非洲山毛豆种子的物理特征、成分分析与油脂组成的研究*

于 新，严卓勤，李小华，黄雪莲，朱晓燕

(1.仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东 广州 510225；2．甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070)

非洲山毛豆TephrosiavogeliiHook f.为豆科，蝶形花亚科，灰叶属多年生灌木，又称福氏灰毛豆、窝氏灰叶，原产非洲，主要分布于北纬15°至南纬20°的广大地区[1]。亚洲和美洲的热带和亚热带地区也有自然分布和人工栽培。国内外关于非洲山毛豆叶、茎中鱼藤酮类物质的杀虫作用已有研究与应用[2-4]。上世纪80年代以来，作为水土保持、护坡绿化和绿肥植物，我国广东、广西、海南、云南、福建等省区在裸露山坡、高速公路边坡、果园周边大量种植非洲山毛豆。它可在贫瘠或裸露的山坡正常生长，并提高土壤肥力[2]。

我国人口众多，人均耕地资源少，粮油供给日趋紧张，价格持续上涨，并将长期保持上涨态势。丰富的不可耕山地资源为开发木本粮油产品提供了广阔的发展前景[5]，国内外学者也对木本油料进行了大量的研究[6-7]，但非洲山毛豆作为新的野生木本粮油资源尚未研究与开发利用。本试验测定了山毛豆种子的特征物理常数、常量化学成分、油脂指标和脂肪酸组成，并对其油脂进行营养评价，以期为非洲山毛豆作为新的木本粮油资源开发利用提供依据。查阅国内外文献，未见相关研究报道。

1 材料与方法

1.1 材料

成熟非洲山毛豆种子，2008年1月20日采自广州市花都区北兴镇山坡(北纬23°27＇，东经113°26＇)。仪器为MJ-176NR型多功能粉碎机(日本松下电器产业株式会社)、DZF-1型真空干燥箱(上海医用恒温设备厂)、电子天平(德国Sartorial公司)、2WAJ阿贝折光仪(上海光学仪器厂)、SLQ-6型粗纤维测定仪(上海纤维检测仪器有限公司)、LWY84B型控温式远红外消煮炉(四平电子技术研究所)、旋光仪(WXG-4，上海欧亿检测仪器有限公司)、索氏提取器(北京玻璃仪器厂)、HP5988A GC/MS 联用仪(美国HP公司)、HP 1100 LC/MSD联用仪(美国HP公司)。试验所用药品均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备

非洲山毛豆种子除去豆子中的杂质，如石子、沙子、杂草、磁性物质及不合格的种子后，干燥，粉碎过40目筛，其粉末一部分用于种子化学成分的测定，另一部分以无水乙醚溶剂，在50 ℃索氏抽提8～10 h，虹吸回流7～8次/h，至提取器内溶液为无色，回收并蒸干溶剂，即得山毛豆粗油样品。

1.2.2 特征物理常数测定

三维尺寸测定：随机取山毛豆种子100粒，用游标卡尺测定其长、宽、厚，并作统计学分析。千粒质量测定：参照GB 5519-88 粮食和油料千粒质量的测定法。种子的密度测定：参照GB/T 5498-85 粮食、油料检验、容重测定法。

种子自流角测定：取100粒山毛豆种子，放在玻璃板上，将玻璃一端慢慢抬起，使之与水平面之间的夹角逐渐增大，直到山毛豆种子开始沿玻璃下滑，测定玻璃与底平面所形成的夹角。

种子静止角测定：称取100 g山毛豆种子，让其在50 mm处缓缓倒下落至实验台面形成一圆锥体，测定圆锥斜面与底面形成的夹角。

1.2.3 常量化学成分测定

水分及挥发物含量测定：参照文献[8]； 粗脂肪含量测定：参照GB 2906-82 谷类、油料作物种子粗脂肪测定方法； 粗蛋白含量测定：参照文献[9]；可溶性糖含量测定：参照文献[10]。

淀粉含量测定：准确称取100目山毛豆粉5份，每份3 g，置于250 mL烧杯中，参照GB/T 20194-2006饲料中淀粉含量的测定。计算公式:

粗纤维含量测定： 在已经干燥、编号的坩埚内准确地称取烘干的脱脂样品5份，每份2 g，准确至0.000 1 g。操作过程按文献[11]。计算公式:

式中，m1为坩埚质量+粗纤维质量+残渣及灰分质量，m2为坩埚质量+残渣及灰分质量。

灰分含量测定： 参照文献[12]。

1.2.4 油脂指标测定

酸价参照文献[13]测定；过氧化值参照文献[14]测定；皂化价参照GB/T 5534-1995 动植物油脂皂化值的测定；碘价参照文献[15]测定；油脂折光系数参照文献[16] 测定。

油脂密度测定：取一定体积油脂，测定其质量。计算公式:

1.2.5 脂肪酸组成分析

参照GB/T 17376-1998对山毛豆油进行甲酯化。称取0.1 g油脂，置于10 mL锥形瓶中，加入1 mL正己烷，再加入2 mol/L的KOH-甲醇溶液0.05 mL，摇匀至溶液变澄清。从上层反应液中取样100 μL，10 000 r/min高速离心10 min，取上清液，进行气相色谱分析。

气相色谱条件：

色谱柱：HP-88(100 m×0.25 m m×0.25 μm)；FID检测器，程序升温，初始柱温为170 ℃，保持1 min，然后以3 ℃/min的升温速率升至220 ℃，恒温5 min；柱前压为266 kPa；进样口温度为250 ℃；载气为He，流速为3.0mL/min；进样量为1.0 μL。

质谱条件：离子源温度230 ℃；轰击电压为70 eV；扫描方式检测为29～550 amu。

1.2.6 甘油酯组成分析

取油脂样品1.000 g，用乙醇-正己烷定容至10 mL，摇匀后经0.45 μm滤膜过滤，作为待测样品。HP 1100液相色谱-电喷雾离子源-离子阱质谱系统(LC-MSD-Trap-XCT)测定。

色谱条件：色谱柱：ZORBAX SB-C18柱(2.1 mm×150 mm×3.5 μm)；流动相为Me-OH；流速为0.5 mL/min；进样量为5 μL。

质谱条件：电喷雾电离离子源(ESI)；正离子质量范围模式为紫外扫描；干燥温度为350 ℃；喷雾器为35.00 psi；离子阱驱动为62.1；八极射频振幅为200.0 vpp；毛细管出口为140.5 volt；锥孔分离器为40.0 volt；扫描开始m/z为300；扫描结束m/z为900；最大累积时间200 000 μs。

2 结果与分析

2.1 特征物理常数

100粒山毛豆种子的物理特征常数测定结果见表1。自然生长的山毛豆种子宽度和厚度的变异幅度大。

2.2 常量化学成分的测定

2.2.1 粗脂肪含量测定 山毛豆种子样品分3组，每组3个重复，测定结果分别为(13.70±0.04)%, (13.04±0.30)%, (13.25±0.45)%,及其在显著水平(α=0.05)下的差异检验得，P=0.34>0.05，F=1.30

2.2.2 粗蛋白含量测定 山毛豆种子样品分5组，每组3个重复，测定结果分别为(38.53±0.20)%，(39.72±2.84)%，(38.81±0.02)%，(38.47±0.08)%，(38.14±0.02)%，及其在显著水平(α=0.05)下的差异检验得，P=0.23>0.05，F=1.70

表1 山毛豆种子物理特征常数

2.2.3 其它成分测定 常量化学成分测定结果表明，山毛豆种子的粗脂肪、粗蛋白、碳水化合物与重要油料作物大豆最相近(表2)[17]。

表2 山毛豆种子与几种常见豆类种子的常量成分的质量分数比较

2.3 油脂指标分析

山毛豆油脂指标测定结果与几种常见植物油脂原油的比较(表3)。山毛豆种子油脂的已测理化指标均符合中国和其它国家植物油质量标准(GB 1535-2003，GB 19111-2003，GB 1534-2003，GB 1537-2003，Codex-Stan 210)。

表3 山毛豆油脂与几种常见植物油脂原油的特征指标比较

2.4 脂肪酸组成分析

山毛豆油脂的脂肪酸甲酯气相色谱分析如图1。采用峰面积归一法计算脂肪酸的质量分数：十四酸0.15%，十五酸0.031%，十六酸(棕榈酸)18.68%，十六碳一烯酸0.023%，十七酸0.12%，十八酸(硬脂酸)6.46%，油酸19.26%，亚油酸38.76%，亚麻酸8.38%，二十酸1.90%，二十碳一烯酸0.52%，二十一酸0.12%，二十二酸4.09%，二十三酸0.16%，二十四酸1.35%，其中不饱和脂肪酸的质量分数高达66.94%。

图1 山毛豆油脂脂肪酸甲酯的气相色谱分析

2.5 甘油酯组成分析

分析结果显示，干燥并精制的非洲山毛豆油脂含有脂肪酸单甘油酯0.132%，脂肪酸双甘油酯0.180%，脂肪酸三甘油酯99.687%。

3 讨 论

非洲山毛豆粗脂肪的质量分数为13.47%，粗蛋白的质量分数为38.73%，较重要油料作物大豆的脂肪含量稍低，但高于其蛋白质含量，属于脂肪和蛋白质含量双高的豆类种子。山毛豆油脂各项指标均符合GB 1535-2003，Codex-Stan 210大豆油标准[18]，其酸价和过氧化值较低，分别为2.7 mg/g，1.17 mmol/kg，表明油脂氧化酸败程度低，营养价值较高。碘价每100g油脂吸收I2的质量为118 g，稍低于大豆油脂，但远高于花生油脂，说明山毛豆油脂是一种半干性油脂，不饱和脂肪酸的质量分数达到66.94%，不易在血管内积累造成血液脂肪过高。皂化值与大豆油脂、花生油脂相当，说明这三种油脂的甘油酯含量基本一致。

目前，对于大众消费的油脂很多国家和组织根据本国或本地区的膳食摄取情况提出了对不同脂肪酸摄取比例的推荐值。联合国粮农组织推荐饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的质量之比为1∶1∶1，日本2000年推荐食用油中ω- 6和ω- 3质量比例以4∶1为佳。中国营养学会在《中国居民膳食营养素参考摄入量》中推荐：中国居民成人膳食脂肪摄入量应占总能量的20%～30%，其中饱和脂肪酸小于10%，单不饱和脂肪酸为10%，多不饱和脂肪酸为10%，ω- 6和ω- 3的质量比为4～6∶1[19]。由图1可知，非洲山毛豆油脂中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的质量比为1.0∶0.9∶2.0，ω- 6和ω- 3 的质量比为4.6∶1，而且人体必需脂肪酸亚油酸的质量分数为38.76%、亚麻酸的质量分数为8.38%，与大豆油脂相当，说明非洲山毛豆种子油脂是脂肪酸配比较理想的植物油源。

与人工栽培管理的一年生草本豆科植物大豆、绿豆、黑豆等比较，山毛豆为自然生长的多年生灌木豆科植物，无需投入人工管理，可以多年收获种子。随着相关研究的不断深入，山毛豆有可能作为大量廉价的食用或饲用油脂、蛋白质的新资源，满足生活、生产的需要，缓解粮油供应紧张的局面。山毛豆具有食用及饲用的潜质，是一个极具开发利用价值的资源，关于其油脂的抗氧化性、蛋白质组成与性质，以及食用与饲用安全性研究尚在进行之中，将另行报道。

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