(xiàn))［14］，遏藍(lán)菜種子油顏色為淺綠色;相對密度較低，說明遏藍(lán)菜種子油相對分子質(zhì)量小，不飽和度高;酸值較高說明遏藍(lán)菜種子油中游離脂肪酸含量較高，油脂質(zhì)量較差;皂化值較高也說明游離脂肪酸含量較高;碘值相對較高說明遏藍(lán)菜種子油中含有的不飽和脂肪酸較多，貯存的穩(wěn)定性較差［15－17］。

表1 遏藍(lán)菜種子油與其他常見油脂理化性質(zhì)比較

2.3 遏藍(lán)菜種子油脂肪酸組成分析

通過氣相色譜質(zhì)譜法得到遏藍(lán)菜種子油脂肪酸組成總離子流圖(圖1)，采用色譜峰面積歸一化法［18］確定各脂肪酸的組成及其相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表2)。

圖1 遏藍(lán)菜種子油脂肪酸甲酯GC－MS總離子流圖

根據(jù)圖1與表2可知，遏藍(lán)菜種子油主要含有9種脂肪酸，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是芥酸(31.06%)，其次分別為亞油酸(24.83%)，油酸(14.55%)，亞麻酸(11.33%)，11 － 二十碳烯酸(4.87%)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%以下的有棕櫚酸(5.18%)，15－十四碳烯酸(3.23%)等。飽和脂肪酸(棕櫚酸與硬脂酸)占總脂肪的5.75%，不飽和脂肪酸占總脂肪酸的93.98%，可見遏藍(lán)菜種子油中不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，符合酸值與碘值的分析結(jié)果。

表2 遏藍(lán)菜種子油脂肪酸組成

3 討論

野生條件下的遏藍(lán)菜種子油酸值、皂化值均高于食用油，不宜直接作為食用油使用，并且貯藏時(shí)要采用妥善的處理方式，以防止其發(fā)生變質(zhì)。遏藍(lán)菜種子油酸值較高，在作為生物柴油原料使用的時(shí)候需要預(yù)先處理［19］;脂肪酸組成與麻麻瘋樹籽油脂肪酸組成相似，主要脂肪酸均為油酸、亞油酸、棕櫚酸、亞麻酸、芥酸、硬脂酸［20］;其中，亞油酸與油酸含量分別為24.83%與14.55%，這兩種酸不僅是最適合于生產(chǎn)生物柴油的油脂，還分別是哺乳動(dòng)物營養(yǎng)所必需與預(yù)防心血管疾病和慢性退行性疾病的重要不飽和脂肪酸［21］;另外，柴油替代品的理想物質(zhì)應(yīng)當(dāng)擁有較長的碳鏈，雙鍵的數(shù)目盡可能要少，理想柴油替代品的分子是可以表示為C19H36O2［22］，并且試驗(yàn)證明，最適合生產(chǎn)生物柴油的原料是富含油酸和亞油酸的油脂［23］，由此看出，遏藍(lán)菜種子油符合生物柴油的原料選擇原則。

4 結(jié)論

遏藍(lán)菜種子含油率為43.93%，是一種含油量相對較高的草本植物;常溫下估測密度為0.88 g/mL;遏藍(lán)菜種子油酸值、碘值、皂化值均相對較高;遏藍(lán)菜種子油主要含有芥酸、亞油酸、亞麻酸、油酸、棕櫚酸等9種脂肪酸，主要脂肪酸成分以C19為主，具有潛在的生物質(zhì)能源開發(fā)利用價(jià)值。

［1］YoonLin C，Tomoko L，Sohei S.System analysis for effective use of palm oil waste as energy resources［J］.Biomass and Bioenergy，2011，35:2925 －2935

［2］徐穎，劉鴻雁.能源植物的開發(fā)利用與展望［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25(3):297 －300

［3］李姝睿，高陽，徐曉紅.我國新型植物能源的現(xiàn)狀及發(fā)展方向分析［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2005，25(5):14 －15

［4］馬養(yǎng)民，張航濤，郭俊榮.文冠果種子油理化性質(zhì)及脂肪酸組成［J］.食品研究與開發(fā)，2010，31(4):100 －102

［5］王超，馮國英，干友民，等.阿壩4種野生植物種子含油量及GC－MS分析［J］.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，32(2):85 －88

［6］羅艷，劉梅.開發(fā)木本油料植物作為生物柴油原料的研究［J］.中國生物工程雜志，2007，27(7):68 －74

［7］史宣明，徐廷麗，朱先龍，等.生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.中國油脂，2005，30(11):59 －61

［8］林鐸清，邢福武.中國非糧生物柴油能源植物資源的初步評價(jià)［J］.中國油脂，2009，34(11):1 －7

［9］張兆清，羅鵬，李旭峰.四川野生十字花科油料植物資源研究［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1990，3(3):19 －22

［10］羅鵬，張兆清，楊毅，等.川西草原十字花科油料植物資源的研究和利用［J］.自然資源學(xué)報(bào)，1993，8(3):281－285

［11］毛學(xué)文，毛沛.遏藍(lán)菜的價(jià)值與栽培［J］.特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物，2003(10):37

［12］董社琴，李冰雯，周健.超積累植物對土壤中重金屬元素吸收機(jī)理的探討［J］.太原科技，2004(1):64－66

［13］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］.中國油脂，2004，29(3):64－66

［14］王明清.榛子油理化特性及脂肪酸組成分析［J］.中國油脂，2003，28(8):69 －70

［15］Kevin J H.Chemical and physical properties of vegetable oil eaters and their effect On diesel fuel performance［J］.Biomass，1986(9):1 －17

［16］周明亮，王鴻飛，趙丹.山核桃油的提取工藝及其特性研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，38(3):95 －98

［17］劉繼瑞，劉學(xué)軍.貓屎瓜籽油脂肪酸組成及理化性質(zhì)分析［J］.中國油脂，2011，36(4)78 －79

［18］周文化，李忠海，張海德.檳榔果仁油提取及其脂肪酸分析［J］.中國糧油學(xué)報(bào)，2010，25(8):38 －41

［19］陳雙莉，張清清，江元汝.食用油的碘值、酸值、皂化值的測定及健康評價(jià)［J］.遼寧化工，2011，40(5):529－531

［20］佘珠花，劉大川，劉金波，等.麻瘋樹籽油理化特性和脂肪酸組成分析［J］.中國油脂，2005，30(5):30 －32

［21］謝志軍，周斌.開發(fā)生物柴油的影響因素［J］.中國油脂，2007，32(9):49 －50

［22］呂志鳳，朱麗蘋，戰(zhàn)風(fēng)濤，等.生物柴油脂肪酸甲酯的成分及含量分析［J］.應(yīng)用化工，2008，37(7):824 －825

［23］Annalisa R，Deborah B，Andrea F，et al.Olive oil traceability by means of chemical and sensory analyses:A comparison with SSR biomolecular profiles［J］.Food Chemistry，2011，129:1825－1831.

Analysis of Physicochemical Properties and Fatty Acid Composition of Penny Cress Seed Oil

Wang Chao Feng Guoying Gan Youmin
(College of Animal Science and Technology，Sichuan Agricultural University，Ya'an 625014)

In order to explore the penny cress seed oil＇s physicochemical properties and fatty acid compositions.The penny cress seed oil is extracted by Soxhlet extraction method and the physicochemical properties are determined.It analyzes its fatty acid composition and relative content by GC － MS.The result shows that the oil content，relative density ，acid value，iodine value and saponification value are 43.93%，0.88 g/mL，2.27 mgKOH/g，124.27 I2g/100 g，198.33 mgKOH/g.The penny cress seed oil mainly contains nine fatty acid，erucic acid(31.06%)，linoleic acid(24.83%) ，oleic acid(14.55%)，linolenic acid(11.33%)，11 － eicosenoic acid(4.87%)，palmtic acid(5.18%)，15 － fourteen carbon acid(3.23%)and stearic acid(0.57%).It provides a scientific reference of penny cress as the development and utilization of biomass energy.

penny cress，seed oil，physicochemical property，fatty acid composition

TS222+.1

A

1003－0174(2012)09－0067－04

國家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(2008FY110400－2－4)

2011－12－05

王超，男，1987年出生，本科，草業(yè)科學(xué)

干友民，男，1954年出生，教授，博士生導(dǎo)師，草業(yè)科學(xué)