長白山紅松籽油的提取及脂肪酸成分分析

劉靜波，程婉露，姚志新，王作昭，張　　燕，2，*，陳麗媛，曹欣欣

（1.吉林大學軍需科技學院，吉林長春130062；2.吉林大學生物與農業工程學院，吉林長春130022）

長白山紅松籽油的提取及脂肪酸成分分析

劉靜波1，程婉露1，姚志新1，王作昭1，張燕1，2，*，陳麗媛1，曹欣欣1

（1.吉林大學軍需科技學院，吉林長春130062；2.吉林大學生物與農業工程學院，吉林長春130022）

以長白山紅松籽為原料，采用機械液壓冷榨法萃取紅松籽油，考察了上限壓力、榨油溫度、壓榨周期、停歇周期對萃取效果的影響，確定了液壓冷榨法萃取紅松籽油的最佳條件：上限壓力為15MPa，溫度為45℃，榨油周期為4min，停息周期為9min，在此條件下，紅松籽油出油率為60.3%。對冷榨法萃取的紅松籽油進行了脂肪酸成分分析，共測定出8種脂肪酸：棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸、二十碳三烯酸、二十碳二烯酸、二十碳烯酸、二十碳酸，其含量分別為其含量分別為4.08%、18.13%、11.48%、2.39%、0.87%、0.88%、1.04%、1.44%。

紅松籽油，冷榨法，脂肪酸，GC-MS

紅松是松杉綱松科松屬植物，紅松籽為紅松的種子，含有多種獨特的活性成分，具有防止血脂沉積、降低膽固醇、預防動脈粥樣硬化以及減肥的作用[1-3]。據測定，松籽油中富含大量的亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等不能在人體內合成、必須從食物中攝取的不飽和脂肪酸[4-5]。

目前松籽油的制取方法有超臨界萃取法[6-7]、有機溶劑萃取法[8]、冷榨法[9]等。冷榨法是一種綠色環保，操作簡便，消耗動力小的傳統壓榨方法。采用冷榨法制油，在壓榨過程中始終保持常溫，能夠最大限度地保留油中各種脂溶性營養成分（如維生素E、A），同時常溫壓榨可避免高溫產生反式脂肪酸、油脂聚合體等有害物質，并可保持油料天然風味、色澤及其他有效成分[9-10]。脂肪酸的檢測方法主要有近紅外光譜技術[11-13]、氣相色譜技術[14]、氣相色譜質譜聯用技術[15-16]等。但目前對松籽油中脂肪酸的測定研究較少，由于質譜可以對化合物結構進行準確定性，因此本文應用GC-MC聯用技術對冷榨法提取的紅松籽油脂肪酸進行了成分分析，為開發利用紅松籽油提供了理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

長白山紅松籽吉林省四平市紫濤干果行提供；甲醇、三氟化硼甲醇溶液、二氯甲烷色譜純；脂肪酸標準品SIGMA公司。

6YL-190型液壓榨油機長白山榨油機廠；電子精密天平瑞士METTLER TOLEDO；GCMS-QP2010型氣相色譜質譜連用儀、NIST數據譜庫日本島津公司。

1.2紅松籽油的提取

1.2.1工藝流程紅松仁→烘干→除雜一軟化→稱重→裝料→機械壓榨→紅松籽油。

將紅松仁烘干去皮，清理除雜后，軟化，備用。將紅松籽仁用布包好后放入料筒中，調節榨油壓力、榨油溫度、榨油周期、停息周期，從出料口收集產物并計算萃取得率，出油溫度經測定為53～54℃，在轉速為10000r/min、4℃條件下離心20min去除雜質，制得紅松籽油備用。

1.2.2紅松籽油出油率計算方法紅松籽出油率（%）=紅松籽出油重量（mg）/紅松籽重量（mg）×100。

1.2.3提取實驗方案據單因素實驗結果，確定上限壓力A、榨油溫度B、榨油周期C和停息周期D為影響因素，以紅松籽油出油率為實驗指標進行正交實驗，優化紅松籽油的提取工藝。因素水平設計如表1所示。

表1　因素水平表Table.1　Coding of the factor level

1.3紅松籽油脂肪酸成分的測定

采用氣相色譜質譜連用（GC-MS）技術對紅松籽油脂肪酸組成進行定性分析，利用三氟化硼-甲醇快速甲酯化法對紅松籽油脂肪酸進行衍生化，將衍生化的紅松籽油脂肪酸，進行氣相色譜-質譜聯用儀全掃描分析，得到紅松籽油總離子流和質譜圖，并用化學工作站數據處理系統NISTOS檢譜圖庫進行譜圖解析確認紅松籽油中各種脂肪酸的化學結構。首先用歸一化面積百分比法定量計算紅松籽油中各脂肪酸的相對百分含量。然后相同條件下進樣等含量梯度的脂肪酸標準樣品，利用數據分析軟件分別做出紅松籽油中所含的脂肪酸校正曲線，并利用校正曲線求得紅松籽油中每種脂肪酸的含量。

1.3.1油的衍生化處理利用三氟化硼-甲醇快速甲酯化法[17]。稱取150mg紅松籽油，移入索氏提取瓶中，加入0.5mol/L NaOH-甲醇溶液4mL，使之溶解，待溶液呈透明狀后，置于65℃水浴中沸騰15min，當油脂基本熔化，冷卻后，加入5mL BF3-甲醇溶液，再置于水浴中沸騰5min，使甲酯化完全，混合液加入20mL二氯甲烷-水（1∶1），用分液漏斗萃取，取下層（二氯甲烷）溶液進行GC-MS分析。

1.3.2氣相色譜質譜分析條件

1.3.2.1氣相色譜條件色譜柱Rxi-5ms為石英毛細管柱（length：30m，ID：0.320mm，Film：0.25um）；柱溫先保持100℃（3min），采用程序升溫以20℃/min升至200℃，再以1℃/min升溫至230℃；進樣口溫度為250℃；柱前壓73.0kPa；柱流量1mL/min；分流比1∶100；進樣量為0.5μL。

1.3.2.2質譜條件EI離子源，電子能量70eV，電子倍增器電壓0.97kV，離子源溫度為200℃，接口溫度為230℃，溶劑切除時間2.5min，質譜檢測起始時間3.0min[13-15]。

1.3.3標準曲線的繪制將脂肪酸標準品分別取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μL梯度進樣，得到5個濃度梯度的標準脂肪酸總離子流圖，對總離子流圖進行峰積分，按保留時間、碎片離子峰及質譜庫比較對照找到需要定量分析的脂肪酸，做出標準曲線，求出線性回歸方程。

2　結果與分析

2.1紅松籽品質測定結果

紅松籽由種殼、種皮、種仁組成，經測定每100g紅松籽其種殼、種皮、種仁的重量如表2所示。

表2　紅松籽各部分質量百分比Table.2　The champions league fruit seed quality analysis

2.2紅松籽油機械壓榨工藝優化實驗結果

2.2.1原料軟化對松子出油率的影響將軟化的紅松籽與未經軟化的紅松籽進行壓榨，比較二者的提取率。軟化條件為溫度45～50℃，軟化10min，水分9%左右。

表3　軟化對紅松籽油提取率的影響Table.3　The experimental analysis of the softening factors in the red pine seed oil extraction rate

從表3可以看出，原料軟化對紅松籽油提取率沒有影響，因此在后續研究中原料沒有軟化。

2.2.2紅松籽油冷榨提取正交實驗結果正交實驗結果見表4，由極差R可知機械壓榨影響紅松籽油出油率主次因素依次是：停息周期＞榨油周期＞榨油溫度＞上限壓力。最優的工藝組合為A2B2C1D2，即上限壓力為15MPa，榨油溫度為45℃，榨油周期為4min，停息周期為9min。驗證實驗表明，三次提取率分別為60.2%、60.5%、60.3%，均值為60.3%，大于正交實驗中的9個組合，因此確定以上條件為最優實驗組合。

以因素A為誤差項，對正交實驗結果進行方差分析。由表5方差分析結果可知，榨油周期和停息周期對松仁出油率影響極顯著；上限壓力顯著。

機械壓榨的出油率，不僅與上限壓力、溫度、榨油周期和停息周期有關，還與實驗所用的作物含油量有關。對于含油量低的作物，上限壓力為主要影響因素，上限壓力越大，出油率相對越高；對于含油量高的作物，榨油周期和停息周期為主要影響因素。

表4　正交實驗及結果分析Table.4　The orthogonal experiment and result analysis of L9（34）

2.3紅松籽油脂肪酸GC-MS分析結果

2.3.1紅松籽油脂肪酸定性分析結果在設定的條件下對紅松籽油脂肪酸甲酯進行分析，得到紅松籽油脂肪酸甲酯的總離子色譜圖，如圖1所示。所得質譜圖由標準質譜庫計算機檢索和標準質譜圖比較，進行鑒定，得到脂肪酸甲酯結果見表6。在紅松籽油樣品中得到8種脂肪酸。

圖1　紅松籽油脂肪酸甲酯總離子流圖Fig.1　Total ion current chromatogram of red pine seed oil

表5　正交實驗設計方差分析Table.5　Variance analysis of orthogonal experiment

表6　紅松籽油的脂肪酸成分Table.6　The constituent of red pine oil acid

2.3.2脂肪酸校正曲線的繪制及回歸方程的構建采用相同的操作參數，進樣脂肪酸甲酯標準品，得到脂肪酸甲酯標準品的總離子流圖，見圖2。

圖2　脂肪酸甲酯標準品總離子色譜圖Fig.2　Gas chromatogram of fatty acid standard substance

表7　8種脂肪酸的線性回歸方程及相關系數表Table.7　Equation of linear regression and coefficient correlation of 8 fatty acid

脂肪酸甲酯標準品的總離子色譜圖及校準曲線如圖3～圖10所示。根據校正曲線以及脂肪酸標準樣品中含有的目標脂肪酸含量可求出紅松籽油中脂肪酸的含量。

圖3　脂肪酸標準品棕櫚酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.3　Total ion chromatogram and calibration curve of Hexadecanoic acid

圖4　脂肪酸標準品亞油酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.4　Total ion chromatogram and calibration curve of linoleic acid

8種脂肪酸的線性回歸方程及相關系數見表7，在選定的條件下，脂肪酸混合標準品得到了較理想的分離，樣品的脂肪酸也得到了很好的分離，相關系數在0.9933564～0.9984600之間，線性范圍在0.2～1.0μL之間。

圖5　脂肪酸標準品油酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.5　Total ion chromatogram and calibration curve of oleinic acid

2.3.3精密度實驗結果精密度實驗結果如表8所示，表8中顯示了各個脂肪酸的保留時間和所對應的峰面積，其中RSD在0.3474%～1.5874%之間，精密度良好。

圖6　脂肪酸標準品硬脂酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.6　Total ion chromatogram and calibration curve of stearic acid

2.3.4紅松籽油脂肪酸定量分析結果本次實驗取紅松籽油146.0mg，加入5mL三氟化硼，并用10mL二氯甲烷萃取，進樣量為0.5μL，根據回歸方程以及其他數據計算得出八種脂肪酸在樣品中的含量如表9所示。

圖7　脂肪酸標準品二十碳三烯酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.7　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosatrienoic acid

圖8　脂肪酸標準品二十碳二烯酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.8　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosadienoic acid

3　結論

機械液壓冷榨法影響紅松籽油得率的主次因素依次是：停息周期＞榨油周期＞榨油溫度＞上限壓力，最優的工藝組合為：上限壓力為15MPa，溫度為45℃，榨油周期為4min，停息周期為9min，在此條件下紅松籽油提取率為60.3%。

圖9　脂肪酸標準品二十碳烯酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.9　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosenoic acid

圖10　脂肪酸標準品二十碳酸總離子色譜圖及對照校準曲線圖Fig.10　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosanoic acid

采用毛細管GC-MS法對紅松籽油脂肪酸成分進行分析，共測定出8種脂肪酸：棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸、二十碳三烯酸、二十碳二烯酸、二十碳烯酸、二十碳酸，其含量分別為4.08%、18.13%、11.48%、2.39%、0.87%、0.88%、1.04%、1.44%。

[1]李哲敏．松子仁的營養保健功能[J]．中國乳業，2001（7）：23-24．

表8　精密度實驗結果Table.8　Analysis of precision

表9　紅松籽油脂肪酸定量分析結果Table.9　Quantitative analysis results of Korean pine oil acid

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GC-MS analysis of aliphatic acid extracted from red pine seeds using cold pressing technology

LIU Jing-bo1，CHENG Wan-lu1，YAO Zhi-xin1，WANG Zuo-zhao1，ZHANG Yan1，2，*，CHEN Li-yuan1，CAO Xin-xin1
（1.College of Quartermaster Technology，Jilin University，Changchun 130062，China；2.College of Biological and Agricultural Engineering，Jilin University，Changchun 130022，China）

The oil from changbai red pine seeds by mechanical hydraulic cold pressing technology extraction method was studied.Single factors including pressure，temperature，press/stop cycle were tested.Optimal extraction conditions were：upper pressure of 15MPa；temperature of 45℃，press cycle of 4min and stop cycle of 9min.Under this condition，the yield of the red pine nut oil was 60.3%.Aliphatic acid composition of red pine seed oil was analysed.Eight kinds of aliphatic acids were determined.The result of the fatty acid contained palmitic acid，linoleic acid，oleic acid，stearic acid，eicosatrienoic acid，eicosadienoic acid，eicosenoic acid，twenty carbonate.The content in fatty acid were 4.08%，18.13%，11.48%，2.39%，0.87%，0.88%，1.04%，1.44%.

red pine seed oil；cold pressing technology；aliphatic acid；Gas Chromatography-Mass Spectrometry（GC-MS）

TS201.1

B

1002-0306（2014）06-0239-06

2013－04－24*通訊聯系人

劉靜波（1962-），女，博士，教授，研究方向：營養與功能食品。

吉林省科技發展重點項目（YYZX201123-3）。