高油酸油菜中甘油三酯的組成及結(jié)構(gòu)研究

官 梅，陳洪，熊興華，呂 昕，李 栒，黃鳳洪,*，官春云,*

aDepartment of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China

bOil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430062, China

高油酸油菜中甘油三酯的組成及結(jié)構(gòu)研究

官 梅a，陳洪b，熊興華a，呂 昕b，李 栒a，黃鳳洪b,*，官春云a,*

aDepartment of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China

bOil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430062, China

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Received 5 November 2015

R evised 5 February 2016

Accepted 26 May 2016

Available online 22 June 2016

油菜

植物油中甘油三酯(TAG)的脂肪酸組成及其在甘油主鏈上的位置決定了植物油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。本研究采用氣相色譜法(GC)和高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS/MS)分析了不同油酸含量的甘藍(lán)型油菜籽油的甘油三酯的脂肪酸組成和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：高油酸油菜籽油的油酸含量為80%左右。TAG?；偺紨?shù)(CN值)為54的甘油三酯的相對(duì)含量占80%以上。主要的甘油三酯為OOO，相對(duì)含量最高達(dá)71.75%，其次是OOL 7.56%、OOLn 4.81%和SOO 4.74%。在高油酸的品種中油酸主要集中在甘油三酯上的sn-2位，而在高芥酸品種中，油酸主要集中在甘油三酯上的sn-1/3位置。結(jié)果表明，高油酸油菜籽油是一種具有極高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的植物油。

? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

1.引言

隨著老年化社會(huì)步伐加快，預(yù)防心血管疾病、老年癡呆等慢性疾 病對(duì)于全世界的醫(yī)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的議題。大量的研究表明，脂質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)心血管疾病的形成具有重要影響，過(guò)度的脂肪攝入是誘發(fā)心血管疾病的重要原因。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，攝取具有合理結(jié)構(gòu)和功能的食用油能延緩心血管疾病等慢性疾病的發(fā)生，不同來(lái)源的脂肪酸具有不同的碳鏈長(zhǎng)度、雙鍵數(shù)目以及雙鍵位置，因此表現(xiàn)出不同的化學(xué)和物理性質(zhì)。油中高含量的脂肪酸(大約95%)，其組成、飽和度、鏈長(zhǎng)以及在甘油三酯(TAG)脂肪酸雙鍵的位置，一段時(shí)間被認(rèn)為與食用油的營(yíng)養(yǎng)相關(guān)[1]。而且因?yàn)榱Ⅲw定向分布的可變性，具有相同的結(jié)構(gòu)和組成的脂肪酸對(duì)甘油三酯的吸收和新陳代謝會(huì)產(chǎn)生不同的影響[2,3]。

隨著不同脂肪酸?；恢?stereospecifi c number, SN)測(cè)定技術(shù)的發(fā)展，脂肪酸在甘油骨架上的位置能被有效地確定[4,5]。在甘油三酯中測(cè)定酰化脂肪酸的分布對(duì)于改良甘油三酯的結(jié)構(gòu)很重要，優(yōu)化它的物理化學(xué)性質(zhì)，并且提高食用油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，開(kāi)發(fā)更健康的油供人類食用。改良菜籽油的脂肪酸組成是油菜育種的一個(gè)重要目標(biāo)[6]，之前成功培育了雙低油菜(低芥酸、低硫苷)品種，目前的研究集中在培育高油酸品種，因?yàn)楦哂退嵊涂山档脱褐械兔芏戎鞍缀亢湍懝檀己?，能有效降低心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，在某些研究中，包括降低癌癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。此外，高油酸油菜籽油具有較好的熱穩(wěn)定性，不易氧化，貨架期較長(zhǎng)。我們通過(guò)γ60電離輻射獲得了油酸含量在80%以上的高油酸油菜品系[7-10]。經(jīng)連續(xù)自交和對(duì)農(nóng)藝性狀的選擇，已培育出一些性狀穩(wěn)定的自交品系和品種。為弄清這些品系的甘油三酯的分子結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，特進(jìn)行本研究。

2.材料與方法

2.1.實(shí)驗(yàn)材料

共采用6份材料，樣品1、2為高油酸材料(含油酸80%以上)；3、4為中油酸材料(含油酸60%左右)，即低芥酸材料；5、6為低油酸材料(含油酸30%以下)，即高芥酸材料。以上材料均為湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料作物研究所提供的自交種子。

2.2.實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1.從油菜籽中萃取油

根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]中的方法萃取油。簡(jiǎn)單地說(shuō)，首先采用微玻璃槌使少量的油菜干種子變成顆粒大小小于0.5 mm的微粒均勻分布，然后，將這些樣品放入2 mL裝有石油醚的離心管，放入微型離心機(jī)，在45℃超聲波水浴1.5 h萃取，離心分離后，通過(guò)液氮使石油醚蒸發(fā)，使上清液干燥分離。

2.2.2.脂肪酸組成和甘油三酯脂肪酸?；溈偺紨?shù)(CN值)分析

甲酯化方法與參考文獻(xiàn)[4]相同，脂肪酸組成的分析根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)[4,5]下的動(dòng)物和植物脂肪和油脂分類進(jìn)行，即脂肪酸甲酯的氣相色譜分析法。我們采用氣相色譜儀安捷倫7890A分析脂肪酸的組成， 毛細(xì)管色譜柱為安捷倫HP-FFAP(30 m×0.25 mm,0.25 μm，分離分析脂肪酸甲酯)，F(xiàn)ID檢測(cè)器。甘油三酯脂肪酸的?；嫉目倲?shù)目采用氣相色譜儀安捷倫7890A分析，瓦里安色譜柱VF-5ht(30 m×0.32 mm,0.1 μm)，F(xiàn)ID檢測(cè)器。

2.2.3.菜籽油中甘油三酯（TAG）組成含量的分析測(cè)定

甘油三酯定性分析方法根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]。簡(jiǎn)單地說(shuō)，菜籽油被溶解在大約65 mg·mL-1己烷中，然后被乙腈(CAN)/含有0.5%氨的異丙醇(7∶3，V/V)稀釋到0.65 mg·mL-1。采用電噴霧(ESI)串聯(lián)質(zhì)譜，中性丟失(NL)掃描模式，并以增強(qiáng)產(chǎn)物離子(EPI)掃描模式輔助判斷，定量分析使用的儀器分析方法為高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS/MS)，色譜柱為Zorbax Eclipse Plus C18[150 mm×4.6 mm(內(nèi)徑)，粒徑5 μm]。為了分離菜籽油中的甘油三酯，溶劑A為100%乙腈，溶劑B為含0.5%氨水的異丙醇，以A和B為流動(dòng)相，使用如下梯度模式：0～20 min，70%～30% A；20～23 min，30% A；23～23.1 min，30%～70% A；23.1～28.0 min，70% A。流速：1 mL·min-1；進(jìn)樣量：20 μL；柱溫：35 ℃。大氣壓化學(xué)電離(APCI)，多重反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)(MRM)模式，色譜柱為C18柱。串聯(lián)四級(jí)桿線性離子阱質(zhì)譜API 4000 Q-Trap購(gòu)自美國(guó)AB Sciex公司；色譜儀安捷倫1200系列HPLC系統(tǒng)購(gòu)自美國(guó)安捷倫公司。

3.結(jié)果與分析

3.1.菜籽油中脂肪酸的組成

使用HP-FFAP毛細(xì)管色譜柱GC-FID檢測(cè)甲酯化處理的6種樣品，分析測(cè)試樣本的脂肪酸組成及其相對(duì)百分含量。結(jié)果表明，1、2號(hào)樣品油酸含量為85.31%和74.67%，為高油酸材料；3、4號(hào)樣品油酸含量為60.47%和64.90%，為低芥酸材料(即中油酸材料)；5、6號(hào)樣品油酸含量為23.05%和24.07%，芥酸以及花生烯酸含量較高(即低油酸材料)，結(jié)果詳見(jiàn)表1。

3.2.菜籽油中甘油三酯脂肪酸?；溈偺紨?shù)的組成分析

使用VF-5ht毛細(xì)管色譜柱GC-FID 檢測(cè)6個(gè)菜 籽油樣品中的TAG的不同脂肪酸酰基鏈總碳數(shù)的分布及其相對(duì)百分含量，發(fā)現(xiàn)1～4號(hào)樣本TAG的CN值主要為C52和C54，而5、6號(hào)樣本TAG的CN值分布較寬(從C52到C62)，結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表1 GC-FID分析甲酯化處理后的6種油中的脂肪酸組成及其相對(duì)百分含量

3.3.菜籽油中甘油三酯的組成及其相對(duì)百分含量

使用Shotgun MS中性丟失掃描模式(NL)以及高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)的多重反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)模式(MRM)的方法，對(duì)6種油進(jìn)行定性和定量分析，一共鑒定出41種TAG分子，其中，高油酸樣品(1、2號(hào)樣品)和低芥酸樣品(3、4號(hào)樣品)中TAG分子種類為16種，高芥酸樣本(5、6號(hào)樣品)共鑒定出41種TAG分子，其相對(duì)百分含量見(jiàn)表3。

3.4.菜籽油中甘油三酯的基本結(jié)構(gòu)

菜籽油中甘油三酯幾種基本結(jié)構(gòu)的相對(duì)百分含量的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

4.討論

高油酸油菜籽油具有優(yōu)良的營(yíng)養(yǎng)成分。從表1可看出，高油酸油菜籽油(1、2號(hào)樣品)中除含有85.31%、74.67%油酸外，還含有亞油酸酸(3.41%、11.74%)、亞麻酸(4.40%、6.20%)、棕櫚酸(3.63%、4.03%)、硬脂酸(2.32%、2.33%)以及少量花生烯酸。而常規(guī)高芥酸油菜籽油中長(zhǎng)鏈脂肪酸花生烯酸和芥酸含量較高。

高油酸油菜籽油的甘油三酯主要有4種類型。我們育成的兩個(gè)高油酸品種(1、2號(hào)樣品)中甘油三酯的組成：U18/U18/U18分別占87.48%和88.09%；其次為S18/U18/U18，分別占4.74%、3.99%；第三為U18/S16/ U18，分別占3.31%和3.30%；第四為U20/U18/U18，分別占3.41%和2.81%。另外，還有U18/S18/U18和S16/ U18/U18，所占份額均在1%以下(僅樣品2為1.4%)?？梢?jiàn)高油酸品種甘油三酯的甘油主鏈上三個(gè)位置的?；舅峋鶠橛退?，或至少有兩個(gè)位置的酰基脂肪酸為油酸。

表2的結(jié)果表明，高油酸油菜(1、2號(hào)樣品)和低芥酸油菜(3、4號(hào)樣品)中甘油三酯?；偺紨?shù)分布比較簡(jiǎn)單，主要是?；偺紨?shù)為52和54的甘油三酯，且?；偺紨?shù)為54的甘油三酯的相對(duì)含量占80%以上。表3的分析結(jié)果表明，酰基總碳數(shù)為54的甘油三酯主要為OOO。而高芥酸油菜(5、6號(hào)樣品)中甘油三酯?；偺紨?shù)分布相對(duì)較寬，且以酰基總碳數(shù)為56和58的甘油三酯為主，這是由于高芥酸菜籽中含有較高含量的花生烯酸(C20∶1)和芥酸(C22∶1)所致。從表3的結(jié)果可以看出，高芥酸品種菜籽油中甘油三酯OOO的含量明顯下降，而含有芥酸的甘油三酯的含量明顯上升，這是酰基總碳數(shù)為54的甘油三酯的含量較低而?；偺紨?shù)為56和58的甘油三酯的含量較高的原因。

表2 GC-FID分析6種油中TAG?；溈偺紨?shù)組成及其相對(duì)百分含量

在植物種子中，脂肪酸是甘油三酯生物合成的前體。甘油三酯是由1分子的甘油與3分子的脂肪酸通過(guò)酯鍵相結(jié)合而成[12,13]。油脂中脂肪酸組成決定了甘油三酯的種類[14]。表3的甘油三酯分析結(jié)果表明，高油酸油菜樣品(1、2號(hào)樣品)中OOO的相對(duì)含量為71.75%和60.19%，低芥酸油菜樣品(3、4號(hào)樣品)中OOO的相對(duì)含量為42.98%、49.21%，而高芥酸油菜樣品(5、6號(hào)樣品)中的OOO的相對(duì)含量低至5%左右，而GOEr、ErErO等的相對(duì)含量則有明顯增加。從高油酸、低芥酸和高芥酸油菜籽油中含有油酸組分的甘油三酯的相對(duì)含量分布圖(圖1)中可以非常明顯地看到，油酸含量對(duì)甘油三酯OOO的含量有著很大的影響。高油酸油菜籽油中OOO的相對(duì)含量要明顯高于其在低芥酸菜籽油中的水平。從這個(gè)變化圖中也可以看出由于低芥酸油菜籽油中含有較高的亞油酸(21.44%和18.91%)，使得其甘油三酯OOL的含量要高于高油酸油菜籽油中的含量。從這個(gè)結(jié)果分析可以得知，正是由于高油酸油菜樣品中有著高的油酸含量，使得其菜籽油中甘油三酯OOO的含量明顯高于普通油菜。

與高油酸油菜相比，由于高芥酸油菜籽油中含有較高的亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)、花生稀酸(C20∶1)和芥酸(C22∶1)，所以甘油三酯的種類更為復(fù)雜，含有ErLnP、GGLn、ErLnO、OOG、ErLP、GGL、OLEr、ErLnG、ErLnL、SLEr、OOEr、ErLG、ErErLn、SOEr、GOEr、ErErL、ErErO等。針對(duì)這種情況，我們推測(cè)在高油酸樣本中OOO的含量很高，從而導(dǎo)致油酸的高水平，而在高芥酸樣本中，OOO含量很低，影響油酸水平的物質(zhì)為GOEr、ErErO等，故而油酸的水平是總體低于芥酸的水平并受芥酸水平的影響。

表3 6種菜籽油中TAG的組成及其相對(duì)百分含量

在不同的植物油中，TAG的脂肪酸是非隨機(jī)分布的，Vichi等[1]研究表明橄欖油中不飽和脂肪酸，特別是多不飽和脂肪酸在TAG中的偏好性為sn-2 ＞ sn-1 ＞sn-3。我們育成的高油酸材料的油酸的TAG的含量分別是95%、91%和80%(1號(hào)樣品)，這與Vichi等的研究一致。就Kennedy途徑而言，高油酸材料的LPAT對(duì)油酸的親和性比GPAT和DGAT要高。我們育成的高油酸品種的sn-3位上沒(méi)有檢測(cè)到飽和脂肪酸(表3)，說(shuō)明高油酸材料中DGAT對(duì)飽和脂肪酸的親和性不高。

相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，海甘藍(lán)和高芥酸甘藍(lán)型油菜油中的長(zhǎng)碳鏈的芥酸主要位于甘油三酯的sn-1、sn-3位，而sn-2位芥酸含量較低，因此一般認(rèn)為難以從這些資源材料中育成芥酸含量大于66%的高芥酸品種[9]。油菜的DGAT轉(zhuǎn)化卷心菜后能利用1,2-二芥酰甘油合成三芥酰甘油，而卷心菜的TAG的sn-3位沒(méi)有芥酸[10]。這也說(shuō)明油菜DGAT具有轉(zhuǎn)化芥酸的能力。高油酸材料就不存在這個(gè)問(wèn)題，在甘油三酯的sn-1/3和sn-2位置都能連接油酸分子，說(shuō)明在油菜育種中進(jìn)一步提高油酸含量是可能的，我們就曾獲得油酸含量為93.50%的超高油酸油菜的育種材料。

圖1.高油酸、低芥酸和高芥酸油菜籽油中含有油酸組分的甘油三酯的相對(duì)含量分布圖

表4 6個(gè)樣品幾種基本結(jié)構(gòu)的相對(duì)百分含量

致謝

本研究由引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃(“948”計(jì)劃)(2006-G04)和油料脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目支持。

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Mei Guan, Hong Chen, Xinghua Xiong, Xin Lu, Xun Li, Fenghong Huang, and Chunyun Guan declare that they have no confl ict of interest or fi nancial confl icts to disclose.

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* Corresponding author.

E-mail address: huangfh@oilcrops.cn; guancy2011@aliyun.com

2095-8099/? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.

This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

英文原文: Engineering 2016, 2(2): 258-262

Mei Guan, Hong Chen, Xinghua Xiong, Xin Lub, Xun Li, Fenghong Huang, Chunyun Guan.A Study on Triacylglycerol Composition and the Structure of High-Oleic Rapeseed Oil.Engineering, http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.02.004

脂肪酸

甘油三酯

位置異構(gòu)體