4種豆類植物種子油脂的提取與分析

鄭輝煌，丁立好，黃彬，何敏，王宗成，2，3，*

（1.湖南科技學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南永州425199；2.湖南科技學(xué)院湘南優(yōu)勢(shì)植物資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南永州425199；3.湖南科技學(xué)院湖南省生物質(zhì)資源綜合開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，湖南永州 425199）

食用油是人們生活必需的消費(fèi)品，是人們?nèi)粘ｏ嬍持胁豢扇鄙俚臓I(yíng)養(yǎng)成分[1]。食用油不僅有效改善了菜肴的色香味形，增進(jìn)食欲，還為人體提供所需的脂肪酸以及多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。大多數(shù)植物油都是從草本科或木本科植物種子中提取而來(lái)，常見(jiàn)的植物油有花生油、大豆油、芝麻油、橄欖油、玉米油、菜籽油、茶籽油等[3-4]。為了解決植物油需求不足，目前我國(guó)每年需進(jìn)口將近10 000萬(wàn)噸大豆來(lái)榨取大豆油[5]，但植物油產(chǎn)量仍然不能滿足市場(chǎng)的需求，因此尋求新的油料作物來(lái)源，來(lái)緩解食用油供給不足的現(xiàn)狀有重要價(jià)值[6]。而我國(guó)豆類種植的品種較多，其中大豆含油量大，大豆價(jià)格較便宜，因此大豆油價(jià)格較低，是世界上產(chǎn)量最多的油脂，而其他豆類，例如刀豆、花豆、紅豆，含油量如何，雖然有一些文獻(xiàn)報(bào)道這些豆類含油量不高[7]，但具體數(shù)值是多少，這些豆油中有那些成分，目前還鮮有具體報(bào)道。因此，本文采用超聲輔助提取法提取刀豆、花豆、紅豆、大豆中的油脂，通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS） 確定其化學(xué)成分，來(lái)考察它們的含油量差異及成分差異，為研究新植物油原料、充分綜合利用豆類資源和提升豆類經(jīng)濟(jì)價(jià)值提供數(shù)據(jù)和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及儀器

刀豆、花豆、大豆、紅豆：湖南永州市菜市場(chǎng)，原產(chǎn)地湖南；石油醚、正己烷、甲醇、氫氧化鉀（均為分析純）：天津市福晨化學(xué)試劑廠；試驗(yàn)用水為蒸餾水。

JOYN-3000A超聲波萃取儀：上海喬躍電子科技有限公司；TE124S電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；RE-52B系列旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；中興FW-200粉碎機(jī)：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；QP2010 Plus氣質(zhì)聯(lián)用儀：日本島津責(zé)任有限公司；SHZ-D循環(huán)水式多用真空泵：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；WGL-125B電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京德世科技有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料處理

4種大豆分別粉碎后，通過(guò)孔徑為40目篩，稱取每種豆類粉末30 g，備用。

1.2.2 油脂的提取

將稱得的各豆類粉末置于500 mL圓底燒瓶中，加入石油醚，按照料液比為1∶8（g/mL），超聲功率為400 W，超聲時(shí)間為60 min，超聲溫度為60℃[8]進(jìn)行提取。將提取液過(guò)濾后，提取液轉(zhuǎn)置一個(gè)稱重的500 mL蒸發(fā)瓶中，45℃下使用減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將溶劑蒸干完全回收，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥，將蒸發(fā)瓶與提取油脂一起稱重，按下公式計(jì)算各豆類油得率。

式中：P為得率，即浸提所得每種豆類油質(zhì)量占每種豆類粉末質(zhì)量的百分比，%；m'為浸提所得每種豆類油與蒸發(fā)瓶的總質(zhì)量，g；m為蒸發(fā)瓶的質(zhì)量，g；M為每種豆類粉末質(zhì)量，即為30 g。

1.2.3 豆類油基本理化指標(biāo)的測(cè)定

酸值測(cè)定參照GB 5009.229-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價(jià)的測(cè)定》；過(guò)氧化值測(cè)定參照GB 5009.227-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》。

1.2.4 GC-MS分析

樣品制備：分別取4種豆類油各200 mg于4個(gè)25 mL圓底燒瓶中，加入3 mL正己烷，0.5 mL 0.4 mol/L KOH-CH3OH溶液[9]，70℃水浴反應(yīng)30 min，冷卻后再加入10 mL蒸餾水，振蕩，轉(zhuǎn)移至離心管中，放入離心機(jī)中離心，離心轉(zhuǎn)速為5 000 r/min，離心時(shí)間為10 min，取上層清液，待測(cè)[9]。

GC-MS分析條件：參照文獻(xiàn)[9]，采用色譜柱為Rt?-5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為He，流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250℃；檢測(cè)溫度230℃；升溫程序：初始柱溫80℃，保持4 min，以8℃/min速率升至280℃，保持4min；采取無(wú)分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為0.5 μL；離子化方式為EI，電子能量70 eV，離子源溫度250℃，質(zhì)量掃描范圍amu 40～550。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種豆油的得率與理化性質(zhì)

4種豆類油脂的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 4種豆類油脂的理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of 4 kinds of beans oils

由表1可知，4種豆類油脂顏色具有一定差異，紅豆油顏色較深，而刀豆油顏色最淺；得油率差異非常大，大豆油得率非常高，達(dá)到了21.74%，其他豆類油脂得率均較少；得到的4種豆類油脂水分、酸值、過(guò)氧化值和不皂化物均較低，都保持了較好的品質(zhì)，符合食用植物油標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 4種豆油的成分

2.2.1 刀豆油結(jié)果與分析

對(duì)所得刀豆油進(jìn)行GC-MS分析，刀豆油的GCMS圖見(jiàn)圖1，從刀豆油中鑒定主要成分及含量見(jiàn)表2。

圖1 刀豆油GC-MS譜圖Fig.1 GC-MS spectrum of sword bean oil

表2 刀豆油中成分組成及含量Table 2 Composition and content of components in sword bean oil

由表2可知，在刀豆油中共有10種成分，含量最大的為油酸（58.33%），其次是棕櫚油酸（16.20%），依次還有亞油酸（12.98%），硬酯酸（4.04%），亞麻酸（3.61%），棕櫚酸（2.95%），剩下其它成分含量較少。

2.2.2 花豆油結(jié)果與分析

對(duì)所得花豆油進(jìn)行GC-MS分析，花豆油的GCMS圖見(jiàn)圖2，從花豆油中鑒定主要成分及含量見(jiàn)表3。

由表3可知，在花豆油中含量最高的成分是油酸，達(dá)到了51.89%，其次是亞油酸，含量17.81%，棕櫚酸也達(dá)到了13.80%，棕櫚油酸和硬脂酸含量相對(duì)較少。

2.2.3 紅豆油結(jié)果與分析

對(duì)所得紅豆油進(jìn)行GC-MS分析，紅豆油的GCMS圖見(jiàn)圖3，從紅豆油中鑒定主要成分及含量見(jiàn)表4。

圖2 花豆油GC-MS譜圖Fig.2 GC-MS spectra of flower bean oil

表3 花豆油中成分組成及含量Table 3 Composition and content of components in flower bean oil

由表3可知，本次檢測(cè)共6種成分，紅豆油中含量最高的是油酸，含量達(dá)到了54.88%，其次是亞油酸，含量也達(dá)到了23.45%，棕櫚酸為11.99%，其它成分含量相對(duì)較少。

2.2.4 大豆油結(jié)果與分析

對(duì)所得大豆油進(jìn)行GC-MS分析，大豆油的GC-MS圖見(jiàn)圖4，從大豆油中鑒定主要成分及含量見(jiàn)表5。

圖3 紅豆油GC-MS譜圖Fig.3 GC-MS spectra of red bean oil

表4 紅豆油中成分組成及含量Table 4 Composition and content of components in red bean oil

由表5可知，本次檢測(cè)共8種成分，主要成分由亞油酸、油酸兩種不飽和脂肪酸組成，分別達(dá)到了53.33%和28.15%，其它成分含量相對(duì)較少。

2.3 油脂組成對(duì)比

將4種豆油共有的成分及含量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表6。

圖4 大豆油GC-MS譜圖Fig.4 GC-MS spectrum of soybean oil

表5 大豆油中成分組成及含量Table 5 Composition and content of components in soybean oil

表6 4種豆類油脂組成及含量Table 6 Composition and content of 4 kinds of beans oils %

結(jié)果表明，4種豆油不飽和脂肪酸總量均較高，刀豆油高達(dá)91.43%，大豆油為86.42%，最少的花豆油也達(dá)到了78.61%，刀豆油中不飽和脂肪酸總量甚至超過(guò)了茶籽油[10]，與核桃油中不飽和脂肪酸總量相當(dāng)[11]，但是4種豆油中含量最高的成分卻不同，大豆油含量最高的成分是亞油酸，而其他3種豆油含量最高的成分卻是油酸，這與油莎豆油中含量最高的成分也是油酸一致[12]。4種豆油中油酸含量最高的是刀豆油，但是其亞油酸卻是4種豆油中最低的。4種豆油中，刀豆油中棕櫚油酸含量也相當(dāng)?shù)母?，棕櫚油酸可預(yù)防或減少心血管疾病的發(fā)生，具有軟化血管、降低血脂、促進(jìn)微循環(huán)的作用[13]，刀豆油在棕櫚油酸這一成分量上相對(duì)與其他植物油相比具有明顯優(yōu)勢(shì)[14]。花豆油中幾乎不含亞麻酸，其他3種豆油都含有亞麻酸，但是大豆油含量最高，刀豆油次之，亞麻酸是構(gòu)成人體組織細(xì)胞的主要成分，在體內(nèi)能合成、代謝，轉(zhuǎn)化為機(jī)體必需的生命活性因子二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）和二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid，EPA），對(duì)人體健康起決定性作用，并且對(duì)人體智力、視力、防止?fàn)I養(yǎng)流失都發(fā)揮著重要作用[15]，可見(jiàn)刀豆和大豆一樣是提取亞麻酸的一種很好的原料。

3 結(jié)論

通過(guò)超聲波輔助提取了4種豆科植物種子刀豆、花豆、大豆、紅豆的油脂，雖然只有大豆油脂含量較高，但是4種豆油在理化性質(zhì)上都具有較好品質(zhì)，符合食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；在油脂成分上，4種豆油不飽和脂肪酸總量均較高，刀豆油中不飽和脂肪酸總量達(dá)到了91.43%，但4種豆油中大豆油含量最高的成分是亞油酸，而其他3種豆油含量最高的成分卻是油酸，刀豆油中棕櫚油酸含量相當(dāng)?shù)母?，達(dá)到16.2%，且亞麻酸含量也較高。因此，除大豆油外的3種豆類油脂，雖然油脂得率較低，但是油脂成分上和大豆油一樣都是非常健康有益的植物油，尤其是刀豆油不僅不飽和脂肪酸總量高，而且棕櫚油酸和亞麻酸都高，具有一定的開發(fā)研究和應(yīng)用價(jià)值。