长白山红松籽油的提取及脂肪酸成分分析

刘静波，程婉露，姚志新，王作昭，张　　燕，2，*，陈丽媛，曹欣欣

（1.吉林大学军需科技学院，吉林长春130062；2.吉林大学生物与农业工程学院，吉林长春130022）

长白山红松籽油的提取及脂肪酸成分分析

刘静波1，程婉露1，姚志新1，王作昭1，张燕1，2，*，陈丽媛1，曹欣欣1

（1.吉林大学军需科技学院，吉林长春130062；2.吉林大学生物与农业工程学院，吉林长春130022）

以长白山红松籽为原料，采用机械液压冷榨法萃取红松籽油，考察了上限压力、榨油温度、压榨周期、停歇周期对萃取效果的影响，确定了液压冷榨法萃取红松籽油的最佳条件：上限压力为15MPa，温度为45℃，榨油周期为4min，停息周期为9min，在此条件下，红松籽油出油率为60.3%。对冷榨法萃取的红松籽油进行了脂肪酸成分分析，共测定出8种脂肪酸：棕榈酸、亚油酸、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，其含量分别为其含量分别为4.08%、18.13%、11.48%、2.39%、0.87%、0.88%、1.04%、1.44%。

红松籽油，冷榨法，脂肪酸，GC-MS

红松是松杉纲松科松属植物，红松籽为红松的种子，含有多种独特的活性成分，具有防止血脂沉积、降低胆固醇、预防动脉粥样硬化以及减肥的作用[1-3]。据测定，松籽油中富含大量的亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）等不能在人体内合成、必须从食物中摄取的不饱和脂肪酸[4-5]。

目前松籽油的制取方法有超临界萃取法[6-7]、有机溶剂萃取法[8]、冷榨法[9]等。冷榨法是一种绿色环保，操作简便，消耗动力小的传统压榨方法。采用冷榨法制油，在压榨过程中始终保持常温，能够最大限度地保留油中各种脂溶性营养成分（如维生素E、A），同时常温压榨可避免高温产生反式脂肪酸、油脂聚合体等有害物质，并可保持油料天然风味、色泽及其他有效成分[9-10]。脂肪酸的检测方法主要有近红外光谱技术[11-13]、气相色谱技术[14]、气相色谱质谱联用技术[15-16]等。但目前对松籽油中脂肪酸的测定研究较少，由于质谱可以对化合物结构进行准确定性，因此本文应用GC-MC联用技术对冷榨法提取的红松籽油脂肪酸进行了成分分析，为开发利用红松籽油提供了理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

长白山红松籽吉林省四平市紫涛干果行提供；甲醇、三氟化硼甲醇溶液、二氯甲烷色谱纯；脂肪酸标准品SIGMA公司。

6YL-190型液压榨油机长白山榨油机厂；电子精密天平瑞士METTLER TOLEDO；GCMS-QP2010型气相色谱质谱连用仪、NIST数据谱库日本岛津公司。

1.2红松籽油的提取

1.2.1工艺流程红松仁→烘干→除杂一软化→称重→装料→机械压榨→红松籽油。

将红松仁烘干去皮，清理除杂后，软化，备用。将红松籽仁用布包好后放入料筒中，调节榨油压力、榨油温度、榨油周期、停息周期，从出料口收集产物并计算萃取得率，出油温度经测定为53～54℃，在转速为10000r/min、4℃条件下离心20min去除杂质，制得红松籽油备用。

1.2.2红松籽油出油率计算方法红松籽出油率（%）=红松籽出油重量（mg）/红松籽重量（mg）×100。

1.2.3提取实验方案据单因素实验结果，确定上限压力A、榨油温度B、榨油周期C和停息周期D为影响因素，以红松籽油出油率为实验指标进行正交实验，优化红松籽油的提取工艺。因素水平设计如表1所示。

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

1.3红松籽油脂肪酸成分的测定

采用气相色谱质谱连用（GC-MS）技术对红松籽油脂肪酸组成进行定性分析，利用三氟化硼-甲醇快速甲酯化法对红松籽油脂肪酸进行衍生化，将衍生化的红松籽油脂肪酸，进行气相色谱-质谱联用仪全扫描分析，得到红松籽油总离子流和质谱图，并用化学工作站数据处理系统NISTOS检谱图库进行谱图解析确认红松籽油中各种脂肪酸的化学结构。首先用归一化面积百分比法定量计算红松籽油中各脂肪酸的相对百分含量。然后相同条件下进样等含量梯度的脂肪酸标准样品，利用数据分析软件分别做出红松籽油中所含的脂肪酸校正曲线，并利用校正曲线求得红松籽油中每种脂肪酸的含量。

1.3.1油的衍生化处理利用三氟化硼-甲醇快速甲酯化法[17]。称取150mg红松籽油，移入索氏提取瓶中，加入0.5mol/L NaOH-甲醇溶液4mL，使之溶解，待溶液呈透明状后，置于65℃水浴中沸腾15min，当油脂基本熔化，冷却后，加入5mL BF3-甲醇溶液，再置于水浴中沸腾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，取下层（二氯甲烷）溶液进行GC-MS分析。

1.3.2气相色谱质谱分析条件

1.3.2.1气相色谱条件色谱柱Rxi-5ms为石英毛细管柱（length：30m，ID：0.320mm，Film：0.25um）；柱温先保持100℃（3min），采用程序升温以20℃/min升至200℃，再以1℃/min升温至230℃；进样口温度为250℃；柱前压73.0kPa；柱流量1mL/min；分流比1∶100；进样量为0.5μL。

1.3.2.2质谱条件EI离子源，电子能量70eV，电子倍增器电压0.97kV，离子源温度为200℃，接口温度为230℃，溶剂切除时间2.5min，质谱检测起始时间3.0min[13-15]。

1.3.3标准曲线的绘制将脂肪酸标准品分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μL梯度进样，得到5个浓度梯度的标准脂肪酸总离子流图，对总离子流图进行峰积分，按保留时间、碎片离子峰及质谱库比较对照找到需要定量分析的脂肪酸，做出标准曲线，求出线性回归方程。

2　结果与分析

2.1红松籽品质测定结果

红松籽由种壳、种皮、种仁组成，经测定每100g红松籽其种壳、种皮、种仁的重量如表2所示。

表2　红松籽各部分质量百分比Table.2　The champions league fruit seed quality analysis

2.2红松籽油机械压榨工艺优化实验结果

2.2.1原料软化对松子出油率的影响将软化的红松籽与未经软化的红松籽进行压榨，比较二者的提取率。软化条件为温度45～50℃，软化10min，水分9%左右。

表3　软化对红松籽油提取率的影响Table.3　The experimental analysis of the softening factors in the red pine seed oil extraction rate

从表3可以看出，原料软化对红松籽油提取率没有影响，因此在后续研究中原料没有软化。

2.2.2红松籽油冷榨提取正交实验结果正交实验结果见表4，由极差R可知机械压榨影响红松籽油出油率主次因素依次是：停息周期＞榨油周期＞榨油温度＞上限压力。最优的工艺组合为A2B2C1D2，即上限压力为15MPa，榨油温度为45℃，榨油周期为4min，停息周期为9min。验证实验表明，三次提取率分别为60.2%、60.5%、60.3%，均值为60.3%，大于正交实验中的9个组合，因此确定以上条件为最优实验组合。

以因素A为误差项，对正交实验结果进行方差分析。由表5方差分析结果可知，榨油周期和停息周期对松仁出油率影响极显著；上限压力显著。

机械压榨的出油率，不仅与上限压力、温度、榨油周期和停息周期有关，还与实验所用的作物含油量有关。对于含油量低的作物，上限压力为主要影响因素，上限压力越大，出油率相对越高；对于含油量高的作物，榨油周期和停息周期为主要影响因素。

表4　正交实验及结果分析Table.4　The orthogonal experiment and result analysis of L9（34）

2.3红松籽油脂肪酸GC-MS分析结果

2.3.1红松籽油脂肪酸定性分析结果在设定的条件下对红松籽油脂肪酸甲酯进行分析，得到红松籽油脂肪酸甲酯的总离子色谱图，如图1所示。所得质谱图由标准质谱库计算机检索和标准质谱图比较，进行鉴定，得到脂肪酸甲酯结果见表6。在红松籽油样品中得到8种脂肪酸。

图1　红松籽油脂肪酸甲酯总离子流图Fig.1　Total ion current chromatogram of red pine seed oil

表5　正交实验设计方差分析Table.5　Variance analysis of orthogonal experiment

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

2.3.2脂肪酸校正曲线的绘制及回归方程的构建采用相同的操作参数，进样脂肪酸甲酯标准品，得到脂肪酸甲酯标准品的总离子流图，见图2。

图2　脂肪酸甲酯标准品总离子色谱图Fig.2　Gas chromatogram of fatty acid standard substance

表7　8种脂肪酸的线性回归方程及相关系数表Table.7　Equation of linear regression and coefficient correlation of 8 fatty acid

脂肪酸甲酯标准品的总离子色谱图及校准曲线如图3～图10所示。根据校正曲线以及脂肪酸标准样品中含有的目标脂肪酸含量可求出红松籽油中脂肪酸的含量。

图3　脂肪酸标准品棕榈酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.3　Total ion chromatogram and calibration curve of Hexadecanoic acid

图4　脂肪酸标准品亚油酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.4　Total ion chromatogram and calibration curve of linoleic acid

8种脂肪酸的线性回归方程及相关系数见表7，在选定的条件下，脂肪酸混合标准品得到了较理想的分离，样品的脂肪酸也得到了很好的分离，相关系数在0.9933564～0.9984600之间，线性范围在0.2～1.0μL之间。

图5　脂肪酸标准品油酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.5　Total ion chromatogram and calibration curve of oleinic acid

2.3.3精密度实验结果精密度实验结果如表8所示，表8中显示了各个脂肪酸的保留时间和所对应的峰面积，其中RSD在0.3474%～1.5874%之间，精密度良好。

图6　脂肪酸标准品硬脂酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.6　Total ion chromatogram and calibration curve of stearic acid

2.3.4红松籽油脂肪酸定量分析结果本次实验取红松籽油146.0mg，加入5mL三氟化硼，并用10mL二氯甲烷萃取，进样量为0.5μL，根据回归方程以及其他数据计算得出八种脂肪酸在样品中的含量如表9所示。

图7　脂肪酸标准品二十碳三烯酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.7　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosatrienoic acid

图8　脂肪酸标准品二十碳二烯酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.8　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosadienoic acid

3　结论

机械液压冷榨法影响红松籽油得率的主次因素依次是：停息周期＞榨油周期＞榨油温度＞上限压力，最优的工艺组合为：上限压力为15MPa，温度为45℃，榨油周期为4min，停息周期为9min，在此条件下红松籽油提取率为60.3%。

图9　脂肪酸标准品二十碳烯酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.9　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosenoic acid

图10　脂肪酸标准品二十碳酸总离子色谱图及对照校准曲线图Fig.10　Total ion chromatogram and calibration curve of eicosanoic acid

采用毛细管GC-MS法对红松籽油脂肪酸成分进行分析，共测定出8种脂肪酸：棕榈酸、亚油酸、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，其含量分别为4.08%、18.13%、11.48%、2.39%、0.87%、0.88%、1.04%、1.44%。

[1]李哲敏．松子仁的营养保健功能[J]．中国乳业，2001（7）：23-24．

表8　精密度实验结果Table.8　Analysis of precision

表9　红松籽油脂肪酸定量分析结果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*通讯联系人

刘静波（1962-），女，博士，教授，研究方向：营养与功能食品。

吉林省科技发展重点项目（YYZX201123-3）。