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红花椒油和青花椒油中脂肪酸组成的GC-MS的对比研究



全 文 :红花椒油和青花椒油中脂肪酸
组成的GC-MS的对比研究
曹蕊1,杨潇1*,蒋珍菊1,盛家武2
(1.西华大学 生物工程学院,成都 610039;2.四川白家食品有限公司,成都 610100)
摘要:采用索氏抽提法从花椒中提取花椒油,并分别用三种甲酯化方法处理,用GC-MS进行分析,比较
三种甲酯化方法。以最优甲酯化方法分别处理红花椒油和青花椒油后,进行GC-MS分析,并对两种花
椒油的脂肪酸组成和相对含量进行比较。结果显示以氢氧化钾-甲醇法进行甲酯化后,从红花椒油可分
析得到11种脂肪酸,为最优方法。同种方法下青花椒油分析得到13种脂肪酸。花椒油中主要脂肪酸
为:9-十六碳烯酸、十六酸、9,12-十八碳二烯酸、9-十八碳烯酸、十八酸。
关键字:花椒油;脂肪酸;甲酯化;GC-MS
中图分类号:TS207.7   文献标识码:B   文章编号:1000-9973(2011)08-0102-04
The GC-MS contrast study of faty acids in essential oil of
Zanthoxylum bungeanum and Zanthoxylum schinifolium
CAO Rui 1,YANG Xiao1*,JIANG Zhen-ju1,SHENG Jia-wu2
(1.Bioengineering School,Xihua University,Chengdu 610039,China;
2.Sichan Baijia Food Company Limited,Chengdu 610100,China)
Abstract:The essential oil of Zanthoxylum was extracted by Soxhlet extraction.The fatty acids in Zan-
thoxylum oil were esterified respectively by three methods,then analyzed and compared the three
methods by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The Zanthoxylum schinifolium(green
huajiao)oil and Zanthoxylum bungeanum(red huajiao)oil were disposed with the best method to con-
trast the fatty acids and the content of two Zanthoxylum essential oil by GC-MS analysis.The result
revealed that the best methylation method of Zanthoxylum was MeOH-KOH methylation.There are
11fatty acids in Zanthoxylum bungeanum essential oil and 13fatty acids in Zanthoxylum schinifolium
essential oil with the best method by GC-MS.The fatty acids in essential oil of two Zanthoxylum are
as folow:9-Hexadecenoic acid,Hexadecanoic acid,9,12-Octadecadienoic acid,9-Octadecenoic acid,
Octadecanoic acid.
Key words:Zanthoxylum essential oil;fatty acids;Methylation;GC-MS
  花椒(Zanthoxylum L)属芸香科,落叶灌木或乔
木,被誉为 “八大味”之一,又是一味传统中药,具有温
中散寒、除湿、杀虫、止痛等作用。花椒在全世界约有
250种,我国约有45种,13个变种,但大部分花椒品种
收稿日期:2011-03-16        *通讯作者
基金项目:西华大学食品生物技术省级重点实验室开放研究基金资助项目(SZJJ2009-005)
作者简介:曹蕊(1987-),女,云南昆明人,硕士研究生,研究方向:食品营养与安全。
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分析检测  2011年第8期
总第36卷
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CHINA CONDIMENT
仍处于野生状态。在我国,除东北、内蒙古等少数地区
外,其他大部分省区都有较多栽植,并大多栽植于低山丘
陵、梯田边缘和庭院周围。近年来,已建立了陕西韩城,
山东泰安,四川金阳、茂汶、汉源,重庆江津等全国闻名的
花椒产业基地,年产花椒12万吨左右[1-3]。其中以红花椒
和青花椒两类为最常见的分类。红花椒果实呈红色或紫
红色,密生瘤状突起的腺点,其中以“大红袍”代表。青花
椒又称土花椒,果球形,表皮呈灰绿色或棕绿色,表面腺
点不怎么突出,顶端有极小的喙[4]。花椒中的含有丰富
的精油,已有的研究表明,花椒精油有抗氧化活性,并且
对抑制炎症和细菌方面有重要作用[5]。
目前,对于花椒的研究中主要在花椒挥发油的含量,
化学组成等方面,但对于花椒精油中脂肪酸成分的研究,
特别是青花椒油和红花椒油中脂肪酸组成的差异比较还
尚少。本文对两种花椒油的脂肪酸成分进行比较,分析
两种花椒油脂肪酸组成的异同,旨在为花椒在食品,医
药,保健等领域的进一步研究应用提供基础依据。
1 材料和方法
1.1 主要材料和试剂
市售青花椒,红花椒:干燥粉碎,过60目筛(孔径
<0.03mm),备用。
1.2 主要仪器
GC/MS 2010Plus 日本岛津 NIST08质谱
库;ZA-200A高速重要粉碎机 长沙市岳麓区中南制
药机械厂等。
1.3 花椒油的提取
花椒精油的提取一般采取三种方式:水蒸气蒸馏
法,直接回流法,索氏抽提法[6]。索氏抽提法操作方
便,溶剂回收率高,提取精油产率高,因此采用索氏抽
提法提取花椒精油。
分别称取处理过的红花椒粉和青花椒粉2g,用滤
纸包好放入滤纸筒,加入无水乙醚,放入脂肪测定仪中
进行索氏抽提,45℃抽提7h。
1.4 花椒油脂肪酸分析中最适甲酯化方法的选择
在脂肪酸分析中,由于脂肪酸极性较强,是一种热敏
性物质,在高温下容易发生聚合、脱羧、裂解等副反应,直
接进行气相色谱分析,柱温很高固定相难以选择,色谱峰
易拖尾,保留时间不易重复,有时还有假峰出现[7]。因此,
必须先将其衍生为易挥发的甲酯,然后测定。常用的甲
酯化方法包括[8-14]:氢氧化钾-甲醇法,硫酸-甲醇法,酸碱
结合法,超声加速法,微波催化法,酶催化法,三甲基硅重
氮甲烷(TMS)法等。本文根据花椒油的特点,选择以下
3种甲酯化方法,进行条件优化后,以最佳条件对红花椒
油进行甲酯化处理。通过分析甲酯化后红花椒油中脂肪
酸甲酯种类的多少,从中选出最适宜进行花椒油中脂肪
酸成分分析的甲酯化方法。
氢氧化钾-甲醇室温甲酯化法:称取0.050g红花
椒油置于10mL比色管内,加入2mL石油醚和苯的
混合溶剂 (1∶1),轻 轻 摇 动 使 之 溶 解,再 加 入
0.4mol/mL氢氧化钾-甲醇溶液2mL,在室温下静
置,加蒸馏水使全部有机相溶液升至瓶颈上部,澄清后
吸取上层清液,待测。
1%硫酸-甲醇甲酯化法:加入1%硫酸-甲醇2mL
于70℃水浴30min,加入2mL正己烷提取,取出上
清液,再用1mL正己烷洗涤一次,合并上清,待测。
酸碱结合法:称取0.050g红花椒油置于10mL
比色管内,加入200μL 20%乙醇-氢氧化钾,在70℃
水浴30min,取出加水,加入盐酸中和,加入2mL正
己烷提取,取出上清液,再用1mL正己烷洗涤一次,
合并上清,蒸干;再加入2mL 1%硫酸-甲醇于70℃水
浴30min,取出后加入2mL正己烷,取出上清液,再
用1mL正己烷洗涤一次,合并上清,待测。
1.5 脂肪酸甲酯的GC-MS分析
1.5.1 色谱条件
色谱柱 Rtx-5Ms(膜厚:0.25μm;长度:30.0m;
内径:0.25mm);进样口温度260℃;色谱程序升温条
件:起始温度130℃ ,保持2min,升温速率5℃/min
升至温度200℃,再以升温速率为10℃/min,终点温
度为270℃,保持3min;载气(He)流量1.0mL/min,
压力84.6kPa;分流比1∶20,连接质谱结口温度
260℃ ,进样量1μL。
1.5.2 质谱条件
EI电离源,离子源温度:230℃;质量范围50~
500m/z,扫描间隔0.50s,扫描速度1000D/s。
1.5.3 分析鉴定
GC-MS分析完成后,利用NIST08质谱库检索鉴
定脂肪酸甲酯成分,并按面积归一化法定量。
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1.6 红花椒油和青花椒油脂肪酸的对比
采用最适甲酯化方法,分别对红花椒油和青花椒
油进行甲酯化处理后,进行GC-MS分析,对两种花椒
油中脂肪酸的种类和含量并进行比较。
2 结果与讨论
2.1 两种花椒油的得率
红花椒油的得率为19.7%,青花椒油得率为
13.5%。
2.2 最适甲酯化方法的选择
三种甲酯化方法处理后红花椒油中脂肪酸甲酯的
总离子流图为图1。由图1可见,氢氧化钾-甲醇室温
甲酯化法测得11脂肪酸,1%硫酸-甲醇甲酯化法测得
7种脂肪酸,酸碱结合法测得8种。因此以氢氧化钾-
甲醇室温甲酯化法为花椒油中脂肪酸分析的最适甲酯
化方法。
图1 不同甲酯化方法处理后红花椒油
中脂肪酸甲酯的总离子流图
  注:A为氢氧化钾-甲醇室温甲酯化法,B为1%硫酸-甲醇
甲酯化法,C为酸碱结合法。
2.3 红花椒油和青花椒油中脂肪酸种类和含量的比较
根据2.1所测结果,采用氢氧化钾-甲醇室温甲酯
化法处理后,红花椒油和青花椒油中脂肪酸甲酯的总
离子流图见图2,两种花椒油中脂肪酸甲酯的种类和
含量比较见表1。
图2 红花椒油和青花椒油中脂肪酸甲酯的总离子流图
  注:A为红花椒油,B为青花椒油。
表1 红花椒油和青花椒油中
脂肪酸甲酯组成和含量比较
序号 保留时间(min) 化合物名称 化学式
相对含量%
红花
椒油
青花
椒油
相似度
1  12.798 Tetradecanoic acid methlyl ester(十四酸甲酯) C15H30O2 0.18  0.19  93
2  14.921 Peatadecanoic acid methyl ester(十五烷酸甲酯) C16H32O2 0.15  0.13  93
3  16.575 9-Hexadecenoic acid methyl ester(9-十六碳烯酸甲酯) C17H32O2 7.54  30.82  96
4  16.722 7-Hexadecenoic acid methyl ester(7-十六碳烯酸甲酯) C17H32O2 - 1.60  94
5  16.953 Hexadecanoic acid methyl ester(十六酸甲酯) C17H34O2 18.38  14.41  95
6  18.334
Cyclopropaneoctanoic
acid 2-hexyl,methyl ester
(2-己基-环十一酸甲酯)
C18H34O2 - 0.14  90
7  18.583 Heptadecanoic acid methyl ester(十七酸甲酯) C18H36O2 0.12  0.25  95
8  19.125 9-Octadecenoic acid
(Z)methyl ester
(9-十八碳烯酸甲酯) C19H36O2 0.27  0.97  94
9  19.562
9,12-Octadecadienoic
acid(Z,Z)methyl ester
(9,12-十八碳二烯酸甲酯)
C19H34O2 37.33  18.25  95
10  19.656 18
,11,14-Docosatrienoic methyl ester
(18,11,14-二十二碳三烯酸甲酯) C23H40O2 - 19.72  87
11  19.664 7-Octadecenoic acid
(Z)methyl ester
(7-十八碳烯酸甲酯) C19H36O2 22.20 - 95
12  19.725 9-Octadecenoic acid
(Z)methyl ester
(9-十八碳烯酸甲酯) C19H36O2 2.23  7.00  92
13  19.980 Octadecanoic acid methyl ester(十八酸甲酯) C19H38O2 5.83  2.43  93
14  22..067
2,6,9,11-Dodecatetrane-
Carboxylic acid methyl ester
(2,6,9,11-十三碳羧酸甲酯)
C14H20O2 4.80  4.09  90
  由上可知,在氢氧化钾-甲醇室温甲酯化法的处理
下,红花椒油分析得到11中脂肪酸,主要脂肪酸分别为
9-十六碳烯酸(7.54%);十六酸(18.38%);9,12-十八碳二
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烯酸 (37.33%);9-十 八 碳 烯 酸 (2.50%);十 八 酸
(5.83%)。青花椒油分析得到13中脂肪酸,主要脂肪酸
分别为9-十六碳烯酸(32.42%);十六酸(14.41%);9,12-
十八碳二烯酸(18.25%);9-十八碳烯酸 (7.97%);十八酸
(2.43%)。红花椒油的不饱和脂肪酸的相对含量占总量
74.37%,青花椒油的不饱和脂肪酸的相对含量占总量的
82.45%。在单不饱和脂肪酸中差异最为明显的就是十六
碳烯酸,即棕榈油酸,属于单不饱和脂肪酸,在红花椒的
相对含量为7.54%,在青花椒中为32.42%。其次差异较
为明显的是油酸,红花椒中油酸相对含量占52.03%,青
花椒占27.69%。
红花椒油的多不饱和脂肪酸的相对含量占
42.13%,青花椒油中占42.06%。在多不饱和脂肪酸
中,亚油酸是人体的一种必需脂肪酸,完全需要从食物
中获取。经△6 -脱氢酶的作用下亚油酸可转化为γ-
亚麻酸,进而代谢为二高-γ-亚麻酸,转变为前列腺
素[15]。亚油酸可用于预防高血压、高血脂、动脉硬化、
血栓形成、降血糖及抗肿瘤,减少风湿性关节炎的关
节疼痛及肿胀,减少遗传性过敏湿疹和月经前综合症,
有利于心血管和炎症等疾病的治疗[16,17]。亚油酸的
相对含量在红花椒油中占有37.33%,青花椒中占
18.25%。从这一指标来看,红花椒中亚油酸含量稍高
于青花椒。亚油酸是评价油脂营养价值的重要标准,
由此看来红花椒油的食用品质比青花椒油略高。
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