皱纹盘鲍脂肪酸及脂肪醛二甲基缩醛的气相色谱/质谱分析

楼乔明,王玉明,杨延存,高 壮,薛长湖,贾 敏

(中国海洋大学食品科学与工程学院,山东青岛266003)

皱纹盘鲍脂肪酸及脂肪醛二甲基缩醛的气相色谱/质谱分析

楼乔明,王玉明,杨延存,高 壮,薛长湖＊＊,贾 敏

(中国海洋大学食品科学与工程学院,山东青岛266003)

研究了用气相色谱/质谱法测定皱纹盘鲍中脂肪酸及脂肪醛二甲基缩醛的方法。皱纹盘鲍经Folch法提取总脂,用10%硫酸-甲醇溶液进行反应,通过气相色谱/质谱法对其脂肪酸及脂肪醛二甲基缩醛的组成进行分析。实验结果表明:10%硫酸-甲醇溶液能有效地对脂肪酸进行甲酯化衍生;同时促使烯醚键断裂,并与甲醇发生缩醛反应生成脂肪醛二甲基缩醛。通过气相色谱/质谱分析,从皱纹盘鲍中共鉴定出32个化合物,包括26种脂肪酸和6种脂肪醛二甲基缩醛;脂肪酸以C16:0、C20:4(n-6)、C20:5(n-3)、C18:1(n-7)和C22:5(n-3)为主;脂肪醛二甲基缩醛以C18:0DMA和C20:1DMA为主。皱纹盘鲍肌肉和内脏中的脂肪酸及脂肪醛二甲基缩醛的组成基本一致,但内脏中的4,8,12-三甲基十三烷酸含量远高于肌肉,具有极显著差异(P<0.01)。

皱纹盘鲍;脂肪酸;脂肪醛二甲基缩醛;气相色谱/质谱法

鲍鱼是软体动物门(Mollusca)、腹足纲(Gastropoda)、鲍科(Haliotidae)、鲍属(Haliotis)的海洋动物,其肉质细嫩、营养丰富、味道鲜美、被誉为海味之冠,具有较高的食用价值和药用价值,是海洋中重要的食药资源[1]。皱纹盘鲍(Haliotis discus hannaiIno)主要分布于西北太平洋的日本北部、朝鲜半岛和中国辽东与山东半岛,是我国鲍科中最具经济价值的种类之一,现已也成为我国北方海珍品的主要养殖品种[2-3]。目前国内外对皱纹盘鲍的营养成分已有诸多研究,然而对其脂质中烯醚键基团的综合分析尚未见报道。本研究采用气相色谱/质谱法对皱纹盘鲍肌肉和内脏中的脂肪酸及烯醚键基团进行分析鉴定,以期为皱纹盘鲍营养评价和相关研究提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

6980N型气相色谱仪、5973型质谱仪:美国Agilent公司;Laborota 4000 efficient旋转蒸发器:德国海道尔夫公司;AB135-S型精密电子分析天平,瑞士梅特勒-托利多公司;Milli-Q Synthesis超纯水系统:美国Millipore公司。

脂肪酸甲酯标准品购于Sigma公司;甲醇、三氯甲烷、正己烷等分析纯购于天津市科密欧化学试剂公司。

1.2 实验方法

1.2.1 总脂提取 皱纹盘鲍(56.67±3.12)g购于青岛市鲍鱼养殖场。将鲍鱼去壳,分离出肌肉和内脏,冷冻干燥后粉碎。取肌肉和内脏样品各10 g,用Folch法提取样品总脂。

1.2.2 样品甲酯化 取皱纹盘鲍内脏和肌肉的总脂各5～10 mg,加入1 mL 10%浓硫酸-甲醇溶液,于60℃水浴中甲酯化15 min,冷却后加入正己烷1 mL振荡,静置分层。取上清液供GC/MS分析。

1.3 分析条件

1.3.1 色谱条件 HP-INNOWax石英毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25μm),高纯氦气为载气,采用恒压模式,压力为54 kPa,分流比为25∶1。进样口温度为230℃,检测器温度为250℃,柱温以每秒3℃由140℃升到210℃,然后在210℃下保持10 min,整个分析过程为33 min。

1.3.2 质谱条件 GC/MS接口温度280℃,EI离子源,电离能量70 eV,离子源温度230℃,扫描周期2.84次/s,质量扫描范围m/z 50～450 u。

2 结果与分析

2.1 脂肪醛二甲基缩醛的形成机理和断裂方式

脂肪醛二甲基缩醛的形成机理和断裂方式见图1。缩醛型甘油酯上的烯醚键在酸性条件下,快速形成游离脂肪醛;并进一步与甲醇发生缩醛反应,生成相应的脂肪醛二甲基缩醛[4]。二甲基缩醛(DMA)中的二甲氧基头部断裂形成离子m/z75,此离子为二甲基缩醛的基峰离子,可作为判断二甲基缩醛的依据[5];而二甲基缩醛的其中1个甲氧基断裂形成[M-31]+离子,由此可以得到二甲基缩醛的特征离子:m/z75,[M-31]+。在二甲基缩醛的质谱图中看不到分子离子M+,但离子[M-31]+可以作为判断分子量的重要依据,以C16:0DMA为例,其质谱图见图2。从图2可以看出,基峰离子为m/z75,表明其为二甲基缩醛;而离子m/z255,表明其分子量为286,说明是C16:0DMA。

图1 脂肪醛二甲基缩醛的形成机理和断裂方式Fig.1 Formation mechanism and fracture mode of fatty aldehyde dimethyl acetals

图2 十六醛二甲基缩醛质谱图Fig.2 Mass spectrum of hexadecanal dimethyl acetals

2.2 皱纹盘鲍脂肪酸的鉴定结果

皱纹盘鲍肌肉和内脏脂肪酸成分的GC/MS总离子流色谱图分别见图3和图4。皱纹盘鲍肌肉和内脏脂肪酸成分分析在扣除溶剂峰后,通过标准品对照和数据库检索,同时结合特征离子和出峰顺序进行定性分析,按峰面积归一法进行定量,分析鉴定结果列于表1。

图3 皱纹盘鲍肌肉脂肪酸成分的GC/MS总离子流色谱图Fig.3 Total ion chromatogram(TIC)of fatty acid components in muscle ofHaliotis discus hannaiIno by GC/MS

图4 皱纹盘鲍内脏脂肪酸成分的GC/MS总离子流色谱图Fig.4 Total ion chromatogram(TIC)of fatty acid components in viscera ofHaliotis discus hannaiIno by GC/MS

表1 皱纹盘鲍脂肪酸成分的鉴定结果及其含量Table 1 Identification and contents of fatty acid components ofHaliotis discus hannaiIno by GC/MS

从皱纹盘鲍肌肉的气相色谱/质谱图中共鉴定出32个化合物,其中脂肪酸26种,由C14-C22脂肪酸组成,占总含量的86.18%;饱和脂肪酸6种,占总含量的26.85%,主要为C16:0(16.65%)、C14:0(4.32%)和C18:0(3.48%);单烯脂肪酸7种,占总含量19.14%,主要为

C18:1(n-7)(7.36%)、C20:1(n-9)(4.59%)和C18:1(n-9)

(4.68%);多不饱和脂肪酸13种,占总含量40.19%,

以C20:4(n-6)(11.98%)、C20:5(n-3)(7.83%)和C22:5(n-3)

(7.63%)为主。皱纹盘鲍肌肉中的C22PUFAs主要为

C22:5(n-3)(7.63%)、C22:2(n-6)(6.11%)和C22:4(n-6)

(3.66%),而C22:6(n-3)含量极少,这与河豚[6]、三文鱼[7]等海洋鱼类以及贻贝[8]、扇贝[9]等海洋贝类动物的脂肪酸组成存在较大差异[10]。皱纹盘鲍肌肉中含有较高的C22:5(n-3)和痕量C22:6(n-3),可认为是其脂肪酸组成的1个重要特征,且其较高含量的C22:5(n-3)主要来自于C22:6(n-3)的转化[11-12]。

同时从皱纹盘鲍肌肉中鉴定出6种脂肪醛二甲基缩醛,占总含量的13.82%,以C18:0DMA(8.43%)和C20:1DMA(2.46%)为主。一般海洋动物中比较常见的为偶数碳脂肪醛二甲基缩醛,如C16:0DMA和C18:0DMA;而皱纹盘鲍肌肉中不仅含有丰富的偶数碳脂肪醛二甲基缩醛,还含有奇数碳脂肪醛二甲基缩醛,如C17:0DMA和C19:0DMA;同时还有较高含量的C20:1DMA,这在海洋生物中是比较少见的。脂肪醛二甲基缩醛主要由缩醛型甘油酯上的烯醚键断裂产生,皱纹盘鲍肌肉中脂肪醛二甲基缩醛占总含量的13.82%,表明皱纹盘鲍总脂中含有丰富的缩醛型甘油酯。

皱纹盘鲍内脏脂肪酸组成与肌肉基本一致。内脏中直链饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量与肌肉接近,各组分没有显著差异;而内脏中4,8,12-三甲基十三烷酸的含量为3.21%,远高于肌肉的0.16%,具有极显著差异(P<0.01)。内脏中的多不饱和脂肪酸(PUFAs)含量与肌肉相近,但各组分差异较大。内脏中C18PUFAs含量为4.17%,远高于肌肉的1.88%,具有极显著差异(P<0.01)。在C20PUFAs组成方面,内脏中的C20:2(n-6)(0.58%)、C20:3(n-6)(0.57%)和C20:4(n-3)(0.52%)均显著高于肌肉的0.28%、0.17%和0.13%。而内脏中C22PUFAs含量为12.91%,低于肌肉的17.61%,具有显著差异(P<0.05)。同时内脏中脂肪醛二甲基缩醛总含量为10.76%,低于肌肉的13.82%,表明内脏中的缩醛型甘油酯百分含量低于肌肉。

3 讨论

缩醛型甘油酯上的烯醚键与脂肪酸羧基的差异决定其不能采用2-氨基-2-甲基丙醇和邻氨基苯酚等衍生方法进行衍生;同时烯醚键基团需在酸性条件下才能与甲醇发生缩醛反应生成脂肪醛二甲基缩醛,因此碱甲酯化以及酸碱结合甲酯化的衍生方法不适合烯醚键基团的分析测定。本文采用10%浓硫酸-甲醇溶液对皱纹盘鲍肌肉和内脏总脂进行衍生得到较好结果,共鉴定出26脂肪酸和6种脂肪醛二甲基缩醛;其中脂肪酸以多不饱和脂肪酸为主,占总含量的40%以上,主要为C20:4(n-6)、C20:5(n-3)和C22:5(n-3);脂肪醛二甲基缩醛占总含量的10%以上,以C18:0DMA和C20:1DMA为主。本研究的衍生方法和脂肪醛二甲基缩醛的特征离子鉴定方法为海洋动物中缩醛型甘油酯的研究提供科学依据,同时脂肪酸的分析结果也为皱纹盘鲍产品的开发提供了理论参考。

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Abstract: The determination of fatty acids and fatty aldehyde dimethyl acetals inHaliotis discushannai Ino was studied using gas chromatography/mass spectrometry(GC/MS).The total lipids ofH.discus hannaiIno were extracted using Folch method,derivatised with 10%H2SO4-CH3OH solution,and finally the composition of fatty acids and fatty aldehyde dimethyl acetals was analysed by GC/MS.The results showed that 10%H2SO4-CH3OH solution could prompt methyl esterification effectively,and made the breaking of vinyl ether bond and converting to fatty aldehyde dimethyl acetals.Thirty-two compounds were identified in the current study,including twenty-six fatty acids and six fatty aldehyde dimethyl acetals.The main fatty acids were C16:0,C20:4(n-6),C20:5(n-3),C18:1(n-7)and C22:5(n-3);and the main fatty aldehyde dimethyl acetals were C18:0DMA,C20:1DMA.The composition of fatty acids and fatty aldehyde dimethyl acetals was similar in muscle and entrails ofH.discus hannaiIno,but there was significant difference in the content of 4,8,12-trimethyltridecanoic acid(P<0.01).

Key words: Haliotis discus hannaiIno;fatty acids;fatty aldehyde dimethyl acetals;gas chromatography/mass spestrometry(GC/MS)

责任编辑 于 卫

Analysis of Fatty Acids and Fatty Aldehyde Dimethyl Acetals in Haliotis discus hannai Ino by Gas Chromatography/Mass Spectrometry

LOU Qiao-Ming,WANG Yu-Ming,YAN G Yan-Cun,GAO Zhuang,XUE Chang-Hu,J IA Min
(College of Food Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)

TS201.2;S917.4

A

1672-5174(2011)06-041-05

海洋公益性行业科研专项(201105029);“泰山学者”建设工程专项经费资助

2010-11-03;

2011-03-20

楼乔明(1981-),男,博士生。E-mail:louqm2005@163.com

E-mail:xuech@ouc.edu.cn