沙棘果肉和种子发育过程中含油量及脂肪酸组成的对比分析

丁 健，阮成江，关 莹，单金友

(1.资源植物研究所 生物技术与资源利用教育部重点实验室(大连民族大学), 辽宁 大连 116600;2.黑龙江省农业科学院 浆果研究所, 黑龙江 绥棱 152200)

检测分析

沙棘果肉和种子发育过程中含油量及脂肪酸组成的对比分析

丁 健1，阮成江1，关 莹2，单金友2

(1.资源植物研究所 生物技术与资源利用教育部重点实验室(大连民族大学), 辽宁 大连 116600;2.黑龙江省农业科学院 浆果研究所, 黑龙江 绥棱 152200)

以2015年不同发育时期(6月25日、7月6日、7月17日、7月28日、8月8日、8月19日、8月30日和9月10日)的沙棘品系“新俄3号”果实为材料，利用氯仿甲醇法测定含油量，采用气相色谱质谱联用法测定脂肪酸组成，对比研究非种子组织(果肉)和种子油脂脂肪酸的变化规律。结果表明：除6月25日外，其他时期‘新俄3号’的干果肉含油量均高于种子；组织颜色显著变化期间油脂迅速积累，但干果肉含油量增率大于种子；发育初期各脂肪酸在果肉和种子油脂间的含量差异很小，随着果实的成熟，果肉油中高积累棕榈酸和棕榈油酸，而二者在种子油中的含量却逐渐下降；种子油中高积累亚油酸和亚麻酸，而二者在果肉油中的含量却相对很低；亚油酸与亚麻酸(种子)比值和单不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸(果肉和种子)比值均符合健康食用油的国际标准。

沙棘；果肉；种子；含油量；脂肪酸组成

沙棘(HippophaeL.)为胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属植物，多年生小乔木或灌木，其果实油脂中高积累多种人体必需脂肪酸(omega-3、omega-6和omega-7脂肪酸)[1]。沙棘种子和果肉是积累油脂的主要组织，但较低的含油量(种子为7%～11%，鲜果肉为1%～5%)制约了沙棘油的高效开发利用[2-4]。目前，对非种子组织(果肉)的油脂和脂肪酸合成积累模式研究较少，而它们在非种子组织和种子之间的分配规律也罕有报道。

在果肉中高积累棕榈油酸(C16∶1n7，omega-7)的植物较少，棕榈油酸常在鱼和少数植物种子中积累。沙棘是我国唯一高积累棕榈油酸的植物，其果油中C16∶1含量可达53%[5-6]。有研究表明棕榈油酸在降脂、抗炎症和胰岛素敏感性方面作用明显，能通过降低低密度脂蛋白胆固醇和提高高密度脂蛋白胆固醇来维护体内甘油三酯水平[7]。沙棘种子油富含人体必需脂肪酸——亚油酸(C18∶2n6，omega-6)和亚麻酸(C18∶3n3，omega-3)，亚油酸在维护大脑功能、骨骼密度、体内能量运转等方面发挥重要作用，而亚麻酸具有预防和治疗心脑血管疾病、关节炎、肿瘤和体内炎症等功效[1]。国际上食品、医药、保健品和化妆品等对沙棘油的需求每年超过3 000 t，但目前年产量少于1 800 t(98%产于我国)[3]。因此，分析沙棘油脂及其脂肪酸的合成、积累和分配规律，对高效开发利用沙棘油具有重要意义。

本研究以沙棘品系“新俄3号”果肉和种子为材料，分析它们在不同生长发育期间的油脂和脂肪酸的积累模式，揭示油脂和脂肪酸组成在果肉和种子之间的动态差异，为理解沙棘油脂和脂肪酸在果肉和种子中的合成、积累和分配机制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蒙古沙棘亚种“新俄3号”，果实分别于2015年6月25日、7月6日、7月17日、7月28日、8月8日、8月19日、8月30日和9月10日采自黑龙江省农业科学院浆果研究所。完整的果实用锡纸包裹后置于液氮中速冻。样品运抵大连民族大学资源植物研究所，保存于-80℃冰箱备用。甲醇、正己烷和三氯甲烷为色谱纯；氯化钠、氯化钾、氢氧化钾和无水硫酸钠为分析纯；三氟化硼-甲醇溶液和37种脂肪酸甲酯标准品。

Clarus680型气相色谱及AxIONiQT型飞行时间串联质谱仪，美国PerkinElmer公司；BT48型冷冻干燥机，美国Millrock技术有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 沙棘果肉和种子含油量测定

采用氯仿甲醇法[2,4]测定含油量，冷冻干燥的样品粉末转移至玻璃试管中，加入氯仿甲醇(体积比2∶1)旋涡混匀后超声30 min，上清液转移到另一试管中，残渣用氯仿甲醇再次提取，合并的上清液加入其1/4体积的氯化钾溶液(质量分数0.88%)，收集下层液体至玻璃样品瓶中，挥发至恒重。重复测定3次。含油量按下式计算。

含油量=(m1-m2)/m×100%

式中：m1为油脂和玻璃样品瓶的质量，g；m2为玻璃样品瓶的质量，g；m为干燥样品粉末的质量，g。

1.2.2 沙棘果肉和种子油脂脂肪酸组成分析

采用改进的三氟化硼-甲醇法进行甲酯化[8]，参考GB/T 17377—2008对脂肪酸组成进行分析测定。

取干燥的样品粉末于玻璃样品瓶中，加入正己烷充分振荡，混匀后加入氢氧化钾-甲醇溶液，于60℃水浴30 min，冷却后加入三氟化硼-甲醇溶液，再于60℃水浴30 min，冷却后加入饱和氯化钠溶液和正己烷，收集上清液用于气相色谱质谱联用分析。

气相色谱条件：色谱柱为Agilent DB-23(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度230℃；载气高纯氦气，载气流速1 mL/min；自动进样器，进样量1 μL，分流比20∶1；柱箱升温程序为初始温度50℃，以15℃/min升至200℃，保持28 min；以10℃/min升至220℃，保持3 min。

质谱条件：电子轰击式离子源(EI)温度230℃，传输线温度215℃，检测电压1 700 V，溶剂延迟时间4.5 min，质量扫描范围(m/z)45～400 u。

脂肪酸的定性和定量：按照上述方法对37种脂肪酸甲酯标准品进行检测，根据各脂肪酸甲酯的保留时间和NIST数据库搜索到的m/z建立质谱数据库。应用eCipher软件计算脂肪酸的峰面积，然后采用峰面积归一化法进行脂肪酸组成的定量。

1.2.3 数据统计分析

利用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析和LSD法进行差异性检验，采用Excel 2010进行作图。

2 结果与分析

2.1 沙棘果肉和种子含油量

不同植物、组织部位和发育时期的油脂积累模式差异明显[9]。本研究观察分析了沙棘结果初始期至成熟期(达77 d)的果肉和种子形态及含油量变化(见图1)，获得了生长周期最长的沙棘油脂积累模式。

注：*表示在P<0.05水平上差异显著。下同。

由图1可知，种子含油量在果实发育初期(6月25日—7月6日)有明显下降过程，这与果实授粉后营养生长旺盛，且结构未发育完全有关[10]。种子含油量在7月17日—7月28日期间增幅最大，种子颜色变化也最明显；8月8日后种子含油量稳定在14.2%左右，其油脂颜色呈亮黄色。沙棘种子的油脂积累模式与花生、芝麻和油菜相似[11-13]。

干果肉含油量一直呈上升趋势(4.89%～40.59%)，7月17日—8月8日期间增幅最大，而且通过观察发现果肉和果肉油的颜色变化也最明显(由绿色转为桔黄色)。6月25日—7月6日期间干果肉和种子含油量存在一个相同的时间点，7月6日后干果肉含油量增速逐渐加大，并显著高于种子含油量。可见，果肉(由绿转黄至桔黄色)和种子(由黄转褐至黑色)颜色显著变化期间(7月6日—8月8日)是油脂合成积累的重要时期，但果肉油的迅速积累期更长，含油量更高。

2.2 沙棘果肉和种子油脂脂肪酸组成

脂肪酸是油脂的重要组成部分，其不仅影响油脂的合成和积累，而且决定油脂的生理功能。沙棘品系“新俄3号”果肉(A)和种子(B)油脂在8月30日脂肪酸组成的气相色谱图见图2。沙棘品系“新俄3号”果肉和种子生长发育期间油脂脂肪酸组成的变化见图3。

由图2可知，C16和C18脂肪酸是沙棘果肉和种子油中的主要脂肪酸。

由图3可知，发育初期果肉油和种子油的各脂肪酸含量差异较小，6月25日的果肉油C16∶1n7、C18∶0和C18∶3n3含量与种子油非常相近；两个组织的C18∶1n9含量在6月25日—7月17日期间相近；C18∶2n6含量在6月25日—7月6日期间几乎相同，两个组织颜色转变期间各脂肪酸组成变化明显，而后形成显著差异。几乎在整个发育期间，果肉油的C16∶0、C16∶1n7、饱和脂肪酸(SFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA)含量均高于种子油；而种子油的C18∶0、C18∶1n9、C18∶2n6、C18∶3n3、多不饱和脂肪酸(PUFA)和总不饱和脂肪酸(TUFA)含量均高于果肉油。

由图3可知，果肉油的C16∶0(27.32%～45.16%)和C16∶1n7(0～31.96%)含量均呈上升趋势；而种子油的C16∶0和C16∶1n7含量变化趋势与果肉油相反，成熟种子油的C16∶0和C16∶1n7含量分别约为8%和0.4%。种子油中C18∶0和 C18∶1n9含量呈先上升后稳定趋势；而果肉油的C18∶0和C18∶1n9含量呈先上升后下降趋势，7月17日达峰值。综上表明，在沙棘果肉中存在相关调控位点限制了C16脂肪酸向C18脂肪酸的延伸，而促进了C16∶0和C16∶1的合成积累[14]。C18∶1n7是沙棘油中的另一种omega-7脂肪酸，它是由C16∶1n7在酮酯酰-ACP合成酶Ⅱ(质体中)或脂肪酸延伸酶1(细胞质中)的催化下，增加2个碳原子而成[15]。7月17日后C18∶1n7含量稳定，其在果肉油中的含量显著高于种子油。果肉油的C18∶2n6和C18∶3n3含量一直呈下降趋势，发育初期的含量分别为36.82%和24.02%，但成熟末期的含量分别仅为10.3%和0.18%。种子油的C18∶2n6和C18∶3n3含量分别在7月6日和6月25日后逐渐显著高于果肉油，成熟期种子油的C18∶2n6和C18∶3n3含量分别约为41%和27%。综上可见，沙棘果肉和种子油脂中不仅富含自然界稀有脂肪酸和人体必需脂肪酸，而且总不饱和脂肪酸含量分别高达50%和90%。

注：C16∶0，棕榈酸；C16∶1n7，棕榈油酸；C18∶0，硬脂酸；C18∶1n9，油酸；C18∶1n7，异油酸；C18∶2n6，亚油酸；C18∶3n3，亚麻酸。下同。

图2 沙棘品系“新俄3号”果肉(A)和种子(B)油脂在8月30日脂肪酸组成的气相色谱图

注：SFA，饱和脂肪酸；MUFA，单不饱和脂肪酸；PUFA，多不饱和脂肪酸；TUFA，总不饱和脂肪酸。

图3 沙棘品系“新俄3号”果肉和种子生长发育期间油脂脂肪酸组成的变化

2.3 食用油品质相关的脂肪酸比例

沙棘品系“新俄3号”果肉和种子油脂脂肪酸比值的变化见表1。

表1 沙棘品系“新俄3号”果肉和种子油脂脂肪酸比值的变化

由表1可知，沙棘品系“新俄3号”成熟果肉油的MUFA与SFA比值约为1，而成熟种子油的MUFA与SFA比值低于2，均符合健康食用油的国际标准(MUFA 与SFA比值为1～1.6)[16]；尤其，沙棘种子油中有非常合理的C18∶2与C18∶3比值(0.96～1.68)[17]，常用来衡量食用油的品质和保健价值。高C18∶2与C18∶3比值常与高患病率直接相关[18]，当比值为2.5时，有助于抑制直肠癌细胞增殖；比值为2～3时，能有效抑制风湿性关节炎；比值为5时，有益于哮喘病患者；但比值达到10时，则对健康有不利影响[19]。沙棘种子油中较高的PUFA与SFA比值，表明沙棘种子中高积累人体必需的多不饱和脂肪酸。而果肉油中较低的PUFA与SFA比值和较高的C18∶2与C18∶3比值，与其PUFA(尤其C18∶3n3)含量较低有关，但花生油和葵花籽油的C18∶2与C18∶3比值分别可达411和744[20-21]。因此，在摄入高C18∶2与C18∶3比值食用油后，可合理摄入高C18∶3n3植物油，如牡丹籽油[22]、紫苏油和亚麻籽油[23]等。

3 结 论

对8个时期的“新俄3号”果肉和种子含油量和油脂脂肪酸组成分析发现，果肉含油量一直呈上升趋势(4.89%～40.59%)，种子油脂积累模式为先下降再上升至稳定(14.2%)，7月6日后干果肉含油量一直显著高于种子。发育初期的沙棘果肉和种子油的各脂肪酸含量差异很小；随着果实发育，果肉油中高积累C16∶0和C16∶1n7，C18∶2n6和C18∶3n3呈下降趋势；相反，种子油中高积累C18∶2n6和C18∶3n3，C16∶0和C16∶1n呈下降趋势。发现颜色显著变化期间是油脂和脂肪酸合成、积累和分配的重要时期。本研究为理解油脂、C16和C18脂肪酸在非种子组织(果肉)和种子间的合成、积累和分配机制提供了重要的科学依据。

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Comparison of oil contents and fatty acid compositions between developing sea buckthorn pulp and seed

DING Jian1, RUAN Chengjiang1, GUAN Ying2, SHAN Jinyou2

(1.Key Laboratory of Biotechnology and Bioresources Utilization (Dalian Minzu University), Ministry f Education, Institute of Plant Resources, Dalian 116600, Liaoning, China; 2.Institute of Berries,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Suiling 152200, Heilongjiang, China)

The developing sea buckthorn pulps and seeds of the line ‘Xin’e 3’ were harvested as experimental materials on June 25, July 6, July 17, July 28, August 8, August 19, August 30 and September 10 in 2015. The oil content was determined by the method of chloroform methanol and the fatty acid composition was determined by GC-MS method. The accumulation and distribution patterns of oil and fatty acids between non-seed tissue (pulp) and seed were compared. The results showed that the oil contents in the developing dry pulps of ‘Xin’e 3’ were higher than that in seeds except for June 25. The rapid accumulations of oil occurred during the period of color transformation of tissue, and the increasing rates of oil content in dry pulps were higher than that in seeds. The content of each fatty acid between pulp oils and seed oils had minor differences in the early stage of development. The palmitic acid and palmitoleic acid in pulp oils were highly accumulated along with the maturation of fruit,while they decreased gradually in seed oils. The linoleic acid and linolenic acid were highly accumulated in seed oils, however, the contents of them in pulp oils were very low. The ratios of linoleic acid to linolenic acid in seeds and monounsaturated fatty acid to saturated fatty acid in seeds and pulps met the international standards of healthy edible oil.

sea buckthorn; pulp; seed; oil content; fatty acid composition

2016-09-13；

2017-01-13

国家自然科学基金(31570681)

丁 健(1983)，男，讲师，博士，研究方向为沙棘种质开发利用与遗传育种(E-mail)mervyntin2901@aliyun.com。

阮成江，教授，博士生导师(E-mail)ruan@dlun.edu.cn。

TS225.1; TQ646

A

1003-7969(2017)05-0140-05