氣相色譜-質(zhì)譜法定性定量測定糜子中的脂肪酸

田 翔，喬治軍*，田 琴，曹曉寧，王君杰，劉思辰（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點實驗室，山西 太原 030031）

?

氣相色譜-質(zhì)譜法定性定量測定糜子中的脂肪酸

田 翔，喬治軍*，田 琴，曹曉寧，王君杰，劉思辰
（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點實驗室，山西 太原 030031）

采用氣相色譜-質(zhì)譜法對糜子中脂肪酸進行定性、定量分析。結(jié)果共鑒定出14 種脂肪酸，相對含量為96.9%，其中不飽和脂肪酸8 種（64.533%），主要有亞油酸（12.371%）、油酸（44.157%）、亞麻酸（1.173%）等?？梢娒幼又兄舅嶂饕圆伙柡椭舅釣橹?，是優(yōu)質(zhì)脂肪酸。通過回歸方程計算得出：糜子中棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸的含量分別為100.261、165.309、23.402、52.181、17.516 mg/100 g。通過與其他雜糧進行比較，結(jié)果表明糜子和小米、高粱、小麥、燕麥、水稻一樣均含有硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸等，不飽和脂肪酸含量高，富含亞油酸和亞麻酸；本研究可為糜子品質(zhì)的進一步開發(fā)和研究提供理論依據(jù)。

糜子；脂肪酸；氣相色譜-質(zhì)譜法

糜子（P a n i c u m m i l i a c e u m L.）屬禾本科（Gramineae），黍?qū)伲≒anicum L.），又稱黍、稷和穄，一年生草本植物，屬于我國的特色小雜糧［1］。糜子是古老作物之一［2］，也是人類最早栽培的作物［3］。糜子營養(yǎng)豐富，營養(yǎng)成分比例均衡適宜并且消化率十分高［4］。籽粒中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)［5-6］、氨基酸［7］、脂肪［8］、脂肪酸、直鏈淀粉［9］、維生素［10］、酚酸類物質(zhì)［11-12］、礦物質(zhì)和天然色素等［13］。隨著世界食品結(jié)構(gòu)的改變，糜子良好的營養(yǎng)品質(zhì)愈來愈受到人們的重視，大力開發(fā)糜子營養(yǎng)資源，是豐富人類營養(yǎng)的重要途徑之一。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜法對其脂肪酸成分進行定性和定量分析，并且與小米、高粱、小麥、燕麥、水稻進行比較，為糜子品質(zhì)的進一步開發(fā)和研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大紅糜（農(nóng)家種） 山西省河曲縣；石油醚（分析純）、正己烷（色譜純）、甲醇（色譜純）、氫氧化鈉（優(yōu)級純）、氯化鈉（優(yōu)級純） 天津市四友精細(xì)化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JLGJ4型檢驗礱谷機 臺州市糧儀廠；MF10精細(xì)研磨機 廣州儀科公司；Soxtec2055索氏提取儀 丹麥Foss公司；GZX-9070MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HHS型電熱恒溫水浴鍋上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；BSA124S電子天平德國賽多利斯公司；VORTEX-Kylin-Bell旋渦振蕩器、5804型低溫高速離心機 德國艾本德公司；7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

將糜子外殼脫去磨成粒徑為0.3 mm粉末，55 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量，分裝于50 mL的離心管中，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 糜子脂肪酸的索氏提取

稱取2.0 g樣品于濾紙筒中，將濾紙筒置于索氏提取儀上，通冷卻水，當(dāng)溫度為75 ℃時，加入80 mL石油醚，經(jīng)過浸泡20 min、淋洗40 min、回收溶劑10 min、蒸干5 min后將浸提杯拿出，130 ℃烘干40 min，計算糜子粗脂肪得率。重復(fù)實驗3 次，取平均值。

1.3.3 糜子粗脂肪得率的計算

糜子粗脂肪得率按下式計算：

式中：W為糜子粗脂肪得率/%；M1為提取后浸提杯+粗脂肪質(zhì)量/g；M2為提取前浸提杯的質(zhì)量/g；M為干燥糜子的質(zhì)量/g。

1.3.4 脂肪酸的甲酯化

利用NaOH-甲醇酯化法［14］對糜子脂肪酸進行甲基衍生化處理。具體方法如下：取糜子脂肪酸50 mg于10 mL刻度離心管中，加入正己烷2 mL，再加0.4 mol/L NaOH-甲醇溶液2 mL劇烈振蕩。置水浴上70 ℃回流10 min，取出冷卻，加飽和食鹽水至10 mL，振蕩、離心。取上層清液，作為氣相色譜-質(zhì)譜分析試樣。

1.3.5 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別配制質(zhì)量濃度為50 mg/mL的5 種脂肪酸甲酯母液（棕櫚酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯）。各取母液200 μL，加正己烷定容至2 mL，得到5 mg/mL的混標(biāo)溶液。再依次稀釋成0.05、0.1、0.125、0.25、0.5、1 mg/mL一系列不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3.6 儀器條件［15］

氣相色譜條件：D B-1 7 M S彈性石英毛細(xì)管（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：柱溫140 ℃，恒溫10 min，以2 ℃/min升溫至150 ℃，保持100 min，以5 ℃/min升溫至180 ℃，保持40 min；進樣口溫度250 ℃；分流比20∶1；柱流量1 mL/min；進樣量0.6 μL。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍29～500 u；四極桿溫度150 ℃；離子源溫度230 ℃；接口溫度280 ℃；溶劑延遲時間2.5 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 糜子脂肪酸的甲酯化及成分分析

圖1 糜子脂肪酸的氣相色譜-質(zhì)譜總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of fatty acids in Panicum miliaceum L.

把索氏提取所得的糜子脂肪酸按1.3.4節(jié)方法甲酯化，通過氣相色譜-質(zhì)譜法分析得到其總離子流圖，見圖1。解析每個峰所對應(yīng)的質(zhì)譜圖，通過人工解析和質(zhì)譜庫檢索相結(jié)合的方法進行定性分析，結(jié)果見表1。

表1 糜子中脂肪酸組成Table 1 Fatty acid compositi on of Panicum miliaceumL.

2.2 糜子脂肪酸與其他雜糧的比較

選取10 種糜子粗脂肪得率為3.10%～4.22%，粗脂肪甲酯化后經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析，共鑒定出14 種脂肪酸，其相對含量為總檢出化合物的96.9%，其中飽和脂肪酸5 種（32.367%）、不飽和脂肪酸8 種（64.533%）。可見糜子中脂肪酸主要以不飽和脂肪酸為主，是優(yōu)質(zhì)脂肪酸。糜子中主要脂肪酸為油酸（44.157%）、亞油酸（12.371%）、棕櫚酸（23.948%）、亞麻酸（1.173%）、α-亞麻酸（1.562%）和硬脂酸（5.676%）等。

劉發(fā)敏等［16］研究小米主要含有6 種脂肪酸，分別為亞油酸（70.01%）、油酸（13.39%）、亞麻酸（1.96%）、棕櫚酸（8.34%）、硬脂酸（4.38%）和花生酸（1.72%）。其不飽和脂肪酸總量為85.54%。

劉小夢等［17］選取97 個小麥品種（系），得出小麥中含棕櫚酸、硬脂酸、油酸、花生四烯酸［18］、亞油酸和亞麻酸，不飽和脂肪酸在總脂肪酸中所占的比例達(dá)到79%。戚向陽等［19］對我國燕麥脂肪酸研究中共檢測到11 種脂肪酸，主要含有棕櫚酸、油酸、亞油酸、硬脂酸和亞麻酸，及少量的花生四烯酸、月桂酸等。蔡紅燕等［20］檢測出燕麥中有9 種脂肪酸，主要包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞油酸，以及少量的花生酸、亞麻酸、豆蔻酸等。劉保國等［21］對水稻籽粒中的脂肪及脂肪酸組分的分析表明，糙米的脂肪含量為2.96%～3.33%，主要由棕櫚酸、油酸和亞油酸組成，占脂肪酸的95.5%～98.75%。除此之外，含量較少的脂肪酸有硬脂酸、亞麻酸和花生烯酸。許光利等［22］在水稻中主要檢測出10 種脂肪酸，分別是棕櫚酸、油酸、亞油酸、硬脂酸、花生酸、二十烯酸等。袁蕊等［23］在高粱中測定出6 種脂肪酸，分別為肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。

通過比較發(fā)現(xiàn)，糜子和小米、高粱、小麥、燕麥、水稻一樣均含有硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸。不飽和脂肪酸含量均在60%以上，有的甚至達(dá)到80%以上，富含亞油酸和亞麻酸。亞油酸和亞麻酸屬多不飽和脂肪酸，是人體的必需脂肪酸，具有降低血液中膽固醇含量和甘油三酯含量，改善血液微循環(huán)，增強記憶力和思維能力等功能。亞油酸是目前世界上公認(rèn)的降血脂藥物的有效成分，可以軟化毛細(xì)血管，預(yù)防血管硬化，延緩人體衰老，對調(diào)節(jié)人體內(nèi)電解質(zhì)平衡、調(diào)節(jié)血壓、降低膽固醇、預(yù)防心腦血管疾病具有重要作用［24］。油酸為單不飽和脂肪酸，具有比多不飽和脂肪酸更高的氧化穩(wěn)定性，以及降低低密度脂蛋白膽固醇而不降低對人體有益的高密度脂蛋白膽固醇的獨特作用，可有效地預(yù)防動脈硬化，降低冠心病的死亡率［25］。此外，糜子還含有α-亞麻酸，它是一種ω-3必需脂肪酸，是構(gòu)成細(xì)胞膜和生物酶的基礎(chǔ)物質(zhì)，對人體健康起決定性作用。

因此，研究雜糧脂肪酸的組成，選育不飽和脂肪酸含量及含油量高的品種，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。

2.3 糜子中5 種脂肪酸的定量分析結(jié)果

經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析，可看出糜子中5 種常見的脂肪酸（棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸）含量最多，占總脂肪酸的90.119%。然后對這5 種脂肪酸進行定量分析，其混標(biāo)的氣相色譜-質(zhì)譜總離子流圖見圖2。

圖2 5 種脂肪酸甲酯混標(biāo)的氣相色譜-質(zhì)譜總離子流圖F ig.2 T otal ion ch rom at ogram of mixed fat ty aci d met hyl ester st andard s

表2 5 種脂肪 酸甲 酯標(biāo) 品的 線性 關(guān)系 和相 關(guān)系 數(shù)Table2 L in earrelati on ships of fivef atty acid methylesterst and ards

通過表2中的回歸方程計算得出：糜子中棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸的含量分別為100.261、165.309、23.402、52.181、17.516 mg/100 g。

3 結(jié) 論

本實驗采用氣相色譜-質(zhì)譜法對糜子中脂肪酸成分進行定性和定量分析，共鑒定出14 種脂肪酸，其含量為96.9%，其中不飽和脂肪酸8 種（64.533%）。通過回歸方程計算得出：糜子中棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸的含量分別為100.261、165.309、23.402、52.181、17.516 mg/100 g。糜子和小米、高粱、小麥、燕麥、水稻一樣均含有硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸等，此法對糜子脂肪酸提取及其營養(yǎng)品質(zhì)評價提供理論依據(jù)，下一步可對不同糜子脂肪酸含量的差異性進行分析。

［1］ 王星玉， 王綸， 溫琪汾， 等.黍稷的名實考證及規(guī)范［J］.植物遺傳資源學(xué)報， 2010， 11（2）： 132-138.DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.2010.02.020.

［2］ LU H Y， ZHANG J J， LIU K B， et al.Earliest domestication of common millet （Panicum miliaceum） in East Asia extended to 10，000 years ago［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2009， 106（18）: 7367-7372.DOI:10.1073/ pnas.0900158106.

［3］ LU H Y， ZHANG J P， WU N Q， et al.Phytoliths analysis for the discrimination of foxtail millet （Setaria italica） and common millet （Panicum miliaceum）［J］.PLoS One， 2009， 4（2）: 1-15.DOI:10.1371/ journal.pone.0004448.

［4］ 王星玉， 劉為紅， 李士， 等.中國黍稷品種資源營養(yǎng)品質(zhì)研究［J］.華北農(nóng)學(xué)報， 1992（1）： 42-46.DOI：10.3321/ j.issn：1000-7091.1992.01.008.

［5］ PARAMESWARAN K P， SADASIVAM S.Changes in the carbohydrates and nitrogenous components during germination of proso millet， Panicum miliaceum［J］.Plant Foods for Human Nutrition （Dordrecht， Netherlands）， 1994， 45（2）： 97-102.DOI：10.1007/ BF01088466.

［6］ JANA K， JAN M.Content and quality of protein in proso millet （Panicum miliaceum L.） varieties［J］.Plant Foods for Human Nutrition，2006（1）： 43-47.DOI：10.1007/s11130-006-0013-9.

［7］ 柴巖.糜子（黃米）的營養(yǎng)和生產(chǎn)概況［J］.糧食加工， 2009， 34（4）： 91.

［8］ 王綸， 王星玉， 溫琪汾， 等.中國黍稷種質(zhì)資源蛋白質(zhì)和脂肪含量的鑒定分析［J］.植物遺傳資源學(xué)報， 2007， 8（2）： 165-169.DOI：10.3969/ j.issn.1672-1810.2007.02.008.

［9］ 王穎.糜子品質(zhì)特性與淀粉理化性質(zhì)研究［D］.楊凌： 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2012： 21-30.

［10］ 邢亞靜， 張耀文， 李蔭藩.小雜糧營養(yǎng)價值與綜合利用［M］.北京： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社， 2009： 184-206.

［11］ 鹿茸， 田琴， 孫楠， 等.高效液相色譜法測定糜子中酚酸類化合物［J］.食品科學(xué)， 2014， 35（8）： 152-155.DOI：10.7506/spkx1002-6630-201408030.

［12］ DYKES L， ROONEY L W.Phenolic compounds in cereal grains and their health benefits［J］.Cereal Foods World， 2007， 52（3）： 105-111.DOI：10.1094/CFW-52-3-0105.

［13］ 米拉， 武挨厚， 許輝， 等.糜米營養(yǎng)價值的研究［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院學(xué)報， 1995， 16（3）： 104-106.

［14］ 寇秀穎， 于國萍.脂肪和脂肪酸甲酯化方法的研究［J］.食品研究與開發(fā)， 2005， 26（2）： 46-47.DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2005.02.016.［15］ 田琴， 牛偉， 鹿茸， 等.續(xù)隨子種子油提取工藝響應(yīng)面法優(yōu)化及成分分析［J］.中國農(nóng)學(xué)通報， 2014（29）： 133-141.

［16］ 劉發(fā)敏， 喻尚其， 唐章林， 等.我國小米脂肪酸含量研究［J］.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1997， 19（4）： 57-60.DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.1997.04.013.

［17］ 劉小夢， 張小華， 張義榮， 等.不同小麥品種籽粒中脂肪酸組分含量及其相關(guān)性研究［J］.麥類作物學(xué)報， 2013， 33（3）： 578-583.

［18］ 李志香， 沈翠平.多不飽和脂肪酸對人體的作用［J］.生物學(xué)通報，1998， 33（1）： 9-10.

［19］ 戚向陽， 曹少謙， 劉合生， 等.不同品種燕麥的油脂組成及與其他營養(yǎng)物質(zhì)相關(guān)性研究［J］.中國食品學(xué)報， 2014， 14（5）： 63-71.

［20］ 蔡紅燕， 齊玉堂， 劉英.燕麥油理化性質(zhì)及成分分析［J］.食品科學(xué)，2012， 33（18）： 202-205.

［21］ 劉保國， 成萍， 盧季昌， 等.水稻籽粒脂肪及脂肪酸組分的分析［J］.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1992， 14（3）： 275-277.DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.1992.03.029.

［22］ 許光利， 梁成剛， 張青， 等.不同水稻品種籽粒脂肪及脂肪酸組分積累的比較研究［C］//中國作物學(xué)會50周年慶祝會暨2011年學(xué)術(shù)年會論文集， 2011： 10.

［23］ 袁蕊， 敖宗華， 丁海龍， 等.高粱中脂肪酸和低分子有機酸氣相色譜測定［J］.釀酒， 2011， 38（4）： 42-43.DOI：10.3969/ j.issn.1002-8110.2011.04.017.

［24］ 陶貴鵬， 李明月.小麥胚與VE營養(yǎng)保健價值［J］.糧油食品科技，2002， 10（1）： 45-46.

［25］ 張偉敏， 鐘耕， 王煒.單不飽和脂肪酸營養(yǎng)及其生理功能研究概況［J］.糧食與油脂， 2005（3）： 13-15.DOI：10.3969/ j.issn.1008-9578.2005.03.004.

Identification and Quantitation of Fatty Acids in Panicum miliaceum L.by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

TIAN Xiang， QIAO Zhijun*， TIAN Qin， CAO Xiaoning， WANG Junjie， LIU Sichen
（Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement on Loess Plateau， Ministry of Agriculture，Shanxi Key Laboratory of Genetic Resources and Genetic Improvement of Minor Crops， Institute of Crop Germplasm Resources，Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Taiyuan 030031， China）

Fourteen fatty acids in Panicum miliaceum L.were qualitatively identifed and quantitatively determined using gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）.The total content of these fatty acids was determined to be 96.9%.Among the identifed fatty acids were 8 unsaturated fatty acids （64.533%）， of which the predominant ones were linoleic acid （12.371%）， oleic acid （44.157%）， linolenic acid （1.173%）， etc.Obviously， the dominant fatty acids in Panicum miliaceum L.were unsaturated fatty acids， which are high quality fatty acids.The results calculated from the regression equation showed that the contents of palmitic acid， oleic acid， stearic acid， linoleic acid and linolenic acid in Panicum miliaceum L.were 100.261， 165.309， 23.402， 52.181 and 17.516 mg/100 g， respectively.As with other grains such as foxtail millet， sorghum，wheat， oat and rice， Panicum miliaceum L.contained stearic acid， oleic acid， linoleic acid， palmitic acid and linolenic acid，rich in unsaturated fatty acids， especially linoleic acid and linolenic acid.

Panicum miliaceum L.； fatty acid； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

10.7506/spkx1002-6630-201614022

S515

A

1002-6630（2016）14-0128-04

田翔， 喬治軍， 田琴， 等.氣相色譜-質(zhì)譜法定性定量測定糜子中的脂肪酸［J］.食品科學(xué)， 2016， 37（14）: 128-131.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201614022. http://www.spkx.net.cn

TIAN Xiang， QIAO Zhijun， TIAN Qin， et al.Identification and quantitation of fatty acids in Panicum miliaceum L.by gas chromatography-mass spectrometry［J］.Food Science， 2016， 37（14）: 128-131.（in Chinese with English abstract）DOI:10.7506/spkx1002-6630-201614022. http://www.spkx.net.cn

2015-10-08

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院攻關(guān)項目（ygg-1514）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-07-12.5-A12）

田翔（1982—），女，助理研究員，碩士，主要從事農(nóng)作物品質(zhì)分析研究。E-mail：704193015@qq.com

*通信作者：喬治軍（1964—），男，研究員，學(xué)士，主要從事作物種質(zhì)資源研究。E-mail：nkypzs@126.com.cn