石榴籽油是唯一植物源的多不饱和共轭脂肪酸，含有6种主要脂肪酸：石榴酸、亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸，其中前4种为不饱和脂肪酸，含量极其丰富，是石榴籽油的主要药效成分。据报道，石榴籽油中石榴酸含量为64%～86%。在分子结构上，石榴酸（顺9，反11，顺13-十八碳三烯酸）为共轭三烯不饱和脂肪酸，与α-桐酸（顺9，反11，反13-十八碳三烯酸）和β-桐酸（反9，反11，反13-十八碳三烯酸）互为同分异构体，它们的分子式和双键位置相同，但双键构型不同，在一定条件下可以相互转化。国内众多学者研究报道的石榴籽油化学成分差别很大，有人认为，石榴籽油的脂肪酸成分主要是石榴酸，其相对含量为76.06%~86.01%。有研究通过质谱分析鉴定出石榴籽油含有8种脂肪酸：石榴酸58.68%，亚油酸6.06%，油酸6.46%，棕榈酸2.81%，硬脂酸3.18%，二十碳三烯酸15.02%，二十碳四烯酸5.39%，二十碳烯酸1.23%。
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