甘肃迭部野生西康扁桃种仁油理化性质及脂肪酸组成分析

柴春山, 莫保儒, 蔡国军, 马 驰, 薛 睿, 李德丽, 林 琳

(甘肃省林业科学研究院,兰州 730020)

扁桃亚属隶属于蔷薇科(Rosaceae)李亚科(Prunoideae)桃属(Amygdalus)[1,2],世界上有52～53个种,本亚属在我国现有包括野生和栽培种扁桃共6种,分别为扁桃/普通扁桃(AmygdaluscommunisL.)、野扁桃(A.ledebourianaSchlecht.和或矮扁桃A.nanaL.)、蒙古扁桃[A.mongolica(Maxim.)Ricker]、长柄扁桃(A.pedunculataPall)、西康扁桃[A.tangutica(Batal.)Korsh]、榆叶梅[A.triloba(Lindl.)Ricker][2-4]。扁桃亚属植物不仅具有良好的抗旱和抗寒能力,而且还具有药用和食用价值[1],是一种药食同源植物,在农业、工业、食品业等也有很好的开发前景[3]。近年来,随着食用植物油需求的日益增长以及对食用植物油品质要求的提高,木本油料已越来越受到人们的关注[5]。扁桃亚属植物作为一种极具开发潜力的木本油料作物种类,其所属的扁桃、蒙古扁桃、长柄扁桃、野扁桃/矮扁桃、榆叶梅5个种的种仁营养成分和油脂特性也受到了不同程度的关注[6-18],尤其对野生长柄扁桃、蒙古扁桃和野扁桃的关注和研究较多,认为蒙古扁桃油、长柄扁桃油、野扁桃油属于极具开发价值的高级食用油[6,15,16],但对同亚属的西康扁桃除少量关于群落特征和树种评价研究外[19-23],在种仁油营养成分和油脂特性方面的研究还未见报道。鉴于此,对甘肃省甘南藏族自治州迭部县野生分布的西康扁桃种仁油理化特性和脂肪酸组分以及生理活性成分进行了测定分析,旨在为西康扁桃的经济价值挖掘和产品开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

西康扁桃油由甘肃省甘南州迭部县林业和草原局提供。实验材料委托国家粮食和物资储备局粮油质量检验测试中心测定。

1.2 实验方法

1.2.1 理化指标测定

碘值参照GB/T 5532—2008测定;酸值参照GB 5009.229—2016第一法测定;过氧化值参照GB 5009.227—2016第一法测定;皂化值参照GB/T 5534—2008测定;折光指数参照 GB/T 5527—2010测定;相对密度参照 GB/T 5526—1985测定;水分及挥发物参照 GB 5009.236—2016第二法测定;不溶性杂质参照 GB/T 15688—2008测定。

1.2.2 脂肪酸组成测定

脂肪酸组成参照 GB 5009.168—2016 第三法测定。

1.2.3 生物活性成分测定

生育酚参照GB/T 26635—2011测定;角鲨烯参照《粮油检验 植物油中角鲨烯的测定》;多酚参照《油检验 植物油中多酚的测定》。

2 结果与分析

2.1 西康扁桃油的理化性质

表1 西康扁桃油与部分其他扁桃油的理化性质比较

色泽、酸价、过氧化值等是评价油脂品质好坏的重要指标[11]。酸价和过氧化值小,说明油脂质量好,具有较稳定的生理活性[10,26,27]。西康扁桃不仅酸价(1.30 mg KOH/g)较小,而且过氧化值也较低,为3.80 mmol/kg(表1),酸价和过氧化值均低于GB 2716—2018《食品安全国家标准 植物油》中规定的食用植物油酸价(≤3 mg KOH/g) 和过氧化值(≤0.25 g/100 g即≤9.85 mmol/kg)[28],也低于LS/T 3255—2017《长柄扁桃油》中规定的一级成品油的要求(酸价≤2.0 mg/g)[29],说明西康扁桃油脂不仅品质好,而且具有较高的稳定性,是一种良好的木本食用油原料。

折光指数是油脂的特征性指标之一,可以作为油脂纯度的标志。皂化值表示油脂中脂肪酸相对分子质量的大小,皂化值越大,脂肪酸相对分子质量越小。从表1可看出,西康扁桃油的折光指数(1.471 0)和皂化值(189.10 mg KOH/g)与长柄扁桃油较接近[6, 11,13],比蒙古扁桃油、野扁桃油略高[6,10]。此外,西康扁桃油皂化值(189.10 mg KOH/g)在药典规定的注射用油皂化值185～200 mg KOH/g 范围内[27]。说明西康扁桃油满足药用对木本油脂皂化值的要求。

与蒙古扁桃、长柄扁桃、野扁桃3个野生扁桃油的主要理化性质相比(表1),西康扁桃油的相对密度比蒙古扁桃油和野扁桃油大但比长柄扁桃油小,碘值大于野扁桃油而小于蒙古扁桃和长柄扁桃油,酸价接近长柄扁桃油而大于蒙古扁桃和野扁桃油,过氧化值大于其他3个扁桃油,水分及挥发物也大于蒙古扁桃和长柄扁桃油。可见,西康扁桃油与其他3个扁桃油的理化性质不尽一致,但4个扁桃油的主要理化指标均符合《生物柴油用木本油脂》标准[24]和《食品安全国家标准 植物油》中食用植物油的标准[28],4 种野生扁桃均适合开发高档食用油和生物柴油。

2.2 西康扁桃油脂肪酸组成

脂肪酸组成是判断食用植物油是否纯正的最重要的特征指标。由表2可知,西康扁桃油含有棕榈酸、棕榈油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、花生-烯酸、芥酸10种脂肪酸,以油酸和亚油酸为主,其质量分数分别为72.10%和 18.60%,其次是棕榈酸和硬脂酸,质量分数分别为4.68%和1.75%,其余脂肪酸质量分数较低,均在1.0%以下。和其他扁桃油检出的现有脂肪酸组分相比(表2),西康扁桃油此次检出的脂肪酸组分与含量与其他扁桃油相近,都是以油酸和亚油酸为主,其次是棕榈酸和硬脂酸,但在脂肪酸种类上与其他扁桃油略有偏差,主要体现在月桂酸、豆蔻酸、十七烷酸、十七碳烯酸、山嵛酸和芥酸上(表2)。总体来看(表2),扁桃亚属5个扁桃种仁油的脂肪酸组成共有14种,其中,蒙古扁桃油检出的组分最多,为13种,除月桂酸外其他脂肪酸组分都检测到了[6,9,10,16];其次是普通扁桃和长柄扁桃油,均为11种,普通扁桃油不含十七烷酸、十七碳烯酸和芥酸,而长柄扁桃油不含十七烷酸、十七碳烯酸和月桂酸[5,6,9,11-15];西康扁桃油共检出10种,不含有月桂酸、豆蔻酸、十七碳烯酸和山嵛酸;野扁桃/矮扁桃油的组分最少,为9种,不含有月桂酸、豆蔻酸、十七烷酸、山嵛酸和芥酸[6,9]。说明5个扁桃种的种仁油绝大多数脂肪酸组分相同,每次都能检出7～9种主要成分,但含量比较低的脂肪酸组分如月桂酸、豆蔻酸、十七烷酸、十七碳烯酸、山嵛酸和芥酸,就目前检出的组分来看,为个别扁桃种所特有,如月桂酸只有普遍扁桃油含有,十七烷酸只有西康扁桃和蒙古扁桃油含有,十七碳烯酸只有野扁桃和蒙古扁桃油含有。

表2 西康扁桃油与部分其他扁桃油脂肪酸组成及相对质量分数比较/%

油酸和亚油酸具有抗氧化、降低胆固醇、预防心脑血管疾病等作用[6,11,15],其含量是判断食用植物油营养价值的一项重要指标。食用油的营养价值主要取决于单不饱和脂肪酸油酸含量,油酸含量高的营养价值就高[6,30],亚油酸含量高也使植物油营养价值高[30]。以扁桃种仁油脂肪酸的主要成分油酸和亚油酸含量来看,西康扁桃油的油酸和亚油酸含量与普通扁桃和野扁桃/矮扁桃油比较接近,都是油酸含量较高而亚油酸含量较低,平均油酸质量分数在72%以上,平均亚油酸质量分数在20%以下,而蒙古扁桃和长柄扁桃油的油酸质量分数相对较低,平均在70%以下,但亚油酸质量分数较高,平均在26%以上。油酸和亚油酸的含量也是选择燃料油的一项重要指标,理想生物柴油的原料中应该具有较高的单元不饱和脂肪酸含量,少量的饱和脂肪酸和一定量的多元不饱和脂肪酸,且多元不饱和脂肪酸中亚麻酸的质量分数不能超过12%,含4个不饱和双键的脂肪酸不超过 1%[31]。西康扁桃油单不饱和脂肪酸主要是油酸且质量分数高达72.10%,多不饱和脂肪酸主要是亚油酸,其质量分数为18.60%,多不饱和脂肪酸中的亚麻酸质量分数仅为0.99%,且不含4烯脂肪酸(表2),主要脂肪酸含量均符合营养食用油和理想生物柴油原料的要求。说明西康扁桃油不仅具有较高的营养价值,而且还具有良好的能源价值,是一种极具开发潜力的营养保健油脂和生物柴油原料。另外,这次西康扁桃油脂肪酸组分检出了微量的芥酸,在蒙古扁桃油和长柄扁桃油中也曾检出过此成分[ 10,11,14]。芥酸能引起心肌脂肪积聚和血管壁增厚,不适于心脏病及高血压患者,联合国粮农组织与世界卫生组织规定食用菜籽油中芥酸的质量分数要低于5%[32]。西康扁桃种仁油芥酸质量分数(0.27%)远低于这一规定,不影响西康扁桃油的营养价值和食用植物油的开发。

脂肪酸饱和程度是判断食用植物油价值高低的重要参数特征。不饱和脂肪酸(USFA)对于人体生命活动及代谢起着重要的作用,不仅可以保持细胞膜的相对流动性,以保证细胞的正常生理功能,而且可预防高血压、高血脂、糖尿病、皮肤糙病等疾病[6,10]。其中以油酸为主的单不饱和脂肪酸(MUFA)易于被人体吸收,可降低低密度脂蛋白胆固醇,预防心脑血管疾病[10,11],多不饱和脂肪酸(PUFA)是动物和人体维持健康所必需的物质[33],多不饱和脂肪酸中的亚油酸和亚麻酸是人体不能合成的必需脂肪酸,具有维持人体各种基本生理活动、营养脑细胞、调节植物神经、预防脑血栓和脑溢血等作用[10,11,33]。从表3可看出,西康扁桃油不饱和脂肪酸质量分数比较高,达92%以上,是一种不饱和脂肪酸含量高的植物油脂。和其他扁桃油相比(表3),西康扁桃油不饱和脂肪酸含量与普通扁桃油相近,比蒙古扁桃、长柄扁桃和野扁桃油略低。植物油中单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)的比例也非常重要,较高的单不饱和脂肪酸和较低的多不饱和脂肪酸比例有利于植物油的稳定性[30,34,35]。油脂中总不饱和脂肪酸(USFA)和总饱和脂肪酸(SFA)的比例也很重要,油脂中的总不饱和脂肪酸和总饱和脂肪酸的比值越大,表明这些油脂具有较高的营养价值和丰富的必须脂肪酸来源[30]。西康扁桃油单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)的比例接近3.7∶1,在5种扁桃油中比例居中;总不饱和脂肪酸(USFA)和总饱和脂肪酸(SFA)的比例接近14∶1,在5种扁桃油中比例居中并偏低(表3)。综合来看,西康扁桃油是脂肪酸配比比较理想的食用植物油源。

表3 西康扁桃和其他扁桃油脂中重要脂肪酸参数特征/%

脂肪酸饱和程度也是判断植物油脂是否符合生物柴油原料的重要参数特征。生物柴油原料不饱和程度对生物柴油的十六烷值、低温流动性能和黏度起着极为重要的作用[25]。原料油不饱和程度对生物柴油主要理化指标的影响主要体现在三烯及三烯以上脂肪酸含量上,我国生物柴油原料油中三烯脂肪酸质量分数不得大于12%,四烯及四烯以上脂肪酸质量分数不得大于 1%[25]。西康扁桃种仁油三烯脂肪酸只有亚麻酸,质量分数为0.99%,且不含四烯及四烯以上脂肪酸(表2),满足以上要求。生物柴油的质量主要由脂肪酸的组成决定,因为不同脂肪酸组成决定生物柴油的不同燃料特性,美国生物柴油标准对脂肪酸的碳链长度进行了规定,范围在 C12～C22 可保证生物柴油的燃烧性能[31]。从表2可以看出,西康扁桃种仁油脂碳链长度为C16～C22,在C12～C22范围中,符合美国生物柴油标准的要求。为了防止油脂固化,生物柴油中必须含有一定量的不饱和脂肪酸,高品质生物柴油的原料中应该具有较高的单元不饱和脂肪酸含量,但植物油脂脂肪酸不饱和度较大,氧化安全性较差[36],所以生物柴油原料必须含有少量的饱和脂肪酸。西康扁桃油饱和脂肪酸质量分数为6.62%,不饱和脂肪酸质量分数92.47%,其中单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸质量分数分别为72.88%和19.59%(表3),其脂肪酸组成符合理想生物柴油原料要含较高的单元不饱和脂肪酸质量分数(>30%)、少量的饱和脂肪酸(<30%)和一定量的多元不饱和脂肪酸的要求[10,31,36]。由此可见,西康扁桃种仁油是理想的生物柴油原料。同时,从表2和表3可看出,其他扁桃油的脂肪酸碳链长度、三烯及三烯以上脂肪酸含量以及饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸组成比例也都符合生物柴油原料的标准。这说明,扁桃亚属植物都是有潜力的木本能源植物。

2.3 西康扁桃生物活性成分含量

植物油含有植物甾醇、维生素E、角鲨烯、类胡萝卜素等多种生物活性物质[37],易被人体吸收,长期食用可降低胆固醇、预防心脑血管疾病,同时具有抗炎等功效[38]。其中,维生素E是生育酚的混合物,生育酚不但是天然的抗氧化剂,而且具有重要的生理活性功能[18,39]。从表4可看出,西康扁桃油富含维生素E,其含量高达 359.90 mg/kg。但与蒙古扁桃和长柄扁桃油的维生素E含量相比[11,13,18],西康扁桃油含量相对较低。经典理论认为α-生育酚是活性最高,营养效价最好的 VE,而近年来一些研究表明,γ-生育酚可能是VE实际上的心血管保护成分,并有抗癌和防癌作用[27]。从表4可看出,西康扁桃油的α-生育酚含量(28.10 mg/kg)不太高,但γ-生育酚的含量(331.80 mg/kg)较高,其维生素 E主要以γ-生育酚的形式存在。相比之下(表4),长柄扁桃油维生素 E的组成与西康扁桃相似,都是以γ-生育酚的形式存在,而蒙古扁桃油相差较大,其不仅含有较高的α-生育酚和(β+γ)-生育酚,还含有很高的δ-生育酚,而且维生素 E总含量非常高。

表4 西康扁桃油与其他扁桃油部分生物活性物质含量比较/mg/kg

生育酚、角鲨烯等为天然抗氧化剂[38]。由于角鲨烯具有重要的医疗、美容等方面的作用,近些年来,角鲨烯以药物研发中潜在结合物而被广泛认知[37]。西康扁桃油富含角鲨烯,其质量分数高达450.10 mg/kg,比景璐璐等[37]研究的8 种大宗油料油脂中除橄榄油、花生油和7 种特色油料油脂中除米糠油和芝麻油外的10多种植物油脂的角鲨烯含量都高。多酚是一种广泛存在于植物源食品中的生物活性物质,具有良好的抗氧化、抗肿瘤、缓解抑郁、调节胆固醇水平和延缓心脑血管疾病等生理功能,具有潜在的促进人体健康作用[40]。西康扁桃油多酚质量分数为15.50 mg/kg,含量相对较低。总体来看,西康扁桃油含有多种生物活性物质,而且维生素E和角鲨烯含量较高,其油稳定性好,而且具有较高的营养保健价值。

3 结论

西康扁桃种仁油脂理化性质优良,脂肪酸组成合理,不饱和脂肪酸含量高,富含多种生物活性物质,具有较高的营养价值和生物能源价值,且主要理化指标符合国家食用植物油安全标准和林业行业生物柴油用油脂标准,具有开发食用保健油和生物柴油的潜力,可作为我国北方新型木本油料作物资源和能源树种。但研究仅从原料角度分析了西康扁桃种仁油的主要理化性质、脂肪酸组成及含有的部分生物活性成分,而且其部分性质会在加工的过程中发生改变,从而影响食用油和生物柴油的品质。因此,如将西康扁桃种仁油开发成营养保健食品和生物柴油,还有一些理化性质、化学成分、营养成分以及急性和慢性毒理等有待检测和进一步明确,对加工过程中的各项指标还需做进一步的研究,为其成为食用油和生物柴油的进一步开发研究提供参考。