市售调味型澳洲坚果仁脂肪酸的GC-MS检测与因子分析

张涛，宋海云，贺鹏，韦媛荣，王文林，覃振师

广西农业科学院广西南亚热带农业科学研究所（龙州 532415）

澳洲坚果（Macadamia ternifoliaF. Muell.），又名夏威夷果、昆士兰坚果，原产于澳大利亚昆士兰州东南部和新南威尔州北部沿海的亚热带雨林地区，为山龙眼科（Proteaceae）澳洲坚果属（Macadamia）热带、亚热带多年生的常绿乔木果树[1]，其果仁经过烤制后酥脆可口，风味极佳，被誉为世界上最佳的食用坚果[2,4]。相关研究表明其果仁内含物中脂肪含量高，并且含有大量油酸、棕榈油酸等不饱和脂肪酸，因此具有较高的营养价值[5,7]。

目前，我国澳洲坚果主要以初级加工为主，加工产品主要有果仁、开口壳果、澳洲坚果油、澳洲坚果乳饮料等，前人研究主要集中在加工工艺以及加工工艺对果仁颜色、微生物指标、酸价和过氧化值等理化指标的影响等方面[8,15]。而针对不同调味型澳洲坚果仁脂肪酸的检测与分析还未见报道。试验以市售原味、奶油味、蜂蜜味、咖啡味、盐焗味、芥末味六种口味的调味型澳洲坚果果仁为原料，采用GC-MS对其脂肪酸进行检测分析，再对检测结果进行因子分析和差异性分析，探讨不同调味型澳洲坚果果仁脂肪酸的组成及差异性，以期为消费者从营养膳食角度选择适合自己的调味型澳洲坚果果仁提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售原味、奶油味、蜂蜜味、咖啡味、盐焗味、芥末味共六种口味的澳洲坚果果仁（东兴市怡诚食品开发有限公司）；37种脂肪酸甲酯标准品（美国SUPELCO公司）；正己烷、甲醇（北京谱析科技有限公司）；氢氧化钾（郑州莱浦生物科技有限公司）；所用试剂均为色谱纯。

1.2 仪器与设备

澳洲坚果开果器（广西岑溪市绿马农业发展有限公司）；高速万能粉碎机（苏州江东精密仪器有限公司）；精度0.1 mg电子分析天平（赛多利斯科学仪器有限公司）；HH-W600恒温水浴锅（冠森生物科技（上海）有限公司）；Vortex-Genie2T型美国SI涡旋振荡器（美国Scientific Industries公司）；DKN612C鼓风干燥箱（日本Yamato Scientific公司）；QP2011U1tra气相色谱-质谱联用仪（日本岛津制作所）。

1.3 试验方法

1.3.1 脂肪酸的GC-MS检测

1.3.1.1 脂肪酸甲酯化[16-18]

称取10 g果仁样品，粉碎后再准确称取0.2000 g置于水解试管中，加入10 mL 2 mol/L KOH-CH3OH溶液，混匀，于26 ℃恒温水浴反应30 min，冷却后加入10 mL正己烷，涡旋振荡5 s，静止萃取，经0.45 μm滤膜过滤得到样品液备用。

1.3.1.2 色谱条件与质谱条件[18-21]

色谱条件：DM-2560毛细管聚二氰丙基硅氧烷强极性固定相色谱柱（30 m×0.28 mm×0.25 μm）；载气为高纯氦气，纯度≥99.999%；柱温180～220 ℃，柱初始温度180 ℃，以3 ℃/min升至220 ℃，再以5 ℃/min升至250 ℃，保持6 min；进样口温度280 ℃；柱流量1 mL/min，分流比30∶1，进样量1.0 μL。

质谱条件：EI离子原，离子源温度230 ℃，GC-MS接口温度250 ℃，电子能量70 eV，全离子扫描50～500 amu，采用外标法进行定量分析。

采用上述仪器和方法，将每个样品平行重复测试3次，记录检测数据。

1.3.2 数据处理

通过Excel 2007进行试验数据的汇总及初步处理，然后进行不同调味型澳洲坚果果仁脂肪酸组成的统计分析和相关性分析[22-23]，最后应用SPSS 26.0软件进行因子分析[24-25]。

2 结果与分析

2.1 GC-MS检测六种口味的澳洲坚果果仁的脂肪酸组成

六种口味的澳洲坚果果仁样品经过3次平行检测，每种口味均检测出18种脂肪酸，分别为月桂酸（C12∶0）、肉豆蔻酸（C14∶0）、十五烷酸（C15∶0）、棕榈酸（C16∶0）、十七烷酸（C17∶0）、硬脂酸（C18∶0）、花生酸（C20∶0）、二十一烷酸（C21∶0）、二十二烷酸（C22∶0）、二十三烷酸（C23∶0）、二十四烷酸（C24∶0）、棕榈油酸（C16∶1）、十七碳一烯酸（C17∶1）、油酸（C18∶1）、二十二碳一烯酸（C22∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）和二十碳三烯酸（C20∶3）。其中月桂酸（C12∶0）、（肉豆蔻酸C14∶0）、十五烷酸（C15∶0）、棕榈酸（C16∶0）、十七烷酸（C17∶0）、硬脂酸（C18∶0）、花生酸（C20∶0）、二十一烷酸（C21∶0）、二十二烷酸（C22∶0）、二十三烷酸（C23∶0）和二十四烷酸（C24∶0）为饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA），棕榈油酸（C16∶1）、十七碳一烯酸（C17∶1）、油酸（C18∶1）和二十二碳一烯酸（C22∶1）为单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA），亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）和二十碳三烯酸（C20∶3）为多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）。

由Excel 2003汇总得到每种口味澳洲坚果仁中每种脂肪酸含量的平均值及SFA、MUFA、PUFA、UFA（不饱和脂肪酸）在三类脂肪酸的含量，计算每种脂肪酸在每种口味澳洲坚果仁中的含量占该口味澳洲坚果仁中脂肪酸总含量的比例，结果表1所示。由表1可以明显地发现，棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕榈油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）、二十碳三烯酸（C20∶3）的含量排在前8位，在每种口味澳洲坚果仁中的含量总和已占到该种口味澳洲坚果仁脂肪酸总含量的94%～96%。

表1 脂肪酸在每种口味澳洲坚果仁中的含量占该种口味澳洲坚果仁脂肪酸总含量的比例 单位：%

2.2 不同脂肪酸间的相关性分析

根据2.1的结果，选取棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕榈油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）和二十碳三烯酸（C20∶3）8种脂肪酸进行相关性分析，结果如表2所示。除亚麻酸（C18∶3）外，7种脂肪酸间大多存在相关性，其中棕榈油酸C16∶1与棕榈酸C16∶0、油酸C18∶1、亚油酸C18∶2，棕榈酸C16∶0与油酸C18∶1、花生酸C20∶0、亚油酸C18∶2，油酸C18∶1与二十碳三烯酸C20∶3、亚油酸C18∶2，花生酸C20∶0与亚油酸C18∶2间存在极显著的相关性；棕榈油酸C16∶1与硬脂酸C18∶0、花生酸C20∶0，棕榈酸C16∶0与硬脂酸C18∶0、二十碳三烯酸C20∶3，油酸C18∶1与硬脂酸C18∶0，硬脂酸C18∶0与花生酸C20∶0、亚油酸C18∶2，二十碳三烯酸C20∶3与花生酸C20∶0、亚油酸C18∶2间存在显著的相关性。

表2 8种脂肪酸间的Pearson相关系数矩阵

2.3 不同调味型澳洲坚果果仁脂肪酸组成的因子分析

在相关性分析的基础上，对棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕榈油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）和二十碳三烯酸（C20∶3）8种脂肪酸含量占该口味澳洲坚果仁中脂肪酸总含量比例数据进行因子分析。

首先对数据进行无量纲标准化处理[26-28]，原理公式如式（1）所示。

式中：W为标准化值；Aij为第j个样品（处理）第i个指标（脂肪酸）的原始测定值；Ai为第i个指标的平均值；Si为第i个指标的标准差（SD值）。

标准化处理后的结果如表3所示。再以脂肪酸类别为变量，利用SPSS 26.0软件对标准化后的数据进行因子分析[29-32]。

表3 不同口味澳洲坚果果仁脂肪酸数据标准化值

公因子的特征根、贡献率以及累积贡献率如表4所示，第一公因子（F1）、第二公因子（F2）、第三公因（F3）的特征值均大于1，并且在经过最大方差法旋转，它们的方差贡献率分别为33.648%，32.109%和29.142%，累计方差贡献率已达到94.899%，表明前3个公因子已经把不同调味型澳洲坚果果仁的全部8种主要脂肪酸的绝大部分信息反映出来，因此可以选取这3个公因子作为不同调味型澳洲坚果果仁脂肪酸的综合评价指标[33-35]。

表4 公因子的方差解释情况表

为了更加突出主要公因子的作用，将因子进行方差最大正交旋转[33-35]，得到旋转后的公因子载荷矩阵，如表5所示，旋转后各个脂肪酸成分在三维空间的分布如图1所示。

公因子所包含的指标因子载荷若为正，表明该因子对公因子产生正向影响；因子载荷若为负，表明该因子对公因子产生负向影响[33-35]。对比图1与表5可直观地解释各个脂肪酸成分对三个公因子的贡献。第一公因子F1主要是C16∶0（棕榈酸）和C18∶2（亚油酸）2个因子综合作用的指标；第二公因子F2主要是C18∶1（油酸）和C20∶3（二十碳三烯酸）2个因子综合作用的指标；第三公因子F3主要是C20∶0（花生酸）1个因子作用的指标。

表5 旋转后的公因子载荷矩阵

图1 旋转后各个脂肪酸成分在三维空间的分布图

旋转后的各公因子得分系数如表6所示。不同调味型澳洲坚果果仁脂肪酸各公因子的得分根据公式（2）进行计算；不同调味型澳洲坚果果仁脂肪酸组成的综合评价得分，根据2个公因子旋转后的方差贡献率及对应的公因子得分计算，见公式（3）。

表6 旋转后公因子得分系数矩阵

式中：F为公因子得分；Fz为综合评价得分；Yn1, …,Yn8为第n种调味型澳洲坚果果仁样品的8种脂肪酸含量标准化后的值；Zn1, …,Zn8为旋转后8种脂肪酸的因子得分系数。

各公因子得分及综合得分结果如表7所示。由得分排序可知，奶油味（CL2）果仁3个公因子得分及综合得分均排在第一位，其次为盐焗味（CL5）果仁，第三为咖啡味（CL4）果仁，芥末味（CL6）果仁最低。

表7 不同口味澳洲坚果果仁各公因子得分、综合得分以及排序

以2个公因子得分绘制二维排序图，可直观地反映不同调味型澳洲坚果果仁公因子得分的分布情况。公因子F1与F2、F1与F3得分二维排序分别如图2和图3所示。可以发现，六种调味型澳洲坚果果仁大致可以分为四类：奶油味（CL2）处在F1，F2和F3的正向区间，属于一类；芥末味（CL6）处在F1的负向和F2、F3的正向区间，属于第二类；蜂蜜味（CL3）处在F1的正向区间和F2、F3的负向区间，属于第三类；原味（CL1）、咖啡味（CL4）及盐焗味（CL5）处在靠近坐标轴的中间区域，属于第四类。这与公因子综合得分排序结果基本吻合。

图2 公因子F1与公因子F2得分二维排序

图3 公因子F1与公因子F3得分二维排序

3 讨论

因子分析结果显示奶油味（CL2）处在F1，F2和F3的正向区间，3个公因子得分及综合得分均排在第一位，表明奶油味（CL2）果仁相较于其他5种口味果仁，C16∶0（棕榈酸）、C18∶2（亚油酸）、C18∶1（油酸）、C20∶3（二十碳三烯酸）以及C20∶0（花生酸）的含量更高，其中C18∶2（亚油酸）和C20∶3（二十碳三烯酸）为多不饱和脂肪酸。

多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）是指有2个或2个以上不饱和双键结构的脂肪酸，也称多烯脂肪酸。由于人体自身不能合成这些脂肪酸，必需从食物中获取，所以被称为必需脂肪酸。多不饱和脂肪酸如同维生素、矿物质一样，是人体的必需品，具有保护视力、消炎，防治一些慢性疾病，如降低胆固醇、抗肿瘤以及防治心脏病等多种生理作用，对维持人体各器官的正常运转、保持身体健康至关重要[36]。因此从脂肪酸营养的角度，奶油味（CL2）果仁具有更高的营养价值。

4 结论

经GC-MS检测，从六种口味的澳洲坚果果仁样品中共检测出18种脂肪酸，其中棕榈酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕榈油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亚油酸（C18∶2）、亚麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）和二十碳三烯酸（C20∶3）8种脂肪酸排在前八位，在每种口味澳洲坚果仁中的含量总和已占到脂肪酸总含量的94%～96%；奶油味（CL2）果仁因其富含C18∶2（亚油酸）和C20∶3（二十碳三烯酸）多不饱和脂肪酸而具有更高的营养价值。