采收期對毛葉山桐子油脂肪酸組成的影響

楊塘榆，聞樂嫣，闞建全*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(食品科學(xué)與工程國家級實驗教學(xué)示范中心(西南大學(xué))，重慶，400715)

中國的食用油市場巨大，2018年全年精制食用植物油產(chǎn)量達(dá)到了5.066×107t，油料作物播種面積1.32×107hm2，糧油類成交額達(dá)到了3 893.15億元。然而，一些傳統(tǒng)油料作物的種植推廣過程中會造成森林砍伐、生物多樣性下降、森林火災(zāi)等一系列問題[1]，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。根據(jù)中華人民共和國國家統(tǒng)計局的報道，截止至2017年我國人均耕地面積僅0.097 hm2，且面臨耕地質(zhì)量退化等多方面的問題[2]。我國有豐富的木本油料植物資源，推廣木本油料作物不僅可以緩解耕地問題，而且可以推動山區(qū)林地的經(jīng)濟發(fā)展[3]，是傳統(tǒng)草本油料的理想替代品。

毛葉山桐子油在四川廣元地區(qū)有上百年的食用歷史[4]，吳全珍等[5]的研究表明，山桐子油經(jīng)口無急性毒性，李蘊濤等[6]的研究證明其不具有致畸和致突變作用，食用安全。采收期對植物產(chǎn)品的營養(yǎng)成分和抗氧化活性有較大影響[7]。毛葉山桐子果實的采收期較長，在每年9月～次年2月都可采收。目前，研究者已經(jīng)對毛葉山桐子的品種優(yōu)化、栽培技術(shù)、成分分析、壓榨和精煉加工、種群研究和產(chǎn)品開發(fā)等方面展開了大量研究[4,8]，但關(guān)于毛葉山桐子在生長過程中脂肪酸變化的研究還未見報道。

因此，本文收集了不同采收日期的7批毛葉山桐子果實，采用氣相色譜法測定其成熟過程中油脂的脂肪酸組成，并結(jié)合含水率、含油率以及雙鍵指數(shù)(double bond index，DBI)指標(biāo)以確定毛葉山桐子果實的最佳采收批次，為毛葉山桐子的推薦采收期提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

毛葉山桐子果實：生長于重慶市萬盛區(qū)黑山鎮(zhèn)的毛葉山桐子種植基地；均勻采收；樣品自2019年9月5日開始采摘，每隔15 d采收1次，到2019年12月6日結(jié)束，共采摘7批次。

脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(BYG8010)，索萊寶科技有限公司；石油醚(沸程30～60 ℃)、正己烷(GR)、氯化鈉(AR)、氫氧化鉀(AR)、甲醇(GR)，成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

WB-KQ01熱泵干燥箱，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；BSY-200T中藥材打粉機，溫州頂歷醫(yī)療器械有限公司；FA2004分析天平(感量0.000 1 g)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；R210/215旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，瑞士BUCHI公司；Centrifuge離心機，德國Eppendorf公司；GC-2010氣相色譜儀，日本島津科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理與保藏

采收的新鮮毛葉山桐子果實盡快運回實驗室，清洗并去除壞果，取少量樣品測定含水量，其余在50 ℃、相對濕度40%的熱泵干燥條件下干燥72 h，粉碎后，過40目篩，再用塑封袋密封置于-20 ℃冰箱中保藏。

1.3.2 鮮果含水率的測定

參考GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》[9]，含水率計算如公式(1)所示：

(1)

式中：m1，鋁盒和試樣的質(zhì)量，g；m2，鋁盒和試樣干燥后的質(zhì)量，g；m3，鋁盒的質(zhì)量，g。

1.3.3 干果含油率的測定

參考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》[10]，將提取得到的油置于-20 ℃冰箱中密封保存，用于后續(xù)脂肪酸組成分析，含油率計算如公式(2)所示：

(2)

式中：W1，恒重后接收瓶和脂肪的質(zhì)量，g；W0，接收瓶的質(zhì)量，g；W2，試樣的質(zhì)量，g。

1.3.4 油脂脂肪酸組成的測定

1.3.4.1 油脂的甲酯化反應(yīng)

采用LI等[11]的方法，稱取0.3 g油脂，加入1.2 mL正己烷與1.2 mL 0.5 mol/L的KOH-甲醇溶液，在45 ℃水浴下振蕩反應(yīng)5 min。待冷卻后，加入3.6 mL飽和NaCl溶液，渦旋10 s后，以4 000 r/min離心5 min。吸取上層正己烷，通過0.45 μm有機濾膜后，取0.5 mL 濾液加入含18.5 mL正己烷的離心管中渦旋30 s混勻后，至于冰浴中，待測。

1.3.4.2 色譜條件

采用徐瑤[12]的色譜條件，色譜柱：安捷倫DB-WAX毛細(xì)管柱(30 m×0.25 m×0.25 μm)；檢測器：氫火焰離子化檢測器；載氣：N2/空氣；進樣口溫度：250 ℃；檢測器溫度：280 ℃；柱流量：1 mL/min；進樣量：1 μL；分流比：不分流；柱箱升溫程序：50 ℃保持5 min，25 ℃/min升溫至200 ℃，保持10 min，1.5 ℃/min 升溫至230 ℃保持3 min。

1.3.4.3 脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取脂肪酸甲酯標(biāo)品200 μL，用正己烷梯度稀釋到母液濃度的1/8、1/16、1/32、1/64、1/128。分別吸取以上標(biāo)準(zhǔn)液在相同色譜條件下進行測定，運用歸一化法得到不同質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)液的峰面積，根據(jù)峰面積與質(zhì)量濃度的關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。毛葉山桐子油樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的典型色譜圖,見圖1。

圖1 毛葉山桐子油脂肪酸甲酯氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of fatty acid methyl ester in I.polycarpa oil

1.3.4.4 DBI的計算

DBI反映了樣品油中的碳碳雙鍵的數(shù)量，充分考慮多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFA)的多個雙鍵，擴大了整體的變化幅度，能夠更好地反映混合脂肪酸的總體不飽和度，可以作為反映植物油品質(zhì)的1個指標(biāo)。DBI計算采用SHEN等[13]的方法，如公式(3)所示：

(3)

式中：UFA，不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acids)含量，%；k，UFA所含雙鍵數(shù)，個；SFA，飽和脂肪酸(saturated fatty acid)含量，%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個樣品在相同的處理條件下重復(fù)3次，實驗結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。實驗數(shù)據(jù)用SPSS 18.0、Excel 365進行分析處理，并用Origin 2018繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 毛葉山桐子果實的含水率和含油率分析測定

毛葉山桐子果實的含水率呈先降后升最后趨于平緩穩(wěn)定的變化趨勢(圖2)，但其含油率呈先升后降趨勢，這種變化規(guī)律與賈然然等[14]的結(jié)果相似。在10月18日，毛葉山桐子果實的含水率和含油率同時達(dá)到極值，分別為(63.80±0.34)%和(38.83±0.26)%。這種變化的產(chǎn)生原因可能在于，10月18日以前，日照充足、溫度適宜，果實油脂得到積累，導(dǎo)致含水率的下降、含油率的升高[15-16]。10月18日以后，日照時間減少、氣溫下降(來源于《中國氣象百科全書》[17])，果實中的油脂會有部分分解，導(dǎo)致含水率的升高和含油率的降低[18]。9月21日和10月6日的含油率，11月5日和11月22日的含水率均沒有顯著差異。經(jīng)過Person相關(guān)性分析，毛葉山桐子果實的含水率和含油率的相關(guān)性系數(shù)r=-0.871，表示兩者呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，這表示兩者間存在內(nèi)在聯(lián)系。10月18日采收的毛葉山桐子果實含水率最低、含油率最高。

圖2 毛葉山桐子果實生長過程中水和油含量的變化Fig.2 The moisture and oil content changes in the growth of I.polycarpa fruit 注：不同小寫字母表示不同含量間的差異顯著(P<0.01)

2.2 毛葉山桐子果實脂肪酸組成分析

毛葉山桐子油的脂肪酸組成和回歸方程見表1，各脂肪酸的回歸方程線性關(guān)系良好，相關(guān)性系數(shù)R2>0.99，可滿足定量要求。結(jié)果顯示，脂肪酸相對含量大小排序為棕櫚酸>油酸>棕櫚油酸>硬脂酸>α-亞麻酸>肉豆蔻酸>木蠟酸>珍珠酸>花生酸>花生四烯酸。另外還檢測出了少量(<0.1%)的二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)。其中的PUFA主要為亞油酸，含量達(dá)到了(66.80±0.42)%，與陳福北等[19]報道的含量相近。亞油酸是一種必需脂肪酸，在人體內(nèi)不能合成，只能從食物中攝取，亞油酸缺乏會導(dǎo)致代謝紊亂、炎癥和腫瘤[20]，然而過高的亞油酸攝入會對健康有負(fù)面影響，如促進脂肪堆積引起肥胖[21]、增加冠心病患病風(fēng)險。毛葉山桐子油中的ω-6 PUFA與ω-3 PUFA的比值接近60∶1(遠(yuǎn)高于世衛(wèi)組織推薦攝入比例4∶1[22])，因此其適合作為ω-6 PUFA補充型保健食用油，不宜作為主要食用油。其中的單不飽和酸(monounsaturated fatty acids，MUFA)主要為油酸，含量為(8.72±0.03)%。通常認(rèn)為，飲食中的油酸有益健康，如降低血脂和低密度脂蛋白濃度，防止動脈粥樣硬化[23]。毛葉山桐子油中含量最高的3種脂肪酸分別是亞油酸、棕櫚酸和油酸，總含量占到了全部脂肪酸的(90.6±0.46)%。其中的UFA總量超過了81%，并且含有對改善心腦血管疾病有益的EPA[24]，和構(gòu)成大腦質(zhì)膜、視網(wǎng)膜的重要物質(zhì)DHA[25]，具有較高的營養(yǎng)保健價值，是一種高營養(yǎng)高價值的“雙高”型植物油。

表1 毛葉山桐子油各脂肪酸回歸線方程和相對含量Table 1 Regression equation and relative content of fatty acids in I.polycarpa oil

2.3 采收期對毛葉山桐子果實脂肪酸組成的影響

毛葉山桐子油中檢測出的11種主要脂肪酸相對含量隨采收日期的變化幅度不大(均小于5%)(圖3)，這表示毛葉山桐子油的脂肪酸組成在其生長過程中相對穩(wěn)定。ALOWAIESH等[7]在橄欖生長過程中觀察到同樣的穩(wěn)定性。9月5日～9月21日，亞油酸含量大幅度下降(-3.41%)，棕櫚酸含量大幅度升高(+4.02%)，這是UFA和SFA的大幅度變化的原因。在整個采收期間，亞油酸和棕櫚酸的相關(guān)性系數(shù)為-0.899(P<0.01)，有強負(fù)相關(guān)性，但這并不表示兩者間存在轉(zhuǎn)化關(guān)系，其內(nèi)在原因有待探討。之后的1個月，各脂肪酸含量回復(fù)到接近最初水平，對9月5日和10月18日的脂肪酸組成作差異性分析(方差齊性：P=0.993，t檢驗：t=-0.002、P=0.998>0.05)，表示2組脂肪酸含量間沒有顯著性差異，這表明在10月18日采收的毛葉山桐子在實現(xiàn)含油率最高的同時還能有與9月5日采收果實相近的脂肪酸組成。之后采收的樣品含水率、含油率、脂肪酸組成都趨于穩(wěn)定。但需要注意的是，在此期間花生四烯酸的含量有所升高，有研究證明，其在人體內(nèi)會與環(huán)氧化酶、脂肪氧合酶結(jié)合產(chǎn)生強烈致炎物質(zhì)[26]。

2.4 生長期對毛葉山桐子中不同SFA的相對含量的影響

生長期對毛葉山桐子中不同SFA的相對含量的影響見圖4。其中，PUFA含量始終為最高且呈先降后升趨勢，10月18日為最低值，較9月5日最高時降低了2.50%，其主要由ω-6 PUFA的變化所引起，ω-3 PUFA的變化非常小。MUFA和SFA呈先升后降趨勢，變化幅度分別為1.49%、1.39%。產(chǎn)生這種變化的原因可能是果實中UFA的氧化[27]、油酸含量降低導(dǎo)致的亞油酸合成原料減少[28]?？梢园l(fā)現(xiàn)10月18日是一個重要的轉(zhuǎn)折點，在10月18日以前，3種脂肪酸的變化幅度都較大，之后都趨于穩(wěn)定，這與祝志勇等[29]報道的山桐子生長呈現(xiàn)出“慢-快-慢”的曲線變化規(guī)律，快速生長期為9～11月的結(jié)論相吻合。毛葉山桐子油的DBI先下降后升高，最早采收時的DBI最高9.00±0.04，在10月18日含油量達(dá)到最大值時的DBI最低7.93±0.12，變化幅度12.64%，因此，在毛葉山桐子采收時須在產(chǎn)量和品質(zhì)間做出取舍。

圖3 毛葉山桐子油中脂肪酸相對含量的變化Fig.3 Changes of relative content of fatty acids of the relative content of fatty acids in I.polycarpa oil

圖4 毛葉山桐子油中不同飽和度脂肪酸的相對含量隨著 生長期的變化Fig.4 The relative contents of fatty acids with different saturation in I.polycarpa oil changed with the growth period

3 結(jié)論

對9月5日～12月6日采收的7個批次毛葉山桐子的含水率、含油率和脂肪酸組成進行測定，并計算油脂整體的不飽和度(以DBI表示)。結(jié)果表明,10月18日的毛葉山桐子的鮮果含水率最低(63.80±0.34)%,干果含油率最高(38.83±0.26)%,較最低時升高了13.99%。相對含量最高的3種脂肪酸是亞油酸(66.80±0.42)%、棕櫚酸(15.08±0.01)%、油酸(8.72±0.03)%。ω-6 PUFA與ω-3 PUFA比例接近60∶1，適合作為ω-6 PUFA補充食用油。在整個采收期中，脂肪酸組成整體變化幅度小于5%，10月18日以前變化較劇烈，之后趨于穩(wěn)定，9月5日與10月18日的脂肪酸組成無顯著性差異。DBI先降后升，10月18日達(dá)到最小值7.93±0.12，比9月5日降低了12.64%，這種變化幅度相對含油率的升高是較小的。10月18日采收的毛葉山桐子果實的含油率最高、脂肪酸組成與其余樣品無顯著性差異，且其DBI變化相對較小，結(jié)果可為本地毛葉山桐子合理采收期的確定提供參考。