不同蠶蛹油中脂肪酸的性狀及組分分析

潘文娟，方婷婷，廖愛美,2，張海祥，魏兆軍,*

(1.合肥工業大學生物與食品工程學院，安徽 合肥 230009；2.合肥師范學院生命科學系，安徽 合肥 230061)

不同蠶蛹油中脂肪酸的性狀及組分分析

潘文娟1，方婷婷1，廖愛美1,2，張海祥1，魏兆軍1,*

(1.合肥工業大學生物與食品工程學院，安徽 合肥 230009；2.合肥師范學院生命科學系，安徽 合肥 230061)

研究不同蠶蛹油的脂肪酸種類和相對含量。采用氣相色譜-質譜方法，對KOH/CH3OH酯交換法甲酯化4種不同的蠶蛹油進行定量分析。結果表明：柞蠶蛹、蓖麻蠶蛹、家蠶蛹及剿絲后家蠶蛹油的酸價、皂化值和過氧化值存在顯著差別；4種蛹油的脂肪酸成分的種類都以棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、α-亞麻酸為主，但含量存在顯著區別；4種蠶蛹油中，柞蠶蛹油的不飽和脂肪酸相對含量是最高的，達77.29%；蓖麻蠶蛹油的α-亞麻酸相對含量最高，為50.52%；繅絲后家蠶蛹油不飽和脂肪酸的相對含量比繅絲前降低。

蠶蛹油；脂肪酸組分；氣相色譜-質譜

蠶蛹是絲綢工業的大宗副產品，為藥膳同源傳統中藥材，有很高的營養和藥用價值，由于我國缺乏相應的深加工技術，目前蠶蛹基本上用作飼料和肥料，資源利用率和附加值低[1]。近年來, 衛生部批準蠶蛹是“作為普通食品管理的食品新資源名單”中唯一的昆蟲類食品后，蠶蛹綜合利用方面的研究日益得到重視，蠶蛹在營養保健食品、醫藥化工、生物防治等領域的應用呈現出良好的發展態勢[2-4]。同時蠶蛹蛋白水解制的復合氨基酸含有人體生長發育所需的18種氨基酸，其中8種人體必需氨基酸(EAAs)含量高達42%以上，必需氨基酸與非必需氨基酸之比約為0.7[5-7]，符合聯合國糧農組織世界衛生組織(FAO/WHO)所規定的理想蛋白質模式[8]。家蠶蛹油的提取工藝優化、組分分析及其功能等方面的研究已有報道，但是柞蠶和蓖麻蠶的蛹油提取、組分及其營養評價目前報道不多[9-10]。

本實驗采用超臨界CO2提取法對柞蠶、蓖麻蠶、剿絲前后的家蠶蠶蛹油脂肪酸進行提取，然后進行甲酯化處理，用氣相色譜-質譜(GC-MS)計算機聯用技術對蠶蛹油的脂肪酸成分進行了分析，通過檢索Nist 98譜圖庫結合標準質譜圖和有關文獻[11]，運用峰面積歸一化法，最終測定出各種脂肪酸的相對含量，為蠶蛹的深加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柞蠶蛹 沈陽農業大學；家蠶蛹 安徽農業科學院蠶桑研究所；蓖麻蠶蛹 廣西蠶業指導站；剿絲后蠶蛹 安徽雙龍絲綢有限公司。

石油醚、丙酮、乙醇、乙醚、正己烷、甲醇、濃硫酸等均為分析純；正己烷(色譜純)；CO2(純度99.9%)合肥金旺光源氣體科技有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-2恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；SHY-2A型恒溫水浴搖床 江蘇金壇金城國勝儀器廠；R201旋轉蒸發儀 上海申勝生物技術有限公司；HA121-50-01-C型超臨界萃取裝置 江蘇南通華安超臨界萃取有限公司；FE20 pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；EP2134C分析天平 上海奧豪公司； QP2010氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司。

1.3 4種蠶蛹油脂肪酸的提取方法

將蠶蛹在60℃條件下恒溫烘至蠶蛹中的水分含量低于5%，然后粉碎，篩選60～80目的蠶蛹粉末供超臨界提取應用，每次稱取100g蠶蛹粉裝入超臨界原料提取桶內，在CO2流量25kg/h、萃取溫度35℃、萃取時間2h、萃取壓力25MPa、分離溫度35℃和分離壓力5.5MPa條件下萃取，即可得到淡黃色的蠶蛹油[12-13]。

1.4 脂肪酸甲酯(FAME)的制備

準確稱取蠶蛹油樣0.3～0.4g，加入1mol/L的氫氧化鉀-甲醇溶液3mL，60℃水浴約30min(至油滴完全消失)，冷卻后加入40mL濃硫酸-甲醇(1:7，V/V)溶液，放入恒溫振蕩搖床中38℃、130r/min酯化12h，用正已烷萃取2次，合并萃取液，用飽和NaCl溶液洗滌多次，無水Na2SO4干燥，離心分層，取上清液FAME備用[14-15]。

1.5 FAME的GC-MS條件

色譜條件：色譜柱DB-WAX(30m×0.25mm，0.25 μm)；采用程序升溫，初溫200℃，保持1min，以3℃/min升溫至230℃，保持10min，進樣口溫度和檢測器溫度分別為250℃和260℃，載氣為高純氦(He)，流速1.5mL/min；進樣量1.0μL，分流比50:1。

質譜條件：電離方式為電子轟擊(EI)，電子能量70eV，接口溫度260℃，電子倍增器電壓1.89kV；掃描范圍 35～500u[16]。

1.6 蛹油的酸價測定

參照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛生標準的分析方法》。稱取約1g油脂于250mL錐形瓶中，再加入10mL預先中和過的中性乙醚-95%乙醇(2:1，V/V)混合溶液，溶解油脂，再加入1～2滴酚酞指示劑，然后用0.1mol/L氫氧化鉀溶液邊搖邊滴定，直到出現微紅色，且在0.5min內不褪色。其反應過程為：RCOOH＋KOH→RCOOK＋H2O。

式中：AV為酸價/(mg KOH/g)；V為滴定試樣所消耗氫氧化鉀標準溶液的體積/mL；C為氫氧化鉀標準溶液的濃度/(mol/L)；m為試樣的質量/g；56.1為氫氧化鉀的摩爾質量/(g/mol)。

1.7 蛹油的皂化值測定

參照GB/T 5534—1995《動植物油脂皂化值的測定》。稱取0.194g柞蠶蛹油于錐形瓶中，再加入5mL 0.5mol/L氫氧化鉀-乙醇溶液，加入一些助沸物，連接回流冷凝管，并將錐形瓶放在水浴鍋中煮沸60min。再加入1～2滴酚酞指示劑于熱溶液中，用0.5mol/L鹽酸標準溶液滴定到指示劑粉色剛好消失為止，再做一組不加柞蠶蛹油的空白試驗作對照。

式中：SV為皂化值/(mg KOH/g)；V0為空白所消耗鹽酸標準溶液的體積/mL；V1為試樣所消耗鹽酸標準溶液的體積/mL；c為鹽酸標準溶液的濃度/(mol/L)；m為試樣的質量/g。

1.8 蛹油的過氧化值的測定

參照GB/T 5009.37—2003《食用植物油衛生標準的分析方法》。準確稱取1.50～2.50g油脂于250mL碘量瓶中，加入30mL三氯甲烷-冰乙酸(2:3，V/V)，使試樣完全溶解，加入1.00mL碘化鉀飽和溶液，迅速蓋好瓶塞，并輕搖0.5min，然后在15～25℃避光放置5min，之后取出加入100mL蒸餾水，立即用0.1mol/L的硫代硫酸鈉標準溶液滴定至淺黃色，加入1mL淀粉指示劑，繼續滴定至藍色消失為止。不加試樣，只用溶劑和試劑再進行空白實驗。

式中：PV為過氧化值/(mmol/kg)；V1為測定樣品所消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積/mL；V2為測定空白所消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積/mL；C為硫代硫酸鈉標準溶液的濃度/(mol/L)；m為試樣質量/g。

2 結果與分析

2.1 4種蠶蛹油的常規性狀

這4種蠶蛹用超臨界CO2流體提取的蠶蛹油都是淺黃色透明油狀液體，4種蛹油的酸價、皂化值和過氧化值見表1。柞蠶蛹油的酸價最小為4.105mg KOH/g，繅絲家蠶蛹油的酸價最大為31.743mg KOH/g，這說明柞蠶蛹油中游離的脂肪酸量最少，而繅絲家蠶蛹油的游離脂肪酸量則是最大的。蓖麻蠶蛹油的皂化值最小為161.903mg KOH/g，家蠶蛹油的皂化值最大為198.87mg KOH/g，柞蠶蛹油及繅絲蛹油和家蠶蛹油的皂化值差不多，這說明蠶蛹油主要以甘油酯的形式存在，且蓖麻蠶蛹油以甘油酯形式存在的量相對小一些。家蠶蛹油的過氧化值最小為3.556mmol/kg，柞蠶蛹油的過氧化值最大為10.172mmol/kg，這說明柞蠶蛹油是這4種蛹油中最易發生氧化酸敗的，相反，家蠶蛹油是這4種蛹油中最不易發生氧化酸敗的，但是這4種蛹油的過氧化值都很小，所以都應該低溫保藏。

表1 4種蠶蛹油的常規性狀Table 1 Regular characters of four kinds of pupal oil

2.2 柞蠶蛹油組分分析

按上述實驗步驟得出柞蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖(圖1A)，通過數據處理系統，按峰面積歸一化法分析確定的柞蠶蛹油中脂肪酸的相對含量列于表2。柞蠶蛹油中含有主要的8種脂肪酸，柞蠶蛹油以棕櫚酸、油酸、亞油酸和α-亞麻酸為主，其中飽和脂肪酸的相對含量為22.51%，不飽和脂肪酸的相對含量為77.29%，其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對含量為35.74%，多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對含量高達41.55%。

圖1 4種蛹油的脂肪酸甲酯的GC-MS圖Fig.1 GC chromatograms of fatty acid methyl esters (FAME) from four kinds of pupal oil

表2 柞蠶蛹油中脂肪酸種類及其相對含量Table 2 Fatty acid composition of oak silkworm pupal oil

2.3 蓖麻蠶蛹油組分分析

蓖麻蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖見圖1B，脂肪酸的種類和相對含量見表3。蓖麻蠶蛹油的脂肪酸種類主要含有7種，以棕櫚酸、油酸、α-亞麻酸為主，其中飽和脂肪酸相對含量為32.96%，不飽和脂肪酸相對含量為67.04%，其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對含量為10.07%，多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對含量高達56.98%，是天然的醫藥保健食品。

表3 蓖麻蠶蛹油脂肪酸種類及其相對含量Table 3 Fatty acid composition of castor silkworm pupal oil

2.4 家蠶蛹油組分分析

家蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖和脂肪酸的種類和相對含量見圖1C和表4。由表4可知，現行品種家蠶蛹油的脂肪酸種類主要含有6種，以棕櫚酸、油酸、α-亞麻酸為主，飽和脂肪酸的相對含量為29.46%，不飽和脂肪酸的相對含量為70.54%，其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對含量為26.61%，多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對含量為43.92%。

表4 家蠶蛹油的脂肪酸種類及其相對含量Table 4 Fatty acid composition of domestic silkworm pupal oil

2.5 繅絲后家蠶蛹油組分分析

繅絲后家蠶蛹油的GC-MS總離子流色譜圖和脂肪酸的種類和相對含量見圖1D和表5。由表5可知，剿絲廠下腳料蠶蛹油的脂肪酸主要含有6種，以棕櫚酸、油酸、α-亞麻酸為主，飽和脂肪酸的相對含量為38.50%，不飽和脂肪酸的相對含量為61.50%，其中單不飽和脂肪酸(如油酸)的相對含量為40.15%，多不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸)的相對含量為21.35%。

表5 剿絲廠的蠶蛹油脂肪酸種類及其相對含量Table 5 Fatty acid composition of desilked silkworm pupal oil

3 討 論

本實驗以柞蠶蛹、蓖麻蠶蛹、家蠶蛹及剿絲后家蠶蛹為原料，采用超臨界CO2流體萃取蠶蛹油，然后用GC-MS比較分析出了這4種蠶蛹油組分的種類和含量差異。4種蠶蛹油的酸價、皂化值和過氧化值存在顯著差別，柞蠶蛹油的酸價最小，繅絲家蠶蛹油的酸價最大，酸價大小代表游離脂肪酸的多少，游離脂肪酸容易與空氣中的氧氣發生氧化作用，而使油脂產生哈喇味，由于游離脂肪酸是造成油脂變壞的根本原因，因此油脂中游離脂肪酸越少越好，也就是酸價越小越好，在這4種油中，柞蠶蛹油的酸值最小，也最接近食用油酸價標準，是一種最具潛力的新型食用油開發資源；蓖麻蠶蛹油的皂化值最小，家蠶蛹油的皂化值最大，皂化值的高低表示油脂中脂肪酸相對分子質量的大小(即脂肪酸碳原子的多少)，皂化值愈高，說明脂肪酸分子量愈小，親水性較強，失去油脂的特性；皂化值愈低，則脂肪酸分子量愈大或含有較多的不皂化物，油脂接近固體，難以注射和吸收，所以食用油需規定一定的皂化值范圍，同時皂化值大小間接反映油脂中脂肪酸組成及甘油含量，同時利用油脂皂化值可計算出以油脂為基礎的相關衍生物技術參數，從而指導生產；家蠶蛹油的過氧化值最小，柞蠶蛹油的過氧化值最大，過氧化值是衡量油脂酸敗程度，一般來說過氧化值越高其酸敗就越厲害，過氧化值升高是反映油脂品質下降、油脂陳舊的指標。由于柞蠶蛹油最易發生氧化酸敗，所以應該低溫儲藏。

4種蠶蛹油的組分和含量存在顯著差別，采用同樣方法分析表明，柞蠶蛹油種類最多，為8種，蓖麻蠶7種，繅絲前后的家蠶蛹油為6種。柞蠶蛹油的不飽和脂肪酸相對含量是最高的，高達77.29%；蓖麻蠶蛹油的α-亞麻酸相對含量最高?？壗z后家蠶蛹油不飽和脂肪酸的相對含量比繅絲前降低，造成不飽和脂肪酸降低的原因有很多，其中最主要的原因可能是繅絲過程中有些蠶蛹被煮沸，繅絲后常溫保存一段時間后不飽和脂肪酸發生了氧化酸敗。

[1] WEI Z J, LIAO A M, ZHANG H X, et al. Optimization of supercritical carbon dioxide extraction of silkworm pupal oil applying the response surface methodology[J]. Bioresour Technol, 2009, 100(18): 4214-4219.

[2] 魏兆軍, 姜紹通. 蠶食用化研究進展[J]. 食品科學, 2005, 26(9): 592-596.

[3] LUCKOW V A. Cloning and expression of heterologous genes in insect cells with baculovirus vectors[M]//PROKOP A, BAJPAI R K, HO C S.Recombinant DNA technology and applications. New York: McGraw-Hill, 1991: 97-152.

[4] LEI R A, SONG E Y. Studies on fatty acid composition of pupae of the silkworm Antheraea pernyi[J]. Chinese Traditional Patent Medicine,2008, 20(5): 34.

[5] RAO P U. Chemical composition and nutritional evaluation of spent silkworm pupae[J]. J Agric Food Chem, 1994, 42(10): 2201-2203.

[6] ZHOU J, HAN D X. Proximate, amino acid and mineral composition of pupae of silkworm Antheraa pernyi in China[J]. Food Composition and Analysis, 2006, 19: 850-853.

[7] LIN S, NJA A L, EGGUM B O, et al. Chemical and biological evaluation of silkworm chrysalid protein[J]. Sci Food Agric, 1983, 34(8): 896-900.

[8] FAO/WHO. Energy and protein requirements[S]. 1973.

[9] 劉用成. 食品化學[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 1996.

[10] 中國衛生部, 中國國家標準管理委員會. 食品污染物的最高水平[S].北京: 中國標準出版社, 2005.

[11] HELLER S R, MILNE G W. EPA/NIH mass spectral database[M].Washington: US Govermment Printing Office, 1978.

[12] 張海祥, 魏兆軍, 周樂春, 等. 響應曲面法優化動物蛋白酶水解脫脂蠶蛹蛋白的工藝[J]. 食品科學, 2009, 30(24): 188-192.

[13] 廖愛美. 蠶蛹油的提取工藝優化、組分分析及其功能評價[D]. 合肥: 合肥工業大學, 2009.

[14] 毛多斌, 賈春曉, 金保全, 等. 省沽油種子油中脂肪酸的GC-MS分析[J]. 中國油脂, 2004, 29(3): 64-66.

[15] 巨振海, 胡海艦, 李慧君, 等. 柞蠶蛹中營養成分的分析[J]. 分析化學, 2000, 28(5): 655.

[16] 魏兆軍, 廖愛美, 于力濤. 家蠶蛹油提取工藝優化研究[J]. 食品科學,2007, 28(10): 248-251.

Character and Fatty Acid Composition of Silkworm Pupal Oil

PAN Wen-juan1，FANG Ting-ting1，LIAO Ai-mei1,2，ZHANG Hai-xiang1，WEI Zhao-jun1,*
(1. School of Biotechnology and Food Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China；
2. Department of Life Science, Hefei Normal University, Hefei 230061, China)

In order to determine the types and relative contents of fatty acids in 4 kinds of silkworm pupal oil, oil transesterification was carried out with KOH/CH3OH, followed by gas chromatography-mass spectrometric analysis. Results indicated that acid values, saponification values and peroxidation values differed significantly among the 4 kinds of pupal oil. All the four tested materials contained the following major components: linolenic acid (LNA), palmitic acid, stearic acid, oleic acid andα-linolenic acid, which exhibited different relative contents. Among them, the relative content of unsaturated fatty acids in oak silkworm pupal oil was the highest, which was up to 77.29% and castor silkworm pupal oil contained the mostα-linolenic acid, with a relative content of 50.52%. Desilked pupal oil contained more unsaturated fatty acids than silkworm pupal oil.

silkworm pupal oil；fatty acid compostion；gas chromatography-mass spectrometry

R284.1

A

1002-6630(2011)04-0148-04

2010-10-26

安徽省“十一五”科技攻關項目(08010302149)；教育部新世紀優秀人才基金項目(NCET-07-0251)；安徽省第四批優秀青年科技基金項目(08040106803)

潘文娟(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為功能食品。E-mail：wenjuanpan12345@163.com

*通信作者：魏兆軍(1970—)，男，教授，博士，研究方向為功能食品。E-mail：zjwei@hfut.edu.cn