三甲基硅酯化/GC/MS法分析荞麦籽中的脂肪酸

古元梓，杨 杰，魏永生，郑敏燕

(咸阳师范学院化学与化工学院，陕西 咸阳 712000)

荞麦(FagopyrumesculentumMoench)又名三角麦、花麦，属蓼科、荞麦属双子叶植物。我国荞麦栽培历史悠久，分布甚广，年产量60万～70万t，常年栽培面积和总产量都位居世界前列[1]。荞麦有苦荞、甜荞、野荞、翅荞4种，我国常见的有甜荞(普通荞麦)和苦荞(鞑靼荞麦)2个品种[2]。现代分析研究证实，荞麦富含蛋白质、维生素、矿物质、黄酮类以及脂肪酸等多种对人体有益的生物活性成分，是一种极具研究开发价值的农作物[3，4]。

关于荞麦籽中脂肪酸组成的研究报道不多。在采用气相色谱/质谱法进行分析时，由于天然产物中的脂肪酸常以甘油酯的形式存在，其沸点一般较高，因此有必要对样品进行衍生化处理以降低其沸点。衍生化处理主要有甲酯化法[5]和三甲基硅酯化法[6]，其中甲酯化法又分酸催化甲酯化法、碱(氢氧化钾/甲醇)催化甲酯化法，后者具有快速、操作步骤少、反应条件温和等优点，也是大多数文献所采用的方法；三甲基硅酯化法同样具有快速、操作简便的特点。从实际效果看，碱催化甲酯化法通常只能对直链脂肪酸进行衍生化，而三甲基硅酯化法不仅能够对直链脂肪酸进行衍生化，还能够对样品中其它类型的游离有机酸，如柠檬酸、苹果酸、酒石酸、肉桂酸等进行衍生化[6，7]。因此，三甲基硅酯化法能够更全面地得到样品中的脂肪酸组成信息。

为了更全面地了解荞麦籽中脂肪酸类化合物组成，作者在此采用索氏抽提法提取荞麦籽中的粗脂肪，应用三甲基硅酯化/GC/MS法分析其脂肪酸组成，并与碱催化甲酯化法进行对比分析，拟为荞麦的开发应用提供参考。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

荞麦籽：将产自陕北地区的甜荞麦用家用食品粉碎机粉碎，过孔径0.38～0.15 mm筛(40～100目)，备用。

N，O-二(三甲基硅烷)乙酰胺，Alfa Aesar公司；乙醚、吡啶、正己烷、甲醇、氢氧化钾、盐酸，均为国产分析纯。

GC-MS/QP2010型气相色谱/质谱联用仪，日本岛津；RE52型旋转蒸发仪，上海亚荣；DK98-1型数显恒温水浴，天津泰斯特；TDL-40B型离心机，上海安亭；101型电热鼓风干燥箱，北京科伟；HR7625型食品加工机，飞利浦；移液器，Finnpipette；KQ5200DE型超声波清洗器，江苏昆山。

1.2 荞麦籽粗脂肪的提取

以无水乙醚为溶剂，采用索氏提取器提取。称取荞麦籽样品15.0 g，加海砂15 g拌匀，用滤纸包好后，加乙醚150 mL，恒温(43 ℃)水浴中回流提取16 h，得淡黄色透明萃取液；用旋转蒸发仪回收乙醚后，103 ℃恒温干燥1 h，得黄色液体油状产物，即粗脂肪0.7443 g，提取率4.96%。

1.3 脂肪酸的衍生化处理

三甲基硅酯化法：用移液器吸取荞麦籽粗脂肪样品50 μL至25 mL具塞试管中，加吡啶及N，O-二(三甲基硅烷)乙酰胺各0.5 mL，封口，摇匀，在80 ℃恒温加热10 min，冷却至室温，进行GC/MS分析。

氢氧化钾/甲醇碱催化甲酯化法：取荞麦籽粗脂肪样品50 μL至50 mL烧瓶中，加入正己烷-乙醚(2∶1)5 mL、0.5 mol·L-1氢氧化钾/甲醇溶液3 mL，60 ℃恒温回流酯化反应20 min，加水10 mL，摇匀，超声处理1 min，取出移至离心管中，4000 r·min-1离心2 min，吸取上层脂肪酸甲酯，进行GC/MS分析。

1.4 分析测试

1.4.1 分析条件

气相色谱条件：J&W DB-17弹性石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气为纯度99.999%的氦气；柱初温150 ℃，保温1 min；以20 ℃·min-1升温至230 ℃，再以4 ℃·min-1升温至250 ℃，保温5 min；进样口温度260 ℃；柱前压73.0 kPa；柱流量1 mL·min-1；分流比1∶50；进样量1 μL。

质谱条件：EI离子源，电子能量70 eV，电子倍增器电压0.97 kV，质量扫描范围29～600m/z，离子源温度200 ℃，GC/MS接口温度230 ℃，溶剂峰切除时间2.0 min，质谱检测起测时间2.5 min。

质谱图计算机检索数据库：NIST 147。

1.4.2 分析方法

应用SHIMADZU GCMS solution Release 2.10专业分析软件对GC/MS谱图进行鉴定和定量分析。成分鉴定根据GC/MS联用测定所得到的质谱信息，应用NIST 147数据库进行检索，通过与标准谱图对照以及质谱碎片峰的分析，确定每一个成分的化学结构。按峰面积归一化法进行定量分析，求得各组成化合物的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 荞麦籽脂肪酸的组成与相对含量

对荞麦籽粗脂肪进行三甲基硅酯化法衍生化处理后，通过GC/MS分析，共分离出23种化合物；对荞麦籽粗脂肪进行氢氧化钾/甲醇碱催化甲酯化法衍生化处理后，通过GC/MS分析，共分离出11种脂肪酸类化合物，总离子流图(TIC)见图1。

图1 经三甲基硅酯化法(a)和氢氧化钾/甲醇碱催化法(b)处理的荞麦籽脂肪酸的GC/MS分析总离子流图(a2、b2为局部放大图)

分别对经两种方法衍生化处理分离出的脂肪酸化合物进行定量分析，计算相对含量，结果见表1、表2。

表1 荞麦籽脂肪酸三甲基硅酯化法分析结果

表2 荞麦籽脂肪酸甲酯化法分析结果

由表1、表2可以看出，经三甲基硅酯化法衍生化处理，荞麦籽脂肪酸共鉴定了19种，占总峰面积的98.98%，其中脂肪酸类成分18种，主要成分为亚油酸(34.69%)、油酸(31.08%)、棕榈酸(17.19%)、硬脂酸(2.83%)、亚麻酸(2.27%)和二十三烷酸(2.27%)等；经碱催化甲酯化法衍生化处理，荞麦籽脂肪酸共鉴定了11种，主要成分为油酸(40.32%)、亚油酸(31.95%)、棕榈酸(17.10%)、二十碳烯酸(3.29%)和硬脂酸(2.13%)等。

2.2 结果分析

无论是采用碱催化甲酯化法还是三甲基硅酯化法对荞麦籽脂肪酸样品进行衍生化处理，测定的主要成分大致相同，均为亚油酸、油酸和棕榈酸，只是相对含量存在差别。碱催化甲酯化法共鉴定出11种脂肪酸成分，三甲基硅酯化法共鉴定出18种脂肪酸成分，其中包括碱催化甲酯化法鉴定的11种脂肪酸成分。因此，三甲基硅酯化法是一种更全面的分析荞麦籽脂肪酸组成的方法。

分析结果表明，荞麦籽脂肪酸成分有两个特点：其一是二十碳以上的各种类型的长链脂肪酸含量较高，碱催化甲酯化法测定其含量占总脂肪酸的5.0%，三甲基硅酯化法测定其含量占7.9%；其二是含有相当数量的奇数碳链脂肪酸，如十五烷酸、十七烷酸、二十一烷酸以及二十三烷酸等，三甲基硅酯化法测定奇数碳链脂肪酸占总脂肪酸的3.9%。奇数碳链脂肪酸具有特殊的生理活性功能，这是否与荞麦所具有的营养保健功能相关，值得进一步的探讨研究。

3 结论

以无水乙醚为溶剂，采用索氏抽提法提取荞麦籽中的粗脂肪，先分别采用三甲基硅酯化法和氢氧化钾/甲醇碱催化甲酯化法对粗脂肪进行衍生化处理，再通过气相色谱/质谱联用技术分析脂肪酸的组成。结果表明，通过三甲基硅酯化法衍生化处理，粗脂肪提取率达4.96%，共鉴定出18种脂肪酸成分，主要为亚油酸(34.69%)、油酸(31.08%)、棕榈酸(17.19%)、硬脂酸(2.83%)、亚麻酸(2.27%)和二十三烷酸(2.27%)。与氢氧化钾/甲醇碱催化甲酯化法相比，三甲基硅酯化法是一种更全面的分析荞麦籽脂肪酸组成的衍生化方法。

[1]边红彪，钟湘志.确保我国荞麦出口日本优势地位——近期日本对我国产荞麦(包括荞麦面粉)实施命令检查分析[J].WTO经济导刊，2006，(5)：55.

[2]尹礼国，钟耕，刘雄，等.荞麦营养特性、生理功能和药用价值研究进展[J].粮食与油脂，2002，(5)：32-34.

[3]赵钢，唐宇，王安虎，等.中国的荞麦资源及其药用价值[J].中国野生植物资源，2001，20(2)：31-32.

[4]何永艳，冯佰利，邓涛，等.荞麦提取物抗氧化活性研究[J].西北农业学报，2007，16(6)：76-79.

[5]纪丽丽，宋文东，刘建秀.红树林植物露兜中挥发油和脂肪酸的测定[J].现代食品科技，2008，24(6)：588-592.

[6]靳敏，夏玉宇.食品检验技术[M].北京：化学工业出版社，2003：162.

[7]魏永生.牛蒡根茎脂肪酸成分的GC/MS分析[J].食品研究与开发，2008，29(7)：97-100.