非洲山毛豆種子的物理特征、成分分析與油脂組成的研究*

于 新，嚴(yán)卓勤，李小華，黃雪蓮，朱曉燕

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

非洲山毛豆TephrosiavogeliiHook f.為豆科，蝶形花亞科，灰葉屬多年生灌木，又稱福氏灰毛豆、窩氏灰葉，原產(chǎn)非洲，主要分布于北緯15°至南緯20°的廣大地區(qū)[1]。亞洲和美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)也有自然分布和人工栽培。國(guó)內(nèi)外關(guān)于非洲山毛豆葉、莖中魚藤酮類物質(zhì)的殺蟲(chóng)作用已有研究與應(yīng)用[2-4]。上世紀(jì)80年代以來(lái)，作為水土保持、護(hù)坡綠化和綠肥植物，我國(guó)廣東、廣西、海南、云南、福建等省區(qū)在裸露山坡、高速公路邊坡、果園周邊大量種植非洲山毛豆。它可在貧瘠或裸露的山坡正常生長(zhǎng)，并提高土壤肥力[2]。

我國(guó)人口眾多，人均耕地資源少，糧油供給日趨緊張，價(jià)格持續(xù)上漲，并將長(zhǎng)期保持上漲態(tài)勢(shì)。豐富的不可耕山地資源為開(kāi)發(fā)木本糧油產(chǎn)品提供了廣闊的發(fā)展前景[5]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)木本油料進(jìn)行了大量的研究[6-7]，但非洲山毛豆作為新的野生木本糧油資源尚未研究與開(kāi)發(fā)利用。本試驗(yàn)測(cè)定了山毛豆種子的特征物理常數(shù)、常量化學(xué)成分、油脂指標(biāo)和脂肪酸組成，并對(duì)其油脂進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)，以期為非洲山毛豆作為新的木本糧油資源開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，未見(jiàn)相關(guān)研究報(bào)道。

1 材料與方法

1.1 材料

成熟非洲山毛豆種子，2008年1月20日采自廣州市花都區(qū)北興鎮(zhèn)山坡(北緯23°27＇，東經(jīng)113°26＇)。儀器為MJ-176NR型多功能粉碎機(jī)(日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社)、DZF-1型真空干燥箱(上海醫(yī)用恒溫設(shè)備廠)、電子天平(德國(guó)Sartorial公司)、2WAJ阿貝折光儀(上海光學(xué)儀器廠)、SLQ-6型粗纖維測(cè)定儀(上海纖維檢測(cè)儀器有限公司)、LWY84B型控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐(四平電子技術(shù)研究所)、旋光儀(WXG-4，上海歐億檢測(cè)儀器有限公司)、索氏提取器(北京玻璃儀器廠)、HP5988A GC/MS 聯(lián)用儀(美國(guó)HP公司)、HP 1100 LC/MSD聯(lián)用儀(美國(guó)HP公司)。試驗(yàn)所用藥品均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備

非洲山毛豆種子除去豆子中的雜質(zhì)，如石子、沙子、雜草、磁性物質(zhì)及不合格的種子后，干燥，粉碎過(guò)40目篩，其粉末一部分用于種子化學(xué)成分的測(cè)定，另一部分以無(wú)水乙醚溶劑，在50 ℃索氏抽提8～10 h，虹吸回流7～8次/h，至提取器內(nèi)溶液為無(wú)色，回收并蒸干溶劑，即得山毛豆粗油樣品。

1.2.2 特征物理常數(shù)測(cè)定

三維尺寸測(cè)定：隨機(jī)取山毛豆種子100粒，用游標(biāo)卡尺測(cè)定其長(zhǎng)、寬、厚，并作統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。千粒質(zhì)量測(cè)定：參照GB 5519-88 糧食和油料千粒質(zhì)量的測(cè)定法。種子的密度測(cè)定：參照GB/T 5498-85 糧食、油料檢驗(yàn)、容重測(cè)定法。

種子自流角測(cè)定：取100粒山毛豆種子，放在玻璃板上，將玻璃一端慢慢抬起，使之與水平面之間的夾角逐漸增大，直到山毛豆種子開(kāi)始沿玻璃下滑，測(cè)定玻璃與底平面所形成的夾角。

種子靜止角測(cè)定：稱取100 g山毛豆種子，讓其在50 mm處緩緩倒下落至實(shí)驗(yàn)臺(tái)面形成一圓錐體，測(cè)定圓錐斜面與底面形成的夾角。

1.2.3 常量化學(xué)成分測(cè)定

水分及揮發(fā)物含量測(cè)定：參照文獻(xiàn)[8]； 粗脂肪含量測(cè)定：參照GB 2906-82 谷類、油料作物種子粗脂肪測(cè)定方法； 粗蛋白含量測(cè)定：參照文獻(xiàn)[9]；可溶性糖含量測(cè)定：參照文獻(xiàn)[10]。

淀粉含量測(cè)定：準(zhǔn)確稱取100目山毛豆粉5份，每份3 g，置于250 mL燒杯中，參照GB/T 20194-2006飼料中淀粉含量的測(cè)定。計(jì)算公式:

粗纖維含量測(cè)定： 在已經(jīng)干燥、編號(hào)的坩堝內(nèi)準(zhǔn)確地稱取烘干的脫脂樣品5份，每份2 g，準(zhǔn)確至0.000 1 g。操作過(guò)程按文獻(xiàn)[11]。計(jì)算公式:

式中，m1為坩堝質(zhì)量+粗纖維質(zhì)量+殘?jiān)盎曳仲|(zhì)量，m2為坩堝質(zhì)量+殘?jiān)盎曳仲|(zhì)量。

灰分含量測(cè)定： 參照文獻(xiàn)[12]。

1.2.4 油脂指標(biāo)測(cè)定

酸價(jià)參照文獻(xiàn)[13]測(cè)定；過(guò)氧化值參照文獻(xiàn)[14]測(cè)定；皂化價(jià)參照GB/T 5534-1995 動(dòng)植物油脂皂化值的測(cè)定；碘價(jià)參照文獻(xiàn)[15]測(cè)定；油脂折光系數(shù)參照文獻(xiàn)[16] 測(cè)定。

油脂密度測(cè)定：取一定體積油脂，測(cè)定其質(zhì)量。計(jì)算公式:

1.2.5 脂肪酸組成分析

參照GB/T 17376-1998對(duì)山毛豆油進(jìn)行甲酯化。稱取0.1 g油脂，置于10 mL錐形瓶中，加入1 mL正己烷，再加入2 mol/L的KOH-甲醇溶液0.05 mL，搖勻至溶液變澄清。從上層反應(yīng)液中取樣100 μL，10 000 r/min高速離心10 min，取上清液，進(jìn)行氣相色譜分析。

氣相色譜條件：

色譜柱：HP-88(100 m×0.25 m m×0.25 μm)；FID檢測(cè)器，程序升溫，初始柱溫為170 ℃，保持1 min，然后以3 ℃/min的升溫速率升至220 ℃，恒溫5 min；柱前壓為266 kPa；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；載氣為He，流速為3.0mL/min；進(jìn)樣量為1.0 μL。

質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃；轟擊電壓為70 eV；掃描方式檢測(cè)為29～550 amu。

1.2.6 甘油酯組成分析

取油脂樣品1.000 g，用乙醇-正己烷定容至10 mL，搖勻后經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾，作為待測(cè)樣品。HP 1100液相色譜-電噴霧離子源-離子阱質(zhì)譜系統(tǒng)(LC-MSD-Trap-XCT)測(cè)定。

色譜條件：色譜柱：ZORBAX SB-C18柱(2.1 mm×150 mm×3.5 μm)；流動(dòng)相為Me-OH；流速為0.5 mL/min；進(jìn)樣量為5 μL。

質(zhì)譜條件：電噴霧電離離子源(ESI)；正離子質(zhì)量范圍模式為紫外掃描；干燥溫度為350 ℃；噴霧器為35.00 psi；離子阱驅(qū)動(dòng)為62.1；八極射頻振幅為200.0 vpp；毛細(xì)管出口為140.5 volt；錐孔分離器為40.0 volt；掃描開(kāi)始m/z為300；掃描結(jié)束m/z為900；最大累積時(shí)間200 000 μs。

2 結(jié)果與分析

2.1 特征物理常數(shù)

100粒山毛豆種子的物理特征常數(shù)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。自然生長(zhǎng)的山毛豆種子寬度和厚度的變異幅度大。

2.2 常量化學(xué)成分的測(cè)定

2.2.1 粗脂肪含量測(cè)定 山毛豆種子樣品分3組，每組3個(gè)重復(fù)，測(cè)定結(jié)果分別為(13.70±0.04)%, (13.04±0.30)%, (13.25±0.45)%,及其在顯著水平(α=0.05)下的差異檢驗(yàn)得，P=0.34>0.05，F(xiàn)=1.30

2.2.2 粗蛋白含量測(cè)定 山毛豆種子樣品分5組，每組3個(gè)重復(fù)，測(cè)定結(jié)果分別為(38.53±0.20)%，(39.72±2.84)%，(38.81±0.02)%，(38.47±0.08)%，(38.14±0.02)%，及其在顯著水平(α=0.05)下的差異檢驗(yàn)得，P=0.23>0.05，F(xiàn)=1.70

表1 山毛豆種子物理特征常數(shù)

2.2.3 其它成分測(cè)定 常量化學(xué)成分測(cè)定結(jié)果表明，山毛豆種子的粗脂肪、粗蛋白、碳水化合物與重要油料作物大豆最相近(表2)[17]。

表2 山毛豆種子與幾種常見(jiàn)豆類種子的常量成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

2.3 油脂指標(biāo)分析

山毛豆油脂指標(biāo)測(cè)定結(jié)果與幾種常見(jiàn)植物油脂原油的比較(表3)。山毛豆種子油脂的已測(cè)理化指標(biāo)均符合中國(guó)和其它國(guó)家植物油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 1535-2003，GB 19111-2003，GB 1534-2003，GB 1537-2003，Codex-Stan 210)。

表3 山毛豆油脂與幾種常見(jiàn)植物油脂原油的特征指標(biāo)比較

2.4 脂肪酸組成分析

山毛豆油脂的脂肪酸甲酯氣相色譜分析如圖1。采用峰面積歸一法計(jì)算脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：十四酸0.15%，十五酸0.031%，十六酸(棕櫚酸)18.68%，十六碳一烯酸0.023%，十七酸0.12%，十八酸(硬脂酸)6.46%，油酸19.26%，亞油酸38.76%，亞麻酸8.38%，二十酸1.90%，二十碳一烯酸0.52%，二十一酸0.12%，二十二酸4.09%，二十三酸0.16%，二十四酸1.35%，其中不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)66.94%。

圖1 山毛豆油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析

2.5 甘油酯組成分析

分析結(jié)果顯示，干燥并精制的非洲山毛豆油脂含有脂肪酸單甘油酯0.132%，脂肪酸雙甘油酯0.180%，脂肪酸三甘油酯99.687%。

3 討 論

非洲山毛豆粗脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.47%，粗蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.73%，較重要油料作物大豆的脂肪含量稍低，但高于其蛋白質(zhì)含量，屬于脂肪和蛋白質(zhì)含量雙高的豆類種子。山毛豆油脂各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB 1535-2003，Codex-Stan 210大豆油標(biāo)準(zhǔn)[18]，其酸價(jià)和過(guò)氧化值較低，分別為2.7 mg/g，1.17 mmol/kg，表明油脂氧化酸敗程度低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。碘價(jià)每100g油脂吸收I2的質(zhì)量為118 g，稍低于大豆油脂，但遠(yuǎn)高于花生油脂，說(shuō)明山毛豆油脂是一種半干性油脂，不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到66.94%，不易在血管內(nèi)積累造成血液脂肪過(guò)高。皂化值與大豆油脂、花生油脂相當(dāng)，說(shuō)明這三種油脂的甘油酯含量基本一致。

目前，對(duì)于大眾消費(fèi)的油脂很多國(guó)家和組織根據(jù)本國(guó)或本地區(qū)的膳食攝取情況提出了對(duì)不同脂肪酸攝取比例的推薦值。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸的質(zhì)量之比為1∶1∶1，日本2000年推薦食用油中ω- 6和ω- 3質(zhì)量比例以4∶1為佳。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)在《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量》中推薦：中國(guó)居民成人膳食脂肪攝入量應(yīng)占總能量的20%～30%，其中飽和脂肪酸小于10%，單不飽和脂肪酸為10%，多不飽和脂肪酸為10%，ω- 6和ω- 3的質(zhì)量比為4～6∶1[19]。由圖1可知，非洲山毛豆油脂中飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸的質(zhì)量比為1.0∶0.9∶2.0，ω- 6和ω- 3 的質(zhì)量比為4.6∶1，而且人體必需脂肪酸亞油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.76%、亞麻酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.38%，與大豆油脂相當(dāng)，說(shuō)明非洲山毛豆種子油脂是脂肪酸配比較理想的植物油源。

與人工栽培管理的一年生草本豆科植物大豆、綠豆、黑豆等比較，山毛豆為自然生長(zhǎng)的多年生灌木豆科植物，無(wú)需投入人工管理，可以多年收獲種子。隨著相關(guān)研究的不斷深入，山毛豆有可能作為大量廉價(jià)的食用或飼用油脂、蛋白質(zhì)的新資源，滿足生活、生產(chǎn)的需要，緩解糧油供應(yīng)緊張的局面。山毛豆具有食用及飼用的潛質(zhì)，是一個(gè)極具開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的資源，關(guān)于其油脂的抗氧化性、蛋白質(zhì)組成與性質(zhì)，以及食用與飼用安全性研究尚在進(jìn)行之中，將另行報(bào)道。

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