油莎豆品質分析及加工利用研究進展

王盈希，吳蘇喜, *，周利平*，張科紅，李普選

1. 長沙理工大學化學與食品工程學院（長沙 410114）；2. 湖南省技術產權交易所（長沙 410001）；3. 鄭州遠洋油脂工程技術有限公司（鄭州 450000）

油莎豆又名油莎草，是莎草科1年生草本植物，因其營養價值高，享有“地下核桃”“地下板栗”“人參果”等美譽。它原產于非洲，1960年中國從保加利亞引入，在湖南、江西、廣東等多個省市種植[1]。油莎豆是一種集糧、油、牧、飼、藥于一體的多用途經濟作物，還是防風固沙、綠化沙漠的理想植物。其莖葉是優質牧草和綠色飼料；其塊莖是糧、藥、食材，既可直接當作糧食來充饑食用，也可用來提制優質食用油、多種健康食品以及天然生物藥品，提油后的餅粕還可用于提取淀粉、糖和釀制優質白酒等；其根須可萃取養神明目精油。油莎豆容易種植、生長，不僅不占用良田，而且非常適宜在我國大面積的邊際化、沙漠化土地種植，同時在各個氣候帶及各種肥力的土壤中均可正常生長[2]。油莎豆種植產量大，其地上莖葉部分一般畝產鮮草1 000 kg（1畝=0.067 hm2），其地下塊莖部分一般畝產豆果600～800 kg，瘠薄土地豆果畝產也有300～500 kg，產量遠高于油菜、花生等常見油料作物[3]。為了提高人們對油莎豆資源開發利用的認識，研究首先對油莎豆油、油莎豆蛋白質和油莎豆淀粉的營養價值進行分析，然后對油莎豆塊莖的脫皮、制油工藝和綜合利用進行闡述。

1 油莎豆營養價值分析

油莎豆中含有豐富的營養物質，其中粗脂肪20%～30%、粗蛋白質10%～15%、淀粉20%～25%、可溶性糖15%～25%、維生素E 0.8%～1.4%[4]。

1.1 油莎豆油是一種天然高油酸食用油

油莎豆油中油酸含量高，亞油酸和亞麻酸含量低，分別占脂肪酸成分的75%～77%，9.7%～9.9%和0.15%～0.45%，主要脂肪酸組成和橄欖油、茶籽油相似，如表1所示，是一種天然高油酸食用油。高油酸油脂熱穩定性強，可以在很大程度上延緩植物油的氧化，低不飽和脂肪酸能降低血管壁上過氧化物的形成，減少對人體危害[5]。高油酸油料作物育種是油料作物育種的重要方向之一。因此，開發利用油莎豆油對增加高油酸油脂種類具有重要意義。

表1 油莎豆油和9種食用植物油的主要脂肪酸成分[5]

1.2 油莎豆蛋白是一種天然優質蛋白質

油莎豆蛋白富含16種氨基酸，其中總氨基酸含量27.35 mg/g，必需氨基酸和半必需氨基酸含量10.21 mg/g，非必需氨基酸含量17.14 mg/g，分別約占總氨基酸含量的37.33%和62.67%[4]。如表2所示，與WHO/FAO理想的蛋白質模式中必需氨基酸組成40%接近，是一種優質蛋白質[6]。

氨基酸比值系數分也是評價蛋白質營養價值高低的重要指標之一，氨基酸比值系數分越接近100，說明必需氨基酸組成與WHO/FAO理想的蛋白質模式中的必需氨基酸組成越相近，營養價值越高[6]。油莎豆蛋白的氨基酸比值系數分82.41%，高于大豆蛋白、馬鈴薯蛋白和牛乳蛋白，與生產成本、營養價值較高的雞蛋蛋白氨基酸比值系數分84.09%接近，如表3所示，是一種值得開發利用的天然優質蛋白。同時，油莎豆蛋白提取、加工工藝簡單，可作為食用蛋白添加到各類食品中。因此，開發利用油莎豆蛋白，對于平衡居民膳食，增加高營養、低成本的食用蛋白資源具有重要意義。

表2 油莎豆氨基酸組成表[4]

表3 油莎豆蛋白與其他蛋白質的氨基酸比值系數分（SRC）比較

1.3 油莎豆淀粉是一種天然慢消化淀粉

油莎豆淀粉在人體內消化吸收速度慢，可維持餐后血糖穩定，有助于預防糖尿病、肥胖等疾病，是一種天然慢消化淀粉[11]。油莎豆淀粉還具有較好的凍融穩定性，鄭桂富等[12]探究油莎豆凝膠淀粉的理化特性，結果表明油莎豆淀粉反復凍融之后，膠體體系保持穩定均一。此外，油莎豆淀粉具有較低膨脹力，較強關聯力，是一種良好黏合劑[13]。

2 油莎豆加工與利用

2.1 油莎豆脫皮工藝

油莎豆表皮占全豆質量1/10左右，且油莎豆表皮為褐色，外形有較多凹槽，不規則。將油莎豆脫皮后進行食品加工，對改善油莎豆產品品質和提高油莎豆副產物的綜合利用十分必要。

國內外對油莎豆脫皮還處于起步階段，通常借鑒果蔬脫皮方法對油莎豆進行處理，主要采用機械脫皮、稀堿浸泡脫皮、熱處理脫皮等。油莎豆加工工廠大多采用機械脫皮法，能有效保留油莎豆原有風味，脫皮效果較好，但隨著脫皮率增加，豆仁質量損失率過大，產品不夠美觀。田瑜[4]研究油莎豆的脫皮工藝，結果表明稀堿濃度5%、浸泡溫度95 ℃、浸泡時間6 min時，油莎豆脫皮率達94.80%、質量損失率達15.80%。與機械脫皮比較，堿法脫皮效果更顯著，豆仁質量損失率更小且油的品質更好，但堿法脫皮會影響產品的口感和風味，且產生大量廢水，不利于環境保護。國內外油莎豆脫皮技術仍不成熟，可探究微波-真空、微波-冷凍等技術對油莎豆脫皮的影響，以期為油莎豆脫皮提供更多技術。

2.2 油莎豆制油工藝

國內外傳統的制油工藝主要是壓榨法和溶劑浸出法，以及一些新型制油方法，如水酶法、水酶凍融技術、超聲波輔助溶劑提取、超臨界二氧化碳（SCCO2）萃取等。水酶凍融技術是在水酶法的基礎上應用凍融技術。敬思群等[14]以油莎豆為原料，采用料液比1︰7（g/mL），酶添加量2.5%，酶解溫度70 ℃，酶解時間6 h，經-30 ℃冷凍、室溫融解、離心，對提油率進行探究。在此提取條件下，油莎豆油提油率達74.92%，比同樣試驗條件下的單純使用水酶法62.94%高。超聲波輔助溶劑提取是利用三相技術對油脂進行分離，劉雷等[15]以油莎豆為原料，采用超聲溫度60℃、料液比1︰18（g/mL）、超聲時間20 min，對提油率進行探究。在此條件下油脂提取率為92.57%，提取率比溶劑浸出法82.48%、水酶凍融法74.92%要高[16]。該方法無污染，快速簡單，可大幅提高油脂提取率。但成本較高，只適合實驗室小試，不適合實際生產。

2.3 油莎豆全值利用

油莎豆油脂含量較高，且具有堅果風味。通過水煮、炒制等不同工藝可制成五香、椒鹽風味油莎豆休閑食品，也可磨碎煮制成豆漿，切片制成糖果、口嚼片等[17-18]。油莎豆因其總糖含量高，適合加工成乳飲料或果蔬汁飲料。國內應用較多的是乳飲料，潛學基等[19]、曹凱光等[20]研制桔汁油莎豆奶、銀杏葉油莎豆保健乳。陳星等[21]研制油莎豆、花生蛋白飲料達到市售標準。全龍浩[22]研制5種不同風味的油莎豆果蔬沖劑，經綜合評分均在97分以上，風味品質俱佳。對油莎豆進行簡單的加工，既保持油莎豆本身風味，又最大限度保留油莎豆的營養物質，實現油莎豆的全值利用。

2.4 油莎豆加工副產物綜合利用

豆渣是油莎豆制漿過程中的副產物，它含有大量優質膳食纖維，主要被用作飼料，綜合利用率低。張燕等[23]研制一種香味淡雅、松脆可口、斷面有層次感的油莎豆豆渣高纖維型餅干。油莎豆餅粕是油莎豆經提油后的產物，對于油莎豆餅粕的利用主要集中在淀粉提取及加工成速溶粉的研究。田瑜[4]研制一種口感優良、穩定性強的速溶粉，確定油莎豆速溶粉的最佳配料比，在淀粉酶添加量0.8%、白砂糖添加量4%、單甘脂添加量0.07%、黃原膠添加量0.3%條件下，所制得的油莎豆餅粕速溶粉質量最佳。以豆渣和油莎豆餅粕為原料進行產品研發，能提高油莎豆加工副產物的綜合利用率，具有較好的社會效益與經濟效益。

3 結語

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、塊莖含油率高、營養物質豐富等優點，在高油酸油料作物育種、食用優質蛋白質開發、慢消化淀粉研究、副產物綜合利用等方面具有廣闊的應用前景。但市場上油莎豆產品較為單一，以直接加工為主且生產、加工技術不夠成熟，銷路不暢。在今后開展的研究中，可對油莎豆蛋白進行毒理性評價，并作為一種優質蛋白添加到食品中。對于油莎豆慢消化淀粉，可與其他降糖組分結合，制備糖尿病患者的食品、藥物。對于提高油莎豆加工副產物的綜合利用率，可將油莎豆加工副產物與其他富含膳食纖維的原料復配成具有保健功能的食品。