南美油藤种子的营养成分与开发前景分析

刘 果 高丽琼 吴志华 彭 彦 尚秀华

(国家林业和草原局桉树研究开发中心，湛江 524022)

南美油藤(PlukenetiaL.)是大戟科(Euphorbiaceae)多年生木质藤本植物，包括P.volubilis、P.stipellata、P.huayllabambana、P.polyadenia、P.loretensis、P.brachybotria等16个种[1]。其中11个种生长在海拔1 000 m左右的热带雨林，而P.volubilis生长在海拔200～1 500 m的秘鲁亚马逊地区，最初由印加人变野生为家种，印加语称Sacha Inchi，别名印加果，星油藤，印加花生等，在南美洲已被当地土著居民应用了3000多年[2，3]。P.volubilis已于2006年由中国科学院西双版纳热带植物园引入我国，目前在云南南部、贵州、海南和广东均有少量分布。

南美油藤种子中含有丰富的油脂蛋白，且富含ω-3、6、9脂肪酸、维生素E、植物甾醇、多酚和其他微量元素，对调整人体血脂、预防心血管疾病、保养肌肤、防止衰老等作用明显，可广泛应用于食品、保健、制药、化妆品等加工利用领域[4]。南美油藤种子含油量为41%～54%[5-7]，不饱和脂肪酸的含量极高，其中α-亚麻酸和亚油酸二者含量高达85%以上，是世界上不饱和脂肪酸含量最高的植物之一[8]，其中ω-3和ω-6不饱和脂肪酸的比例为1∶0.75，最接近人体的吸收比例，是世界上最好的食用油之一[9-11]。

P.huayllabambana是一个在秘鲁亚马逊地区发现的新种，仅在亚马逊地区海拔1 300 m以上被发现。因其果实和种子较P.volubilis等更大，并且与P.volubilis等其他种的南美油藤存在显著遗传差异[12]，故其营养成分可能也与P.volubilis等存在差异。国家林业和草原局桉树研究开发中心于2014年引入P.huayllabambana，对其进行播种育苗和扦插育苗等实验[13，14]等。本研究中，根据种子大小，将P.volubilis命名为小果印加果，P.huayllabambana命名为大果印加果。

为了更科学合理地开发和利用南美油藤种子，提高其经济价值，本研究将对大果印加果和不同来源地小果印加果种子的营养成分进行比较和分析，并和花生(Peanut)、大豆(Soybean)、油茶(Camellia)等传统油料作物进行对比分析和评价，以期为下一步南美油藤资源尤其是南美油藤种子的综合开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2019年2月从国家林业和草原局桉树研究开发中心南方国家级林木种苗示范基地内于采摘的小果印加果成熟果实，标记为小果①，样品自然晒干，剥壳后备用。

2016年11月自云南西双版纳印加果种植园中购买当年采摘的小果印加果成熟种子，标记为小果②。

2017年7月从秘鲁亚马逊研究所(IIAP, Peruvian Amazon Research Institute)购买当年采摘的大果印加果成熟种子，标记为大果。

从3类种子中各随机选取30粒充分成熟、饱满的种子，用游标卡尺测量种子的长度、宽度及厚度，6次重复得其平均值；3类种子中随机选取100粒种子置于电子天平上称重，重复6次计算其平均值。

1.2 主要仪器

气相色谱仪(Aliglent 7890A)；全自动定氮仪(Kjeltec 8400)；高效液相色谱仪(Essentia LC-15C)；电感耦合等离子体质谱仪(iCAPTMRQ ICP-MS)等。

1.3 测定方法

水分的测定参考GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》；总灰分的测定参考GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》；蛋白质含量的测定参考GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》；总糖含量的测定参考GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》。采用索氏抽提法提取种子油，按照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》进行测定。16种氨基酸组分的测定参考GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》。维生素E的测定参考GB 5009.82—2016《食品中维生素A、D、E的测定》；Cu的测定参考GB 5009.13—2017《食品中铜的测定》；Zn的测定参考GB 5009.14—2017《食品中锌的测定》；P的测定参考GB 5009.87—2016《食品中磷的测定》；Fe的测定参考GB 5009.90—2016《食品中铁的测定》；K的测定参考GB 5009.91—2017《食品中钾、钠的测定》；Ca的测定参考GB 5009.92—2016《食品中钙的测定》；Mg的测定参考GB 5009.241—2017《食品中镁的测定》；Mn的测定参考GB 5009.242—2017《食品中锰的测定》。

2 结果

2.1 种子基本特性的比较

南美油藤种子均呈棕褐色，其中大果印加果性状呈近圆形，其长宽比接近于1.0，其厚度和质量均明显大于小果印加果。

小果印加果呈近椭圆形，扁平状。根据不同来源地的小果印加果种子基本特征的比较(表1)，不同生境下小果印加果种子的大小、质量和特征类似，其中采摘自云南西双版纳的小果印加果种子质量略大，种子长和宽稍大。

表1 4种南美油藤种子的基本特征

注：小果③引自于旭东等(2017)海南星油藤种子的数据。

2.2 基本营养物质的比较

从图1可知，4种南美油藤种子中含水量均较低，其中以海南昌江小果印加果种子中含水量稍高为7.49%，由此说明南美油藤种子中干物质含量更多，即营养成分含量更高。

4种南美油藤种子中粗脂肪含量最高，其中以海南昌江小果印加果的粗脂肪含量最高60.04%，其次为云南西双版纳小果印加果45.20%，大果印加果种子中粗脂肪含量略低，为41.28%，由此可知，南美油藤种子是一种油脂含量很高的经济作物。

南美油藤种子中蛋白质含量较高，以广东湛江小果印加果的蛋白质含量最高31.6%；其次为云南西双版纳小果印加果30.10%，而大果印加果中蛋白质含量稍低，为26.60%，由此表明，南美油藤种子是一种高蛋白的植物资源。

注：小果②引自蔡志全(2011)云南西双版纳星油藤种子数据和秘鲁印加果种子数据；小果③引自于旭东等(2017)海南星油藤种子数据。

图1不同南美油藤种子中主要营养成分的比较

碳水化合物是有机体不可缺少的重要物质，4种南美油藤种子中总糖含量以大果印加果含量最高13.00%，3个不同产地的小果印加果总糖含量均较低。以上结果表明，南美油藤种子是一种油脂含量高、蛋白含量高，糖类含量较低的木本油料作物。

2.3 脂肪酸组分比较

通过GC-MS分析，鉴定并确认了5种主要脂肪酸，用面积归一法测定其相对含量(图2)可知，南美油藤种子中脂肪酸主要由亚麻酸、亚油酸、油酸等不饱和脂肪酸和棕榈酸、硬脂酸等饱和脂肪酸组成。亚麻酸、亚油酸、油酸3种不饱和脂肪酸在大果印加果和3个不同来源地小果印加果种子中的总含量均超过总脂肪酸含量的90%，其中以广东湛江小果印加果种子中3种不饱和脂肪酸质量分数最高，达94.62%，其次为大果印加果94.55%，云南西双版纳和原产地秘鲁的小果印加果种子中3种不饱和脂肪酸总质量分数相同，为93.69%，海南昌江小果印加果种子中3种不饱和脂肪酸总质量分数为90.16%。由此可得，南美油藤种子的脂肪酸组成相对简单且集中，非常有利于作为种子油进行加工和利用。

注：小果②和小果④引自蔡志全(2011)云南西双版纳星油藤种子数据和秘鲁印加果种子数据；小果③引自于旭东等(2017)海南星油藤种子数据。

图2不同南美油藤种子中脂肪酸组分的比较

南美油藤成熟种子中以亚麻酸含量最为丰富，本研究4种南美油藤种子中以大果印加果种子的亚麻酸质量分数最高，达58.19%，其次为广东湛江小果印加果(51.32%)和云南西双版纳小果印加果(50.34%)。

2.4 氨基酸组分的比较

本研究对大果印加果和采摘自广东湛江的小果印加果种子进行了氨基酸组分的测定，测定结果见表2。南美油藤种子蛋白质中氨基酸种类丰富，多达16种，其中包括7种人体必需氨基酸和9种药效氨基酸。表2中，4种南美油藤种子均以谷氨酸和天门冬氨酸含量最高，其次为精氨酸、甘氨酸等；7种必需氨基酸中以具有调节血糖水平功效的亮氨酸在4种南美油藤种子中含量最高。

表2 不同南美油藤种子氨基酸组分(g/100 g)

注：小果②和小果④引自蔡志全(2011)云南西双版纳星油藤种子数据和秘鲁印加果种子数据；EAA为必需氨基酸总量；TAA为氨基酸总量；*标注为必需氨基酸；#标注为药效氨基酸。

氨基酸酸总含量以云南西双版纳小果印加果含量最高，其次为广东湛江小果印加果和原产地秘鲁小果印加果，大果印加果的氨基酸总含量最低。其中大果印加果种子中必需氨基酸含量占总氨基酸含量的33.75%，略高于3个不同来源地的小果印加果种子；广东湛江小果印加果中药效氨基酸占总氨基酸含量的69.11%，稍高与其他3种南美油藤种子；而来自云南西双版纳小果印加果种子中必需氨基酸和药效氨基酸的相对含量更高。由此推论，南美油藤种子尤其是云南西双版纳小果印加果种子中蛋白质氨基酸种类齐全，人体必需氨基酸和药效氨基酸含量较高，具有较高的营养价值和药效价值。

2.5 维生素E含量及矿物质元素组分比较

维生素E是一种脂溶性维生素，广泛存在于植物油中，具有保护机体组织结构完整性、增强机体免疫力等功能，是人类生命活动中不可缺少的物质[16，17]。由表3可知，大果印加果和两个不同来源地的小果印加果种子中有高含量的维生素E，其中以大果印加果和广东湛江小果印加果种子中维生素E含量更高，分别为157 mg/100 g和155 mg/100 g，云南西双版纳小果印加果种子中维生素E含量稍低，为59.57 mg/100 g。由此可得，南美油藤种子可作为提取和浓缩维生素E的良好原料之一，具有较大的开发和利用价值。

矿物质是构成人体组织和维持正常生理功能所必需的七大营养元素之一[18]。矿物质元素特别是一些微量元素对生物体的代谢起着重要作用，它们有的是酶的活性因子，起着激活酶的作用，有的参与激素的生理作用，促进激素发挥作用[19，20]。本研究的结果表明，南美油藤种子中富含多种无机矿物质元素，对比GB 14880—2012 中对食品营养强化剂中各矿物质元素的含量限值[21]可知，8种矿物质元素的含量皆符合国标的限值要求。大果印加果和两个不同来源地的小果印加果种子中矿物质元素K、P、Mg、Ca等含量比较丰富。其中，P元素在大果印加果种子中的含量明显低于两种小果印加果种子，而Cu、K、Zn元素在大果印加果种子中的含量较两种小果印加果种子中含量更高。

两个不同来源地的小果印加果种子中，各种矿物质元素的含量也存在明显差异。例如，Zn、Ca、Mg、K、Mn、Cu等元素在广东湛江小果印加果种子中的含量显著高于云南西双版纳小果印加果种子；而Fe和P元素则表现在云南西双版纳小果印加果种子中的含量更高。

表3 不同南美油藤种子矿物质元素组分(mg/100 g)

注：小果②引自蔡志全(2011)云南西双版纳星油藤种子数据。

3 讨论

从测试的结果可以看出，南美油藤种子的营养以脂肪(约47.41%)和蛋白质(约28.93%)为主，水分、灰分和总糖等含量较低。与大豆、花生、油茶等其他传统油料作物相比较发现，其脂肪含量与花生[22]、芝麻(Seasame)[23]和油茶[24]等相近，但远高于大豆[25]、油菜籽(Rapeseed)[23]等传统油料作物的脂肪含量，表明南美油藤种子作为一种木本油料作物进行开发有很大的发展前景。南美油藤种子中蛋白质含量仅次于大豆(41.05%)，远高于花生[22]、核桃(Walbut)[23]、杏仁(Almond)[23]等坚果。在其原产地，烤熟的南美油藤种子是当地土著居民饮食的重要组成部分[26]，因此，南美油藤种子可直接炒熟后食用，或者磨成粉末食用，作为补充蛋白质的需要[15]。

脂肪酸是生物体的基本物质及主要能量来源，可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，其中多不饱和脂肪酸含量是评价食用油营养水平的重要依据[4,27]。本研究中对大果印加果和3种不同来源地小果印加果种子中主要脂肪酸含量进行的比较结果显示，南美油藤成熟种子中亚麻酸和亚油酸含量最高，二者总质量分数高达85.54%。亚麻酸和亚油酸均为不饱和必需脂肪酸，必需脂肪酸不仅是所有生物膜组织的基础，并且是某些生理调节物质合成的前体[21]。

我国传统膳食容易造成亚麻酸缺乏，从而导致ω-3与ω-6系列的多不饱和脂肪酸比例失衡，引发多种慢性疾病，如冠心病、动脉粥样硬化、肥胖等。南美油藤种子中亚麻酸含量仅次于紫苏籽(Perilla Frutescens seed)[28]、猕猴桃籽(Kiwi-fruit seed)[29]和亚麻籽(Flaxseed)[30]，远高于大豆[25]、花生[22]、芝麻[31]、油茶[32]和油菜籽[33]等传统油料作物。由此推断，南美油藤种子可有效地满足人体必需脂肪酸的需求，适合日常膳食，是一种极具开发和推广利用价值的经济油料作物。并且，亚麻酸是短链多不饱和脂肪酸，与细胞膜具有很强的亲和力，能够渗入皮肤内部，补充皮肤营养，同时具有很强的修复皮肤损伤、抗过敏、保湿等功效[34]，因此富含亚麻酸等不饱和脂肪酸的护肤品在南美油藤种子开发和利用中具有很大的市场潜力。

氨基酸含量是评价食品及其原材料营养性状的一项重要指标，也是营养学家进行配方优化设计时所必需参考的数据[35，36]。本研究中的结果表明，南美油藤种子中含有丰富的氨基酸，检测出的16种氨基酸中包括7种人体必需氨基酸，且其含量占氨基酸总含量的31.97%，仅次于大豆(34.68%)[23]和玉米(36.73%)[23]，由此表明，南美油藤种子是一种营养价值较高的植物蛋白来源。赖氨酸为碱性必需氨基酸，是粮油产品重要营养成分之一，人体自身不能合成，必须从食物中摄取，它是人和动物最易缺乏的氨基酸之一，也被称为第一限制氨基酸[37]。赖氨酸在南美油藤中的含量仅次于大豆(2.49%)[25]，较花生[22]、芝麻[23]、油菜籽[23]、油茶[23]等传统油料作物中含量更高。因此，可对南美油藤种子油进行合理搭配食用，能够有效补充其他食用油中赖氨酸的不足。

由本研究中南美油藤种子氨基酸的种类和含量可知，谷氨酸、天门冬氨酸和精氨酸等非必需氨基酸的含量最高，其中谷氨酸和天门冬氨酸为鲜味氨基酸，谷氨酸在医学上主要用于治疗肝昏迷，促进红细胞生成，改善脑细胞营养，在糖代谢和蛋白质代谢过程中占有重要地位[38]；天门冬氨酸能够调节脑和神经的代谢功能，可用于治疗心脏病、肝脏病和高血压[39]；精氨酸对高氨血症，肝脏机能障碍等均有功效，也是精子蛋白的主要成分，有促进精子的质量，提高精子运动能力的作用[22,40]。因此，富含多种氨基酸的南美油藤种子也可作为保健类食品。

维生素E是一种重要的的抗氧化剂，与合成的维生素E相比，天然维生素E不仅具有更强的抗氧化性，还能够更有效地降低胆固醇的含量[31]。与传统油料作物相比，南美油藤种子中维生素E的含量仅次于芝麻[31]，远高于大豆、花生、油茶(23.93 mg/100 g)[41]等传统油料作物，因此，南美油藤种子油具有良好的抗氧化能力。

根据矿物质元素在食物中的分布及吸收情况，我国人群中比较容易缺乏Ca、Fe、Zn等矿物质元素[18]。大量元素钙是人体骨骼和牙齿的构成元素[42]，摄取足够的Ca可预防骨质疏松症和直肠癌，维持血压平衡[43]。南美油藤种子中主要矿质元素钙的含量高于花生和油茶，低于芝麻、油菜籽和大豆等；大果印加果和两个不同来源地小果印加果中钙元素的含量存在显著差异，这可能与立地条件、品种、土壤和气候等因素有关。微量元素铁是肌红蛋白、血红蛋白等物质的组成成分，对人体健康起着重要作用[44]。南美油藤种子中铁的含量较低，比大豆、花生、油菜籽、芝麻等传统油料作物中略低；锌为生物正常的生长发育所必需，是很多金属酶的组成成分，也可作为某些酶的辅酶参与生物体内的代谢[35,43-45]。南美油藤种子中锌元素的含量与大豆相近，略高于花生，远低于芝麻和油菜籽中的含量。

4 结论

南美油藤种子产量高，含油量较高，其种子油组分优良、营养品种高，并且种子中不含任何毒素和对健康有害的物质，被认为是世界上最好的植物油之一[15,46-47]。本研究通过对南美油藤中的大果印加果和4种不同来源地小果印加果种子中各种营养成分进行比较和分析的结果表明，南美油藤种子中脂肪和蛋白含量丰富，总糖含量较低，其中小果印加果种子中脂肪和蛋白质含量均较大果印加果种子略高，可作为一种植物蛋白资源和油料作物进行开发利用。不饱和脂肪酸含量在南美油藤种子中占脂肪酸总量的93.34%，尤其是亚麻酸的含量仅次于亚麻籽，大果印加果种子中亚麻酸含量较小果印加果中更高，可作为亚麻酸的主要开发来源之一。南美油藤种子中氨基酸种类齐全，检测出的16种氨基酸种类中，7种必需氨基酸含量较高，占氨基酸总量的31.97%，9种药效氨基酸含量占总氨基酸含量的67.49%，其中小果印加果种子中氨基酸总量、必需氨基酸含量和药效氨基酸含量均较大果印加果种子高，具有较大的营养和药用开发价值。南美油藤种子中矿物质元素含量丰富，尤其是常量元素K、P、Mg，是一种典型的高钾低钠食品。高含量的维生素E含量使得南美油藤种子可作为维生素E的优良天然来源之一。因此，南美油藤种子具有较高的营养价值和药用价值，还在日化用品方面具有较大的应用潜力，可作为一种优良的木本油料资源、药用资源或食品等加工产品的研发，以实现南美油藤种子资源的综合开发和利用。