芝麻籽粒脂肪含量核磁共振無損快速測定方法的建立

魏利斌++苗紅梅++李春+張海洋

摘要：以冷榨芝麻油為標樣，制作出核磁共振檢測芝麻脂肪含量的標準曲線，建立了核磁共振無損快速測定芝麻籽粒脂肪含量的方法（簡稱核磁共振法，NMR）。分別采用索氏提取法和核磁共振儀檢測方法，測定了50份國內外芝麻種質資源籽粒的脂肪含量，對這2種方法測定值進行比較分析結果表明，利用NMR法與索氏提取法測定的結果同樣穩定，籽粒脂肪含量范圍在29.48%～58.71%，而且2組測定結果極顯著相關（系數為r=0.991 8），測定值的絕對偏差僅為0.10～2.05百分點。與索氏抽提法相比，核磁共振法可保證籽粒不破損，而且操作簡便、快速，所測數據準確、可靠，不受種子含水量、種皮色等因素的影響。因此，該方法在今后芝麻籽粒脂肪含量快速測定和品質性狀研究中具有廣泛的應用前景。

關鍵詞：芝麻；脂肪含量；索氏提取法；核磁共振法

中圖分類號： O482.53+2；S565.301文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0386-03

芝麻是我國重要的優質油料作物，其種子含油量45%～58%，還含有豐富的蛋白質、氨基酸、維生素、芝麻酚等營養物質，是人類最為理想的植物油脂之一。芝麻籽粒脂肪含量高低是評價其品質的重要指標，也是遺傳育種研究工作者最關注的品質性狀。在芝麻籽粒品質分析中，多采用索氏提取法（GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》）這一經典的方法測定芝麻種子脂肪含量。該方法測定結果準確性較高，但操作過程繁瑣、周期長、成本高，而且需要破損磨碎待測樣品，樣品用量較大，極大地限制了芝麻優質育種的工作開展[1]。近10年來，核磁共振技術（nuclear magnetic resonance，NMR）得到了不斷發展和完善，并已成功用于大豆、花生、油菜、棉花、玉米等作物籽粒脂肪含量測定[2-6]。該技術是基于原子核磁性的一種技術，可用于快速定量分析檢測樣品，對樣品不具破壞性，而且簡便、靈敏度高[7-8]。目前，國內外尚未見有關利用核磁共振技術進行芝麻種子脂肪含量測定的研究報道。因此，本研究擬定以冷榨芝麻油為標樣，建立NMR檢測芝麻籽粒脂肪含量的標準曲線，比較NMR與索氏提取法在芝麻籽粒含油量分析中的優劣性，以期建立芝麻脂肪含量核磁共振無損快速測定方法。

1材料與方法

1.1供試材料

從2012年芝麻資源南繁材料中選用國內外不同地區的芝麻種質材料50份，編號見表1，其中包括白芝麻25份，黑芝麻10份，中間色（黃、灰、褐、棕等）芝麻材料15份。

1.2索氏提取法測定芝麻籽粒脂肪含量

分別選擇HNZM01～HNZM50樣品飽滿籽粒10 g，2012年委托農業部農產品質量監督檢驗測試中心（鄭州），采用國家質量技術監督局頒布的標準方法——索氏提取法[9]測定籽粒脂肪含量，每樣重復測定3次，用于計算樣品脂肪含量的“平均值±標準誤”。所用化學試劑為國產分析純。

1.3核磁共振法測定芝麻籽粒脂肪含量

在選用冷榨芝麻油做標樣制作NMR法標準曲線的基礎上，分別選擇HNZM01～HNZM50樣品飽滿籽粒2 g，利用NMI20核磁共振成像分析儀（上海紐邁電子科技有限公司生產）測定各樣品的核磁信號強度，再通過標準曲線計算出樣品籽粒脂肪含量。每樣重復測定3次，用于計算樣品脂肪含量的“平均值±標準誤”。

2結果與分析

2.1核磁共振法標準曲線的制定

本試驗選用優質芝麻，首先通過冷榨獲得純正的芝麻油樣品，再分別取冷榨芝麻油配制7個不同脂肪含量的標樣，脂肪含量分別為0、42.31%、51.22%、62.51%、75.23%、89.22%、99.83%，然后利用NMI20核磁共振成像分析儀對各標樣進行核磁信號檢測，根據不同標樣脂肪含量與核磁信號強度制作出NMR法標準曲線（圖1），該標準曲線的回歸方程為y=29.754x-18.774，r2=1，表明標樣中芝麻脂肪含量與核磁信號強度呈顯著的線性關系。

2.2核磁共振法和索氏提取法測定芝麻籽粒脂肪含量結果的比較

分別選用核磁共振法（NMR）與索氏提取法，對50份芝麻種質資源籽粒中脂肪含量進行了檢測，結果見表1。在索氏[CM（25]抽提法測定結果中，50份芝麻種質籽粒脂肪含量范圍為[CM）]

30.50%～58.41%，樣品具有廣泛的代表性。

在NMR檢測結果中，50份芝麻種質籽粒脂肪含量的范圍為29.48%～58.71%，與索氏抽提法結果的差值范圍為 -1.06～2.05百分點，最小偏差為0.10百分點。從這2組測定值比較分析的結果還可以看出，具有極端（高、低）脂肪含量的6個芝麻種質脂肪含量排序完全相同。其中，脂肪含量最高的3個芝麻材料分別為HNZM02[58.71%（A）、58.41%（B）]、HNZM21[58.61%（A）、57.29%（B）]和HNZM10[5771%（A）、57.09%（B）]；脂肪含量最低的3個芝麻材料均分別為HNZM41[29.48%（A）、30.50%（B）]、HNZM38[36.97%（A）、37.40%（B）]和HNZM45[45.15%（A）、4440%（B）]。對NMR法與索氏提取法測定數據進行相關性分析的結果表明，這2種方法所得的測定值極其一致，相關系數為 r=0.991 8，說明NMR法測定結果穩定、可靠，可以用于芝麻籽粒脂肪含量檢測。

3討論

芝麻是世界上最古老的油料作物之一，闡明芝麻高含油量遺傳機理、進一步改良芝麻品質是芝麻遺傳育種研究工作中的重要任務之一[10-11]。目前，在分析芝麻籽粒脂肪含量過程中，多采用索氏提取法和近紅外光譜法，利用索氏提取法測定的成本較高，采用近紅外光譜法檢測結果受種子干燥程度或種皮顏色等因素影響較大[9，11]。為建立更為精準、快速的芝麻籽粒油脂含量檢測方法，本研究采用NMR技術開展了芝麻籽粒油脂含量檢測分析。利用NMR方法測定的結果表明，在50個國內外芝麻種質中，籽粒脂肪含量范圍在 29.48%～58.71%，其中白芝麻48.58%～58.71%，中間色芝麻48.43%～55.29%，黑芝麻29.48%～52.49%。

NMR法是基于原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的進動，利用信號/質量比來直接檢測脂肪（游離與結合態脂肪）的總含量。自旋角動量的具體數值是由原子核的自旋量子數決定的[12]；核磁能夠穿透整個樣品進行檢測，所以信號不受樣品均勻性、籽粒表面特性如色度、冰晶、顏色和質地等因素影響。本研究結果也證實，在不同粒色的芝麻種質中，NMR檢測結果與索氏提取法測定結果較為一致，數據絕對偏差很小，僅為0.10～2.05百分點，而且這2種方法測定的結果呈極顯著相關（系數為r=0.991 8）；這表明NMR法與索氏提取法一樣，適用于芝麻籽粒含油量檢測，而且數據穩定、可靠。

但是，研究過程中也發現，90%芝麻樣品測定出的籽粒脂肪[CM（25]含量均高于索氏提取法測定的結果，且測定值標準誤較索

氏提取法的小。這可能有2個方面的原因，一是索氏提取法是通過乙醚、石油醚等有機溶劑將脂肪抽提出來。由于這些溶劑只能抽提游離脂肪，無法提取結合態脂肪，因此索氏提取法無法對含量較小的結合態脂肪含量進行測定，而NMR可以同時檢測到游離和結合態脂肪含量。因此，NMR測定值往往要略高于索氏提取法結果，這也說明NMR法測定數據更為準確。二是索氏提取法測定數據易受測試環境等因素影響，如樣品粉碎及干燥程度、濾紙筒高度（不能超過回流彎管，否則乙醚不易穿透樣品，使脂肪不能全部提出）、有機溶劑純度（溶劑中若含有水分，則可能將樣品中的糖以及無機物抽出）、烘箱烘干時間（加熱時間過長，易引起油脂氧化等，并導致質量增加）等因素。在索氏提取法測定過程中，上述因素均可對測試結果造成誤差。由此可見，與索氏提取法相比，NMR法更為準確、可靠。此外，NMR法不需要干燥、樣品粉碎等過程，不需試劑，用樣量小，不對樣品形成損害、操作簡便、耗時短，測定過程簡便、快速（短于1 min）。因此，NMR法在今后快速檢測芝麻籽粒品質以及進一步開展芝麻油脂形成機理等相關品質研究中具有廣泛的應用前景。

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