南美油藤種子的營養成分與開發前景分析

劉 果 高麗瓊 吳志華 彭 彥 尚秀華

(國家林業和草原局桉樹研究開發中心，湛江 524022)

南美油藤(PlukenetiaL.)是大戟科(Euphorbiaceae)多年生木質藤本植物，包括P.volubilis、P.stipellata、P.huayllabambana、P.polyadenia、P.loretensis、P.brachybotria等16個種[1]。其中11個種生長在海拔1 000 m左右的熱帶雨林，而P.volubilis生長在海拔200～1 500 m的秘魯亞馬遜地區，最初由印加人變野生為家種，印加語稱Sacha Inchi，別名印加果，星油藤，印加花生等，在南美洲已被當地土著居民應用了3000多年[2，3]。P.volubilis已于2006年由中國科學院西雙版納熱帶植物園引入我國，目前在云南南部、貴州、海南和廣東均有少量分布。

南美油藤種子中含有豐富的油脂蛋白，且富含ω-3、6、9脂肪酸、維生素E、植物甾醇、多酚和其他微量元素，對調整人體血脂、預防心血管疾病、保養肌膚、防止衰老等作用明顯，可廣泛應用于食品、保健、制藥、化妝品等加工利用領域[4]。南美油藤種子含油量為41%～54%[5-7]，不飽和脂肪酸的含量極高，其中α-亞麻酸和亞油酸二者含量高達85%以上，是世界上不飽和脂肪酸含量最高的植物之一[8]，其中ω-3和ω-6不飽和脂肪酸的比例為1∶0.75，最接近人體的吸收比例，是世界上最好的食用油之一[9-11]。

P.huayllabambana是一個在秘魯亞馬遜地區發現的新種，僅在亞馬遜地區海拔1 300 m以上被發現。因其果實和種子較P.volubilis等更大，并且與P.volubilis等其他種的南美油藤存在顯著遺傳差異[12]，故其營養成分可能也與P.volubilis等存在差異。國家林業和草原局桉樹研究開發中心于2014年引入P.huayllabambana，對其進行播種育苗和扦插育苗等實驗[13，14]等。本研究中，根據種子大小，將P.volubilis命名為小果印加果，P.huayllabambana命名為大果印加果。

為了更科學合理地開發和利用南美油藤種子，提高其經濟價值，本研究將對大果印加果和不同來源地小果印加果種子的營養成分進行比較和分析，并和花生(Peanut)、大豆(Soybean)、油茶(Camellia)等傳統油料作物進行對比分析和評價，以期為下一步南美油藤資源尤其是南美油藤種子的綜合開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

2019年2月從國家林業和草原局桉樹研究開發中心南方國家級林木種苗示范基地內于采摘的小果印加果成熟果實，標記為小果①，樣品自然曬干，剝殼后備用。

2016年11月自云南西雙版納印加果種植園中購買當年采摘的小果印加果成熟種子，標記為小果②。

2017年7月從秘魯亞馬遜研究所(IIAP, Peruvian Amazon Research Institute)購買當年采摘的大果印加果成熟種子，標記為大果。

從3類種子中各隨機選取30粒充分成熟、飽滿的種子，用游標卡尺測量種子的長度、寬度及厚度，6次重復得其平均值；3類種子中隨機選取100粒種子置于電子天平上稱重，重復6次計算其平均值。

1.2 主要儀器

氣相色譜儀(Aliglent 7890A)；全自動定氮儀(Kjeltec 8400)；高效液相色譜儀(Essentia LC-15C)；電感耦合等離子體質譜儀(iCAPTMRQ ICP-MS)等。

1.3 測定方法

水分的測定參考GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》；總灰分的測定參考GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》；蛋白質含量的測定參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》；總糖含量的測定參考GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》。采用索氏抽提法提取種子油，按照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測定》進行測定。16種氨基酸組分的測定參考GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》。維生素E的測定參考GB 5009.82—2016《食品中維生素A、D、E的測定》；Cu的測定參考GB 5009.13—2017《食品中銅的測定》；Zn的測定參考GB 5009.14—2017《食品中鋅的測定》；P的測定參考GB 5009.87—2016《食品中磷的測定》；Fe的測定參考GB 5009.90—2016《食品中鐵的測定》；K的測定參考GB 5009.91—2017《食品中鉀、鈉的測定》；Ca的測定參考GB 5009.92—2016《食品中鈣的測定》；Mg的測定參考GB 5009.241—2017《食品中鎂的測定》；Mn的測定參考GB 5009.242—2017《食品中錳的測定》。

2 結果

2.1 種子基本特性的比較

南美油藤種子均呈棕褐色，其中大果印加果性狀呈近圓形，其長寬比接近于1.0，其厚度和質量均明顯大于小果印加果。

小果印加果呈近橢圓形，扁平狀。根據不同來源地的小果印加果種子基本特征的比較(表1)，不同生境下小果印加果種子的大小、質量和特征類似，其中采摘自云南西雙版納的小果印加果種子質量略大，種子長和寬稍大。

表1 4種南美油藤種子的基本特征

注：小果③引自于旭東等(2017)海南星油藤種子的數據。

2.2 基本營養物質的比較

從圖1可知，4種南美油藤種子中含水量均較低，其中以海南昌江小果印加果種子中含水量稍高為7.49%，由此說明南美油藤種子中干物質含量更多，即營養成分含量更高。

4種南美油藤種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%，其次為云南西雙版納小果印加果45.20%，大果印加果種子中粗脂肪含量略低，為41.28%，由此可知，南美油藤種子是一種油脂含量很高的經濟作物。

南美油藤種子中蛋白質含量較高，以廣東湛江小果印加果的蛋白質含量最高31.6%；其次為云南西雙版納小果印加果30.10%，而大果印加果中蛋白質含量稍低，為26.60%，由此表明，南美油藤種子是一種高蛋白的植物資源。

注：小果②引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數據和秘魯印加果種子數據；小果③引自于旭東等(2017)海南星油藤種子數據。

圖1不同南美油藤種子中主要營養成分的比較

碳水化合物是有機體不可缺少的重要物質，4種南美油藤種子中總糖含量以大果印加果含量最高13.00%，3個不同產地的小果印加果總糖含量均較低。以上結果表明，南美油藤種子是一種油脂含量高、蛋白含量高，糖類含量較低的木本油料作物。

2.3 脂肪酸組分比較

通過GC-MS分析，鑒定并確認了5種主要脂肪酸，用面積歸一法測定其相對含量(圖2)可知，南美油藤種子中脂肪酸主要由亞麻酸、亞油酸、油酸等不飽和脂肪酸和棕櫚酸、硬脂酸等飽和脂肪酸組成。亞麻酸、亞油酸、油酸3種不飽和脂肪酸在大果印加果和3個不同來源地小果印加果種子中的總含量均超過總脂肪酸含量的90%，其中以廣東湛江小果印加果種子中3種不飽和脂肪酸質量分數最高，達94.62%，其次為大果印加果94.55%，云南西雙版納和原產地秘魯的小果印加果種子中3種不飽和脂肪酸總質量分數相同，為93.69%，海南昌江小果印加果種子中3種不飽和脂肪酸總質量分數為90.16%。由此可得，南美油藤種子的脂肪酸組成相對簡單且集中，非常有利于作為種子油進行加工和利用。

注：小果②和小果④引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數據和秘魯印加果種子數據；小果③引自于旭東等(2017)海南星油藤種子數據。

圖2不同南美油藤種子中脂肪酸組分的比較

南美油藤成熟種子中以亞麻酸含量最為豐富，本研究4種南美油藤種子中以大果印加果種子的亞麻酸質量分數最高，達58.19%，其次為廣東湛江小果印加果(51.32%)和云南西雙版納小果印加果(50.34%)。

2.4 氨基酸組分的比較

本研究對大果印加果和采摘自廣東湛江的小果印加果種子進行了氨基酸組分的測定，測定結果見表2。南美油藤種子蛋白質中氨基酸種類豐富，多達16種，其中包括7種人體必需氨基酸和9種藥效氨基酸。表2中，4種南美油藤種子均以谷氨酸和天門冬氨酸含量最高，其次為精氨酸、甘氨酸等；7種必需氨基酸中以具有調節血糖水平功效的亮氨酸在4種南美油藤種子中含量最高。

表2 不同南美油藤種子氨基酸組分(g/100 g)

注：小果②和小果④引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數據和秘魯印加果種子數據；EAA為必需氨基酸總量；TAA為氨基酸總量；*標注為必需氨基酸；#標注為藥效氨基酸。

氨基酸酸總含量以云南西雙版納小果印加果含量最高，其次為廣東湛江小果印加果和原產地秘魯小果印加果，大果印加果的氨基酸總含量最低。其中大果印加果種子中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的33.75%，略高于3個不同來源地的小果印加果種子；廣東湛江小果印加果中藥效氨基酸占總氨基酸含量的69.11%，稍高與其他3種南美油藤種子；而來自云南西雙版納小果印加果種子中必需氨基酸和藥效氨基酸的相對含量更高。由此推論，南美油藤種子尤其是云南西雙版納小果印加果種子中蛋白質氨基酸種類齊全，人體必需氨基酸和藥效氨基酸含量較高，具有較高的營養價值和藥效價值。

2.5 維生素E含量及礦物質元素組分比較

維生素E是一種脂溶性維生素，廣泛存在于植物油中，具有保護機體組織結構完整性、增強機體免疫力等功能，是人類生命活動中不可缺少的物質[16，17]。由表3可知，大果印加果和兩個不同來源地的小果印加果種子中有高含量的維生素E，其中以大果印加果和廣東湛江小果印加果種子中維生素E含量更高，分別為157 mg/100 g和155 mg/100 g，云南西雙版納小果印加果種子中維生素E含量稍低，為59.57 mg/100 g。由此可得，南美油藤種子可作為提取和濃縮維生素E的良好原料之一，具有較大的開發和利用價值。

礦物質是構成人體組織和維持正常生理功能所必需的七大營養元素之一[18]。礦物質元素特別是一些微量元素對生物體的代謝起著重要作用，它們有的是酶的活性因子，起著激活酶的作用，有的參與激素的生理作用，促進激素發揮作用[19，20]。本研究的結果表明，南美油藤種子中富含多種無機礦物質元素，對比GB 14880—2012 中對食品營養強化劑中各礦物質元素的含量限值[21]可知，8種礦物質元素的含量皆符合國標的限值要求。大果印加果和兩個不同來源地的小果印加果種子中礦物質元素K、P、Mg、Ca等含量比較豐富。其中，P元素在大果印加果種子中的含量明顯低于兩種小果印加果種子，而Cu、K、Zn元素在大果印加果種子中的含量較兩種小果印加果種子中含量更高。

兩個不同來源地的小果印加果種子中，各種礦物質元素的含量也存在明顯差異。例如，Zn、Ca、Mg、K、Mn、Cu等元素在廣東湛江小果印加果種子中的含量顯著高于云南西雙版納小果印加果種子；而Fe和P元素則表現在云南西雙版納小果印加果種子中的含量更高。

表3 不同南美油藤種子礦物質元素組分(mg/100 g)

注：小果②引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數據。

3 討論

從測試的結果可以看出，南美油藤種子的營養以脂肪(約47.41%)和蛋白質(約28.93%)為主，水分、灰分和總糖等含量較低。與大豆、花生、油茶等其他傳統油料作物相比較發現，其脂肪含量與花生[22]、芝麻(Seasame)[23]和油茶[24]等相近，但遠高于大豆[25]、油菜籽(Rapeseed)[23]等傳統油料作物的脂肪含量，表明南美油藤種子作為一種木本油料作物進行開發有很大的發展前景。南美油藤種子中蛋白質含量僅次于大豆(41.05%)，遠高于花生[22]、核桃(Walbut)[23]、杏仁(Almond)[23]等堅果。在其原產地，烤熟的南美油藤種子是當地土著居民飲食的重要組成部分[26]，因此，南美油藤種子可直接炒熟后食用，或者磨成粉末食用，作為補充蛋白質的需要[15]。

脂肪酸是生物體的基本物質及主要能量來源，可分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，其中多不飽和脂肪酸含量是評價食用油營養水平的重要依據[4,27]。本研究中對大果印加果和3種不同來源地小果印加果種子中主要脂肪酸含量進行的比較結果顯示，南美油藤成熟種子中亞麻酸和亞油酸含量最高，二者總質量分數高達85.54%。亞麻酸和亞油酸均為不飽和必需脂肪酸，必需脂肪酸不僅是所有生物膜組織的基礎，并且是某些生理調節物質合成的前體[21]。

我國傳統膳食容易造成亞麻酸缺乏，從而導致ω-3與ω-6系列的多不飽和脂肪酸比例失衡，引發多種慢性疾病，如冠心病、動脈粥樣硬化、肥胖等。南美油藤種子中亞麻酸含量僅次于紫蘇籽(Perilla Frutescens seed)[28]、獼猴桃籽(Kiwi-fruit seed)[29]和亞麻籽(Flaxseed)[30]，遠高于大豆[25]、花生[22]、芝麻[31]、油茶[32]和油菜籽[33]等傳統油料作物。由此推斷，南美油藤種子可有效地滿足人體必需脂肪酸的需求，適合日常膳食，是一種極具開發和推廣利用價值的經濟油料作物。并且，亞麻酸是短鏈多不飽和脂肪酸，與細胞膜具有很強的親和力，能夠滲入皮膚內部，補充皮膚營養，同時具有很強的修復皮膚損傷、抗過敏、保濕等功效[34]，因此富含亞麻酸等不飽和脂肪酸的護膚品在南美油藤種子開發和利用中具有很大的市場潛力。

氨基酸含量是評價食品及其原材料營養性狀的一項重要指標，也是營養學家進行配方優化設計時所必需參考的數據[35，36]。本研究中的結果表明，南美油藤種子中含有豐富的氨基酸，檢測出的16種氨基酸中包括7種人體必需氨基酸，且其含量占氨基酸總含量的31.97%，僅次于大豆(34.68%)[23]和玉米(36.73%)[23]，由此表明，南美油藤種子是一種營養價值較高的植物蛋白來源。賴氨酸為堿性必需氨基酸，是糧油產品重要營養成分之一，人體自身不能合成，必須從食物中攝取，它是人和動物最易缺乏的氨基酸之一，也被稱為第一限制氨基酸[37]。賴氨酸在南美油藤中的含量僅次于大豆(2.49%)[25]，較花生[22]、芝麻[23]、油菜籽[23]、油茶[23]等傳統油料作物中含量更高。因此，可對南美油藤種子油進行合理搭配食用，能夠有效補充其他食用油中賴氨酸的不足。

由本研究中南美油藤種子氨基酸的種類和含量可知，谷氨酸、天門冬氨酸和精氨酸等非必需氨基酸的含量最高，其中谷氨酸和天門冬氨酸為鮮味氨基酸，谷氨酸在醫學上主要用于治療肝昏迷，促進紅細胞生成，改善腦細胞營養，在糖代謝和蛋白質代謝過程中占有重要地位[38]；天門冬氨酸能夠調節腦和神經的代謝功能，可用于治療心臟病、肝臟病和高血壓[39]；精氨酸對高氨血癥，肝臟機能障礙等均有功效，也是精子蛋白的主要成分，有促進精子的質量，提高精子運動能力的作用[22,40]。因此，富含多種氨基酸的南美油藤種子也可作為保健類食品。

維生素E是一種重要的的抗氧化劑，與合成的維生素E相比，天然維生素E不僅具有更強的抗氧化性，還能夠更有效地降低膽固醇的含量[31]。與傳統油料作物相比，南美油藤種子中維生素E的含量僅次于芝麻[31]，遠高于大豆、花生、油茶(23.93 mg/100 g)[41]等傳統油料作物，因此，南美油藤種子油具有良好的抗氧化能力。

根據礦物質元素在食物中的分布及吸收情況，我國人群中比較容易缺乏Ca、Fe、Zn等礦物質元素[18]。大量元素鈣是人體骨骼和牙齒的構成元素[42]，攝取足夠的Ca可預防骨質疏松癥和直腸癌，維持血壓平衡[43]。南美油藤種子中主要礦質元素鈣的含量高于花生和油茶，低于芝麻、油菜籽和大豆等；大果印加果和兩個不同來源地小果印加果中鈣元素的含量存在顯著差異，這可能與立地條件、品種、土壤和氣候等因素有關。微量元素鐵是肌紅蛋白、血紅蛋白等物質的組成成分，對人體健康起著重要作用[44]。南美油藤種子中鐵的含量較低，比大豆、花生、油菜籽、芝麻等傳統油料作物中略低；鋅為生物正常的生長發育所必需，是很多金屬酶的組成成分，也可作為某些酶的輔酶參與生物體內的代謝[35,43-45]。南美油藤種子中鋅元素的含量與大豆相近，略高于花生，遠低于芝麻和油菜籽中的含量。

4 結論

南美油藤種子產量高，含油量較高，其種子油組分優良、營養品種高，并且種子中不含任何毒素和對健康有害的物質，被認為是世界上最好的植物油之一[15,46-47]。本研究通過對南美油藤中的大果印加果和4種不同來源地小果印加果種子中各種營養成分進行比較和分析的結果表明，南美油藤種子中脂肪和蛋白含量豐富，總糖含量較低，其中小果印加果種子中脂肪和蛋白質含量均較大果印加果種子略高，可作為一種植物蛋白資源和油料作物進行開發利用。不飽和脂肪酸含量在南美油藤種子中占脂肪酸總量的93.34%，尤其是亞麻酸的含量僅次于亞麻籽，大果印加果種子中亞麻酸含量較小果印加果中更高，可作為亞麻酸的主要開發來源之一。南美油藤種子中氨基酸種類齊全，檢測出的16種氨基酸種類中，7種必需氨基酸含量較高，占氨基酸總量的31.97%，9種藥效氨基酸含量占總氨基酸含量的67.49%，其中小果印加果種子中氨基酸總量、必需氨基酸含量和藥效氨基酸含量均較大果印加果種子高，具有較大的營養和藥用開發價值。南美油藤種子中礦物質元素含量豐富，尤其是常量元素K、P、Mg，是一種典型的高鉀低鈉食品。高含量的維生素E含量使得南美油藤種子可作為維生素E的優良天然來源之一。因此，南美油藤種子具有較高的營養價值和藥用價值，還在日化用品方面具有較大的應用潛力，可作為一種優良的木本油料資源、藥用資源或食品等加工產品的研發，以實現南美油藤種子資源的綜合開發和利用。