隴南兩種單品種初榨橄欖油的理化性質(zhì)和脂肪酸組成隨成熟度的變化

馬君義 閆輝強 呂孝飛 鄧 煜 路麗娟 王文亮

(西北師范大學生命科學學院1，蘭州 730070) (隴南市經(jīng)濟林研究院油橄欖研究所2，武都 746000)

油橄欖(OleaeuropaeaL.)屬于木犀科木犀欖屬常綠闊葉喬木，是世界著名的四大木本油料植物之一。我國于1964年開始引種油橄欖，主要種植區(qū)為白龍江低山河谷區(qū)、長江三峽低山河谷區(qū)、金沙江干熱河谷區(qū)。橄欖油是新鮮的油橄欖果實通過機械加工(壓榨離心)提取得到，有效地保存了油橄欖鮮果中特有的芳香味和天然營養(yǎng)成分，富含不飽和脂肪酸、維生素、多酚化合物以及烯烴類揮發(fā)性芳香成分[1]。長期食用能增強消化系統(tǒng)功能，減少心血管疾病等功效[2]。目前，國外對橄欖油品質(zhì)和影響因素的研究報道較為全面和深入[3]，但是有關(guān)國產(chǎn)橄欖油綜合品質(zhì)的研究數(shù)據(jù)還相對缺乏。橄欖油脂肪酸組成、營養(yǎng)成分和揮發(fā)性物質(zhì)(風味)等易受到品種、氣候、地區(qū)和加工條件[4，5]等因素的影響。龍偉等[6]分析了四川青川縣初榨橄欖油營養(yǎng)成分及油脂特性。本研究以隴南大堡油橄欖品種示范園種植的“恩帕特雷”和“科拉蒂”2個品種的初榨橄欖油為研究對象，通過分析風味成分、酸值、過氧化值、氧化穩(wěn)定性、多酚、黃酮含量和脂肪酸組成評價其綜合品質(zhì)，旨在補充和完善國產(chǎn)橄欖油品質(zhì)研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為品種選育、采摘時間和橄欖油質(zhì)量評價提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2個品種的油橄欖果實于2018年10月至12月采自隴南市經(jīng)濟林研究院大堡油橄欖品種示范園(海拔1 036～1 048 m；平均氣溫15.3 ℃，最高氣溫38 ℃、最低氣溫-7 ℃；相對濕度56.6%，年降水量468 mm，日照時數(shù)1 871 h；沙壤土質(zhì)pH 7.9)。根據(jù)油橄欖果實成熟時果皮和果肉的顏色變化，將油橄欖成熟度劃分為8個等級：(1為果皮呈深綠色；2為果皮呈黃綠色；3為小于1/2的果皮轉(zhuǎn)為紅色；4為大于1/2 的果皮轉(zhuǎn)為紅色；5為果皮轉(zhuǎn)為黑色，但果肉為白色；6為小于1/2的果肉轉(zhuǎn)為紅色；7為大于1/2的果肉轉(zhuǎn)為紅色；8為果肉全部轉(zhuǎn)為紅色[7])。

1.2 儀器與試劑

Trace 1300 ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，ABENCOR 橄欖分析系統(tǒng)(該系統(tǒng)包括錘磨機，熱攪拌機及離心機)，PEN 3.5電子鼻氣體指紋分析儀，T960全自動電位滴定儀，UV 8100B型紫外-可見分光光度計，892 Rancimat油脂氧化穩(wěn)定性測定儀等。

10種脂肪酸甲酯混標(C16～C22)；乙醚、異丙醇、冰乙酸、正己烷、石油醚(30～60 ℃)、甲醇、氫氧化鈉、無水硫酸鈉均為分析純；實驗用水為去離子水。

1.3 實驗方法

1.3.1 橄欖油的提取

準確稱取同一成熟度的油橄欖果800 g，在錘磨機中粉碎完成后將果肉混合均勻，稱取700 g混合物于融合罐中并放入融合攪拌器。在30 ℃和50 r/min的融合條件下融合60 min，之后加入30 mL 25 ℃水繼續(xù)融合30 min。將融合后的混合物置于5 000 r/min的離心機離心60 s，移取分離的油相和水相于250 mL的量筒中，再加入25 ℃的水50 mL，重復(fù)上述步驟兩次，收集離心后的油相和水相于同一量筒中，用25 ℃的水定容至刻度。靜置30 min，讀取油相的體積，記錄數(shù)據(jù)并移取油相于收集瓶中，密封并低溫保存。計算出油率(w)：

1.3.2 電子鼻風味識別與區(qū)分

樣品氣體采集方法:量取初榨橄欖油樣品15 mL于頂空進樣瓶中，蓋上瓶蓋，30 ℃下保存30 min，取瓶內(nèi)頂空氣體進行電子鼻檢測。

電子鼻測定條件:樣品采集時間100 s，傳感器清洗時間120 s，調(diào)零時間5 s，進樣準備時間5 s，進樣流量300 mL/min。

1.3.3 多酚的提取與含量測定

橄欖油中多酚和黃酮的提取按文獻[8]的方法進行。量取4 mL橄欖油樣品于試管中，加入2.5 mL正己烷和2.5 mL 80%甲醇溶液，1 000 r /min下離心10 min，然后將下相轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，重復(fù)上述步驟3次后，合并提取液。再加入4 mL正己烷充分振蕩脫脂，1 000 r /min下離心10 min后取甲醇相為試樣。

采用Folin-Ciocalteu顯色法[9]，移取1 mL多酚提取液于10 mL容量瓶中，加入0.5 mL福林酚試劑，2 mL 7.5%的Na2CO3溶液，最后用去離子水定容至10 mL，在30 ℃下避光反應(yīng)2 h，于765 nm處測量吸光度。依回歸方程y=7.374 1x-0.005(R=0.999 3)計算多酚含量。

1.3.4 黃酮含量測定

采用三氯化鋁顯色法[10]，吸取1.3.3的提取液3 mL于10 mL容量瓶中，加4 mL 0.1 mol/L三氯化鋁甲醇溶液，充分搖勻，5 min后用甲醇定容至10 mL，于410 nm處測定吸光值。依回歸方程y=31.096 7x-0.341 4(R=0.999 2)計算黃酮含量。

1.3.5 氧化穩(wěn)定性測定

準確稱取3 g油樣于反應(yīng)試管中，將試管放入氧化穩(wěn)定測定儀進行測定，測定杯中加入60 mL去離子水，反應(yīng)溫度為120 ℃，空氣流速為20 L/h。

1.3.6 酸價和過氧化值的測定

參照GB 5009.227—2016 《動植物油脂 過氧化值測定》[11]和GB 5009.229—2016 《動植物油脂 酸值測定》[12]。

1.3.7 紫外消光系數(shù)232、270和ΔK值測定

GB/T 22500—2008 《動植物油脂紫外吸光度的測定》[13]，ΔK值測定: 參照COI/T.20 /Doc.No 19 /Rev.4 2017[14]。

1.3.8 脂肪酸組成與含量的分析

1.3.8.1 脂肪酸的甲酯化

采用酯交換法[15]。精密稱取油樣約0.30 g于20 mL的具塞試管中，加5 mL氫氧化鈉-甲醇溶液(0.5 mol/L)搖勻，在常溫或25 ℃水浴下反應(yīng)40 min，每5 min 振搖一次，取出后加入5 mL的石油醚，搖勻，靜置，最后再加入5 mL的蒸餾水，用移液槍吸取上層有機相于離心管中，加無水硫酸鈉干燥，離心，過濾，稀釋后進樣分析。

1.3.8.2 脂肪酸組成和相對含量的GC-MS分析

GC條件：色譜柱為AE-FFAP彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm)；載氣為99.999%的高純氦氣；進樣口溫度250 ℃；升溫程序為160 ℃保持3 min，以4 ℃/min的速率升至190 ℃保持2 min，再以10 ℃/min的速率升至210 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min的速率升至240 ℃，保持5 min；進樣量1 μL；進樣方式為分流進樣，分流比為50∶1；載氣模式為恒流模式；載氣流速1.0 mL/min；GC-MS接口溫度為250 ℃。

MS條件：傳輸線溫度250 ℃；電離方式EI；電離電壓70 eV；離子源溫度280 ℃；質(zhì)量掃描方式為Full Scan；質(zhì)量掃描范圍為50～650 amu；溶劑延遲3 min；質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫：NIST 2011版標準質(zhì)譜檢索庫。

1.3.8.3 脂肪酸的定性定量分析

采用NIST 2011版質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索并結(jié)合C16～C22脂肪酸甲酯混標比對分析定性，采用峰面積歸一化法計算橄欖油中主要脂肪酸的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 2種油橄欖鮮果出油率隨成熟度的變化

2個品種鮮果出油率隨成熟度動態(tài)變化如圖1所示。隨著成熟度的增加2個品種的鮮果出油率都呈現(xiàn)增加的趨勢，“恩帕特雷”的鮮果出油率在第7成熟度為最高(13.46%)，第8成熟度略有降低，“科拉蒂”的鮮果出油率在第8成熟度為最高(20.74%)，同一品種的不同成熟度之間存在顯著性差異。Dag等[16]研究發(fā)現(xiàn)油橄欖在生長過程中油脂不斷累積，隨著成熟度的增加果實含油率不斷增加并保持較高品質(zhì)。

圖1 2種油橄欖鮮果出油率隨成熟度的變化

2.2 2種初榨橄欖油風味成分隨成熟度的變化

“科拉蒂”和“恩帕特雷”2種初榨橄欖油風味成分累積變化雷達圖如圖2a和圖2b所示，在生長過程中2個品種的初榨橄欖油風味成分變化幅度較大的主要有氮氧化合物(W5S)、含硫、含氯的有機化合物(W2W、W1W)以及烷烴類化合物(W1S)。其中，“科拉蒂”品種的初榨橄欖油中氮氧化合物(W5S)和含硫有機化合物(W2W)在第1成熟度的含量最高，含氯的有機化合物(W1W)和烷烴類化合物(W1S)在第8成熟度含量最高；“恩帕特雷”品種的初榨橄欖油中氮氧化合物(W5S)在第1成熟度的含量最高，含硫、含氯的有機化合物(W2W、W1W)以及烷烴類化合物(W1S)在第6成熟度的含量最高。

圖2 2種初榨橄欖油風味成分變化雷達圖

圖3 2種初榨橄欖油風味成分PCA分析圖

通過Winmuster軟件對2個品種的初榨橄欖油揮發(fā)性風味成分進行主成分分析，2個主成分的貢獻率為88.33%，如圖3所示，2個品種之間除第7成熟度的風味比較相似之外，其他的數(shù)據(jù)點能明顯區(qū)分，同一品種中，“恩帕特雷”在第4和第8成熟度的風味差異不明顯，“科拉蒂”在第2和第4成熟度的風味較為相似。結(jié)合圖2分析可知，不同品種不同成熟度的橄欖油有不同的風味特征，與鐘誠等[17]在研究油橄欖品種、成熟度以及堆放時間對初榨橄欖油風味的影響結(jié)果類似。

表1 2種初榨橄欖油的理化性質(zhì)與氧化穩(wěn)定性

2.3 2種初榨橄欖油的化學性質(zhì)隨成熟度的變化

K232與油的初級氧化產(chǎn)物有關(guān)，是多不飽和脂肪酸結(jié)合的標志，K270是橄欖中羰基化合物(醛和酮)的指示物，與次級氧化產(chǎn)物有關(guān)?！岸髋撂乩住钡腒232值除第5成熟度為最高(1.85)外，差異性不顯著，K270值幾乎保持不變；“科拉蒂”K232值后期趨于平穩(wěn)，K270呈現(xiàn)降低的變化趨勢。在成熟過程中2個品種的初榨橄欖油的ΔK、K232和K270值分別≤0.01、≤2.5和≤0.22，符合GB 23347—2009中初榨橄欖油的標準。Ben等[18]研究發(fā)現(xiàn)在成熟過程中，K270值與過氧化值的變化趨勢相似，后期降低，而K232值幾乎保持不變。

初榨橄欖油“恩帕特雷”的多酚含量在第6和第1成熟度分別為最高(92.96 μg/g)和最低(48.89 μg/g)，黃酮含量在第6和第2成熟度為最高(2.77 μg/g)和最低(0.50 μg/g)，“科拉蒂”的多酚含量在第5和第2成熟度分別為最高(212.88 μg/g)和最低(153.07 μg/g)，除第1和第7成熟度外其他成熟度之間差異性顯著，黃酮含量在第2和第8成熟度為最高(19.26 μg/g)和最低(5.10 μg/g)。2個品種之間多酚和黃酮含量差異明顯，總體呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，與Menz等[19]研究中總多酚含量在成熟后期降低一致。

“恩帕特雷”的氧化穩(wěn)定時間在第6和第1成熟度分別為最高(6.28 h)和最低(4.42 h)，“科拉蒂”在第5和第2成熟度為最高(16.71 h)和最低(11.51 h)。在油橄欖的成熟過程中，一系列的代謝和酶促反應(yīng)促進許多酚類化合物的含量降低。事實上，由于光合色素(葉綠素和類胡蘿卜素)和酚類化合物的降低，高度成熟會明顯降低感官屬性和氧化穩(wěn)定性[20]。表明“恩帕特雷”和“科拉蒂”在第6和第5成熟度的多酚含量、氧化穩(wěn)定性優(yōu)于其他成熟度。

2.4 2種初榨橄欖油的酸價和過氧化值隨成熟度的變化

利用Origin對2種初榨橄欖油的酸值隨成熟度的動態(tài)變化進行分析，如圖4所示，酸值與成熟度的三次曲線關(guān)系中，“科拉蒂”的擬合方程為Y=0.011+0.248x-0.054x2+0.003x3，R2=0.619，“恩帕特雷”的擬合方程為Y=0.939+0.190x-0.102x2+0.009x3，R2=0.579。結(jié)合表1可知，“恩帕特雷”的酸值隨成熟度總體呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，第1和第6成熟度分別為最高(1.02 mg/g)和最低(0.37 mg/g)，且差異性顯著；“科拉蒂”的酸值隨成熟度呈現(xiàn)先增加后降低并趨于平穩(wěn)的變化趨勢，第2和第5成熟度分別為最大值(0.38 mg/g)和最小值(0.19 mg/g)，且不同成熟度之間差異不顯著。初步判斷由于隨著成熟度的增加、酸值的降低和出油率的增加，細胞組織中的游離脂肪酸更多地用于合成甘油三酯，導(dǎo)致游離脂肪酸降低，而后期合成甘油三酯的速率降低導(dǎo)致酸值有所增加[21]。

圖4 2種初榨橄欖油的酸價隨成熟度的變化

2種初榨橄欖油的過氧化值隨成熟度的動態(tài)變化如圖5所示，過氧化值與成熟度的三次曲線關(guān)系中，“科拉蒂”的擬合方程為Y=4.402+0.490x-0.220x2+0.016x3，R2=0.657，“恩帕特雷”的擬合方程為Y=7.517+1.269x-0.645x2+0.056x3，R2=0.716。結(jié)合圖4和表1可知，兩個品種初榨橄欖油的過氧化值隨成熟度的變化趨勢類似于酸價的變化趨勢，“恩帕特雷”在第1和第6成熟度分別為最高(8.32 mmol/g)和最低(2.92 mmol/kg)，且差異性顯著；“科拉蒂”在第2和第7成熟度分別為最高(5.19 mmol/g)和最低(2.38 mmol/ kg)，且第8和第5成熟度之間無顯著性差異。2個品種初榨橄欖油的酸值和過氧化值均分別小于1.6 mg/g和10 mmol/kg，符合GB 23347—2009中對初榨橄欖油的要求。

圖5 2種初榨橄欖油的過氧化值隨成熟度的變化

2.5 2種初榨橄欖油的脂肪酸含量隨成熟度的變化

2種初榨橄欖油的脂肪酸組成與含量如表2所示。油酸、亞油酸、棕櫚酸含量較高，十七烷酸、十七烷烯酸(“科拉蒂”未檢測出)、花生酸和山崳酸等含量較低?！翱评佟焙汀岸髋撂乩住钡某跽ラ蠙煊椭杏退岷客瑫r在第1成熟度為最高，分別為77.76%和65.73%，第8和第5成熟度為最低(72.36%和59.23%)，分別呈現(xiàn)不斷降低和先降低后增加的變化趨勢且差異性顯著；棕櫚酸含量在第5和第3成熟度為最高(10.73%和19.03%)，第1和第8成熟度為最小值(9.66%和12.91%)；亞油酸含量在第8和第5成熟度為最高(11.81%和15.86%)，第2和第1成熟度為最低(7.70%和9.74%)，分別呈現(xiàn)不斷增加和先增加后降低的變化趨勢，其他脂肪酸含量變化幅度相對較小。油酸和亞油酸二者含量呈互補趨勢，由此可以推測不同品種油橄欖的遺傳基因決定了脂肪酸代謝中相關(guān)去飽和酶(如Δ9脫氫酶、Δ12脫氫酶)活性的差異，進而影響油酸和亞油酸的合成[22]。亞油酸上升是由于除了甘油三酯的持續(xù)合成外，隨著油酸的形成，油酸脫氫酶將油酸轉(zhuǎn)化為亞油酸[23]。與GB 23347—2009中關(guān)于特級初榨橄欖油品質(zhì)的規(guī)定相比，2種初榨橄欖油的脂肪酸組成除恩帕特雷(第1、第3和第4成熟度)的亞麻酸含量略超出標準外，其余脂肪酸組成完全符合特級初榨橄欖油的標準。

表2 2種初榨橄欖油脂肪酸組成與含量

表3 成熟度和氧化穩(wěn)定時間與分析參數(shù)的相關(guān)系數(shù)

“科拉蒂”和“恩帕特雷”的初榨橄欖油中SFA在第2和第3成熟度為最高，分別為13.15%和20.99%，第8成熟度同時為最低(11.81%和14.25%)，2個品種的MUFA/PUFA和C18∶1/C18∶2分別在第8和第5成熟度為最低，在第2和第1成熟度為最高?！翱评佟钡腗UFA/PUFA和C18∶1/C18∶2隨成熟度呈現(xiàn)降低的變化趨勢，除第5和第6成熟度外，其他成熟度之間差異性顯著，“恩帕特雷”呈現(xiàn)先降低后稍有增加的變化趨勢，除第4和第8成熟度外，其他成熟度之間差異性顯著。同一品種的MUFA/PUFA、C18∶1/C18∶2和MUFA的變化趨勢類似，與PUFA呈相反的變化趨勢。MUFA/PUFA和C18∶1/C18∶2呈現(xiàn)降低趨勢由油酸去飽和酶將油酸轉(zhuǎn)化為亞油酸的活性來解釋[24]。

2.6 成熟度和氧化穩(wěn)定時間與測定指標的相關(guān)性分析

成熟度和氧化穩(wěn)定時間與分析參數(shù)的相關(guān)性分析如表3所示。由表3可知，不同品種的成熟度和氧化穩(wěn)定時間與分析參數(shù)的相關(guān)性不同，“科拉蒂”的成熟度與過氧化值、黃酮含量、K270、MUFA、C18∶1/C18∶2和MUFA/PUFA呈極顯著負相關(guān)，與PUFA呈極顯著正相關(guān)；氧化穩(wěn)定時間與多酚含量呈極顯著正相關(guān)，與酸價呈顯著負相關(guān)?！岸髋撂乩住钡某墒於扰c過氧化值和SFA呈顯著負相關(guān)，與氧化穩(wěn)定時間和多酚含量呈極顯著正相關(guān)，與黃酮含量呈顯著正相關(guān)；氧化穩(wěn)定時間與酸價和過氧化值呈極顯著負相關(guān)，與MUFA、C18∶1/C18∶2和MUFA/PUFA呈顯著負相關(guān)，與成熟度、多酚和黃酮含量呈極顯著正相關(guān)，與PUFA呈顯著正相關(guān)。與Rotondi等[25]研究中的結(jié)果(C18∶1/C18∶2與成熟指數(shù)負相關(guān)，多酚與氧化穩(wěn)定時間呈正相關(guān))一致。

3 結(jié)論

從出油率、風味特征、酸值、過氧化值、紫外吸光度、多酚、黃酮、氧化穩(wěn)定時間、脂肪酸組成及含量等9個方面分析了2個品種的初榨橄欖油隨成熟度的動態(tài)變化過程。結(jié)果表明：隨著成熟度的增加2個品種的鮮果出油率都呈現(xiàn)增加的趨勢，同一品種的不同成熟度之間存在顯著性差異。

2個品種的初榨橄欖油風味成分變化幅度較大的主要有氮氧化合物含硫、含氯的有機化合物以及烷烴類化合物，并且通過電子鼻可以區(qū)分不同品種不同成熟度的橄欖油。

“恩帕特雷”和“科拉蒂”不同果實成熟度的單品種初榨橄欖油酸值的變化范圍分別為0.37～1.02 mg/g和0.19～0.38 mg/g，過氧化值的變化范圍分別為2.92～8.32 mmol/kg和2.38～5.19 mmol/kg，且隨著油橄欖果實成熟度的增加，其初榨橄欖油的酸值和過氧化值表現(xiàn)出相似的變化趨勢。同時，橄欖油的酸值、過氧化值、ΔK、K232、K270值均≤1.6 mg/g、≤10 mmol/kg、≤0.01、≤2.5和≤0.22，達到了GB 23347—2009中特級初榨橄欖油的標準要求。

“恩帕特雷”和“科拉蒂”不同果實成熟度的單品種初榨橄欖油的多酚含量變化范圍分別為48.89～92.69 μg/g和153.07～212.88 μg/g，黃酮含量變化范圍分別為0.50～2.77 μg/g和5.10～19.26 μg/g，氧化穩(wěn)定時間變化范圍分別為4.42～6.28 h和11.51～16.71 h，且油脂“科拉蒂”的多酚含量、黃酮含量和氧化穩(wěn)定性明顯優(yōu)于“恩帕特雷”。

“恩帕特雷”和“科拉蒂”不同果實成熟度的單品種初榨橄欖油中油酸質(zhì)量分數(shù)分別為59.23%～65.73%和72.36%～77.76%，亞油酸質(zhì)量分數(shù)分別為9.74%～15.86%和7.70%～11.81%，且不同果實成熟度的橄欖油中油酸和亞油酸含量的變化趨勢呈互補關(guān)系。SFA質(zhì)量分數(shù)分別為14.25%～20.99%和11.81%～13.15%，PUFA質(zhì)量分數(shù)分別為10.92%～16.84%和8.34%～12.36%，MUFA質(zhì)量分數(shù)分別為62.36%～68.20%和72.69%～78.50%，且同一單品種初榨橄欖油的MUFA/PUFA、C18:1/C18:2和MUFA的變化趨勢相似，并與PUFA呈相反的變化趨勢。不同品種初榨橄欖油的脂肪酸含量差異明顯，但各項理化指標均符合GB 23347—2009中特級初榨橄欖油的標準要求。

研究表明，“科拉蒂”的出油率、多酚、黃酮、油酸含量和氧化穩(wěn)定時間明顯高于“恩帕特雷”，而酸值、過氧化值均低于“恩帕特雷”。初榨橄欖油的品質(zhì)“科拉蒂”優(yōu)于“恩帕特雷”，且油脂品質(zhì)最好時的果實成熟度分別為第5和第6成熟度。