芝麻籽粒脂肪含量核磁共振无损快速测定方法的建立

魏利斌++苗红梅++李春+张海洋

摘要：以冷榨芝麻油为标样，制作出核磁共振检测芝麻脂肪含量的标准曲线，建立了核磁共振无损快速测定芝麻籽粒脂肪含量的方法（简称核磁共振法，NMR）。分别采用索氏提取法和核磁共振仪检测方法，测定了50份国内外芝麻种质资源籽粒的脂肪含量，对这2种方法测定值进行比较分析结果表明，利用NMR法与索氏提取法测定的结果同样稳定，籽粒脂肪含量范围在29.48%～58.71%，而且2组测定结果极显著相关（系数为r=0.991 8），测定值的绝对偏差仅为0.10～2.05百分点。与索氏抽提法相比，核磁共振法可保证籽粒不破损，而且操作简便、快速，所测数据准确、可靠，不受种子含水量、种皮色等因素的影响。因此，该方法在今后芝麻籽粒脂肪含量快速测定和品质性状研究中具有广泛的应用前景。

关键词：芝麻；脂肪含量；索氏提取法；核磁共振法

中图分类号： O482.53+2；S565.301文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0386-03

芝麻是我国重要的优质油料作物，其种子含油量45%～58%，还含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、芝麻酚等营养物质，是人类最为理想的植物油脂之一。芝麻籽粒脂肪含量高低是评价其品质的重要指标，也是遗传育种研究工作者最關注的品质性状。在芝麻籽粒品质分析中，多采用索氏提取法（GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》）这一经典的方法测定芝麻种子脂肪含量。该方法测定结果准确性较高，但操作过程繁琐、周期长、成本高，而且需要破损磨碎待测样品，样品用量较大，极大地限制了芝麻优质育种的工作开展[1]。近10年来，核磁共振技术（nuclear magnetic resonance，NMR）得到了不断发展和完善，并已成功用于大豆、花生、油菜、棉花、玉米等作物籽粒脂肪含量测定[2-6]。该技术是基于原子核磁性的一种技术，可用于快速定量分析检测样品，对样品不具破坏性，而且简便、灵敏度高[7-8]。目前，国内外尚未见有关利用核磁共振技术进行芝麻种子脂肪含量测定的研究报道。因此，本研究拟定以冷榨芝麻油为标样，建立NMR检测芝麻籽粒脂肪含量的标准曲线，比较NMR与索氏提取法在芝麻籽粒含油量分析中的优劣性，以期建立芝麻脂肪含量核磁共振无损快速测定方法。

1材料与方法

1.1供试材料

从2012年芝麻资源南繁材料中选用国内外不同地区的芝麻种质材料50份，编号见表1，其中包括白芝麻25份，黑芝麻10份，中间色（黄、灰、褐、棕等）芝麻材料15份。

1.2索氏提取法测定芝麻籽粒脂肪含量

分别选择HNZM01～HNZM50样品饱满籽粒10 g，2012年委托农业部农产品质量监督检验测试中心（郑州），采用国家质量技术监督局颁布的标准方法——索氏提取法[9]测定籽粒脂肪含量，每样重复测定3次，用于计算样品脂肪含量的“平均值±标准误”。所用化学试剂为国产分析纯。

1.3核磁共振法测定芝麻籽粒脂肪含量

在选用冷榨芝麻油做标样制作NMR法标准曲线的基础上，分别选择HNZM01～HNZM50样品饱满籽粒2 g，利用NMI20核磁共振成像分析仪（上海纽迈电子科技有限公司生产）测定各样品的核磁信号强度，再通过标准曲线计算出样品籽粒脂肪含量。每样重复测定3次，用于计算样品脂肪含量的“平均值±标准误”。

2结果与分析

2.1核磁共振法标准曲线的制定

本试验选用优质芝麻，首先通过冷榨获得纯正的芝麻油样品，再分别取冷榨芝麻油配制7个不同脂肪含量的标样，脂肪含量分别为0、42.31%、51.22%、62.51%、75.23%、89.22%、99.83%，然后利用NMI20核磁共振成像分析仪对各标样进行核磁信号检测，根据不同标样脂肪含量与核磁信号强度制作出NMR法标准曲线（图1），该标准曲线的回归方程为y=29.754x-18.774，r2=1，表明标样中芝麻脂肪含量与核磁信号强度呈显著的线性关系。

2.2核磁共振法和索氏提取法测定芝麻籽粒脂肪含量结果的比较

分别选用核磁共振法（NMR）与索氏提取法，对50份芝麻种质资源籽粒中脂肪含量进行了检测，结果见表1。在索氏[CM（25]抽提法测定结果中，50份芝麻种质籽粒脂肪含量范围为[CM）]

30.50%～58.41%，样品具有广泛的代表性。

在NMR检测结果中，50份芝麻种质籽粒脂肪含量的范围为29.48%～58.71%，与索氏抽提法结果的差值范围为 -1.06～2.05百分点，最小偏差为0.10百分点。从这2组测定值比较分析的结果还可以看出，具有极端（高、低）脂肪含量的6个芝麻种质脂肪含量排序完全相同。其中，脂肪含量最高的3个芝麻材料分别为HNZM02[58.71%（A）、58.41%（B）]、HNZM21[58.61%（A）、57.29%（B）]和HNZM10[5771%（A）、57.09%（B）]；脂肪含量最低的3个芝麻材料均分别为HNZM41[29.48%（A）、30.50%（B）]、HNZM38[36.97%（A）、37.40%（B）]和HNZM45[45.15%（A）、4440%（B）]。对NMR法与索氏提取法测定数据进行相关性分析的结果表明，这2种方法所得的测定值极其一致，相关系数为 r=0.991 8，说明NMR法测定结果稳定、可靠，可以用于芝麻籽粒脂肪含量检测。

3讨论

芝麻是世界上最古老的油料作物之一，阐明芝麻高含油量遗传机理、进一步改良芝麻品质是芝麻遗传育种研究工作中的重要任务之一[10-11]。目前，在分析芝麻籽粒脂肪含量过程中，多采用索氏提取法和近红外光谱法，利用索氏提取法测定的成本较高，采用近红外光谱法检测结果受种子干燥程度或种皮颜色等因素影响较大[9，11]。为建立更为精准、快速的芝麻籽粒油脂含量检测方法，本研究采用NMR技术开展了芝麻籽粒油脂含量检测分析。利用NMR方法测定的结果表明，在50个国内外芝麻种质中，籽粒脂肪含量范围在 29.48%～58.71%，其中白芝麻48.58%～58.71%，中间色芝麻48.43%～55.29%，黑芝麻29.48%～52.49%。

NMR法是基于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动，利用信号/质量比来直接检测脂肪（游离与结合态脂肪）的总含量。自旋角动量的具体数值是由原子核的自旋量子数决定的[12]；核磁能够穿透整个样品进行检测，所以信号不受样品均匀性、籽粒表面特性如色度、冰晶、颜色和质地等因素影响。本研究结果也证实，在不同粒色的芝麻种质中，NMR检测结果与索氏提取法测定结果较为一致，数据绝对偏差很小，仅为0.10～2.05百分点，而且这2种方法测定的结果呈极显著相关（系数为r=0.991 8）；这表明NMR法与索氏提取法一样，适用于芝麻籽粒含油量检测，而且数据稳定、可靠。

但是，研究过程中也发现，90%芝麻样品测定出的籽粒脂肪[CM（25]含量均高于索氏提取法测定的结果，且测定值标准误较索

氏提取法的小。这可能有2个方面的原因，一是索氏提取法是通过乙醚、石油醚等有机溶剂将脂肪抽提出来。由于这些溶剂只能抽提游离脂肪，无法提取结合态脂肪，因此索氏提取法无法对含量较小的结合态脂肪含量进行测定，而NMR可以同时检测到游离和结合态脂肪含量。因此，NMR测定值往往要略高于索氏提取法结果，这也说明NMR法测定数据更为准确。二是索氏提取法测定数据易受测试环境等因素影响，如样品粉碎及干燥程度、滤纸筒高度（不能超过回流弯管，否则乙醚不易穿透样品，使脂肪不能全部提出）、有机溶剂纯度（溶剂中若含有水分，则可能将样品中的糖以及无机物抽出）、烘箱烘干时间（加热时间过长，易引起油脂氧化等，并导致质量增加）等因素。在索氏提取法测定过程中，上述因素均可对测试结果造成误差。由此可见，与索氏提取法相比，NMR法更为准确、可靠。此外，NMR法不需要干燥、样品粉碎等过程，不需试剂，用样量小，不对样品形成损害、操作简便、耗时短，测定过程简便、快速（短于1 min）。因此，NMR法在今后快速检测芝麻籽粒品质以及进一步开展芝麻油脂形成机理等相关品质研究中具有广泛的应用前景。

参考文献：

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