6种油莎豆组成成分分析研究

武逸凡，黄英，蒲云峰，侯旭杰*

塔里木大学食品科学与工程学院，南疆特色农产品深加工兵团重点实验室（阿拉尔 843300）

油莎豆（Cyperus esculentusLinn.），又名虎坚果，地下核桃等，单子叶植物纲莎草目莎草科莎草属，是多年生草本植物[1]，在经济化种植时，作为1年生作物进行种植[2]。油莎豆抗逆性强，适应性广，可以利用我国一些贫瘠、沙化和盐碱地进行种植，可以防风固沙，改善土壤[3]。

油莎豆中含有丰富的营养物质，包括粗脂肪[4-5]、粗蛋白质[6]、淀粉[7]、可溶性糖、维生素E[8]和矿物质。油莎豆油富含不饱和脂肪酸。Adel等[9]研究不同方法制取的油莎豆油脂肪酸组成，结果发现其主要有油酸、棕榈酸、亚油酸和硬脂酸。付黎敏等[10]对油莎豆分析研究，结果表明其脂肪酸组成与橄榄油、茶油相似。不饱和脂肪酸含量达80%以上，油酸60%以上[11-12]，可与橄榄油、杏仁油相媲美。油莎豆油对降低血脂、防治心血管病和促进新陈代谢等方面具有独特功效[13]。

《新华本草纲要》记载，油莎豆具有“疏肝行气、健脾和胃”的功效。油莎豆还含有多酚，黄酮，矿物质和维生素C、D、E等，具有一定的药用价值[14]。

我国油莎豆主要在新疆、河北、河南、云南、内蒙古等地种植，油莎豆品质及营养成分受品种及地理环境影响，针对新疆、湖南、云南3个省份6个品种的油莎豆的品质及油莎豆油脂肪酸组成进行分析，为油莎豆及油莎豆油的产品加工及开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

新疆图木舒克市兴安镇一级油莎豆及二级油莎豆、云南腾冲长粒油莎豆、湖南长沙大圆粒油莎豆、小圆粒油莎豆及长粒油莎豆（2021年10月份采收干制，放置于阴凉干燥处贮存）。

新疆一级油莎豆、云南长粒油莎豆、湖南大圆粒油莎豆、湖南小圆粒油莎豆和湖南长粒油莎豆均采取压榨法提取油，并离心（8 000 r/min，10 min）取上层清油，获得样品油，使用样品瓶室温储存；新疆二级油莎豆粗脂肪含量较低，压榨法无法提取油，使用正己烷作为溶剂进行浸提，旋蒸溶剂后制得油样，离心（8 000 r/min，10 min）取上清液，使用样品瓶室温贮存。

1.2 试剂

氢氧化钠、石油醚、硫酸钾硫酸、硼酸、正己烷、硫代硫酸钠、氢氧化钾、甲醇、异辛烷（均为分析纯，天津永大化学试剂有限公司）；一水合硫酸氢钠（麦克林公司）；盐酸、硫酸（四川西陇化工有限公司）；95%乙醇（天津市北联精细化学品开发有限公司）；韦氏试剂（氯碘比1∶1，麦克林公司）。

1.3 仪器与设备

LE203E/02电子天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]；游侠X5S智能榨油机（东莞香聚智能有限公司）；K9860全自动凯氏定氮仪（山东海能科学仪器有限公司）；TGL-20B高速台式离心机（上海安亭科学仪器厂）；7890B-7000D气象色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）；色谱柱HP-88毛细管柱（60 m×0.25 mm×0.20 μm）。

1.4 方法

1.4.1 油莎豆营养成分的测定

粗脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中索氏提取法；粗蛋白测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法；粗淀粉测定参照GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》中的酸水解法；灰分测定参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》第一法；水分测定参照GB 5009.3—2016《食品国家安全标准 食品中水分的测定》中直接干燥法测定。

1.4.2 油莎豆油品质的测定

酸价测定参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》中冷溶剂指示剂滴定法；碘值测定参照GB/T 5532—2008《动植物油脂 碘值的测定》；过氧化值测定参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》中滴定法；皂化值测定参照GB/T 5534—2008《动植物油脂 皂化值的测定》；密度测定参照GB/T 5518—2008《粮油检验粮食、油料相对密度的测定》第一法量筒法测定；油脂冷冻试验参照GB/T 35877—2018《粮油检验 动植物油脂冷冻试验》。

1.4.3 油莎豆脂肪酸组成测定

参考GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》的甲酯化方法，称取40.0 mg样品，加入4.00 mL异辛烷溶解样品，加入200 μL氢氧化钾甲醇溶液剧烈振摇30 s，加入1 g硫酸氢钠，剧烈振摇中和氢氧化钾，待盐沉淀后取上清液移入进样瓶。

油莎豆油成分不易挥发，将初始温度由国标的100 ℃调整至140 ℃，并修改升温程序和时间如下，在保证各物质的色谱峰分离的同时，缩短时间。

GC条件：HP-88毛细管柱（60 m×0.25 mm×0.20 μm）；前进样口温度230 ℃，升温程序：起始温度140 ℃，保持5 min，以4 ℃/min升温至240 ℃，保持10 min，以5 ℃/min升温至245 ℃，保持10 min；进样量1 μL，分流比50∶1；以He为载气，流速0.1 μL/min；时间间隔1 s。

MS条件：电喷雾离子源（ESI）；电离能70 eV；接口温度问240 ℃；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；扫描范围m/z30～550。

定性分析采用Agilent MassHunter未知物分析软件NIST17质谱库进行TIC峰检测和人工分析比对，选择80%以上的匹配度作为物质鉴定依据，采用峰面积归一化法确定油莎豆脂肪酸含量。

1.5 数据处理

数据处理采用SPSS 22.0软件进行统计分析和差异显著性分析，作图使用Origin 2019b软件进行绘制。

2 结果与分析

2.1 油莎豆粗脂肪含量分析

由图1可知：6种油莎豆粗脂肪含量为19.39%～31.41%，平均值为27.84%。其中粗脂肪含量最高的是湖南长粒，为31.41%，新疆一级油莎豆粗脂肪含量为26.22%；新疆二级油莎豆粗脂肪含量最低，为19.39%。云南长粒油莎豆粗脂肪含量为30.18%，湖南长粒油莎豆为29.95%，湖南小圆粒油莎豆为29.91%。新疆一级油莎豆、新疆二级油莎豆的粗脂肪含量与其他4种油莎豆粗脂肪含量存在明显差异（P＜0.05），可能是因为地区差异及品种差异所导致。新疆两种不同品种油莎豆粗脂肪含量存在明显差异（P＜0.05），新疆一级油莎豆明显高于新疆二级油莎豆，可能是由于品质之间的差异。云南长粒油莎豆与湖南长粒油莎豆、湖南大圆粒油莎豆和湖南小圆粒间粗脂肪含量无明显差异，湖南长粒油莎豆与湖南大圆粒、湖南小圆粒存在明显差异，可能是由于品种之间的差异，长粒油莎豆粗脂肪含量高于圆粒。油莎豆粗脂肪含量虽然与常规油料作物相比较低，但其亩产量很高，油莎豆通常亩产干豆400～500 kg，优质油莎豆可产600～700 kg。按照亩产干豆500 kg，25%含油率计算，油莎豆油每亩产量为125 kg，超高产大豆亩产量为271.6 kg，按照含油率20%计算，油莎豆油亩产约为超高产大豆油亩产的2.3倍[15]。因此，在我国一些贫瘠、沙化和盐碱地种植油莎豆，实现土地的高效利用可以有效缓解我国进口植物油及油料作物的压力。

图1 油莎豆粗脂肪含量

2.2 油莎豆粗淀粉含量分析

由图2可知：油莎豆淀粉含量在27.01%～31.14%，杨俊卿等[16]的研究中，油莎豆淀粉含量在25%～45%；Codina-Torrella等[17]测得油莎豆淀粉含量在20%～30%；闫军等[18]测定的油莎豆粗淀粉含量为25.31%～46.00%。试验测定的粗淀粉含量与上述研究相似。新疆二级油莎豆粗淀粉含量最高，为31.14%，湖南大圆粒粗淀粉含量最低，为27.01%，新疆一级油莎豆粗淀粉含量为28.33%，云南长粒油莎豆粗淀粉含量为30.09%，湖南大圆粒油莎豆淀粉含量为27.01%，湖南长粒油莎豆淀粉含量为29.13%，湖南小圆粒油莎豆淀粉含量为30.2%。油莎豆淀粉含量较高，这是与其他植物油料不同的地方。王璐阳等[19]的研究表明，油莎豆的淀粉是一种A型淀粉，是一种典型的慢消化淀粉，不会造成血糖的急剧升高，有助于维持血糖稳态，对预防糖尿病有一定作用[20]。油莎豆淀粉不仅是一种优秀的食用淀粉来源，还可以充分利用提取油后的油莎豆豆粕提取淀粉，加工为白酒，提高对油莎豆的综合利用。

图2 6种油莎豆粗淀粉含量

2.3 油莎豆粗蛋白含量分析

油莎豆蛋白含量为3.87%～6.98%。其蛋白含量平均值与豆科植物相比较低。这与段帅等[21]报道的油莎豆总蛋白质含量较低的结果接近。由高到低分别是：云南长粒油莎豆6.98%、湖南小圆粒油莎豆6.25%、湖南大圆粒油莎豆6.2%、新疆一级油莎豆5.36%、湖南长粒油莎豆5.11%、新疆二级油莎豆3.87%。蛋白质水解后的氨基酸是人体必需的营养物质，房芳等[23]研究表明，油莎豆蛋白中含有18种氨基酸，其中必需氨基酸占46.03%，接近鸡蛋，是一种优质蛋白质。据研究表明[24]，油莎豆的蛋白适用于糖尿病或消化功能障碍性疾病患者，在预防心脏病方面具有重要作用。因此，加强对油莎豆蛋白的提取及综合利用也显得尤为重要。

2.4 油莎豆灰分分析

油莎豆灰分为1.70%～3.32%，平均值为2.13%，与刘玉兰等[25]的研究中，灰分平均值2.28%接近。新疆油莎豆的灰分偏高，新疆一级油莎豆为3.32%，新疆二级油莎豆为2.43%。湖南大圆粒油莎豆灰分与湖南小圆粒油莎豆接近，分别为1.81%和1.80%。云南长粒油莎豆灰分与湖南长粒油莎豆较为接近，分别为1.70%和1.73%。新疆油莎豆灰分明显高于湖南和云南油莎豆，可能是由于种植过程中的差异或者地理环境的影响。灰分表示食品中的无机物的总量，其代表食品中的矿物质，包括人体必需的无机盐和微量元素，如钾、钠、钙、铁、硅与磷等元素的氧化物或无机盐[26]。油莎豆富含钙、钾、磷、镁等矿物质[14]，维持人体正常的生理活动，构成机体组织的重要组成成分，油莎豆可作为营养补充剂进行加工利用。

图4 6种油莎豆灰分

2.5 油莎豆水分分析

油莎豆水分差异较大，整体含水量在4.07%～12.02%，平均值为7.68%。其中，湖南长粒油莎豆水分最高，为12.02%，新疆二级油莎豆水分最低，为4.07%。新疆油莎豆水分明显低于湖南和云南产地的油莎豆，这与新疆气候干燥有关。油莎豆的水分不仅影响其储存时间，还影响压榨提油率。油莎豆是一种淀粉含量较高的油料作物，水分越低越不易破碎，油莎豆油越难以挤压出。贾会杰等[27]的研究表明，油莎豆水分与剪切力学性能参数之间呈负相关，符合这一现象。因此，水分含量对于油莎豆的加工是一项极为重要指标。

图5 6种油莎豆水分

2.6 油莎豆油品质分析

油莎豆通过热榨法制得的粗油的酸价、碘值、过氧化值均符合国家标准。新疆二级油莎豆油酸价较高，是因为粗脂肪含量较低，压榨法无法提取油，以正己烷为溶剂，使用浸提法提取油，一部分游离脂肪酸溶解在正己烷中，导致酸价过高，与刘玉兰等[28]的研究相同。其他5种油莎豆油酸价在1.23～2.38 mg/g。

碘值是衡量油不饱和程度的重要指标，样品油莎豆油碘值在66.79～88.49 g/100 g，是不干性油（碘值低于100为不干性油）。刘蕾等[29]的研究表明油莎豆油是不干性油，有较低的不饱和度，因此油莎豆油具有很好的抗氧化性。

油莎豆的过氧化值较低，在0.43～3.08 mmol/kg，湖南长粒油莎豆油的过氧化值最低，为0.43 mmol/kg，新疆二级油莎豆油的过氧化最高，为3.08 mmol/kg，可能是因为新疆二级油莎豆采用溶剂法提取，其他五种油莎豆采用压榨法提取；油莎豆油相对密度（d2020）在0.87～0.96，新疆二级油莎豆的密度较大，可能是因为溶剂溶解更多的脂溶性物质导致的；经过油脂冷冻试验，所有油莎豆油均为澄清透明状态。

表1 不同品种油莎豆油品质

2.7 油莎豆脂肪组成及含量分析

从表2可以看出，油莎豆主要含有6种脂肪酸，6种油莎豆各类脂肪酸含量区间：棕榈酸（C16∶0）12.65%～14.34%；棕榈油酸（C16∶1）0.22%～0.35%；硬脂酸（C18∶0）3.36%～5.46%；油酸（C18∶1）67.27%～70.47%；亚油酸（C18∶2）10.99%～12.97%；花生酸（C20∶0）0.62%～0.78%；亚麻酸（C18∶3）0～0.41%；饱和脂肪酸含量（SFA）18.02%～20.93%，不饱和脂肪酸含量（UFA）79.07%～81.98%。不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸，是一种优质植物油。其中湖南长粒油莎豆油的油酸含量（C18∶1）和不饱和脂肪酸含量（UFA）最高，分别为70.47%和81.98%。油莎豆油的油酸含量高，是一种高油酸植物油，具有较强的热稳定性，可以在很大程度上延缓植物油的氧化。

表2 不同品种油莎豆油主要脂肪酸组成及含量对比 单位：%

由表3可以看出，将油莎豆油与国标中植物油脂肪酸含量进行对比，结果发现油莎豆油主要脂肪酸组成和橄榄油相似。不饱和脂肪酸可以起到促进婴幼儿生长发育，抗炎抗过敏，预防心脑血管疾病，抗氧化清除自由基等功效。Ibitoye等[30]使用豆油和油莎豆油分别喂养小鼠，发现油莎豆油成分可以降低患心血管疾病的风险。

表3 不同食用油主要脂肪酸组成及含量对比 单位：%

据报道[31]，油莎豆油性质稳定，因为其含有维生素E和甾醇。维生素E使得油莎豆油具有良好抗氧化作用，而且具有抗癌、增强机体免疫力和降低心脑血管疾病等多种功能[32]。甾醇[33-34]可降低胆固醇、抗癌、保护胃黏膜等。因此，高不饱和脂肪酸的油莎豆油是一种优质的植物油。

3 结论与讨论

油莎豆作为一种新型的草本油料作物，具有生长周期短、繁殖速度快、抗逆性强的特点。通过测定新疆、云南和湖南3个省份6种油莎豆的理化指标可知，油莎豆粗脂肪在19.31%～31.41%，油莎豆油脂肪酸组成及含量与橄榄油类似，适合作为新的油料资源进行种植；淀粉含量在27.01%～31.14%，油莎豆淀粉是一种慢消化淀粉，可以作为糖尿病患的食品，也可用于酿制白酒、提取淀粉；油莎豆蛋白含量较低，油莎豆粗蛋白含量在3.87%～6.98%，其必需氨基酸含量较高，可以作为优质蛋白添加到食品中。通过对其营养物质的测定，为油莎豆食品开发及综合利用提供一定理论依据。

油莎豆油是油莎豆的主要营养物质，试验通过对不同产地油莎豆油品质的对比及脂肪酸组成的对比可知，油莎豆油是一种优质的不干性植物油，通过对比6种油莎豆油肪酸与国标中的植物油脂肪酸的对比，发现油莎豆油脂肪酸种类及含量与橄榄油类似。油莎豆脂肪酸组成为油酸（C18∶1）67.27%～70.47%，亚油酸（C18∶2）10.99%～12.97%，亚麻酸（C18∶3）0～0.41%，花生酸（C20∶0）0.62%～0.78%；在国家标准中，橄榄油脂肪酸组成为油酸（C18∶1）55.00%～83.00%，亚油酸（C18∶2）2.50%～21.00%，亚麻酸（C18∶3）小于1.00%，花生酸（C20∶0）小于0.60%。

综合来看，6种油莎豆品种含有丰富的营养成分，各品种间存在较大差异。根据其营养物质的差异，作为不同产品的原料，为企业生产提供参考，为油莎豆的综合利用提供理论依据。