湖南油用牡丹“凤丹”籽仁蛋白质和脂肪酸的分析研究

彭翠英，侯 艳，程 勇，徐建军，王旭军

(1.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 2.资兴市滁口林场，湖南 资兴 423407)

牡丹(Paeonia×suffruticasaAndr.)是我国特有的著名观赏与药用植物，其根皮药用已有2000多年历史，观赏栽培也超1600多年，并逐渐形成了四个品种群：中原牡丹品种群、西南牡丹品种群、江南牡丹品种群、西北牡丹品种群[1-2]。湖南牡丹属于江南牡丹品种群，明清时期就形成了湘西北以观赏牡丹为主和湘西南以药用牡丹为主的两个主要栽培区[3]。2011年3月，原卫生部发布了《关于批准元宝枫籽油和牡丹籽油作为新资源食品的公告》[4]，2014年11月，国家粮食局又发布了“牡丹籽油”行业标准[5]，这标志着牡丹籽油正式成为我国的一种木本食用油。近年来，各地大面积推广牡丹优良油用品种“凤丹”(Paeoniaostii‘Fengdan’)。

目前，湖南发展油用牡丹面积约5400 hm2[6]。调查发现，湖南“凤丹”的种苗多数从安徽亳州或山东菏泽调入，由于这些种苗来自中原或纬度偏高地区，种源耐湿热性较差，引入后普遍生长不良，并且病虫危害较重，影响了生产企业和农户发展油用牡丹的积极性。“凤丹”是野生种杨山牡丹(Paeoniaostii)的栽培品种[7]，而湖南地区为野生杨山牡丹自然分布区之一[8]，且“凤丹”药用栽培已有600多年历史[9]，主要以产丹皮为主，但其牡丹籽却未得到充分利用。因此，丹皮主产区邵阳、衡阳等地要充分开发利用湖南本土“凤丹”系列品种资源。本文对“凤丹”种仁的脂肪酸及蛋白质等主要营养成分进行系统的分析研究，对进一步促进湖南油用牡丹产业的深入发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试牡丹“凤丹”果实于2018年8月上旬采自邵阳县郦家坪镇栗树庙村，自然风干，去皮剥离出籽仁，在60℃恒温烘箱中烘干后放置干燥器中备用。

1.2 试验仪器

HFG-50S-WN油脂冷榨机(德国Komet公司)；GC/MS/DS气相色谱/质谱/计算机联用仪(美国Finnigan公司)；KDN-F凯氏定氮仪(上海晖创化学仪器有限公司)；835-50型高速氨基酸分析仪、Z-5000型原子吸收分光光度计(日本日立公司)；N-1000型旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 蛋白质含量的测定

在湖南省食品测试分析中心进行蛋白质含量测定，蛋白质组成的分离和含量的测定参照GB 5009.5—2016、GB 5009.124—2016国家标准[12]。

1.3.2 氨基酸组成的测定

“凤丹”籽仁样品用6 mol·L-1HCl 1 005 ℃水解48 h，采用氨基酸自动分析仪测定氨基酸。

1.3.3 蛋白质评价

采用化学分析法对“凤丹”籽仁蛋白质进行评价。将籽仁蛋白质的必需氨基酸(EAA)含量分别与1973年FAO、WHO的EAA参考模式[13]进行比较，计算反映蛋白质氨基酸组成的指标值评分(AAS)，其计算公式如下：

(1)

式中：“*”为 蛋白质中某种必需氨基酸；“**”为模式蛋白质中与“凤丹”籽仁蛋白质相同的必需氨基酸。

1.3.4 脂肪酸含量的测定

在湖南省林业科学院实验室利用索氏抽提器进行油脂萃取，在湖南省食品测试分析中心进行脂肪酸的GC/MS检测，检测方法参照GB 5009.168—2016国家标准[14]。

2 结果与分析

2.1 “凤丹”籽仁蛋白质测定

2.1.1 “凤丹”籽仁蛋白质种类

经过测定，“凤丹” 去皮籽仁粗蛋白含量为20.13%，这与陈景震等[11]、李晓青等[15]对邵阳“凤丹”籽仁粗蛋白含量的检测结果(分别为19.94%、20.17%)基本一致。蛋白质种类如表1所示。“凤丹”籽仁蛋白质中清蛋白所占比例较大，达到5.67g·100 g-1，其次为谷蛋白，为4.40 g·100 g-1，球蛋白含量最少，为0.30 g·100 g-1。4种蛋白质总含量为13.27 g·100 g-1，占总蛋白质含量的65.92%。

表1 邵阳“凤丹”籽仁蛋白质种类Tab.1 Protein types of Pania ostii‘Fengdan’seedg·100 g-1种类清蛋白球蛋白溶蛋白谷蛋白合计含量5.670.302.904.4013.27

2.1.2 “凤丹”籽仁蛋白质氨基酸组成

邵阳“凤丹”籽仁蛋白质中氨基酸组成见表2。检测出17种氨基酸(色氨酸未测)，总含量为12.03g·100g-1，占4种蛋白质总含量的90.66%。

表2 不同产地“凤丹”籽仁蛋白质中氨基酸组成 Tab.2 Amino acid composition in proteins of Pania ostii‘Fengdan’seed in different habitatsg·100 g-1氨基酸种类含量湖南邵阳山西襄垣氨基酸种类含量湖南邵阳山西襄垣*赖氨酸Lys0.630.52精氨酸Arg0.870.80*苯丙氨酸Phe0.550.52组氨酸His0.310.32*蛋氨酸Met0.070.27甘氨酸Gly0.680.64*苏氨酸Thr0.460.48丙氨酸Ala0.630.66*异亮氨酸Ile0.530.60酪氨酸Tyr0.250.46*亮氨酸Leu0.970.92胱氨酸Cys0.130.30*缬氨酸Val0.700.87门冬氨酸Asp1.241.35*色氨酸Trp未测未测脯氨酸Pro0.550.46丝氨酸Ser0.580.64谷氨酸Glu2.883.06 注:*人体必需氨基酸。

其中谷氨酸含量最高，为2.88g·100g-1，蛋氨酸含量最少，为0.07g·100g-1。山西襄垣“凤丹”籽仁蛋白质亦检测出17种氨基酸(色氨酸未测)，总含量为12.87g·100g-1，其中谷氨酸含量最高，为3.06g·100g-1，蛋氨酸含量最少，为0.27g·100g-1[16]。邵阳“凤丹”与山西襄垣“凤丹”籽仁蛋白质中氨基酸组成相似。

2.1.3 “凤丹”籽仁氨基酸组成评价

将“凤丹”蛋白质中必需氨基酸含量与1973年WHO/FAO必需氨基酸评分模式进行比较，对7种人体必需氨基酸进行评分(AAS)，结果见表3。

表3 邵阳“凤丹”籽仁蛋白质人体必需氨基酸的评分 Tab.3 Scoring of essential amino acids for the human body in proteins of Pania ostii ‘Fengdan’ seedmg·g-1项目氨基酸种类赖氨酸Lys苯丙氨酸Phe蛋氨酸Met苏氨酸Thr异亮氨酸Ile亮氨酸Leu缬氨酸Val“凤丹”63055070460530970700WHO/FAO550600350400300700500AAS1.150.920.201.151.771.391.4

由表3可见，邵阳“凤丹”籽仁蛋白质7种必需氨基酸中异亮氨酸的AAS最高，为1.77；蛋氨酸的AAS最低，为0.20，故蛋氨酸为第一限制氨基酸；苯丙氨酸的AAS为0.92，属第二低，故为第二限制氨基酸。在17种氨基酸中以谷氨酸的含量最高，门冬氨酸次之。谷氨酸是一种在脑组织中起维持功能的氨基酸，在糖代谢及蛋白质代谢过程中也占重要地位。丙氨酸具有促进酒精的代谢作用，可保护肝脏。甘氨酸和丝氨酸具有降低胆固醇、防治高血压等作用，可提高肌肉活力、防止胃酸过多和治疗肺病等[17]。

2.2 “凤丹”籽仁油脂肪酸组成测定

2.2.1 “凤丹”籽仁油含油率

邵阳“凤丹”籽仁含油率28.83%，与陈景震等[11]、李晓青等[15]对邵阳“凤丹”籽仁含油率的检测结果(分别为28.36%、27.18%)基本一致。

2.2.2 “凤丹”籽仁油脂肪酸组成

由表4所示，邵阳“凤丹”籽仁油共分离出16种脂肪酸组分，总脂肪酸含量为99.19%，其中不饱和脂肪酸含量为 92.75%，饱和脂肪酸含量为6.44%。主要由亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸五种脂肪酸组成，其中α-亚麻酸含量最高，为 40.40%，亚油酸含量次之，为28.67%，油酸含量又次之，为23.26%。棕榈酸含量3.96%、硬脂酸含量1.85%。

表4 邵阳“凤丹”籽油脂肪酸组成Tab.4 Fatty acid composition of oil of Pania ostii‘Fengdan’seed%脂肪酸种类含量脂肪酸种类含量*油酸(C18∶1)23.26棕榈酸(C16∶0)3.96*亚油酸(C18∶2)28.67硬脂酸(C18∶0)1.85*α-亚麻酸(C18∶3)40.40花生酸(C20∶0)0.13*十七碳一烯酸(C17∶1)0.06十二烷酸(C12∶0)0.02*二十碳一烯酸(C20∶1)0.24十四烷酸(C14∶0)0.03*二十碳二烯酸(C20∶2)0.03十五烷酸(C15∶0)0.01*棕榈一烯酸(C16∶1)0.09十七烷酸(C17∶0)0.08二十二烷酸(C22∶0)0.03二十四烷酸(C24∶0)0.33总不饱和脂肪酸合计92.75总饱和脂肪酸合计6.44 注:“*”为不饱和脂肪酸,总脂肪酸合计为99.19g %100 g

2.2.3 不同地区“凤丹”籽油脂肪酸组分比较

植物油最主要的成分是脂肪酸，脂肪酸的组成及配比很大程度上决定了植物油脂的营养价值，也是评定植物油优劣的主要指标之一[18]。因此，在选择油用牡丹品种时，在生态适应性及高产、稳产的前提下，对“凤丹”籽油脂肪酸的含量亦有较高的要求。卫生部批文和国家行业标准对牡丹籽油的3种主要不饱和脂肪酸的种类及含量提出了统一的标准：亚麻酸≥38.0%、亚油酸≥25.0%、油酸≥21.0%。邵阳“凤丹”籽油3种主要不饱和脂肪酸的含量均达到该标准。本文通过相关文献[19-36]对山东菏泽、山东聊城、河南洛阳、山西襄垣、安徽铜陵、安徽亳州、湖南邵阳、浙江杭州、重庆垫江、北京、陕西凤县、旬阳、彬县、旬邑等不同产地共29个“凤丹”籽油样品提取工艺及3种主要不饱和脂肪酸含量，与邵阳“凤丹”进行了对照分析(见表5)。

如表5所示，不同产地“凤丹”籽油含有丰富的不饱和脂肪酸，含量从高到低依次为亚麻酸、亚油酸和油酸。3种主要不饱和脂肪酸总含量为52.95%～92.96%，不同产地间存在显著差异，变异系数11.97%。不同产地“凤丹”籽油单体脂肪酸的含量存在显著差异。亚麻酸含量30.76%～67.13%，变异系数24.34%。亚油酸含量20.57%～34.90%，变异系数11.98%。油酸含量0%～27.73%，变异系数60.48%。亚麻酸含量小于国家行业标准的有10个试样，占总试样的33.33%。亚油酸含量小于国家行业标准的有13个试样，占总试样的43.33%。油酸含量小于国家行业标准的有16个试样，占总试样的53.3%。其中3项指标均小于国家行业标准的有5个试样，2项指标小于国家行业标准的有8个试样，1项指标小于国家行业标准的有5个试样。如按国家行业标准的规定指标，只要其中有一项不达标，均为不合格的牡丹籽油产品，该类样品总数达20个，占总试样的66.67%。

从3种主要脂肪酸含量的变异系数分析，油酸变异系数最大，达60.48%，其中6个试样油酸含量为0%，1个试样油酸含量为0.12%，占试样总数66.67%的牡丹籽油产品达不到国家行业标准的规定指标。戚军超等[37]提出，在相同甲脂化方法、相同色谱质谱条件下，索氏提取牡丹籽油与压榨牡丹籽油在成分及数量上有所不同，压榨油得到8种脂肪酸成分，索氏提取油得到20多种脂肪酸成分，可见索氏提取油所得成分种类多于压榨油。本次检测不达标的“凤丹”籽油多数采用索氏提取，所得成分种类多于压榨油，但油酸含量很少或没有。易军鹏等[26-28]对用微波辅助提取法、超声波辅助提取法和CO2超临界萃取法提取的“凤丹”籽油进行GC/MS检测，分别检测出19种、21种、21种脂肪酸，均未检测出油酸，是否受提取方法影响，还有待深入探讨。

3 结论与讨论

湖南“凤丹”种苗多数从安徽亳州或山东菏泽调入，这些来自我国中部或纬度偏高的种源由于耐湿热性较差，引入之后普遍生长不良。王佳[38]研究发现，我国“凤丹”存在不同地理种源，北方“凤丹”种源植株粗、直根发达，适宜北方干燥、地下水位低的生态环境；南方本地“凤丹”种源主根不明显，须根发达，适宜南方湿热、土壤粘性、地下水位高的生态环境。这可能是北方“凤丹”引种南方后普遍生长不良的主要原因。调查发现，湖南本地“凤丹”品种不仅生长健壮，丹皮产量高，而且结实性能强，种子发芽率高。本研究发现，湖南本地“凤丹”籽仁粗蛋白含量为20.13%，氨基酸总含量为12.03g·100 g-1，与山西襄垣“凤丹”籽仁蛋白质中氨基酸组成相似；其籽仁含油率高达28.83%，油酸、亚油酸、亚麻酸含量均达到国家行业标准。因此，引种“凤丹”要综合考虑不同种源生态型之间的差异。

湖南“凤丹”药用栽培已有600多年历史。本土“凤丹”耐湿热性强，丹皮主产区邵阳、衡阳等地药农在长期生产实践中选育了一批耐湿热性好、丹皮产量高、质量好的“凤丹”系列品种，如“凤丹白”(“Fengdan Bai”)、“凤丹粉”(“Fengdan Fen”)、“凤丹紫”(“Fengdan Zi”)、“凤丹玉”(“Fengdan Yu”)、“凤丹绫”(“Fengdan Leng”)、“凤丹星”(“Fengdan Xing”)、 “凤丹韵”(“Fengdan Yun”)、“凤白荷”(“Feng Baihe”)、“郦家香”(“Lijiaxiang”)等,其药用品种数量在江南药用“凤丹”品种群中最为丰富[6,39]。本次检测样品是栽培面积较大的“凤丹白”品种,其油酸、亚油酸、亚麻酸含量均达到国家行业标准,籽仁蛋白质、氨基酸含量丰富,是很好的油用品种。对“凤丹”系列的其它品种要继续开展籽仁蛋白质和脂肪酸的分析研究,综合考虑不同品种之间的籽油及蛋白质营养成分的差异,可进一步筛选和培育适宜本地的优良油用品种。

“凤丹”籽仁出油率一般在20%～30%,因此,榨油后至少要产生70%的饼粕。饼粕中含有5%～7%的脂肪、20%～25%的蛋白质、50%左右的碳水化合物,还含有苯甲酸、多糖等活性成分。牡丹籽仁酶解蛋白的溶解性、保水性、乳化性及乳化稳定性均大于大豆分离蛋白[40],既可以将其进一步加工成供人食用的牡丹植物蛋白饮料、牡丹酵素、牡丹多肽、牡丹蛋白粉、牡丹酱等,也可以加工成饲料,实现牡丹产业全利用,延长产业链。目前,湖南对牡丹饼粕的开发利用尚处于起步阶段,加快这方面的研究,对促进油用牡丹产业的深入发展、提高广大农民的经济收益具有重要意义。