湖南油用牡丹“鳳丹”籽仁蛋白質和脂肪酸的分析研究

彭翠英，侯 艷，程 勇，徐建軍，王旭軍

(1.湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004； 2.資興市滁口林場，湖南 資興 423407)

牡丹(Paeonia×suffruticasaAndr.)是我國特有的著名觀賞與藥用植物，其根皮藥用已有2000多年歷史，觀賞栽培也超1600多年，并逐漸形成了四個品種群：中原牡丹品種群、西南牡丹品種群、江南牡丹品種群、西北牡丹品種群[1-2]。湖南牡丹屬于江南牡丹品種群，明清時期就形成了湘西北以觀賞牡丹為主和湘西南以藥用牡丹為主的兩個主要栽培區(qū)[3]。2011年3月，原衛(wèi)生部發(fā)布了《關于批準元寶楓籽油和牡丹籽油作為新資源食品的公告》[4]，2014年11月，國家糧食局又發(fā)布了“牡丹籽油”行業(yè)標準[5]，這標志著牡丹籽油正式成為我國的一種木本食用油。近年來，各地大面積推廣牡丹優(yōu)良油用品種“鳳丹”(Paeoniaostii‘Fengdan’)。

目前，湖南發(fā)展油用牡丹面積約5400 hm2[6]。調查發(fā)現(xiàn)，湖南“鳳丹”的種苗多數從安徽亳州或山東菏澤調入，由于這些種苗來自中原或緯度偏高地區(qū)，種源耐濕熱性較差，引入后普遍生長不良，并且病蟲危害較重，影響了生產企業(yè)和農戶發(fā)展油用牡丹的積極性?！傍P丹”是野生種楊山牡丹(Paeoniaostii)的栽培品種[7]，而湖南地區(qū)為野生楊山牡丹自然分布區(qū)之一[8]，且“鳳丹”藥用栽培已有600多年歷史[9]，主要以產丹皮為主，但其牡丹籽卻未得到充分利用。因此，丹皮主產區(qū)邵陽、衡陽等地要充分開發(fā)利用湖南本土“鳳丹”系列品種資源。本文對“鳳丹”種仁的脂肪酸及蛋白質等主要營養(yǎng)成分進行系統(tǒng)的分析研究，對進一步促進湖南油用牡丹產業(yè)的深入發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試牡丹“鳳丹”果實于2018年8月上旬采自邵陽縣酈家坪鎮(zhèn)栗樹廟村，自然風干，去皮剝離出籽仁，在60℃恒溫烘箱中烘干后放置干燥器中備用。

1.2 試驗儀器

HFG-50S-WN油脂冷榨機(德國Komet公司)；GC/MS/DS氣相色譜/質譜/計算機聯(lián)用儀(美國Finnigan公司)；KDN-F凱氏定氮儀(上海暉創(chuàng)化學儀器有限公司)；835-50型高速氨基酸分析儀、Z-5000型原子吸收分光光度計(日本日立公司)；N-1000型旋轉蒸發(fā)儀(上海愛朗儀器有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋白質含量的測定

在湖南省食品測試分析中心進行蛋白質含量測定，蛋白質組成的分離和含量的測定參照GB 5009.5—2016、GB 5009.124—2016國家標準[12]。

1.3.2 氨基酸組成的測定

“鳳丹”籽仁樣品用6 mol·L-1HCl 1 005 ℃水解48 h，采用氨基酸自動分析儀測定氨基酸。

1.3.3 蛋白質評價

采用化學分析法對“鳳丹”籽仁蛋白質進行評價。將籽仁蛋白質的必需氨基酸(EAA)含量分別與1973年FAO、WHO的EAA參考模式[13]進行比較，計算反映蛋白質氨基酸組成的指標值評分(AAS)，其計算公式如下：

(1)

式中：“*”為 蛋白質中某種必需氨基酸；“**”為模式蛋白質中與“鳳丹”籽仁蛋白質相同的必需氨基酸。

1.3.4 脂肪酸含量的測定

在湖南省林業(yè)科學院實驗室利用索氏抽提器進行油脂萃取，在湖南省食品測試分析中心進行脂肪酸的GC/MS檢測，檢測方法參照GB 5009.168—2016國家標準[14]。

2 結果與分析

2.1 “鳳丹”籽仁蛋白質測定

2.1.1 “鳳丹”籽仁蛋白質種類

經過測定，“鳳丹” 去皮籽仁粗蛋白含量為20.13%，這與陳景震等[11]、李曉青等[15]對邵陽“鳳丹”籽仁粗蛋白含量的檢測結果(分別為19.94%、20.17%)基本一致。蛋白質種類如表1所示?！傍P丹”籽仁蛋白質中清蛋白所占比例較大，達到5.67g·100 g-1，其次為谷蛋白，為4.40 g·100 g-1，球蛋白含量最少，為0.30 g·100 g-1。4種蛋白質總含量為13.27 g·100 g-1，占總蛋白質含量的65.92%。

表1 邵陽“鳳丹”籽仁蛋白質種類Tab.1 Protein types of Pania ostii‘Fengdan’seedg·100 g-1種類清蛋白球蛋白溶蛋白谷蛋白合計含量5.670.302.904.4013.27

2.1.2 “鳳丹”籽仁蛋白質氨基酸組成

邵陽“鳳丹”籽仁蛋白質中氨基酸組成見表2。檢測出17種氨基酸(色氨酸未測)，總含量為12.03g·100g-1，占4種蛋白質總含量的90.66%。

表2 不同產地“鳳丹”籽仁蛋白質中氨基酸組成 Tab.2 Amino acid composition in proteins of Pania ostii‘Fengdan’seed in different habitatsg·100 g-1氨基酸種類含量湖南邵陽山西襄垣氨基酸種類含量湖南邵陽山西襄垣*賴氨酸Lys0.630.52精氨酸Arg0.870.80*苯丙氨酸Phe0.550.52組氨酸His0.310.32*蛋氨酸Met0.070.27甘氨酸Gly0.680.64*蘇氨酸Thr0.460.48丙氨酸Ala0.630.66*異亮氨酸Ile0.530.60酪氨酸Tyr0.250.46*亮氨酸Leu0.970.92胱氨酸Cys0.130.30*纈氨酸Val0.700.87門冬氨酸Asp1.241.35*色氨酸Trp未測未測脯氨酸Pro0.550.46絲氨酸Ser0.580.64谷氨酸Glu2.883.06 注:*人體必需氨基酸。

其中谷氨酸含量最高，為2.88g·100g-1，蛋氨酸含量最少，為0.07g·100g-1。山西襄垣“鳳丹”籽仁蛋白質亦檢測出17種氨基酸(色氨酸未測)，總含量為12.87g·100g-1，其中谷氨酸含量最高，為3.06g·100g-1，蛋氨酸含量最少，為0.27g·100g-1[16]。邵陽“鳳丹”與山西襄垣“鳳丹”籽仁蛋白質中氨基酸組成相似。

2.1.3 “鳳丹”籽仁氨基酸組成評價

將“鳳丹”蛋白質中必需氨基酸含量與1973年WHO/FAO必需氨基酸評分模式進行比較，對7種人體必需氨基酸進行評分(AAS)，結果見表3。

表3 邵陽“鳳丹”籽仁蛋白質人體必需氨基酸的評分 Tab.3 Scoring of essential amino acids for the human body in proteins of Pania ostii ‘Fengdan’ seedmg·g-1項目氨基酸種類賴氨酸Lys苯丙氨酸Phe蛋氨酸Met蘇氨酸Thr異亮氨酸Ile亮氨酸Leu纈氨酸Val“鳳丹”63055070460530970700WHO/FAO550600350400300700500AAS1.150.920.201.151.771.391.4

由表3可見，邵陽“鳳丹”籽仁蛋白質7種必需氨基酸中異亮氨酸的AAS最高，為1.77；蛋氨酸的AAS最低，為0.20，故蛋氨酸為第一限制氨基酸；苯丙氨酸的AAS為0.92，屬第二低，故為第二限制氨基酸。在17種氨基酸中以谷氨酸的含量最高，門冬氨酸次之。谷氨酸是一種在腦組織中起維持功能的氨基酸，在糖代謝及蛋白質代謝過程中也占重要地位。丙氨酸具有促進酒精的代謝作用，可保護肝臟。甘氨酸和絲氨酸具有降低膽固醇、防治高血壓等作用，可提高肌肉活力、防止胃酸過多和治療肺病等[17]。

2.2 “鳳丹”籽仁油脂肪酸組成測定

2.2.1 “鳳丹”籽仁油含油率

邵陽“鳳丹”籽仁含油率28.83%，與陳景震等[11]、李曉青等[15]對邵陽“鳳丹”籽仁含油率的檢測結果(分別為28.36%、27.18%)基本一致。

2.2.2 “鳳丹”籽仁油脂肪酸組成

由表4所示，邵陽“鳳丹”籽仁油共分離出16種脂肪酸組分，總脂肪酸含量為99.19%，其中不飽和脂肪酸含量為 92.75%，飽和脂肪酸含量為6.44%。主要由亞麻酸、亞油酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸五種脂肪酸組成，其中α-亞麻酸含量最高，為 40.40%，亞油酸含量次之，為28.67%，油酸含量又次之，為23.26%。棕櫚酸含量3.96%、硬脂酸含量1.85%。

表4 邵陽“鳳丹”籽油脂肪酸組成Tab.4 Fatty acid composition of oil of Pania ostii‘Fengdan’seed%脂肪酸種類含量脂肪酸種類含量*油酸(C18∶1)23.26棕櫚酸(C16∶0)3.96*亞油酸(C18∶2)28.67硬脂酸(C18∶0)1.85*α-亞麻酸(C18∶3)40.40花生酸(C20∶0)0.13*十七碳一烯酸(C17∶1)0.06十二烷酸(C12∶0)0.02*二十碳一烯酸(C20∶1)0.24十四烷酸(C14∶0)0.03*二十碳二烯酸(C20∶2)0.03十五烷酸(C15∶0)0.01*棕櫚一烯酸(C16∶1)0.09十七烷酸(C17∶0)0.08二十二烷酸(C22∶0)0.03二十四烷酸(C24∶0)0.33總不飽和脂肪酸合計92.75總飽和脂肪酸合計6.44 注:“*”為不飽和脂肪酸,總脂肪酸合計為99.19g %100 g

2.2.3 不同地區(qū)“鳳丹”籽油脂肪酸組分比較

植物油最主要的成分是脂肪酸，脂肪酸的組成及配比很大程度上決定了植物油脂的營養(yǎng)價值，也是評定植物油優(yōu)劣的主要指標之一[18]。因此，在選擇油用牡丹品種時，在生態(tài)適應性及高產、穩(wěn)產的前提下，對“鳳丹”籽油脂肪酸的含量亦有較高的要求。衛(wèi)生部批文和國家行業(yè)標準對牡丹籽油的3種主要不飽和脂肪酸的種類及含量提出了統(tǒng)一的標準：亞麻酸≥38.0%、亞油酸≥25.0%、油酸≥21.0%。邵陽“鳳丹”籽油3種主要不飽和脂肪酸的含量均達到該標準。本文通過相關文獻[19-36]對山東菏澤、山東聊城、河南洛陽、山西襄垣、安徽銅陵、安徽亳州、湖南邵陽、浙江杭州、重慶墊江、北京、陜西鳳縣、旬陽、彬縣、旬邑等不同產地共29個“鳳丹”籽油樣品提取工藝及3種主要不飽和脂肪酸含量，與邵陽“鳳丹”進行了對照分析(見表5)。

如表5所示，不同產地“鳳丹”籽油含有豐富的不飽和脂肪酸，含量從高到低依次為亞麻酸、亞油酸和油酸。3種主要不飽和脂肪酸總含量為52.95%～92.96%，不同產地間存在顯著差異，變異系數11.97%。不同產地“鳳丹”籽油單體脂肪酸的含量存在顯著差異。亞麻酸含量30.76%～67.13%，變異系數24.34%。亞油酸含量20.57%～34.90%，變異系數11.98%。油酸含量0%～27.73%，變異系數60.48%。亞麻酸含量小于國家行業(yè)標準的有10個試樣，占總試樣的33.33%。亞油酸含量小于國家行業(yè)標準的有13個試樣，占總試樣的43.33%。油酸含量小于國家行業(yè)標準的有16個試樣，占總試樣的53.3%。其中3項指標均小于國家行業(yè)標準的有5個試樣，2項指標小于國家行業(yè)標準的有8個試樣，1項指標小于國家行業(yè)標準的有5個試樣。如按國家行業(yè)標準的規(guī)定指標，只要其中有一項不達標，均為不合格的牡丹籽油產品，該類樣品總數達20個，占總試樣的66.67%。

從3種主要脂肪酸含量的變異系數分析，油酸變異系數最大，達60.48%，其中6個試樣油酸含量為0%，1個試樣油酸含量為0.12%，占試樣總數66.67%的牡丹籽油產品達不到國家行業(yè)標準的規(guī)定指標。戚軍超等[37]提出，在相同甲脂化方法、相同色譜質譜條件下，索氏提取牡丹籽油與壓榨牡丹籽油在成分及數量上有所不同，壓榨油得到8種脂肪酸成分，索氏提取油得到20多種脂肪酸成分，可見索氏提取油所得成分種類多于壓榨油。本次檢測不達標的“鳳丹”籽油多數采用索氏提取，所得成分種類多于壓榨油，但油酸含量很少或沒有。易軍鵬等[26-28]對用微波輔助提取法、超聲波輔助提取法和CO2超臨界萃取法提取的“鳳丹”籽油進行GC/MS檢測，分別檢測出19種、21種、21種脂肪酸，均未檢測出油酸，是否受提取方法影響，還有待深入探討。

3 結論與討論

湖南“鳳丹”種苗多數從安徽亳州或山東菏澤調入，這些來自我國中部或緯度偏高的種源由于耐濕熱性較差，引入之后普遍生長不良。王佳[38]研究發(fā)現(xiàn)，我國“鳳丹”存在不同地理種源，北方“鳳丹”種源植株粗、直根發(fā)達，適宜北方干燥、地下水位低的生態(tài)環(huán)境；南方本地“鳳丹”種源主根不明顯，須根發(fā)達，適宜南方濕熱、土壤粘性、地下水位高的生態(tài)環(huán)境。這可能是北方“鳳丹”引種南方后普遍生長不良的主要原因。調查發(fā)現(xiàn)，湖南本地“鳳丹”品種不僅生長健壯，丹皮產量高，而且結實性能強，種子發(fā)芽率高。本研究發(fā)現(xiàn)，湖南本地“鳳丹”籽仁粗蛋白含量為20.13%，氨基酸總含量為12.03g·100 g-1，與山西襄垣“鳳丹”籽仁蛋白質中氨基酸組成相似；其籽仁含油率高達28.83%，油酸、亞油酸、亞麻酸含量均達到國家行業(yè)標準。因此，引種“鳳丹”要綜合考慮不同種源生態(tài)型之間的差異。

湖南“鳳丹”藥用栽培已有600多年歷史。本土“鳳丹”耐濕熱性強，丹皮主產區(qū)邵陽、衡陽等地藥農在長期生產實踐中選育了一批耐濕熱性好、丹皮產量高、質量好的“鳳丹”系列品種，如“鳳丹白”(“Fengdan Bai”)、“鳳丹粉”(“Fengdan Fen”)、“鳳丹紫”(“Fengdan Zi”)、“鳳丹玉”(“Fengdan Yu”)、“鳳丹綾”(“Fengdan Leng”)、“鳳丹星”(“Fengdan Xing”)、 “鳳丹韻”(“Fengdan Yun”)、“鳳白荷”(“Feng Baihe”)、“酈家香”(“Lijiaxiang”)等,其藥用品種數量在江南藥用“鳳丹”品種群中最為豐富[6,39]。本次檢測樣品是栽培面積較大的“鳳丹白”品種,其油酸、亞油酸、亞麻酸含量均達到國家行業(yè)標準,籽仁蛋白質、氨基酸含量豐富,是很好的油用品種。對“鳳丹”系列的其它品種要繼續(xù)開展籽仁蛋白質和脂肪酸的分析研究,綜合考慮不同品種之間的籽油及蛋白質營養(yǎng)成分的差異,可進一步篩選和培育適宜本地的優(yōu)良油用品種。

“鳳丹”籽仁出油率一般在20%～30%,因此,榨油后至少要產生70%的餅粕。餅粕中含有5%～7%的脂肪、20%～25%的蛋白質、50%左右的碳水化合物,還含有苯甲酸、多糖等活性成分。牡丹籽仁酶解蛋白的溶解性、保水性、乳化性及乳化穩(wěn)定性均大于大豆分離蛋白[40],既可以將其進一步加工成供人食用的牡丹植物蛋白飲料、牡丹酵素、牡丹多肽、牡丹蛋白粉、牡丹醬等,也可以加工成飼料,實現(xiàn)牡丹產業(yè)全利用,延長產業(yè)鏈。目前,湖南對牡丹餅粕的開發(fā)利用尚處于起步階段,加快這方面的研究,對促進油用牡丹產業(yè)的深入發(fā)展、提高廣大農民的經濟收益具有重要意義。