摘 要:本文以乳木果油为原料,旨在全面研究加纳、乌干达和布基纳法索乳木果油的油脂品质。通过理化性质对比、气相色谱-质谱联用法分析脂肪酸组成、高效液相色谱仪分析甘油三酯组成,考察3个国家乳木果油的成分和品质。结果表明,乌干达油脂得率最高,为51.82%;加纳乳木果油具有更低的酸价、水分、过氧化值和不溶性杂质,同时有更高的不皂化物含量;气相色谱-质谱联用法共检测出12种脂肪酸,油酸、硬脂酸、亚油酸和棕榈酸为3种乳木果油主要脂肪酸,这4种脂肪酸总含量均超过95%,而乌干达乳木果油具有更高的不饱和脂肪酸含量;高效液相色谱仪检测出SOS和SOO为3种乳木果油的主要甘油三酯,乌干达乳木果油含有更多OOO甘油三酯,含量为其他两个国家的6倍以上。综上所述,加纳乳木果油具有更好的油脂品质,而乌干达乳木果油的高不饱和脂肪酸和高OOO含量也为乳木果油的使用拓宽了应用范围。
关键词:乳木果油;理化指标;脂肪酸;甘油三酯
Shea Butter Quality Study in Three African Countries
LI Yifeng1, CHEN Zhishao1, DAI Weijie1, KAN Qixin2, WANG Yaohua3, CAO Yong2*
(1.Guangdong Huiertai Biotechnology Co., Ltd., Guangzhou 510700, China;
2.School of Food Science, South China Agricultural University, Guangdong Key Laboratory of Functional Food Actives, Guangdong Engineering Technology Research Center for Natural Actives, Guangzhou 510642, China;
3.Yunnan Hill Biotechnology Co., Ltd., Kunming 650214, China)
Abstract: The purpose of the experiment was to comprehensively investigate the oil quality of shea butter in Ghana, Uganda and Burkina Faso. The composition and quality of shea butter in the three countries were investigated by physicochemical property comparison, gas chromatography-mass spectrometry analysis, and high performance liquid chromatography analysis of triglyceride composition. The results showed that the yield of oil in Uganda was the highest (51.82%), and the content of Ghanaian shea butter was lower in acid value, moisture, peroxide value, insoluble impurities, and higher in unsaponifiable substances, and 12 fatty acids were detected by gas chromatography-mass spectrometry, among which oleic acid, stearic acid, linoleic acid and palmitic acid were the three main fatty acids of shea butter, and the total content of these four fatty acids exceeded 95% high performance liquid chromatography showed that SOS and SOO were the main triglycerides of the three shea butters, and Uganda shea butter had more OOO triglycerides, which were more than 6 times higher than those in the other two countries. In summary, Ghanaian shea butter has better oil quality, while the high unsaturated fatty acid and high OOO content of Uganda shea butter also broadens the application range of shea butter.
Keywords: shea butter; physicochemical indexes; fatty acids; triglycerides
乳木果油的提取源自“乳油木”,“乳油木”所结果实的果肉常用于食用,而果核中的油脂就是乳木果油,大约占果实质量的一半。由于气候和土壤等原因,“乳油木”多生长于非洲大陆。非洲每年向全世界出口20万~50万t乳木果油,市场价值超过1.2亿美元,乳木果油已经成为富含对称硬脂酸的甘油三酯第二大天然来源[1]。长期以来,非洲妇女收集、销售乳木果油,期望将其转化成一种多用途油脂[2]。乳木果油营养价值高、胆固醇含量低,还具有一定的抗氧化和抗炎活性[3],可被用作烹饪油、人造黄油;其常被巧克力制造商用作可可脂替代品以增加丝滑感或用于烘焙中丰富产品口感[4]。此外,乳木果油在当地被广泛用于治疗麻风病和其他疾病[5],在工业中,也常用于制皂、化妆品、润滑剂和油漆等[6]。
随着国家“一带一路”倡议的进行,我国与非洲国家实现了更多的互惠共赢,许多企业争相在非洲投资办厂,引进各种重要资源。同时,人们生活水平在不断提高,在如何吃得更好、口感更丰富的问题上关注度越来越高[7],而乳木果油在其中均扮演着重要的角色。本文就非洲3个国家的乳木果油品质进行对比,全面了解不同产地的乳木果油理化性质差异,以期为乳木果油在我国的技术研究和产品开发提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
乳木果、乳木果油为加纳、乌干达、布基纳法索进口,由非洲希尔生物集团提供。甲醇、乙腈、正己烷,均为色谱纯,Fisher Scientific(Springfield, NJ, USa);三氟化硼、无水硫酸钠、氯化钠,均为分析纯,广州化学试剂厂(中国广州)。Agilent 7890A-5975B单四极杆气相色谱质谱联用仪,美国Agilent公司;LC-10A高效液相色谱,日本岛津公司;SEDEX 80蒸发光检测器,迪马科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 提取乳木果油
乳木果干果粉碎过40目筛网,60 ℃下过夜烘干至恒重,准确称取样品10 g到索式提取管中,加入石油醚萃取8 h,所得萃取液浓缩烘干至恒重,称量乳木果油质量,计算乳木果油得率=乳木果油质量/原料质量×100%,实验重复3次。
1.2.2 理化性质测定方法
酸值测定根据《食品中酸价的测定》(GB 5009.229—2016);水分根据《食品中水分的测定》(GB 5009.3—2016)中卡尔·费休法进行微量水分测定;过氧化值测定根据《食品中过氧化值的测定》(GB 5009.227—2016);不溶性杂质测定根据《不溶性杂质含量的测定》(GB/T 15688—2008);熔点测定根据《在开口毛细管中熔点(滑点)的测定》(GB/T 24892—2010);皂化值测定根据《皂化值的测定》(GB/T 5534—2008);碘值检测根据《碘值的测定》(GB/T 5532—2022);不皂化物根据《不皂化物测定》(GB/T 5535.2—2008)第2部分:己烷提取法进行检测。
1.2.3 乳木果油脂肪酸组成
(1)甲酯化。参照《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》(GB 5009.168—2016),称取油脂样品20~30 mg,加入KOH甲醇溶液后水浴10~15 min;加入三氟化硼甲醇溶液,65 ℃下水浴30 min;冷却至室温,加入正己烷溶液,振荡均匀,再加入1 mL饱和氯化钠溶液后离心处理3 min,静置分层。取上层有机相,无水硫酸钠脱水,过有机相膜后待测。
(2)气相条件。实验采用DB-WAX毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm),以氦气为载气,在不分流的模式下进行分析,氮气流速为1.5 mL·min-1;分流比1∶10;进样口和传输线温度分别为250 ℃和280 ℃。程序升温条件为初始柱温箱50 ℃,保持1 min,以22.5 ℃·min-1 速率升温至175 ℃;以4℃·min-1速率升温至230 ℃,保持20 min。
(3)质谱条件。电子轰击(EI)源,电子能量
70 eV,离子源温度为230 ℃,四极杆温度为150 ℃,溶剂延迟6 min,扫描质量范围(m/z)为30~500。
检测结果采用气相色谱-质谱联用法分析软件进行分析,脂肪酸甲酯经计算机检索与计算机标准谱图库NIST14进行检索对比,结合各种脂肪酸标品的保留时间来对比确认脂肪酸的组成,根据面积归一化法计算脂肪酸的相对含量。
1.2.4 高效液相色谱-蒸发光散射检测法检测乳木果油甘油三酯组成
(1)样品处理。用1 mL色谱纯正己烷溶解脱除游离脂肪酸的甘油三酯5 μg,经无水硫酸钠除水后过滤膜待测。
(2)高效液相色谱条件。实验采用色谱柱Thermo Scientific Dionex Acclaim® C30(250 mm×
4.6 mm,5 µm),A相为乙腈,B相为异丙醇,柱温30 ℃,进样量20 μL,时间程序为0~10 min,B相浓度由5%升至40%,保持70 min;80~81 min,B相浓度由40%升至70%,保持5 min;86~97 min,
B相浓度由70%降至5%。
(3)蒸发光散射检测条件。在漂移管温度为
40 ℃,载气气压为3.5 bar,光倍增管增益为6的条件下产生雾化空气。
检测结果采用高效液相色谱-蒸发光散射检测法分析软件进行分析,使用面积归一化法分析各组分相对含量。
1.2.5 数据处理
所有的数据统计采用Excel 2022版本,数据表示形式采用平均值±标准差。GC-MS数据定性分析采用NIST14.0版本进行对比分析。
2 结果与分析
2.1 乳木果油得率
乳木果核中含油脂40%~55%,油分主要集中在果仁中,壳中含油极少[7]。由表1可知,乳木果油得率由大到小排序为乌干达>加纳>布基纳法索,乌干达乳木果油的得率为51.82%,显著高于其他两个国家(Plt;0.05)。
2.2 乳木果油理化性质
乳木果油的质量一般取决于酸价、水分含量、过氧化值和不溶性杂质这4个参数。乳木果油的游离脂肪酸是衡量乳木果油中的三酰基甘油被脂肪酶或其他物质(如热和光)分解的程度,其通常作为评价油品质和可食用性的一般指标[8]。由表2可知,酸价由小到大排序为加纳<乌干达<布基纳法索,加纳乳木果油酸价显著低于其他两个国家(Plt;0.05)。油中水分的存在会影响油的质量,水分过多会造成微生物大量生长繁殖[9],还会使脂质氧化导致酸败的发生[10],从而缩短脂肪及其相应产品的保质期,加纳乳木果油的水分含量最低,为0.077%,这也可能是其酸价最低的原因。过氧化值是长脂肪酸链通过自动氧化生成过氧化物而降解的指标,过氧化物会分解成酮、醛等其他化学物质,从而产生强烈的、令人不快的味道和气味[11],3个国家的乳木果油中,加纳乳木果油的过氧化值显著低于其他两个国家(Plt;0.05)。不溶性杂质指的是乳木果油中的污垢和其他异物,不溶性杂质可能通过机械压榨,与土壤、水、地面以及包装材料的物理接触进入乳木果油。不溶性杂质的数量是决定乳木果油变质的重要质量参数,如金属可以催化乳木果油的氧化,从而降低其市场价值。加纳乳木果油的不溶性杂质含量最低,为0.12%。综合以上4个指标,可以看出,加纳乳木果油的品质更好,这可能得益于它有更低的水分和更少的不溶性杂质。
加纳和布基纳法索的乳木果油的有相近的熔点,而乌干达乳木果油熔点最低。乳木果油在化妆品行业的功效是由于其特定的不皂化物含量(5%~7%),这比任何其他植物油都要高得多,成分包括三萜化合物、儿茶素、生育酚和儿茶素等,其显示出抗氧化、抗炎、抗肿瘤、紫外线保护和蛋白酶抑制特性[6]。加纳乳木果油中的不皂化物含量比乌干达高38.27%、比布基纳法索高56.83%,更具有潜在的应用优势。皂化值由大到小排序为布基纳法索>乌干达>加纳。碘值表示油脂中不饱和脂肪酸的含量,碘值越高不饱和脂肪酸含量越高,碘值越高油脂保质期越短[12],3个国家的乳木果油中,乌干达的乳木果油碘值达到83.45 mg·g-1,显著高于其他两个国家(Plt;0.05)。
综合以上的理化指标,加纳乳木果油油脂品质在3个国家中最好,因为它有更低的酸价、水分、过氧化值和不溶性杂质,可以减少油脂精炼的成本和损失,此外它还有更高的不皂化物含量,这为乳木果油的使用提供了更多的可能性。
2.3 乳木果油脂肪酸的组成
通过脂肪酸的甲酯化处理共检测出12种脂肪酸,其中乌干达和布基纳法索乳木果油均含9种脂肪酸;加纳乳木果油含有12种脂肪酸,脂肪酸种类最丰富,含有其他两个国家乳木果油没有的棕榈油酸、二十碳二烯酸和二十二碳酸,详见表3。3个国家的乳木果油中含量最高的4种脂肪酸均为油酸、硬脂酸、亚油酸和棕榈酸,这4种脂肪酸总含量均超过95%,王燕红等[13]指出,乳木果油的脂肪酸平均组成为油酸41%~52%、硬脂酸30%~46%、棕榈酸3%~8%、棕榈油酸0%~0.3%、亚油酸4%~12%、亚麻酸0%~1.3%、花生酸0.2%~3.0%以及花生烯酸0%~0.6%,这与本文的检测结果基本一致。乌干达乳木果油中油酸含量高于其他两个国家,同时不饱和脂肪酸(棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、二十碳烯酸、二十碳二烯酸和二十二碳烯酸)的含量达到65.17%,高于加纳的50.26%和布基纳法索的53.12%。脂肪酸饱和程度与油脂的质量以及营养功能有密切关系,尤其是不饱和脂肪酸,与人体的健康息息相关[14]。不饱和脂肪酸作为降脂、改善脑功能、降低血糖等多种功效的物质,深受广大消费者的重视[15]。
2.4 乳木果油甘油三酯组成
采用高效液相色谱法对乳木果油甘油三酯进行检测,由图1和表4可知,3个国家乳木果油的甘油三酯含量最高的两个均为SOS和SOO,研究也指出乌干达粗榨乳木果油中主要甘油三酯为SOO(33.39%)、OOO(19.07%)和SOS(19.87%)[16]。加纳和布基纳法索的甘油三酯组成相似,SOS和SOO总含量均超过83%,与之相比,乌干达乳木果油最大的差异在于OOO,含量为其他两个国家的6倍以上,与饱和-不饱和-不饱和和不饱和-不饱和-不饱和甘油三酯相比,饱和-不饱和-饱和甘油三酯的浓度决定了乳木果油的熔点,这导致了乌干达乳木果油的熔点更低[16]。在食品工业中,天然可可脂中含有同样高含量的SOS甘油三酯,这使得乳木果油适合用作可可脂替代物,用于巧克力和其他替代产品[17]。此外,由于其熔点高于天然可可脂,结合其饱和脂肪酸的高浓度及其结晶特征,乳木果油也是棕榈油的潜在替代品。
3 结论
对加纳、乌干达和布基纳法索乳木果油进行提取,乌干达乳木果油的得率为51.82%,显著高于其他两个国家。通过理化指标的检测,加纳乳木果油油脂品质在3个国家中最好,因为它有更低的酸价、水分、过氧化值和不溶性杂质,更高的不皂化物含量。气相色谱质谱法共检测出12种脂肪酸,油酸、硬脂酸、亚油酸和棕榈酸为主要脂肪酸,3个国家乳木果油这4种脂肪酸总含量均超过95%,乌干达乳木果油具有更高的油酸含量。高效液相色谱检测出SOS和SOO为3个种乳木果油主要的甘油三酯,乌干达乳木果油最大的差异在于OOO,含量为其他两个国家的
6倍以上。综上所述,加纳乳木果油油脂品质最好,乌干达乳木果油的高不饱和脂肪酸和高OOO含量也为乳木果油的使用拓宽了应用范围。
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基金项目:农业和社会发展科技专题项目(SL2022B03J01173);广东省功能食品活性物重点实验室(2018B030322010)。
作者简介:李一峰(1994—),男,广东湛江人,硕士。研究方向:天然产物化学。
通信作者:曹庸(1966—),男,苗族,湖南湘西人,博士,教授。研究方向:天然活性物的分离纯化鉴定及活性。E-mail: 2576652397@qq.com。