采收期对毛叶山桐子油脂肪酸组成的影响

中国的食用油市场巨大，2018年全年精制食用植物油产量达到了5.066×107 t，油料作物播种面积1.32×107 hm2，粮油类成交额达到了3 893.15亿元。然而，一些传统油料作物的种植推广过程中会造成森林砍伐、生物多样性下降、森林火灾等一系列问题[1]，对当地的生态环境造成了严重的破坏。根据中华人民共和国国家统计局的报道，截止至2017年我国人均耕地面积仅0.097 hm2，且面临耕地质量退化等多方面的问题[2]。我国有丰富的木本油料植物资源，推广木本油料作物不仅可以缓解耕地问题，而且可以推动山区林地的经济发展[3]，是传统草本油料的理想替代品。

毛叶山桐子油在四川广元地区有上百年的食用历史[4]，吴全珍等[5]的研究表明，山桐子油经口无急性毒性，李蕴涛等[6]的研究证明其不具有致畸和致突变作用，食用安全。采收期对植物产品的营养成分和抗氧化活性有较大影响[7]。毛叶山桐子果实的采收期较长，在每年9月～次年2月都可采收。目前，研究者已经对毛叶山桐子的品种优化、栽培技术、成分分析、压榨和精炼加工、种群研究和产品开发等方面展开了大量研究[4,8]，但关于毛叶山桐子在生长过程中脂肪酸变化的研究还未见报道。

因此，本文收集了不同采收日期的7批毛叶山桐子果实，采用气相色谱法测定其成熟过程中油脂的脂肪酸组成，并结合含水率、含油率以及双键指数(double bond index，DBI)指标以确定毛叶山桐子果实的最佳采收批次，为毛叶山桐子的推荐采收期提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

毛叶山桐子果实：生长于重庆市万盛区黑山镇的毛叶山桐子种植基地；均匀采收；样品自2019年9月5日开始采摘，每隔15 d采收1次，到2019年12月6日结束，共采摘7批次。

脂肪酸甲酯标准品(BYG8010)，索莱宝科技有限公司；石油醚(沸程30～60 ℃)、正己烷(GR)、氯化钠(AR)、氢氧化钾(AR)、甲醇(GR)，成都科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

WB-KQ01热泵干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司；BSY-200T中药材打粉机，温州顶历医疗器械有限公司；FA2004分析天平(感量0.000 1 g)，上海精密科学仪器有限公司；R210/215旋转蒸发仪，瑞士BUCHI公司；Centrifuge离心机，德国Eppendorf公司；GC-2010气相色谱仪，日本岛津科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理与保藏

采收的新鲜毛叶山桐子果实尽快运回实验室，清洗并去除坏果，取少量样品测定含水量，其余在50 ℃、相对湿度40%的热泵干燥条件下干燥72 h，粉碎后，过40目筛，再用塑封袋密封置于-20 ℃冰箱中保藏。

1.3.2 鲜果含水率的测定

参考GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》[9]，含水率计算如公式(1)所示：

含水率

(1)

式中：m1，铝盒和试样的质量，g；m2，铝盒和试样干燥后的质量，g；m3，铝盒的质量，g。

1.3.3 干果含油率的测定

参考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》[10]，将提取得到的油置于-20 ℃冰箱中密封保存，用于后续脂肪酸组成分析，含油率计算如公式(2)所示：

含油率

(2)

式中：W1，恒重后接收瓶和脂肪的质量，g；W0，接收瓶的质量，g；W2，试样的质量，g。

1.3.4 油脂脂肪酸组成的测定

1.3.4.1 油脂的甲酯化反应

采用LI等[11]的方法，称取0.3 g油脂，加入1.2 mL正己烷与1.2 mL 0.5 mol/L的KOH-甲醇溶液，在45 ℃水浴下振荡反应5 min。待冷却后，加入3.6 mL饱和NaCl溶液，涡旋10 s后，以4 000 r/min离心5 min。吸取上层正己烷，通过0.45 μm有机滤膜后，取0.5 mL 滤液加入含18.5 mL正己烷的离心管中涡旋30 s混匀后，至于冰浴中，待测。

1.3.4.2 色谱条件

采用徐瑶[12]的色谱条件，色谱柱：安捷伦DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 m×0.25 μm)；检测器：氢火焰离子化检测器；载气：N2/空气；进样口温度：250 ℃；检测器温度：280 ℃；柱流量：1 mL/min；进样量：1 μL；分流比：不分流；柱箱升温程序：50 ℃保持5 min，25 ℃/min升温至200 ℃，保持10 min，1.5 ℃/min 升温至230 ℃保持3 min。

1.3.4.3 脂肪酸甲酯标准曲线的绘制

吸取脂肪酸甲酯标品200 μL，用正己烷梯度稀释到母液浓度的1/8、1/16、1/32、1/64、1/128。分别吸取以上标准液在相同色谱条件下进行测定，运用归一化法得到不同质量浓度标准液的峰面积，根据峰面积与质量浓度的关系绘制标准曲线。毛叶山桐子油样品和标准物质的典型色谱图,见图1。

图1 毛叶山桐子油脂肪酸甲酯气相色谱图
Fig.1 Gas chromatogram of fatty acid methyl ester in I.polycarpa oil

1.3.4.4 DBI的计算

DBI反映了样品油中的碳碳双键的数量，充分考虑多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFA)的多个双键，扩大了整体的变化幅度，能够更好地反映混合脂肪酸的总体不饱和度，可以作为反映植物油品质的1个指标。DBI计算采用SHEN等[13]的方法，如公式(3)所示：

(3)

式中：UFA，不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acids)含量，%；k，UFA所含双键数，个；SFA，饱和脂肪酸(saturated fatty acid)含量，%。

1.4 数据处理

每个样品在相同的处理条件下重复3次，实验结果表示为平均值±标准差。实验数据用SPSS 18.0、Excel 365进行分析处理，并用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 毛叶山桐子果实的含水率和含油率分析测定

毛叶山桐子果实的含水率呈先降后升最后趋于平缓稳定的变化趋势(图2)，但其含油率呈先升后降趋势，这种变化规律与贾然然等[14]的结果相似。在10月18日，毛叶山桐子果实的含水率和含油率同时达到极值，分别为(63.80±0.34)%和(38.83±0.26)%。这种变化的产生原因可能在于，10月18日以前，日照充足、温度适宜，果实油脂得到积累，导致含水率的下降、含油率的升高[15-16]。10月18日以后，日照时间减少、气温下降(来源于《中国气象百科全书》[17])，果实中的油脂会有部分分解，导致含水率的升高和含油率的降低[18]。9月21日和10月6日的含油率，11月5日和11月22日的含水率均没有显著差异。经过Person相关性分析，毛叶山桐子果实的含水率和含油率的相关性系数r=-0.871，表示两者呈显著负相关(P<0.05)，这表示两者间存在内在联系。10月18日采收的毛叶山桐子果实含水率最低、含油率最高。

图2 毛叶山桐子果实生长过程中水和油含量的变化
Fig.2 The moisture and oil content changes in the growth of I.polycarpa fruit 注：不同小写字母表示不同含量间的差异显著(P<0.01)

2.2 毛叶山桐子果实脂肪酸组成分析

毛叶山桐子油的脂肪酸组成和回归方程见表1，各脂肪酸的回归方程线性关系良好，相关性系数R2>0.99，可满足定量要求。结果显示，脂肪酸相对含量大小排序为棕榈酸>油酸>棕榈油酸>硬脂酸>α-亚麻酸>肉豆蔻酸>木蜡酸>珍珠酸>花生酸>花生四烯酸。另外还检测出了少量(<0.1%)的二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)。其中的PUFA主要为亚油酸，含量达到了(66.80±0.42)%，与陈福北等[19]报道的含量相近。亚油酸是一种必需脂肪酸，在人体内不能合成，只能从食物中摄取，亚油酸缺乏会导致代谢紊乱、炎症和肿瘤[20]，然而过高的亚油酸摄入会对健康有负面影响，如促进脂肪堆积引起肥胖[21]、增加冠心病患病风险。毛叶山桐子油中的ω-6 PUFA与ω-3 PUFA的比值接近60∶1(远高于世卫组织推荐摄入比例4∶1[22])，因此其适合作为ω-6 PUFA补充型保健食用油，不宜作为主要食用油。其中的单不饱和酸(monounsaturated fatty acids，MUFA)主要为油酸，含量为(8.72±0.03)%。通常认为，饮食中的油酸有益健康，如降低血脂和低密度脂蛋白浓度，防止动脉粥样硬化[23]。毛叶山桐子油中含量最高的3种脂肪酸分别是亚油酸、棕榈酸和油酸，总含量占到了全部脂肪酸的(90.6±0.46)%。其中的UFA总量超过了81%，并且含有对改善心脑血管疾病有益的EPA[24]，和构成大脑质膜、视网膜的重要物质DHA[25]，具有较高的营养保健价值，是一种高营养高价值的“双高”型植物油。

表1 毛叶山桐子油各脂肪酸回归线方程和相对含量
Table 1 Regression equation and relative content of fatty acids in I.polycarpa oil

注：-表示无数据

2.3 采收期对毛叶山桐子果实脂肪酸组成的影响

毛叶山桐子油中检测出的11种主要脂肪酸相对含量随采收日期的变化幅度不大(均小于5%)(图3)，这表示毛叶山桐子油的脂肪酸组成在其生长过程中相对稳定。ALOWAIESH等[7]在橄榄生长过程中观察到同样的稳定性。9月5日～9月21日，亚油酸含量大幅度下降(-3.41%)，棕榈酸含量大幅度升高(+4.02%)，这是UFA和SFA的大幅度变化的原因。在整个采收期间，亚油酸和棕榈酸的相关性系数为-0.899(P<0.01)，有强负相关性，但这并不表示两者间存在转化关系，其内在原因有待探讨。之后的1个月，各脂肪酸含量回复到接近最初水平，对9月5日和10月18日的脂肪酸组成作差异性分析(方差齐性：P=0.993，t检验：t=-0.002、P=0.998>0.05)，表示2组脂肪酸含量间没有显著性差异，这表明在10月18日采收的毛叶山桐子在实现含油率最高的同时还能有与9月5日采收果实相近的脂肪酸组成。之后采收的样品含水率、含油率、脂肪酸组成都趋于稳定。但需要注意的是，在此期间花生四烯酸的含量有所升高，有研究证明，其在人体内会与环氧化酶、脂肪氧合酶结合产生强烈致炎物质[26]。

2.4 生长期对毛叶山桐子中不同SFA的相对含量的影响

生长期对毛叶山桐子中不同SFA的相对含量的影响见图4。其中，PUFA含量始终为最高且呈先降后升趋势，10月18日为最低值，较9月5日最高时降低了2.50%，其主要由ω-6 PUFA的变化所引起，ω-3 PUFA的变化非常小。MUFA和SFA呈先升后降趋势，变化幅度分别为1.49%、1.39%。产生这种变化的原因可能是果实中UFA的氧化[27]、油酸含量降低导致的亚油酸合成原料减少[28]。可以发现10月18日是一个重要的转折点，在10月18日以前，3种脂肪酸的变化幅度都较大，之后都趋于稳定，这与祝志勇等[29]报道的山桐子生长呈现出“慢-快-慢”的曲线变化规律，快速生长期为9～11月的结论相吻合。毛叶山桐子油的DBI先下降后升高，最早采收时的DBI最高9.00±0.04，在10月18日含油量达到最大值时的DBI最低7.93±0.12，变化幅度12.64%，因此，在毛叶山桐子采收时须在产量和品质间做出取舍。

图3 毛叶山桐子油中脂肪酸相对含量的变化
Fig.3 Changes of relative content of fatty acids of the relative content of fatty acids in I.polycarpa oil

图4 毛叶山桐子油中不同饱和度脂肪酸的相对含量随着 生长期的变化
Fig.4 The relative contents of fatty acids with different saturation in I.polycarpa oil changed with the growth period

3 结论

对9月5日～12月6日采收的7个批次毛叶山桐子的含水率、含油率和脂肪酸组成进行测定，并计算油脂整体的不饱和度(以DBI表示)。结果表明,10月18日的毛叶山桐子的鲜果含水率最低(63.80±0.34)%,干果含油率最高(38.83±0.26)%,较最低时升高了13.99%。相对含量最高的3种脂肪酸是亚油酸(66.80±0.42)%、棕榈酸(15.08±0.01)%、油酸(8.72±0.03)%。ω-6 PUFA与ω-3 PUFA比例接近60∶1，适合作为ω-6 PUFA补充食用油。在整个采收期中，脂肪酸组成整体变化幅度小于5%，10月18日以前变化较剧烈，之后趋于稳定，9月5日与10月18日的脂肪酸组成无显著性差异。DBI先降后升，10月18日达到最小值7.93±0.12，比9月5日降低了12.64%，这种变化幅度相对含油率的升高是较小的。10月18日采收的毛叶山桐子果实的含油率最高、脂肪酸组成与其余样品无显著性差异，且其DBI变化相对较小，结果可为本地毛叶山桐子合理采收期的确定提供参考。