全 文 ：2010年 7月 Vol.28 No.7July2010 ChineseJournalofChromatography 668 ～ 672
研究论文 DOI:10.3724/SP.J.1123.2010.00668
＊通讯联系人:薛长湖 ,教授 ,研究方向为水产利用化学.E-mail:xuechanghu110@126.com.
基金项目:国家科技支撑计划项目(2008BAD94B04).
收稿日期:2010-03-02
气相色谱 /质谱法分析孔石莼中的脂肪酸
楼乔明 , 　徐　杰 , 　王玉明 , 　薛长湖＊ , 　孙兆敏
(中国海洋大学食品科学与工程学院 , 山东 青岛 266003)
摘要:建立了孔石莼脂肪酸的气相色谱 /质谱(GC/MS)测定方法。使用 Folch法提取了孔石莼中的总脂 , 经过 2
mol/LHCl-甲醇溶液的甲酯化处理后 ,采用 GC/MS法对其脂肪酸组成进行了分离分析 , 同时结合有机质谱学规
律 , 分别对饱和脂肪酸甲酯 、单不饱和脂肪酸甲酯和多不饱和脂肪酸甲酯的裂解规律和质谱特征进行了分析归纳。
通过质谱数据库检索和标准品对照 ,鉴定出孔石莼中的 24种脂肪酸 , 其中 9, 12, 15-十八碳三烯酸 、 4, 7, 10, 13-十六
碳四烯酸和 6, 9, 2, 15-十八碳四烯酸 3种主要多不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量的 45.14%。通过对孔石莼中脂肪酸
的分析 , 表明特征离子在脂肪酸甲酯尤其是多不饱和脂肪酸甲酯的定性方面具有很好的应用价值。
关键词:气相色谱 /质谱法;脂肪酸;孔石莼
中图分类号:O658　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-8713(2010)07-0668-05
AnalysisoffattyacidcompositionofUlvapertusaKjellm
bygaschromatography/massspectrometry
LOUQiaoming, XUJie, WANGYuming, XUEChanghu＊ , SUNZhaomin
(ColegeofFoodScienceandEngineering, OceanUniversityofChina, Qingdao266003, China)
Abstract:Amethodofgaschromatography/massspectrometry(GC/MS)wasestablishedto
determinethefatyacidsofUlvapertusaKjelm.ThetotallipidsofUlvapertusaKjelm were
extractedusingFolchmethod, derivatizedwithHCl-CH3 OHsolution, andanalyzedbyGC/MS.
Thefragmentationpaternsandmassspectrometrycharacteristicsofsaturatedfatyacids,
monounsaturatedfattyacidsandpolyunsaturatedfatyacidswereanalyzedandconcludedby
regularpatternsoforganicmassspectrometry.Accordingtothedatabaseindexandstandard
controls, twenty-fourfattyacidcomponentsinUlvapertusaKjelm wereidentified, andthe
contentsof9 , 12, 15-octadecatrienoicacid, 4, 7, 10, 13-hexadecatetraenoicacidand6, 9, 2, 15-
octadecatetraenoicacidaccountedfor45.14% ofthetotalfatyacids.Thequalitativeresultsof
fatyacidsinUlvapertusaKjelm show thatitisveryusefulinidentifyingfatyacidmethyl
estersbycharacteristicions, especialypolyunsaturatedfatyacidmethylesters.
Keywords:gaschromatography/massspectrometry(GC-MS);fatyacids;Ulvapertusa
Kjelm
　　孔石莼(UlvapertusaKjelm)属于绿藻门石莼
科石莼属 ,是一种大型绿藻 ,俗称海菠菜 、海白菜等 ,
广泛分布于西太平洋沿海 ,是我国野生经济藻类中
资源极为丰富的一种[ 1] 。自古以来 ,孔石莼在食用
和药用方面就有广泛的应用 。明朝李时珍的 《本草
纲目》中有 “下水 、利小便”之功效记载。 《中国海洋
药物辞典》记载 ,其具有软坚散结 、利水消肿 、降压
之功效 。在我国民间用于治疗甲状腺肿大 、水肿 、高
血压等症 。但是 ,当前对孔石莼这种海洋生物资源
的利用还相当有限 ,除了少量食用和药用外 ,仅有一
些作为饲料和肥料 ,对其药用等价值也尚未得到充
分开发[ 2] 。
　　目前 ,关于孔石莼化学成分的研究已有不少文
献报道[ 3-5] 。孔石莼的脂肪酸组成不同于一般生
物 ,其含有大量的十六碳四烯酸(C16∶4 )、十八碳四
烯酸(C18∶4 )等多不饱和脂肪酸(PUFAs),这些多不
　第 7期 楼乔明 ,等:气相色谱 /质谱法分析孔石莼中的脂肪酸
饱和脂肪酸都可以作为二十碳五烯酸(EPA)、二十
二碳六烯酸(DHA)的合成前体 [ 6, 7] ,具有降低细胞
中 n-6/n-3 PUFAs的比例和增加环氧化酶 -2(COX-
2)基因表达的作用 [ 8] 。但国内外对多不饱和脂肪
酸的研究主要集中在亚麻酸 、花生四烯酸 、二十碳五
烯酸 、二十二碳六烯酸等 ,对十六碳四烯酸和十八碳
四烯酸的研究相对较少。本文对孔石莼脂肪酸进行
气相色谱 /质谱法(GC/MS)分析 ,并用脂肪酸甲酯
标准品对孔石莼中的主要脂肪酸的裂解规律和质谱
特征进行了分析归纳 ,为孔石莼的进一步开发利用
和脂肪酸尤其是多不饱和脂肪酸的鉴定提供了一定
的参考依据 。
1　实验部分
1.1　仪器与试剂
　　6980N型气相色谱仪 、5973型质谱仪(美国 Ag-
ilent公司);Laborota4000 eficient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);Mili-QSynthesis超
纯水系统(美国 Milipore公司产品)。
　　直链脂肪酸甲酯标准品购于 Sigma公司;甲
醇 、三氯甲烷和正己烷购于天津市科密欧化学试剂
有限公司。
1.2　样品中总脂的提取
　　孔石莼于 2009年 11月采自青岛栈桥附近海
域 ,用自来水清洗 ,除去泥沙和其他杂草;样品经冷
风吹干 ,室温下保存。取孔石莼 10 g,粉碎 ,用氯仿-
甲醇(体积比为 2∶1)混合液 200 mL超声提取 30
min,然后浸提 24 h。过滤后 , 浸提液用 70 mL
0.9%(质量分数)氯化钠溶液洗涤 ,倒入分液漏斗
中静置分层 。氯仿层(下层 ,墨绿色)用无水硫酸钠
干燥后 ,蒸发浓缩 ,得到墨绿色浸膏。
1.3　总脂的甲酯化
　　取一定量的浸膏 ,加入 1 mL2 mol/LHCl-甲醇
溶液 ,于 60 ℃水浴中甲酯化 15 min,冷却后加入正
己烷和饱和氯化钠溶液各 1 mL,振荡后静置分层 。
取上清液供 GC/MS分析。
1.4　脂肪酸的 GC/MS分析
1.4.1　色谱条件
　　HP-INNOWax石英毛细管柱(30 m×0.32 mm
×0.25 μm),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 3 ℃/s由 170 ℃升到
210 ℃,然后在 210 ℃下保持 10 min,整个分析过程
为 23 min。
1.4.2　质谱条件
　　GC/MS接口温度 280 ℃,电子轰击(EI)离子
源 ,电离能量 70 eV,离子源温度 230 ℃,扫描周期
为 2.84次 /s,质量扫描范围为 m/z50 ～ 500。
1.4.3　定性与定量
　　脂肪酸甲酯化样品经 GC/MS分析 ,通过标准
品对照和质谱数据库检索 ,并结合特征离子对各组
分进行定性分析;同时按峰面积归一法对各组分进
行定量。
2　结果与讨论
2.1　脂肪酸甲酯的质谱特征
2.1.1　饱和脂肪酸甲酯的质谱特征
　　饱和脂肪酸甲酯通过麦氏重排和断裂 ,得到碎
片离子 [ CH3 OC(OH)=CH2 ] +(m/z74), 此离子
为饱和脂肪酸甲酯的基峰离子;C-C键断裂失去烃
基 C3 H7 ,得到 [ M-43] +离子;同时甲酯酰氧键经
断裂 ,得到 [ M-31] +离子;由此可以得到饱和脂肪
酸甲酯的特征离子:m/z74, [ M -43] + , [ M -
31] +及分子离子 M+。以十六碳酸(C16∶0 )甲酯为
例 ,其质谱图见图 1,特征离子为 m/z74、 227、239
和 270。
图 1　十六碳酸甲酯的质谱图
Fig.1　Massspectrumofhexadecanoicacidmethylester
2.1.2　单不饱和脂肪酸甲酯的质谱特征
　　单不饱和脂肪酸甲酯通过双键迁移和断裂产生
碎片离子 C4H+7 (m/z55),此离子为单不饱和脂肪
酸甲酯的基峰离子;经氢转移和诱导断裂 ,产生 [ M
-32] +离子;并通过麦氏重排和断裂 , 得到离子
m/z74和 [ M-74] +离子 ,由此可以得到单不饱和
脂肪酸甲酯的特征离子:m/z55 , [ M-74] + , [ M-
32] +及分子离子 M+。以 9-十八碳烯酸(C18∶1 )甲
酯为例 ,其质谱图见图 2,特征离子为 m/z55、222、
264和 296。
·669·
色 谱 第 28卷
图 2　9-十八碳烯酸甲酯的质谱图
Fig.2　Massspectrumof9-octadecenoic
acidmethylester
2.1.3　三烯及以上多不饱和脂肪酸的质谱特征
　　三烯酸甲酯通过双键迁移进行断裂产生环
C6H+7 离子(m/z79),此离子为三烯酸甲酯的基峰
离子(形成此基峰离子的条件为脂肪链中至少有 3
个双键 , 且双键之间的间隔不得大于一个亚甲
基 [ 9] );同时羰基发生断裂 ,产生 [ M-31] +离子;由
此可以得到三烯酸甲酯的特征离子:m/z79, [ M-
31] +及分子离子 M+。以十八碳三烯酸(C18∶3 )甲
酯为例 ,其质谱图见图 3,特征离子为 m/z79、261
和 292。
图 3　 9, 12, 15-十八碳三烯酸甲酯的质谱图
Fig.3　Massspectrum of9, 12, 15-octadecatrienoic
acidmethylester
　　多不饱和脂肪酸(三烯及以上)甲酯中碳链甲
基端第一双键位置可以根据 ω离子 [ Cn+5 H2n+6 ] +
(n为甲基端到第一双键位置的碳原子数)进行判
断;因此可以根据质谱图中 m/z108、122、150和
192的强弱来判断多不饱和脂肪酸为 n-3型 、n-4
型 、n-6型和 n-9型 [ 10-12] ;而多不饱和脂肪酸甲酯中
羰基端第一 、二双键的位置可以根据 α离子 [ Cn+6-
O2 H2n+6 ] +(n为羰基端到第一双键位置的碳原子
数)进行判断 ,具体判断离子见表 1[ 9, 13, 14] 。
　　从十八碳三烯酸甲酯的质谱图可以看出 ω离
子 为m/z108, 表明其为 n-3型脂肪酸 ;α离子为
表 1　多不饱和脂肪酸甲酯羰基端第一 、二双键位置与判断离子
Table1　Diagnosticionsandpositionsofthefirst
twodouble-bondsfromcarbonylgroupin
PUFAmethylesters
Positionofthefirsttwodouble-bonds
fromcarbonylgroup αion(m/z)
Δ4, 7 166
Δ5, 8 180
Δ6, 9 194
Δ7, 10 208
Δ8, 11 222
Δ9, 12 236
Δ10, 13 250
Δ11, 14 264
m/z236,表明羰基端前两个双键位于第 9、12号碳
原子 ,因此可以推算出十八碳三烯酸甲酯的 3个双
键依次位于第 9、12和 15号碳原子上 ,为 9, 12, 15-
十八碳三烯酸甲酯 。
图 4　4, 7, 10, 13-十六碳四烯酸甲酯的质谱图
Fig.4　Massspectrum of4, 7, 10, 13-hexadecatetraenoic
acidmethylester
图 5　6, 9, 2, 15-十八碳四烯酸甲酯的质谱图
Fig.5　Massspectrum of6, 9, 2, 15-octadecatetraenoic
acidmethylester
　　十六碳四烯酸 (C16∶4 )甲酯和十八碳四烯酸
(C18∶4 )甲酯的质谱图分别见图 4和图 5。两者的分
子离子峰分别为 m/z262和 m/z290,但随着双键
数目的增加以及碳链的增长 ,分子离子峰的强度减
弱;双键迁移进行 α断裂产生 C6H+7 离子 (m/z
79);α断裂产生 [ M-29] +离子(分别为 m/z233和
m/z261);同时两者双键迁移进行 α断裂产生较强
·670·
　第 7期 楼乔明 ,等:气相色谱 /质谱法分析孔石莼中的脂肪酸
的卓鎓离子 C7 H+7 (m/z91)[ 15] ,此离子可作为三烯
酸甲酯与四烯酸及以上多不饱和脂肪酸甲酯的区别
依据 。由此可以得到四烯酸及以上多不饱和脂肪酸
甲酯的特征离子:m/z79, 91, [ M-29] +及 M+。四
烯及以上多不饱和脂肪酸甲酯的分子离子强度很弱 ,
[ M-29] +可用于辅助判断其分子离子 M+。
　　从十六碳四烯酸甲酯和十八碳四烯酸甲酯的质
谱图可以看出 ω离子都为 m/z108 ,表明两者都为
n-3型脂肪酸;α离子分别为 m/z166和 m/z194,
表明十六碳四烯酸甲酯中羰基端前两个双键位于第
4、7号碳原子 ,而十八碳四烯酸甲酯中羰基端前两
个双键位于第 6、9号碳原子 ,因此可以推算出十六
碳四烯酸甲酯的 4个双键依次位于第 4、7、10和 13
号碳原子上 ,为 4, 7, 10, 13-十六碳四烯酸甲酯;而十
八碳四烯酸甲酯的 4个双键依次位于第 6、9、12和
15号碳原子上 ,为 6 , 9, 2, 15-十八碳四烯酸甲酯。
2.2　孔石莼脂肪酸鉴定结果
　　孔石莼脂肪酸成分的 GC/MS总离子流色谱图
见图 6。孔石莼脂肪酸成分分析在扣除溶剂峰后 ,
通过标准品对照和质谱数据库检索 ,并结合特征离
子进行定性分析 ,按峰面积归一法进行定量 ,结果列
于表 2。
图 6　孔石莼脂肪酸成分的GC/MS总离子流色谱图
Fig.6　TotalioncurrentchromatogramoffattyacidcomponentsinUlvapertusaKjellm byGC/MS
Forpeakidentifications, seeTable2.
表 2　孔石莼脂肪酸成分的鉴定及定量结果
Table2　IdentificationandquantificationresultsoffattyacidcomponentsinUlvapertusaKjelm
PeakNo.
inFig.6
Retention
time/min
Qualitative
method＊ Compound Characteristicion(m/z)
Content/
%
1 3.13 M, S dodecylicacidmethylester 74a, 171, 183, 214d 1.13
2 3.53 M 12-methyltridecylicacidmethylester 74a, 199, 211, 242d 0.38
3 3.66 M, S tetradecanoicacidmethylester 74a, 199, 211, 242d 0.37
4 3.95 M 12-methyltetradecanoicacidmethylester 74a, 213, 225, 256d 0.26
5 4.70 M, S pentadecanoicacidmethylester 74a, 213, 225, 256d 0.26
6 5.03 M, S hexadecanoicacidmethylester 74a, 227, 239, 270d 24.98
7 5.17 M 10-pentadecenoicacidmethylester 55a, 180, 222, 254d 0.39
8 5.34 M, S 9-hexadecenoicacidmethylester 55a, 194, 236, 268d 2.16
9 5.66 M 11-hexadecenoicacidmethylester 55a, 194, 236, 268d 3.49
10 6.14 M 9, 12-hexadecadienoicacidmethylester 67a, 192, 235, 266d 0.15
11 6.73 M 7, 10, 13-hexadecatrienoicacidmethylester 79a, 108b, 208c, 233, 264d 1.10
12 7.20 S 4, 7, 10, 13-hexadecatetraenoicacidmethylester 79a, 91, 108b, 166c, 233, 262d 12.67
13 7.89 M, S octadecanoicacidmethylester 74a, 255, 267, 298d 0.51
14 8.23 M, 8-octadecenoicacidmethylester 55a, 222, 264, 296d 0.79
15 8.36 M, S 9-octadecenoicacidmethylester 55a, 222, 264, 296d 13.61
16 8.61 M, S 11-octadecenoicacidmethylester 55a, 222, 264, 296d 0.31
17 9.03 M, S 9, 12-octadecadienoicacidmethylester 67a, 220, 263, 294d 1.43
18 9.59 M, S 6, 9, 12-octadecatrienoicacidmethylester 79a, 150b, 194c, 261, 292d 0.72
19 10.25 M, S 9, 12, 15-octadecatrienoicacidmethylester 79a, 108b, 236c, 261, 292d 12.80
20 10.85 S 6, 9, 2, 15-octadecatetraenoicacidmethylester 79a, 91, 108b, 194c, 261, 290d 19.67
21 14.07 M, S eicosanoicacidmethylester 74a, 283, 295, 326d 0.64
22 15.13 M, S 5, 8, 11, 14-eicosatetraenoicacidmethylester 79a, 91, 150b, 180c, 289, 318d 0.59
23 15.71 M, S 5, 8, 11, 14, 17-eicosapentaenoicacidmethylester 79a, 91, 108b, 180c, 287, 316d 0.82
24 16.32 M, S docosanoicacidmethylester 74a, 311, 323, 354d 0.77
　＊M:identifiedbyMSlibrary;S:identifiedbystandardsample.a:base-peakion;b:ωion;c:αion;d:molecularion.
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色 谱 第 28卷
　　从孔石莼的 GC/MS图中共鉴定出脂肪酸 24
种 ,其中主要的脂肪酸为十六碳酸(24.98%)、十八
碳四烯酸(19.67%)、十八碳烯酸(13.61%)、十八碳
三烯酸(12.80%)、十六碳四烯酸(12.67%),这 5种
脂肪酸占总脂肪酸含量的 83.73%。在总脂肪酸中 ,
饱和脂肪酸占 29.30%,不饱和脂肪酸占 70.70%;其
中单不饱和脂肪酸占 20.75%, 多不饱和脂肪酸占
49.95%,说明孔石莼脂肪酸中不饱和脂肪酸占绝对
优势 ,并且在不饱和脂肪酸中 ,多不饱和脂肪酸又占
据主导地位 ,且 9, 12, 15-十八碳三烯酸 、4, 7, 10 , 13-
十六碳四烯酸和 6, 9, 2, 15-十八碳四烯酸 3种主要
多不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量的 45.14%。
　　本实验鉴定到的孔石莼中的主要脂肪酸与李宪
璀等[ 16]的等碳链长值法(ECL)的定性结果一致 ,说
明 GC/MS对脂肪酸具有很好的定性作用;同时也
表明特征离子在脂肪酸尤其是多不饱和脂肪酸定性
方面具有很好的应用价值 ,特别在多不饱和脂肪酸
双键的定位上具有一般方法无法比拟的优势。
3　结论
　　GC/MS作为脂肪酸分析的一种有效方法 ,操作
简单快速;同时在无标准品情况下 ,结合特征离子的
定性分析 ,其结果比一般方法更准确可靠 。根据
GC/MS对孔石莼脂肪酸成分研究分析 ,鉴定出 24
种脂肪酸 ,多不饱和脂肪酸占 49.95%,且 4, 7, 10,
13-十六碳四烯酸和 6, 9 , 2, 15-十八碳四烯酸占总脂
肪酸 32.34%,而其他生物中很少含有这两种脂肪
酸 。本实验对孔石莼十六碳四烯酸和十八碳四烯酸
的定性定量研究 ,为孔石莼资源的综合利用和多不
饱和脂肪酸的鉴定提供了一定的理论依据和参考 。
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