中国沙棘果油和中亚沙棘果油的理化特性及活性成分分析

杨旭升，张 宇，张 昭，袁 月，代志国，张 峰，杨敏莉

(1.东北农业大学 园艺园林学院，哈尔滨 150030； 2.中国检验检疫科学研究院 食品安全研究所，北京 100176)

沙棘属于胡颓子科沙棘属多年生落叶灌木或小乔木，广泛分布于欧亚大陆。我国东北、华北和西北等地是沙棘主要产区，其中黑龙江省沙棘的栽培面积最大[1]。沙棘中含有大量活性物质，如维生素、植物甾醇、黄酮类化合物和脂肪酸甘油酯等。国内外对沙棘的研究大多集中在活性成分分离、鉴定及活性评价，尤其是对沙棘油的研究[2]。沙棘油对血脂异常、高血压和心血管系统疾病[3]或某些皮肤病[4]有积极作用，同时还具有抗菌[5]等活性。

沙棘作为药食两用植物，已被开发成各种产品。2015年《中国药典》中关于沙棘作为药材并没有具体的说明。不同沙棘中功效成分组成及含量存在差异，还会受到气候、采收地点等影响[6-7]。由于一些沙棘外观形态相似，尤其是沙棘衍生产品，很难对其准确识别。因此，建立一种识别不同沙棘的量化分析方法，对其质量控制和溯源具有重要意义。Liu等[8]采用多步红外光谱技术，结合化学计量学分析对不同沙棘进行了分类。Kortesniemi等[9]应用1H NMR 代谢组学法有效地识别了不同来源及不同亚种的沙棘浆果。

基于形态学分类，廉永善等[10]将沙棘属内植物分为无皮组和有皮组，包含6个种12个亚种。由于沙棘属植物分布区的地形、气候和海拔等外在环境因素存在差异，导致同种沙棘在形态上呈现多态性，不利于直观地辨别。目前，已有分子生物学[11]、细胞学[12]和化学组成[13]等方法应用于沙棘分类研究中。因此，在形态学分类的基础上，本文以中国沙棘果和中亚沙棘果作为研究对象，采用溶剂法提取沙棘果油，通过对沙棘果油理化特性的测定及其主要活性成分的分析，结合主成分分析法，初步探讨了中国沙棘果油和中亚沙棘果油之间的差异。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料与试剂

中国沙棘果干、中亚沙棘果干，天津达尔芬奇生物科技有限公司。

正己烷、叔丁基甲基醚、甲醇，赛默飞世尔科技；石油醚，试剂级；无水硫酸钠，分析纯；α-生育酚(纯度≥96%)、谷甾烷醇(纯度≥99%)、5α-胆甾烷(纯度≥97%)、环阿屯醇(纯度≥90%)、高根二醇(纯度≥97%)、α-香树精(纯度≥98%)、十一烷酸甲酯(纯度≥98%)、37种脂肪酸甲酯混合标准溶液，Sigma 公司；β-谷甾醇(纯度98%)、菜油甾醇(纯度98%)、Δ5-燕麦甾醇(纯度98%)，TRC公司；没食子酸(纯度98%)，阿拉丁公司；福林酚试剂，北京伊诺凯公司；14%三氟化硼甲醇溶液，上海安谱公司。

1.1.2 仪器与设备

GM-300研磨仪，弗尔德仪器设备有限公司；PH-070A干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；HH-6恒温水浴锅；JOYN-SXT-04四联脂肪测定仪；R-215旋转蒸发仪，瑞士步琪公司；岛津QP2010 Ultra气质联用仪，岛津国际贸易有限公司；安捷伦7890a-5975c气质联用仪，安捷伦科技公司。

1.2 实验方法

1.2.1 沙棘果油提取

将中国沙棘果干和中亚沙棘果干分别研磨粉碎，过35目筛，装于封口袋中，置于干燥器皿中。采用溶剂法提取沙棘果油。

1.2.2 沙棘果含油量测定

采用索氏萃取法测定沙棘果含油量。称取2 g沙棘果粉用滤纸包裹，放入提取管内，提取瓶内加入100 mL石油醚，80℃水浴萃取2 h，真空滤纸过滤，35℃真空旋转蒸干，60℃干燥箱内干燥至恒重，计算含油量。沙棘果含油量=沙棘果油质量/沙棘果粉质量×100%。

1.2.3 沙棘果油理化特性的测定

水分及挥发物的测定，参照GB 5009.236—2016；酸价的测定，参照GB 5009.229—2016；碘值的测定，参照GB/T 5532—2008；过氧化值的测定，参照GB 5009.227—2016；皂化值的测定，参照GB/T 5534—2008；总类胡萝卜素的测定，参考Ranjith等[14]的方法；色泽的测定，参考Jolayemi等[15]的方法；总酚含量的测定，参考Chanioti等[16]的方法，结果以没食子酸当量(GAE)表示。

1.2.4 沙棘果油脂肪酸组成分析

甲酯化处理：称取0.1 g沙棘果油于鸡心瓶中，加入1 mL 50 mg/L十一烷酸甘油三酯甲醇溶液，加入20 mL 2%NaOH甲醇溶液，混合摇匀，80℃水浴回流约20 min；从回流冷凝器上端加入7 mL 14%三氟化硼甲醇溶液，继续回流2 min；用去离子水冲洗回流冷凝器，继续加热1 min；从水浴上取下迅速冷却，准确加入10 mL正己烷，在摇床上振荡2 min，吸取有机层到含有2 g无水Na2SO4试管中涡旋，过0.22 μm滤膜，待GC-MS检测。

GC-MS条件：HP-88毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；进样口温度250℃；载气为超纯氦气，流速1 mL/min；分流比10∶1；升温程序为100℃保持5 min，以4℃/min升到240℃，保持20 min；离子源温度230℃；传输线温度250℃；溶剂延迟10 min；EI离子源能量70 eV；扫描模式为选择离子扫描(SIM)。

1.2.5 沙棘果油不皂化物分析

维生素E的测定，参考蔡媛媛等[17]的方法。植物甾醇的测定：参考文献[18]制备不皂化物，参考文献[19]进行GC-MS分析。通过NIST11质谱库检索和文献[18-19]报道的质谱数据对24-亚甲基环阿屯醇进行定性。

1.2.6 数据处理

数据通过SPSS 25进行统计分析，采用软件Origin 2018作图和主成分分析。

2 结果与讨论

2.1 沙棘果油的理化特性(见表1)

表1 中国沙棘果和中亚沙棘果的含油量及其油脂的理化特性

从表1可以看出，中亚沙棘果的含油量高于中国沙棘果。这与冯瑞芝等[20]的研究结果一致。中亚沙棘果油中总类胡萝卜素含量、过氧化值显著高于中国沙棘果油的，而总酚含量、碘值、皂化值和酸价显著低于中国沙棘果油的。中亚沙棘果油和中国沙棘果油中水分及挥发物之间没有显著差异。色泽也是评估和判断油脂质量的指标之一。根据表1可知，中亚沙棘果油的红绿值(a*)显著高于中国沙棘果油的，而黄蓝值(b*)、饱和度(C*)、亮度值(L*)和色调角(H)显著低于中国沙棘果油的，说明相对于中国沙棘果油，中亚沙棘果油红色较强烈。Nemtanu等[21]研究发现，辐照对沙棘油的色泽参数有显著影响，随着辐照剂量的增加，L*、a*、b*和C*逐渐上升，使油的颜色变得更黄、更透亮及更强烈。

2.2 沙棘果油的脂肪酸组成(见表2)

表2 中国沙棘果油和中亚沙棘果油的脂肪酸组成及含量 %

从表2可以看出：中国沙棘果油中主要脂肪酸是棕榈酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1n9c)、亚油酸(C18∶2n6c)；中亚沙棘果油中主要脂肪酸是棕榈酸、棕榈油酸(C16∶1n7)、油酸(C18∶1n9c)、亚油酸(C18∶2n6c)和亚麻酸(C18∶3n3)。Zheng等[22]采用超临界和亚临界萃取技术提取沙棘油，发现沙棘浆中主要脂肪酸是棕榈油酸、棕榈酸和油酸，沙棘籽油中含量较高的脂肪酸有亚油酸、亚麻酸和油酸。中国沙棘果油中饱和脂肪酸(SFAs)和单不饱和脂肪酸(MUFAs)含量低于中亚沙棘果油，而多不饱和脂肪酸(PUFAs)、不饱和脂肪酸(UFAs)含量和不饱和与饱和脂肪酸比值高于中亚沙棘果油。

2.3 不皂化物(见表3)

从表3可以看出，中国沙棘果油中α-生育酚含量显著高于中亚沙棘果油。中国沙棘果油中的β- 谷甾醇和Δ5-燕麦甾醇的含量显著高于中亚沙棘果油，而菜油甾醇、谷甾烷醇、α-香树精、环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇含量显著低于中亚沙棘果油；中国沙棘果油和中亚沙棘果油中高根二醇含量之间没有显著差异。两种沙棘果油中主要植物甾醇均为β-谷甾醇，与Teleszko等[23]报道的一致。

表3 中国沙棘果油和中亚沙棘果油不皂化物含量 mg/100 g

2.4 主成分分析

为了直观地比较中国沙棘果油和中亚沙棘果油的理化特性和活性成分之间的差异，对中国沙棘果油和中亚沙棘果油的理化参数和活性成分组分及含量分别进行主成分分析(PCA)。得分图以散点图为基础，每个点代表1个样品，点与点之间的距离越远代表样品的特征差异越大[24]。图1是根据沙棘果油的理化特性进行PCA，对不同沙棘进行区分。

图1 中国沙棘果油和中亚沙棘果油的理化特性参数的主成分分析图

从图1可以看出，主成分1和主成分2的方差贡献率分别为87.4%和9.1%，说明PC1和PC2的信息能够反映样品的整体信息，将中国沙棘果油和中亚沙棘果油区分开，且没有重叠。中国沙棘果油主要分布在第二象限和第三象限，中亚沙棘果油主要分布在第一象限和第四象限。中国沙棘果油区别于中亚沙棘果油，可能是中国沙棘果油理化特性参数值中总酚含量、碘值、皂化值、酸价、亮度值(L*)、黄蓝值(b*)、饱和度(C*)和色调角(H)相对较高；而中亚沙棘果油中总类胡萝卜素、过氧化值、红绿值(a*)相对较高。

图2是根据沙棘果油中主要活性化合物组成及含量进行PCA，对不同沙棘果油进行区分。一共测定了27个化合物(18种脂肪酸、8种植物甾醇和α-生育酚)和5个脂肪酸变量。

图2 中国沙棘果油和中亚沙棘果油中活性化合物的主成分分析图

从图2可以看出，两个主成分PC1和PC2的累积方差贡献率达94.1%，PC1解释了88.1%的变量，PC2解释了6.0%的变量。中国沙棘果油和中亚沙棘果油被PC1明显分开。中国沙棘果油区别于中亚沙棘果油的主要贡献组分是β-谷甾醇、Δ5-燕麦甾醇、α-生育酚、硬脂酸、油酸、亚油酸、PUFAs、UFAs和UFAs/SFAs。

3 结 论

通过对溶剂法提取的沙棘果油理化特性的测定和活性成分组成及含量的分析，结合主成分分析法可以看出，中国沙棘果油区别于中亚沙棘果油的理化特性变量中总酚含量、碘值、皂化值、酸价和色泽有差异贡献，有贡献的主要活性成分有β-谷甾醇、Δ5-燕麦甾醇、α-生育酚、硬脂酸、油酸、亚油酸、PUFAs、UFAs和UFAs/SFAs。结果说明气质联用技术结合化学计量学能够直观地区分中国沙棘和中亚沙棘。沙棘果油的理化特性和特征组分的组成及含量除遗传因素影响外，还会受到气候、采收、贮藏及提取方式等影响。因此，后续实验还要对不同产地、不同种沙棘果油的理化特性及特征组分进行分析研究，为沙棘的分类、质量控制和溯源提供理论基础。