6種油莎豆組成成分分析研究

武逸凡，黃英，蒲云峰，侯旭杰*

塔里木大學食品科學與工程學院，南疆特色農產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物質，包括粗脂肪[4-5]、粗蛋白質[6]、淀粉[7]、可溶性糖、維生素E[8]和礦物質。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，結果發現其主要有油酸、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、內蒙古等地種植，油莎豆品質及營養成分受品種及地理環境影響，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品加工及開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新疆圖木舒克市興安鎮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（天津市北聯精細化學品開發有限公司）；韋氏試劑（氯碘比1∶1，麥克林公司）。

1.3 儀器與設備

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（山東海能科學儀器有限公司）；TGL-20B高速臺式離心機（上海安亭科學儀器廠）；7890B-7000D氣象色譜-質譜聯用儀（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，將初始溫度由國標的100 ℃調整至140 ℃，并修改升溫程序和時間如下，在保證各物質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鑒定依據，采用峰面積歸一化法確定油莎豆脂肪酸含量。

1.5 數據處理

數據處理采用SPSS 22.0軟件進行統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），可能是因為地區差異及品種差異所導致。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油料作物相比較低，但其畝產量很高，油莎豆通常畝產干豆400～500 kg，優質油莎豆可產600～700 kg。按照畝產干豆500 kg，25%含油率計算，油莎豆油每畝產量為125 kg，超高產大豆畝產量為271.6 kg，按照含油率20%計算，油莎豆油畝產約為超高產大豆油畝產的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，有助于維持血糖穩態，對預防糖尿病有一定作用[20]。油莎豆淀粉不僅是一種優秀的食用淀粉來源，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含量較低的結果接近。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%。蛋白質水解后的氨基酸是人體必需的營養物質，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，是一種優質蛋白質。據研究表明[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境的影響。灰分表示食品中的無機物的總量，其代表食品中的礦物質，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[14]，維持人體正常的生理活動，構成機體組織的重要組成成分，油莎豆可作為營養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地的油莎豆，這與新疆氣候干燥有關。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性能參數之間呈負相關，符合這一現象。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取；油莎豆油相對密度（d2020）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導致的；經過油脂冷凍試驗，所有油莎豆油均為澄清透明狀態。

表1 不同品種油莎豆油品質

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，是一種優質植物油。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，結果發現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育，抗炎抗過敏，預防心腦血管疾病，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小鼠，發現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：%

據報道[31]，油莎豆油性質穩定，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質的植物油。

3 結論與討論

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，可以作為優質蛋白添加到食品中。通過對其營養物質的測定，為油莎豆食品開發及綜合利用提供一定理論依據。

油莎豆油是油莎豆的主要營養物質，試驗通過對不同產地油莎豆油品質的對比及脂肪酸組成的對比可知，油莎豆油是一種優質的不干性植物油，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，發現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成分，各品種間存在較大差異。根據其營養物質的差異，作為不同產品的原料，為企業生產提供參考，為油莎豆的綜合利用提供理論依據。