陇南两种单品种初榨橄榄油的理化性质和脂肪酸组成随成熟度的变化

马君义 闫辉强 吕孝飞 邓 煜 路丽娟 王文亮

(西北师范大学生命科学学院1，兰州 730070) (陇南市经济林研究院油橄榄研究所2，武都 746000)

油橄榄(OleaeuropaeaL.)属于木犀科木犀榄属常绿阔叶乔木，是世界著名的四大木本油料植物之一。我国于1964年开始引种油橄榄，主要种植区为白龙江低山河谷区、长江三峡低山河谷区、金沙江干热河谷区。橄榄油是新鲜的油橄榄果实通过机械加工(压榨离心)提取得到，有效地保存了油橄榄鲜果中特有的芳香味和天然营养成分，富含不饱和脂肪酸、维生素、多酚化合物以及烯烃类挥发性芳香成分[1]。长期食用能增强消化系统功能，减少心血管疾病等功效[2]。目前，国外对橄榄油品质和影响因素的研究报道较为全面和深入[3]，但是有关国产橄榄油综合品质的研究数据还相对缺乏。橄榄油脂肪酸组成、营养成分和挥发性物质(风味)等易受到品种、气候、地区和加工条件[4，5]等因素的影响。龙伟等[6]分析了四川青川县初榨橄榄油营养成分及油脂特性。本研究以陇南大堡油橄榄品种示范园种植的“恩帕特雷”和“科拉蒂”2个品种的初榨橄榄油为研究对象，通过分析风味成分、酸值、过氧化值、氧化稳定性、多酚、黄酮含量和脂肪酸组成评价其综合品质，旨在补充和完善国产橄榄油品质研究的基础数据，为品种选育、采摘时间和橄榄油质量评价提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2个品种的油橄榄果实于2018年10月至12月采自陇南市经济林研究院大堡油橄榄品种示范园(海拔1 036～1 048 m；平均气温15.3 ℃，最高气温38 ℃、最低气温-7 ℃；相对湿度56.6%，年降水量468 mm，日照时数1 871 h；沙壤土质pH 7.9)。根据油橄榄果实成熟时果皮和果肉的颜色变化，将油橄榄成熟度划分为8个等级：(1为果皮呈深绿色；2为果皮呈黄绿色；3为小于1/2的果皮转为红色；4为大于1/2 的果皮转为红色；5为果皮转为黑色，但果肉为白色；6为小于1/2的果肉转为红色；7为大于1/2的果肉转为红色；8为果肉全部转为红色[7])。

1.2 仪器与试剂

Trace 1300 ISQ气相色谱-质谱联用仪，ABENCOR 橄榄分析系统(该系统包括锤磨机，热搅拌机及离心机)，PEN 3.5电子鼻气体指纹分析仪，T960全自动电位滴定仪，UV 8100B型紫外-可见分光光度计，892 Rancimat油脂氧化稳定性测定仪等。

10种脂肪酸甲酯混标(C16～C22)；乙醚、异丙醇、冰乙酸、正己烷、石油醚(30～60 ℃)、甲醇、氢氧化钠、无水硫酸钠均为分析纯；实验用水为去离子水。

1.3 实验方法

1.3.1 橄榄油的提取

准确称取同一成熟度的油橄榄果800 g，在锤磨机中粉碎完成后将果肉混合均匀，称取700 g混合物于融合罐中并放入融合搅拌器。在30 ℃和50 r/min的融合条件下融合60 min，之后加入30 mL 25 ℃水继续融合30 min。将融合后的混合物置于5 000 r/min的离心机离心60 s，移取分离的油相和水相于250 mL的量筒中，再加入25 ℃的水50 mL，重复上述步骤两次，收集离心后的油相和水相于同一量筒中，用25 ℃的水定容至刻度。静置30 min，读取油相的体积，记录数据并移取油相于收集瓶中，密封并低温保存。计算出油率(w)：

1.3.2 电子鼻风味识别与区分

样品气体采集方法:量取初榨橄榄油样品15 mL于顶空进样瓶中，盖上瓶盖，30 ℃下保存30 min，取瓶内顶空气体进行电子鼻检测。

电子鼻测定条件:样品采集时间100 s，传感器清洗时间120 s，调零时间5 s，进样准备时间5 s，进样流量300 mL/min。

1.3.3 多酚的提取与含量测定

橄榄油中多酚和黄酮的提取按文献[8]的方法进行。量取4 mL橄榄油样品于试管中，加入2.5 mL正己烷和2.5 mL 80%甲醇溶液，1 000 r /min下离心10 min，然后将下相转移至10 mL容量瓶中，重复上述步骤3次后，合并提取液。再加入4 mL正己烷充分振荡脱脂，1 000 r /min下离心10 min后取甲醇相为试样。

采用Folin-Ciocalteu显色法[9]，移取1 mL多酚提取液于10 mL容量瓶中，加入0.5 mL福林酚试剂，2 mL 7.5%的Na2CO3溶液，最后用去离子水定容至10 mL，在30 ℃下避光反应2 h，于765 nm处测量吸光度。依回归方程y=7.374 1x-0.005(R=0.999 3)计算多酚含量。

1.3.4 黄酮含量测定

采用三氯化铝显色法[10]，吸取1.3.3的提取液3 mL于10 mL容量瓶中，加4 mL 0.1 mol/L三氯化铝甲醇溶液，充分摇匀，5 min后用甲醇定容至10 mL，于410 nm处测定吸光值。依回归方程y=31.096 7x-0.341 4(R=0.999 2)计算黄酮含量。

1.3.5 氧化稳定性测定

准确称取3 g油样于反应试管中，将试管放入氧化稳定测定仪进行测定，测定杯中加入60 mL去离子水，反应温度为120 ℃，空气流速为20 L/h。

1.3.6 酸价和过氧化值的测定

参照GB 5009.227—2016 《动植物油脂 过氧化值测定》[11]和GB 5009.229—2016 《动植物油脂 酸值测定》[12]。

1.3.7 紫外消光系数232、270和ΔK值测定

GB/T 22500—2008 《动植物油脂紫外吸光度的测定》[13]，ΔK值测定: 参照COI/T.20 /Doc.No 19 /Rev.4 2017[14]。

1.3.8 脂肪酸组成与含量的分析

1.3.8.1 脂肪酸的甲酯化

采用酯交换法[15]。精密称取油样约0.30 g于20 mL的具塞试管中，加5 mL氢氧化钠-甲醇溶液(0.5 mol/L)摇匀，在常温或25 ℃水浴下反应40 min，每5 min 振摇一次，取出后加入5 mL的石油醚，摇匀，静置，最后再加入5 mL的蒸馏水，用移液枪吸取上层有机相于离心管中，加无水硫酸钠干燥，离心，过滤，稀释后进样分析。

1.3.8.2 脂肪酸组成和相对含量的GC-MS分析

GC条件：色谱柱为AE-FFAP弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm)；载气为99.999%的高纯氦气；进样口温度250 ℃；升温程序为160 ℃保持3 min，以4 ℃/min的速率升至190 ℃保持2 min，再以10 ℃/min的速率升至210 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min的速率升至240 ℃，保持5 min；进样量1 μL；进样方式为分流进样，分流比为50∶1；载气模式为恒流模式；载气流速1.0 mL/min；GC-MS接口温度为250 ℃。

MS条件：传输线温度250 ℃；电离方式EI；电离电压70 eV；离子源温度280 ℃；质量扫描方式为Full Scan；质量扫描范围为50～650 amu；溶剂延迟3 min；质谱数据库：NIST 2011版标准质谱检索库。

1.3.8.3 脂肪酸的定性定量分析

采用NIST 2011版质谱数据库检索并结合C16～C22脂肪酸甲酯混标比对分析定性，采用峰面积归一化法计算橄榄油中主要脂肪酸的相对含量。

1.4 数据处理与统计分析

2 结果与分析

2.1 2种油橄榄鲜果出油率随成熟度的变化

2个品种鲜果出油率随成熟度动态变化如图1所示。随着成熟度的增加2个品种的鲜果出油率都呈现增加的趋势，“恩帕特雷”的鲜果出油率在第7成熟度为最高(13.46%)，第8成熟度略有降低，“科拉蒂”的鲜果出油率在第8成熟度为最高(20.74%)，同一品种的不同成熟度之间存在显著性差异。Dag等[16]研究发现油橄榄在生长过程中油脂不断累积，随着成熟度的增加果实含油率不断增加并保持较高品质。

图1 2种油橄榄鲜果出油率随成熟度的变化

2.2 2种初榨橄榄油风味成分随成熟度的变化

“科拉蒂”和“恩帕特雷”2种初榨橄榄油风味成分累积变化雷达图如图2a和图2b所示，在生长过程中2个品种的初榨橄榄油风味成分变化幅度较大的主要有氮氧化合物(W5S)、含硫、含氯的有机化合物(W2W、W1W)以及烷烃类化合物(W1S)。其中，“科拉蒂”品种的初榨橄榄油中氮氧化合物(W5S)和含硫有机化合物(W2W)在第1成熟度的含量最高，含氯的有机化合物(W1W)和烷烃类化合物(W1S)在第8成熟度含量最高；“恩帕特雷”品种的初榨橄榄油中氮氧化合物(W5S)在第1成熟度的含量最高，含硫、含氯的有机化合物(W2W、W1W)以及烷烃类化合物(W1S)在第6成熟度的含量最高。

图2 2种初榨橄榄油风味成分变化雷达图

图3 2种初榨橄榄油风味成分PCA分析图

通过Winmuster软件对2个品种的初榨橄榄油挥发性风味成分进行主成分分析，2个主成分的贡献率为88.33%，如图3所示，2个品种之间除第7成熟度的风味比较相似之外，其他的数据点能明显区分，同一品种中，“恩帕特雷”在第4和第8成熟度的风味差异不明显，“科拉蒂”在第2和第4成熟度的风味较为相似。结合图2分析可知，不同品种不同成熟度的橄榄油有不同的风味特征，与钟诚等[17]在研究油橄榄品种、成熟度以及堆放时间对初榨橄榄油风味的影响结果类似。

表1 2种初榨橄榄油的理化性质与氧化稳定性

2.3 2种初榨橄榄油的化学性质随成熟度的变化

K232与油的初级氧化产物有关，是多不饱和脂肪酸结合的标志，K270是橄榄中羰基化合物(醛和酮)的指示物，与次级氧化产物有关。“恩帕特雷”的K232值除第5成熟度为最高(1.85)外，差异性不显著，K270值几乎保持不变；“科拉蒂”K232值后期趋于平稳，K270呈现降低的变化趋势。在成熟过程中2个品种的初榨橄榄油的ΔK、K232和K270值分别≤0.01、≤2.5和≤0.22，符合GB 23347—2009中初榨橄榄油的标准。Ben等[18]研究发现在成熟过程中，K270值与过氧化值的变化趋势相似，后期降低，而K232值几乎保持不变。

初榨橄榄油“恩帕特雷”的多酚含量在第6和第1成熟度分别为最高(92.96 μg/g)和最低(48.89 μg/g)，黄酮含量在第6和第2成熟度为最高(2.77 μg/g)和最低(0.50 μg/g)，“科拉蒂”的多酚含量在第5和第2成熟度分别为最高(212.88 μg/g)和最低(153.07 μg/g)，除第1和第7成熟度外其他成熟度之间差异性显著，黄酮含量在第2和第8成熟度为最高(19.26 μg/g)和最低(5.10 μg/g)。2个品种之间多酚和黄酮含量差异明显，总体呈现先增加后降低的变化趋势，与Menz等[19]研究中总多酚含量在成熟后期降低一致。

“恩帕特雷”的氧化稳定时间在第6和第1成熟度分别为最高(6.28 h)和最低(4.42 h)，“科拉蒂”在第5和第2成熟度为最高(16.71 h)和最低(11.51 h)。在油橄榄的成熟过程中，一系列的代谢和酶促反应促进许多酚类化合物的含量降低。事实上，由于光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)和酚类化合物的降低，高度成熟会明显降低感官属性和氧化稳定性[20]。表明“恩帕特雷”和“科拉蒂”在第6和第5成熟度的多酚含量、氧化稳定性优于其他成熟度。

2.4 2种初榨橄榄油的酸价和过氧化值随成熟度的变化

利用Origin对2种初榨橄榄油的酸值随成熟度的动态变化进行分析，如图4所示，酸值与成熟度的三次曲线关系中，“科拉蒂”的拟合方程为Y=0.011+0.248x-0.054x2+0.003x3，R2=0.619，“恩帕特雷”的拟合方程为Y=0.939+0.190x-0.102x2+0.009x3，R2=0.579。结合表1可知，“恩帕特雷”的酸值随成熟度总体呈现先降低后增加的趋势，第1和第6成熟度分别为最高(1.02 mg/g)和最低(0.37 mg/g)，且差异性显著；“科拉蒂”的酸值随成熟度呈现先增加后降低并趋于平稳的变化趋势，第2和第5成熟度分别为最大值(0.38 mg/g)和最小值(0.19 mg/g)，且不同成熟度之间差异不显著。初步判断由于随着成熟度的增加、酸值的降低和出油率的增加，细胞组织中的游离脂肪酸更多地用于合成甘油三酯，导致游离脂肪酸降低，而后期合成甘油三酯的速率降低导致酸值有所增加[21]。

图4 2种初榨橄榄油的酸价随成熟度的变化

2种初榨橄榄油的过氧化值随成熟度的动态变化如图5所示，过氧化值与成熟度的三次曲线关系中，“科拉蒂”的拟合方程为Y=4.402+0.490x-0.220x2+0.016x3，R2=0.657，“恩帕特雷”的拟合方程为Y=7.517+1.269x-0.645x2+0.056x3，R2=0.716。结合图4和表1可知，两个品种初榨橄榄油的过氧化值随成熟度的变化趋势类似于酸价的变化趋势，“恩帕特雷”在第1和第6成熟度分别为最高(8.32 mmol/g)和最低(2.92 mmol/kg)，且差异性显著；“科拉蒂”在第2和第7成熟度分别为最高(5.19 mmol/g)和最低(2.38 mmol/ kg)，且第8和第5成熟度之间无显著性差异。2个品种初榨橄榄油的酸值和过氧化值均分别小于1.6 mg/g和10 mmol/kg，符合GB 23347—2009中对初榨橄榄油的要求。

图5 2种初榨橄榄油的过氧化值随成熟度的变化

2.5 2种初榨橄榄油的脂肪酸含量随成熟度的变化

2种初榨橄榄油的脂肪酸组成与含量如表2所示。油酸、亚油酸、棕榈酸含量较高，十七烷酸、十七烷烯酸(“科拉蒂”未检测出)、花生酸和山嵛酸等含量较低。“科拉蒂”和“恩帕特雷”的初榨橄榄油中油酸含量同时在第1成熟度为最高，分别为77.76%和65.73%，第8和第5成熟度为最低(72.36%和59.23%)，分别呈现不断降低和先降低后增加的变化趋势且差异性显著；棕榈酸含量在第5和第3成熟度为最高(10.73%和19.03%)，第1和第8成熟度为最小值(9.66%和12.91%)；亚油酸含量在第8和第5成熟度为最高(11.81%和15.86%)，第2和第1成熟度为最低(7.70%和9.74%)，分别呈现不断增加和先增加后降低的变化趋势，其他脂肪酸含量变化幅度相对较小。油酸和亚油酸二者含量呈互补趋势，由此可以推测不同品种油橄榄的遗传基因决定了脂肪酸代谢中相关去饱和酶(如Δ9脱氢酶、Δ12脱氢酶)活性的差异，进而影响油酸和亚油酸的合成[22]。亚油酸上升是由于除了甘油三酯的持续合成外，随着油酸的形成，油酸脱氢酶将油酸转化为亚油酸[23]。与GB 23347—2009中关于特级初榨橄榄油品质的规定相比，2种初榨橄榄油的脂肪酸组成除恩帕特雷(第1、第3和第4成熟度)的亚麻酸含量略超出标准外，其余脂肪酸组成完全符合特级初榨橄榄油的标准。

表2 2种初榨橄榄油脂肪酸组成与含量

表3 成熟度和氧化稳定时间与分析参数的相关系数

“科拉蒂”和“恩帕特雷”的初榨橄榄油中SFA在第2和第3成熟度为最高，分别为13.15%和20.99%，第8成熟度同时为最低(11.81%和14.25%)，2个品种的MUFA/PUFA和C18∶1/C18∶2分别在第8和第5成熟度为最低，在第2和第1成熟度为最高。“科拉蒂”的MUFA/PUFA和C18∶1/C18∶2随成熟度呈现降低的变化趋势，除第5和第6成熟度外，其他成熟度之间差异性显著，“恩帕特雷”呈现先降低后稍有增加的变化趋势，除第4和第8成熟度外，其他成熟度之间差异性显著。同一品种的MUFA/PUFA、C18∶1/C18∶2和MUFA的变化趋势类似，与PUFA呈相反的变化趋势。MUFA/PUFA和C18∶1/C18∶2呈现降低趋势由油酸去饱和酶将油酸转化为亚油酸的活性来解释[24]。

2.6 成熟度和氧化稳定时间与测定指标的相关性分析

成熟度和氧化稳定时间与分析参数的相关性分析如表3所示。由表3可知，不同品种的成熟度和氧化稳定时间与分析参数的相关性不同，“科拉蒂”的成熟度与过氧化值、黄酮含量、K270、MUFA、C18∶1/C18∶2和MUFA/PUFA呈极显著负相关，与PUFA呈极显著正相关；氧化稳定时间与多酚含量呈极显著正相关，与酸价呈显著负相关。“恩帕特雷”的成熟度与过氧化值和SFA呈显著负相关，与氧化稳定时间和多酚含量呈极显著正相关，与黄酮含量呈显著正相关；氧化稳定时间与酸价和过氧化值呈极显著负相关，与MUFA、C18∶1/C18∶2和MUFA/PUFA呈显著负相关，与成熟度、多酚和黄酮含量呈极显著正相关，与PUFA呈显著正相关。与Rotondi等[25]研究中的结果(C18∶1/C18∶2与成熟指数负相关，多酚与氧化稳定时间呈正相关)一致。

3 结论

从出油率、风味特征、酸值、过氧化值、紫外吸光度、多酚、黄酮、氧化稳定时间、脂肪酸组成及含量等9个方面分析了2个品种的初榨橄榄油随成熟度的动态变化过程。结果表明：随着成熟度的增加2个品种的鲜果出油率都呈现增加的趋势，同一品种的不同成熟度之间存在显著性差异。

2个品种的初榨橄榄油风味成分变化幅度较大的主要有氮氧化合物含硫、含氯的有机化合物以及烷烃类化合物，并且通过电子鼻可以区分不同品种不同成熟度的橄榄油。

“恩帕特雷”和“科拉蒂”不同果实成熟度的单品种初榨橄榄油酸值的变化范围分别为0.37～1.02 mg/g和0.19～0.38 mg/g，过氧化值的变化范围分别为2.92～8.32 mmol/kg和2.38～5.19 mmol/kg，且随着油橄榄果实成熟度的增加，其初榨橄榄油的酸值和过氧化值表现出相似的变化趋势。同时，橄榄油的酸值、过氧化值、ΔK、K232、K270值均≤1.6 mg/g、≤10 mmol/kg、≤0.01、≤2.5和≤0.22，达到了GB 23347—2009中特级初榨橄榄油的标准要求。

“恩帕特雷”和“科拉蒂”不同果实成熟度的单品种初榨橄榄油的多酚含量变化范围分别为48.89～92.69 μg/g和153.07～212.88 μg/g，黄酮含量变化范围分别为0.50～2.77 μg/g和5.10～19.26 μg/g，氧化稳定时间变化范围分别为4.42～6.28 h和11.51～16.71 h，且油脂“科拉蒂”的多酚含量、黄酮含量和氧化稳定性明显优于“恩帕特雷”。

“恩帕特雷”和“科拉蒂”不同果实成熟度的单品种初榨橄榄油中油酸质量分数分别为59.23%～65.73%和72.36%～77.76%，亚油酸质量分数分别为9.74%～15.86%和7.70%～11.81%，且不同果实成熟度的橄榄油中油酸和亚油酸含量的变化趋势呈互补关系。SFA质量分数分别为14.25%～20.99%和11.81%～13.15%，PUFA质量分数分别为10.92%～16.84%和8.34%～12.36%，MUFA质量分数分别为62.36%～68.20%和72.69%～78.50%，且同一单品种初榨橄榄油的MUFA/PUFA、C18:1/C18:2和MUFA的变化趋势相似，并与PUFA呈相反的变化趋势。不同品种初榨橄榄油的脂肪酸含量差异明显，但各项理化指标均符合GB 23347—2009中特级初榨橄榄油的标准要求。

研究表明，“科拉蒂”的出油率、多酚、黄酮、油酸含量和氧化稳定时间明显高于“恩帕特雷”，而酸值、过氧化值均低于“恩帕特雷”。初榨橄榄油的品质“科拉蒂”优于“恩帕特雷”，且油脂品质最好时的果实成熟度分别为第5和第6成熟度。