6種油莎豆組成成分分析研究

武逸凡，黃英，蒲云峰，侯旭杰*

塔里木大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團重點實驗室（阿拉爾 843300）

油莎豆（Cyperus esculentusLinn.），又名虎堅果，地下核桃等，單子葉植物綱莎草目莎草科莎草屬，是多年生草本植物[1]，在經(jīng)濟化種植時，作為1年生作物進行種植[2]。油莎豆抗逆性強，適應(yīng)性廣，可以利用我國一些貧瘠、沙化和鹽堿地進行種植，可以防風固沙，改善土壤[3]。

油莎豆中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括粗脂肪[4-5]、粗蛋白質(zhì)[6]、淀粉[7]、可溶性糖、維生素E[8]和礦物質(zhì)。油莎豆油富含不飽和脂肪酸。Adel等[9]研究不同方法制取的油莎豆油脂肪酸組成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其主要有油酸、棕櫚酸、亞油酸和硬脂酸。付黎敏等[10]對油莎豆分析研究，結(jié)果表明其脂肪酸組成與橄欖油、茶油相似。不飽和脂肪酸含量達80%以上，油酸60%以上[11-12]，可與橄欖油、杏仁油相媲美。油莎豆油對降低血脂、防治心血管病和促進新陳代謝等方面具有獨特功效[13]。

《新華本草綱要》記載，油莎豆具有“疏肝行氣、健脾和胃”的功效。油莎豆還含有多酚，黃酮，礦物質(zhì)和維生素C、D、E等，具有一定的藥用價值[14]。

我國油莎豆主要在新疆、河北、河南、云南、內(nèi)蒙古等地種植，油莎豆品質(zhì)及營養(yǎng)成分受品種及地理環(huán)境影響，針對新疆、湖南、云南3個省份6個品種的油莎豆的品質(zhì)及油莎豆油脂肪酸組成進行分析，為油莎豆及油莎豆油的產(chǎn)品加工及開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新疆圖木舒克市興安鎮(zhèn)一級油莎豆及二級油莎豆、云南騰沖長粒油莎豆、湖南長沙大圓粒油莎豆、小圓粒油莎豆及長粒油莎豆（2021年10月份采收干制，放置于陰涼干燥處貯存）。

新疆一級油莎豆、云南長粒油莎豆、湖南大圓粒油莎豆、湖南小圓粒油莎豆和湖南長粒油莎豆均采取壓榨法提取油，并離心（8 000 r/min，10 min）取上層清油，獲得樣品油，使用樣品瓶室溫儲存；新疆二級油莎豆粗脂肪含量較低，壓榨法無法提取油，使用正己烷作為溶劑進行浸提，旋蒸溶劑后制得油樣，離心（8 000 r/min，10 min）取上清液，使用樣品瓶室溫貯存。

1.2 試劑

氫氧化鈉、石油醚、硫酸鉀硫酸、硼酸、正己烷、硫代硫酸鈉、氫氧化鉀、甲醇、異辛烷（均為分析純，天津永大化學(xué)試劑有限公司）；一水合硫酸氫鈉（麥克林公司）；鹽酸、硫酸（四川西隴化工有限公司）；95%乙醇（天津市北聯(lián)精細化學(xué)品開發(fā)有限公司）；韋氏試劑（氯碘比1∶1，麥克林公司）。

1.3 儀器與設(shè)備

LE203E/02電子天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]；游俠X5S智能榨油機（東莞香聚智能有限公司）；K9860全自動凱氏定氮儀（山東海能科學(xué)儀器有限公司）；TGL-20B高速臺式離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠）；7890B-7000D氣象色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）；色譜柱HP-88毛細管柱（60 m×0.25 mm×0.20 μm）。

1.4 方法

1.4.1 油莎豆營養(yǎng)成分的測定

粗脂肪含量測定參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中索氏提取法；粗蛋白測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法；粗淀粉測定參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》中的酸水解法；灰分測定參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》第一法；水分測定參照GB 5009.3—2016《食品國家安全標準 食品中水分的測定》中直接干燥法測定。

1.4.2 油莎豆油品質(zhì)的測定

酸價測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》中冷溶劑指示劑滴定法；碘值測定參照GB/T 5532—2008《動植物油脂 碘值的測定》；過氧化值測定參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》中滴定法；皂化值測定參照GB/T 5534—2008《動植物油脂 皂化值的測定》；密度測定參照GB/T 5518—2008《糧油檢驗糧食、油料相對密度的測定》第一法量筒法測定；油脂冷凍試驗參照GB/T 35877—2018《糧油檢驗 動植物油脂冷凍試驗》。

1.4.3 油莎豆脂肪酸組成測定

參考GB 5009.168—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》的甲酯化方法，稱取40.0 mg樣品，加入4.00 mL異辛烷溶解樣品，加入200 μL氫氧化鉀甲醇溶液劇烈振搖30 s，加入1 g硫酸氫鈉，劇烈振搖中和氫氧化鉀，待鹽沉淀后取上清液移入進樣瓶。

油莎豆油成分不易揮發(fā)，將初始溫度由國標的100 ℃調(diào)整至140 ℃，并修改升溫程序和時間如下，在保證各物質(zhì)的色譜峰分離的同時，縮短時間。

GC條件：HP-88毛細管柱（60 m×0.25 mm×0.20 μm）；前進樣口溫度230 ℃，升溫程序：起始溫度140 ℃，保持5 min，以4 ℃/min升溫至240 ℃，保持10 min，以5 ℃/min升溫至245 ℃，保持10 min；進樣量1 μL，分流比50∶1；以He為載氣，流速0.1 μL/min；時間間隔1 s。

MS條件：電噴霧離子源（ESI）；電離能70 eV；接口溫度問240 ℃；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；掃描范圍m/z30～550。

定性分析采用Agilent MassHunter未知物分析軟件NIST17質(zhì)譜庫進行TIC峰檢測和人工分析比對，選擇80%以上的匹配度作為物質(zhì)鑒定依據(jù)，采用峰面積歸一化法確定油莎豆脂肪酸含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析和差異顯著性分析，作圖使用Origin 2019b軟件進行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 油莎豆粗脂肪含量分析

由圖1可知：6種油莎豆粗脂肪含量為19.39%～31.41%，平均值為27.84%。其中粗脂肪含量最高的是湖南長粒，為31.41%，新疆一級油莎豆粗脂肪含量為26.22%；新疆二級油莎豆粗脂肪含量最低，為19.39%。云南長粒油莎豆粗脂肪含量為30.18%，湖南長粒油莎豆為29.95%，湖南小圓粒油莎豆為29.91%。新疆一級油莎豆、新疆二級油莎豆的粗脂肪含量與其他4種油莎豆粗脂肪含量存在明顯差異（P＜0.05），可能是因為地區(qū)差異及品種差異所導(dǎo)致。新疆兩種不同品種油莎豆粗脂肪含量存在明顯差異（P＜0.05），新疆一級油莎豆明顯高于新疆二級油莎豆，可能是由于品質(zhì)之間的差異。云南長粒油莎豆與湖南長粒油莎豆、湖南大圓粒油莎豆和湖南小圓粒間粗脂肪含量無明顯差異，湖南長粒油莎豆與湖南大圓粒、湖南小圓粒存在明顯差異，可能是由于品種之間的差異，長粒油莎豆粗脂肪含量高于圓粒。油莎豆粗脂肪含量雖然與常規(guī)油料作物相比較低，但其畝產(chǎn)量很高，油莎豆通常畝產(chǎn)干豆400～500 kg，優(yōu)質(zhì)油莎豆可產(chǎn)600～700 kg。按照畝產(chǎn)干豆500 kg，25%含油率計算，油莎豆油每畝產(chǎn)量為125 kg，超高產(chǎn)大豆畝產(chǎn)量為271.6 kg，按照含油率20%計算，油莎豆油畝產(chǎn)約為超高產(chǎn)大豆油畝產(chǎn)的2.3倍[15]。因此，在我國一些貧瘠、沙化和鹽堿地種植油莎豆，實現(xiàn)土地的高效利用可以有效緩解我國進口植物油及油料作物的壓力。

圖1 油莎豆粗脂肪含量

2.2 油莎豆粗淀粉含量分析

由圖2可知：油莎豆淀粉含量在27.01%～31.14%，楊俊卿等[16]的研究中，油莎豆淀粉含量在25%～45%；Codina-Torrella等[17]測得油莎豆淀粉含量在20%～30%；閆軍等[18]測定的油莎豆粗淀粉含量為25.31%～46.00%。試驗測定的粗淀粉含量與上述研究相似。新疆二級油莎豆粗淀粉含量最高，為31.14%，湖南大圓粒粗淀粉含量最低，為27.01%，新疆一級油莎豆粗淀粉含量為28.33%，云南長粒油莎豆粗淀粉含量為30.09%，湖南大圓粒油莎豆淀粉含量為27.01%，湖南長粒油莎豆淀粉含量為29.13%，湖南小圓粒油莎豆淀粉含量為30.2%。油莎豆淀粉含量較高，這是與其他植物油料不同的地方。王璐陽等[19]的研究表明，油莎豆的淀粉是一種A型淀粉，是一種典型的慢消化淀粉，不會造成血糖的急劇升高，有助于維持血糖穩(wěn)態(tài)，對預(yù)防糖尿病有一定作用[20]。油莎豆淀粉不僅是一種優(yōu)秀的食用淀粉來源，還可以充分利用提取油后的油莎豆豆粕提取淀粉，加工為白酒，提高對油莎豆的綜合利用。

圖2 6種油莎豆粗淀粉含量

2.3 油莎豆粗蛋白含量分析

油莎豆蛋白含量為3.87%～6.98%。其蛋白含量平均值與豆科植物相比較低。這與段帥等[21]報道的油莎豆總蛋白質(zhì)含量較低的結(jié)果接近。由高到低分別是：云南長粒油莎豆6.98%、湖南小圓粒油莎豆6.25%、湖南大圓粒油莎豆6.2%、新疆一級油莎豆5.36%、湖南長粒油莎豆5.11%、新疆二級油莎豆3.87%。蛋白質(zhì)水解后的氨基酸是人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，房芳等[23]研究表明，油莎豆蛋白中含有18種氨基酸，其中必需氨基酸占46.03%，接近雞蛋，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。據(jù)研究表明[24]，油莎豆的蛋白適用于糖尿病或消化功能障礙性疾病患者，在預(yù)防心臟病方面具有重要作用。因此，加強對油莎豆蛋白的提取及綜合利用也顯得尤為重要。

2.4 油莎豆灰分分析

油莎豆灰分為1.70%～3.32%，平均值為2.13%，與劉玉蘭等[25]的研究中，灰分平均值2.28%接近。新疆油莎豆的灰分偏高，新疆一級油莎豆為3.32%，新疆二級油莎豆為2.43%。湖南大圓粒油莎豆灰分與湖南小圓粒油莎豆接近，分別為1.81%和1.80%。云南長粒油莎豆灰分與湖南長粒油莎豆較為接近，分別為1.70%和1.73%。新疆油莎豆灰分明顯高于湖南和云南油莎豆，可能是由于種植過程中的差異或者地理環(huán)境的影響?；曳直硎臼称分械臒o機物的總量，其代表食品中的礦物質(zhì)，包括人體必需的無機鹽和微量元素，如鉀、鈉、鈣、鐵、硅與磷等元素的氧化物或無機鹽[26]。油莎豆富含鈣、鉀、磷、鎂等礦物質(zhì)[14]，維持人體正常的生理活動，構(gòu)成機體組織的重要組成成分，油莎豆可作為營養(yǎng)補充劑進行加工利用。

圖4 6種油莎豆灰分

2.5 油莎豆水分分析

油莎豆水分差異較大，整體含水量在4.07%～12.02%，平均值為7.68%。其中，湖南長粒油莎豆水分最高，為12.02%，新疆二級油莎豆水分最低，為4.07%。新疆油莎豆水分明顯低于湖南和云南產(chǎn)地的油莎豆，這與新疆氣候干燥有關(guān)。油莎豆的水分不僅影響其儲存時間，還影響壓榨提油率。油莎豆是一種淀粉含量較高的油料作物，水分越低越不易破碎，油莎豆油越難以擠壓出。賈會杰等[27]的研究表明，油莎豆水分與剪切力學(xué)性能參數(shù)之間呈負相關(guān)，符合這一現(xiàn)象。因此，水分含量對于油莎豆的加工是一項極為重要指標。

圖5 6種油莎豆水分

2.6 油莎豆油品質(zhì)分析

油莎豆通過熱榨法制得的粗油的酸價、碘值、過氧化值均符合國家標準。新疆二級油莎豆油酸價較高，是因為粗脂肪含量較低，壓榨法無法提取油，以正己烷為溶劑，使用浸提法提取油，一部分游離脂肪酸溶解在正己烷中，導(dǎo)致酸價過高，與劉玉蘭等[28]的研究相同。其他5種油莎豆油酸價在1.23～2.38 mg/g。

碘值是衡量油不飽和程度的重要指標，樣品油莎豆油碘值在66.79～88.49 g/100 g，是不干性油（碘值低于100為不干性油）。劉蕾等[29]的研究表明油莎豆油是不干性油，有較低的不飽和度，因此油莎豆油具有很好的抗氧化性。

油莎豆的過氧化值較低，在0.43～3.08 mmol/kg，湖南長粒油莎豆油的過氧化值最低，為0.43 mmol/kg，新疆二級油莎豆油的過氧化最高，為3.08 mmol/kg，可能是因為新疆二級油莎豆采用溶劑法提取，其他五種油莎豆采用壓榨法提?。挥蜕褂拖鄬γ芏龋╠2020）在0.87～0.96，新疆二級油莎豆的密度較大，可能是因為溶劑溶解更多的脂溶性物質(zhì)導(dǎo)致的；經(jīng)過油脂冷凍試驗，所有油莎豆油均為澄清透明狀態(tài)。

表1 不同品種油莎豆油品質(zhì)

2.7 油莎豆脂肪組成及含量分析

從表2可以看出，油莎豆主要含有6種脂肪酸，6種油莎豆各類脂肪酸含量區(qū)間：棕櫚酸（C16∶0）12.65%～14.34%；棕櫚油酸（C16∶1）0.22%～0.35%；硬脂酸（C18∶0）3.36%～5.46%；油酸（C18∶1）67.27%～70.47%；亞油酸（C18∶2）10.99%～12.97%；花生酸（C20∶0）0.62%～0.78%；亞麻酸（C18∶3）0～0.41%；飽和脂肪酸含量（SFA）18.02%～20.93%，不飽和脂肪酸含量（UFA）79.07%～81.98%。不飽和脂肪酸含量高于飽和脂肪酸，是一種優(yōu)質(zhì)植物油。其中湖南長粒油莎豆油的油酸含量（C18∶1）和不飽和脂肪酸含量（UFA）最高，分別為70.47%和81.98%。油莎豆油的油酸含量高，是一種高油酸植物油，具有較強的熱穩(wěn)定性，可以在很大程度上延緩植物油的氧化。

表2 不同品種油莎豆油主要脂肪酸組成及含量對比 單位：%

由表3可以看出，將油莎豆油與國標中植物油脂肪酸含量進行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)油莎豆油主要脂肪酸組成和橄欖油相似。不飽和脂肪酸可以起到促進嬰幼兒生長發(fā)育，抗炎抗過敏，預(yù)防心腦血管疾病，抗氧化清除自由基等功效。Ibitoye等[30]使用豆油和油莎豆油分別喂養(yǎng)小鼠，發(fā)現(xiàn)油莎豆油成分可以降低患心血管疾病的風險。

表3 不同食用油主要脂肪酸組成及含量對比 單位：%

據(jù)報道[31]，油莎豆油性質(zhì)穩(wěn)定，因為其含有維生素E和甾醇。維生素E使得油莎豆油具有良好抗氧化作用，而且具有抗癌、增強機體免疫力和降低心腦血管疾病等多種功能[32]。甾醇[33-34]可降低膽固醇、抗癌、保護胃黏膜等。因此，高不飽和脂肪酸的油莎豆油是一種優(yōu)質(zhì)的植物油。

3 結(jié)論與討論

油莎豆作為一種新型的草本油料作物，具有生長周期短、繁殖速度快、抗逆性強的特點。通過測定新疆、云南和湖南3個省份6種油莎豆的理化指標可知，油莎豆粗脂肪在19.31%～31.41%，油莎豆油脂肪酸組成及含量與橄欖油類似，適合作為新的油料資源進行種植；淀粉含量在27.01%～31.14%，油莎豆淀粉是一種慢消化淀粉，可以作為糖尿病患的食品，也可用于釀制白酒、提取淀粉；油莎豆蛋白含量較低，油莎豆粗蛋白含量在3.87%～6.98%，其必需氨基酸含量較高，可以作為優(yōu)質(zhì)蛋白添加到食品中。通過對其營養(yǎng)物質(zhì)的測定，為油莎豆食品開發(fā)及綜合利用提供一定理論依據(jù)。

油莎豆油是油莎豆的主要營養(yǎng)物質(zhì)，試驗通過對不同產(chǎn)地油莎豆油品質(zhì)的對比及脂肪酸組成的對比可知，油莎豆油是一種優(yōu)質(zhì)的不干性植物油，通過對比6種油莎豆油肪酸與國標中的植物油脂肪酸的對比，發(fā)現(xiàn)油莎豆油脂肪酸種類及含量與橄欖油類似。油莎豆脂肪酸組成為油酸（C18∶1）67.27%～70.47%，亞油酸（C18∶2）10.99%～12.97%，亞麻酸（C18∶3）0～0.41%，花生酸（C20∶0）0.62%～0.78%；在國家標準中，橄欖油脂肪酸組成為油酸（C18∶1）55.00%～83.00%，亞油酸（C18∶2）2.50%～21.00%，亞麻酸（C18∶3）小于1.00%，花生酸（C20∶0）小于0.60%。

綜合來看，6種油莎豆品種含有豐富的營養(yǎng)成分，各品種間存在較大差異。根據(jù)其營養(yǎng)物質(zhì)的差異，作為不同產(chǎn)品的原料，為企業(yè)生產(chǎn)提供參考，為油莎豆的綜合利用提供理論依據(jù)。