摘 要:本文以乳木果油為原料,旨在全面研究加納、烏干達和布基納法索乳木果油的油脂品質(zhì)。通過理化性質(zhì)對比、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析脂肪酸組成、高效液相色譜儀分析甘油三酯組成,考察3個國家乳木果油的成分和品質(zhì)。結(jié)果表明,烏干達油脂得率最高,為51.82%;加納乳木果油具有更低的酸價、水分、過氧化值和不溶性雜質(zhì),同時有更高的不皂化物含量;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法共檢測出12種脂肪酸,油酸、硬脂酸、亞油酸和棕櫚酸為3種乳木果油主要脂肪酸,這4種脂肪酸總含量均超過95%,而烏干達乳木果油具有更高的不飽和脂肪酸含量;高效液相色譜儀檢測出SOS和SOO為3種乳木果油的主要甘油三酯,烏干達乳木果油含有更多OOO甘油三酯,含量為其他兩個國家的6倍以上。綜上所述,加納乳木果油具有更好的油脂品質(zhì),而烏干達乳木果油的高不飽和脂肪酸和高OOO含量也為乳木果油的使用拓寬了應(yīng)用范圍。
關(guān)鍵詞:乳木果油;理化指標(biāo);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”所結(jié)果實的果肉常用于食用,而果核中的油脂就是乳木果油,大約占果實質(zhì)量的一半。由于氣候和土壤等原因,“乳油木”多生長于非洲大陸。非洲每年向全世界出口20萬~50萬t乳木果油,市場價值超過1.2億美元,乳木果油已經(jīng)成為富含對稱硬脂酸的甘油三酯第二大天然來源[1]。長期以來,非洲婦女收集、銷售乳木果油,期望將其轉(zhuǎn)化成一種多用途油脂[2]。乳木果油營養(yǎng)價值高、膽固醇含量低,還具有一定的抗氧化和抗炎活性[3],可被用作烹飪油、人造黃油;其常被巧克力制造商用作可可脂替代品以增加絲滑感或用于烘焙中豐富產(chǎn)品口感[4]。此外,乳木果油在當(dāng)?shù)乇粡V泛用于治療麻風(fēng)病和其他疾病[5],在工業(yè)中,也常用于制皂、化妝品、潤滑劑和油漆等[6]。
隨著國家“一帶一路”倡議的進行,我國與非洲國家實現(xiàn)了更多的互惠共贏,許多企業(yè)爭相在非洲投資辦廠,引進各種重要資源。同時,人們生活水平在不斷提高,在如何吃得更好、口感更豐富的問題上關(guān)注度越來越高[7],而乳木果油在其中均扮演著重要的角色。本文就非洲3個國家的乳木果油品質(zhì)進行對比,全面了解不同產(chǎn)地的乳木果油理化性質(zhì)差異,以期為乳木果油在我國的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)提供參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料、試劑與儀器
乳木果、乳木果油為加納、烏干達、布基納法索進口,由非洲希爾生物集團提供。甲醇、乙腈、正己烷,均為色譜純,F(xiàn)isher Scientific(Springfield, NJ, USa);三氟化硼、無水硫酸鈉、氯化鈉,均為分析純,廣州化學(xué)試劑廠(中國廣州)。Agilent 7890A-5975B單四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國Agilent公司;LC-10A高效液相色譜,日本島津公司;SEDEX 80蒸發(fā)光檢測器,迪馬科技有限公司。
1.2 實驗方法
1.2.1 提取乳木果油
乳木果干果粉碎過40目篩網(wǎng),60 ℃下過夜烘干至恒重,準(zhǔn)確稱取樣品10 g到索式提取管中,加入石油醚萃取8 h,所得萃取液濃縮烘干至恒重,稱量乳木果油質(zhì)量,計算乳木果油得率=乳木果油質(zhì)量/原料質(zhì)量×100%,實驗重復(fù)3次。
1.2.2 理化性質(zhì)測定方法
酸值測定根據(jù)《食品中酸價的測定》(GB 5009.229—2016);水分根據(jù)《食品中水分的測定》(GB 5009.3—2016)中卡爾·費休法進行微量水分測定;過氧化值測定根據(jù)《食品中過氧化值的測定》(GB 5009.227—2016);不溶性雜質(zhì)測定根據(jù)《不溶性雜質(zhì)含量的測定》(GB/T 15688—2008);熔點測定根據(jù)《在開口毛細管中熔點(滑點)的測定》(GB/T 24892—2010);皂化值測定根據(jù)《皂化值的測定》(GB/T 5534—2008);碘值檢測根據(jù)《碘值的測定》(GB/T 5532—2022);不皂化物根據(jù)《不皂化物測定》(GB/T 5535.2—2008)第2部分:己烷提取法進行檢測。
1.2.3 乳木果油脂肪酸組成
(1)甲酯化。參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》(GB 5009.168—2016),稱取油脂樣品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;冷卻至室溫,加入正己烷溶液,振蕩均勻,再加入1 mL飽和氯化鈉溶液后離心處理3 min,靜置分層。取上層有機相,無水硫酸鈉脫水,過有機相膜后待測。
(2)氣相條件。實驗采用DB-WAX毛細管柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm),以氦氣為載氣,在不分流的模式下進行分析,氮氣流速為1.5 mL·min-1;分流比1∶10;進樣口和傳輸線溫度分別為250 ℃和280 ℃。程序升溫條件為初始柱溫箱50 ℃,保持1 min,以22.5 ℃·min-1 速率升溫至175 ℃;以4℃·min-1速率升溫至230 ℃,保持20 min。
(3)質(zhì)譜條件。電子轟擊(EI)源,電子能量
70 eV,離子源溫度為230 ℃,四極桿溫度為150 ℃,溶劑延遲6 min,掃描質(zhì)量范圍(m/z)為30~500。
檢測結(jié)果采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析軟件進行分析,脂肪酸甲酯經(jīng)計算機檢索與計算機標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫NIST14進行檢索對比,結(jié)合各種脂肪酸標(biāo)品的保留時間來對比確認(rèn)脂肪酸的組成,根據(jù)面積歸一化法計算脂肪酸的相對含量。
1.2.4 高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測法檢測乳木果油甘油三酯組成
(1)樣品處理。用1 mL色譜純正己烷溶解脫除游離脂肪酸的甘油三酯5 μg,經(jīng)無水硫酸鈉除水后過濾膜待測。
(2)高效液相色譜條件。實驗采用色譜柱Thermo Scientific Dionex Acclaim? C30(250 mm×
4.6 mm,5 μm),A相為乙腈,B相為異丙醇,柱溫30 ℃,進樣量20 μL,時間程序為0~10 min,B相濃度由5%升至40%,保持70 min;80~81 min,B相濃度由40%升至70%,保持5 min;86~97 min,
B相濃度由70%降至5%。
(3)蒸發(fā)光散射檢測條件。在漂移管溫度為
40 ℃,載氣氣壓為3.5 bar,光倍增管增益為6的條件下產(chǎn)生霧化空氣。
檢測結(jié)果采用高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測法分析軟件進行分析,使用面積歸一化法分析各組分相對含量。
1.2.5 數(shù)據(jù)處理
所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用Excel 2022版本,數(shù)據(jù)表示形式采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。GC-MS數(shù)據(jù)定性分析采用NIST14.0版本進行對比分析。
2 結(jié)果與分析
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,殼中含油極少[7]。由表1可知,乳木果油得率由大到小排序為烏干達>加納>布基納法索,烏干達乳木果油的得率為51.82%,顯著高于其他兩個國家(Plt;0.05)。
2.2 乳木果油理化性質(zhì)
乳木果油的質(zhì)量一般取決于酸價、水分含量、過氧化值和不溶性雜質(zhì)這4個參數(shù)。乳木果油的游離脂肪酸是衡量乳木果油中的三?;视捅恢久富蚱渌镔|(zhì)(如熱和光)分解的程度,其通常作為評價油品質(zhì)和可食用性的一般指標(biāo)[8]。由表2可知,酸價由小到大排序為加納<烏干達<布基納法索,加納乳木果油酸價顯著低于其他兩個國家(Plt;0.05)。油中水分的存在會影響油的質(zhì)量,水分過多會造成微生物大量生長繁殖[9],還會使脂質(zhì)氧化導(dǎo)致酸敗的發(fā)生[10],從而縮短脂肪及其相應(yīng)產(chǎn)品的保質(zhì)期,加納乳木果油的水分含量最低,為0.077%,這也可能是其酸價最低的原因。過氧化值是長脂肪酸鏈通過自動氧化生成過氧化物而降解的指標(biāo),過氧化物會分解成酮、醛等其他化學(xué)物質(zhì),從而產(chǎn)生強烈的、令人不快的味道和氣味[11],3個國家的乳木果油中,加納乳木果油的過氧化值顯著低于其他兩個國家(Plt;0.05)。不溶性雜質(zhì)指的是乳木果油中的污垢和其他異物,不溶性雜質(zhì)可能通過機械壓榨,與土壤、水、地面以及包裝材料的物理接觸進入乳木果油。不溶性雜質(zhì)的數(shù)量是決定乳木果油變質(zhì)的重要質(zhì)量參數(shù),如金屬可以催化乳木果油的氧化,從而降低其市場價值。加納乳木果油的不溶性雜質(zhì)含量最低,為0.12%。綜合以上4個指標(biāo),可以看出,加納乳木果油的品質(zhì)更好,這可能得益于它有更低的水分和更少的不溶性雜質(zhì)。
加納和布基納法索的乳木果油的有相近的熔點,而烏干達乳木果油熔點最低。乳木果油在化妝品行業(yè)的功效是由于其特定的不皂化物含量(5%~7%),這比任何其他植物油都要高得多,成分包括三萜化合物、兒茶素、生育酚和兒茶素等,其顯示出抗氧化、抗炎、抗腫瘤、紫外線保護和蛋白酶抑制特性[6]。加納乳木果油中的不皂化物含量比烏干達高38.27%、比布基納法索高56.83%,更具有潛在的應(yīng)用優(yōu)勢。皂化值由大到小排序為布基納法索>烏干達>加納。碘值表示油脂中不飽和脂肪酸的含量,碘值越高不飽和脂肪酸含量越高,碘值越高油脂保質(zhì)期越短[12],3個國家的乳木果油中,烏干達的乳木果油碘值達到83.45 mg·g-1,顯著高于其他兩個國家(Plt;0.05)。
綜合以上的理化指標(biāo),加納乳木果油油脂品質(zhì)在3個國家中最好,因為它有更低的酸價、水分、過氧化值和不溶性雜質(zhì),可以減少油脂精煉的成本和損失,此外它還有更高的不皂化物含量,這為乳木果油的使用提供了更多的可能性。
2.3 乳木果油脂肪酸的組成
通過脂肪酸的甲酯化處理共檢測出12種脂肪酸,其中烏干達和布基納法索乳木果油均含9種脂肪酸;加納乳木果油含有12種脂肪酸,脂肪酸種類最豐富,含有其他兩個國家乳木果油沒有的棕櫚油酸、二十碳二烯酸和二十二碳酸,詳見表3。3個國家的乳木果油中含量最高的4種脂肪酸均為油酸、硬脂酸、亞油酸和棕櫚酸,這4種脂肪酸總含量均超過95%,王燕紅等[13]指出,乳木果油的脂肪酸平均組成為油酸41%~52%、硬脂酸30%~46%、棕櫚酸3%~8%、棕櫚油酸0%~0.3%、亞油酸4%~12%、亞麻酸0%~1.3%、花生酸0.2%~3.0%以及花生烯酸0%~0.6%,這與本文的檢測結(jié)果基本一致。烏干達乳木果油中油酸含量高于其他兩個國家,同時不飽和脂肪酸(棕櫚油酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、二十碳烯酸、二十碳二烯酸和二十二碳烯酸)的含量達到65.17%,高于加納的50.26%和布基納法索的53.12%。脂肪酸飽和程度與油脂的質(zhì)量以及營養(yǎng)功能有密切關(guān)系,尤其是不飽和脂肪酸,與人體的健康息息相關(guān)[14]。不飽和脂肪酸作為降脂、改善腦功能、降低血糖等多種功效的物質(zhì),深受廣大消費者的重視[15]。
2.4 乳木果油甘油三酯組成
采用高效液相色譜法對乳木果油甘油三酯進行檢測,由圖1和表4可知,3個國家乳木果油的甘油三酯含量最高的兩個均為SOS和SOO,研究也指出烏干達粗榨乳木果油中主要甘油三酯為SOO(33.39%)、OOO(19.07%)和SOS(19.87%)[16]。加納和布基納法索的甘油三酯組成相似,SOS和SOO總含量均超過83%,與之相比,烏干達乳木果油最大的差異在于OOO,含量為其他兩個國家的6倍以上,與飽和-不飽和-不飽和和不飽和-不飽和-不飽和甘油三酯相比,飽和-不飽和-飽和甘油三酯的濃度決定了乳木果油的熔點,這導(dǎo)致了烏干達乳木果油的熔點更低[16]。在食品工業(yè)中,天然可可脂中含有同樣高含量的SOS甘油三酯,這使得乳木果油適合用作可可脂替代物,用于巧克力和其他替代產(chǎn)品[17]。此外,由于其熔點高于天然可可脂,結(jié)合其飽和脂肪酸的高濃度及其結(jié)晶特征,乳木果油也是棕櫚油的潛在替代品。
3 結(jié)論
對加納、烏干達和布基納法索乳木果油進行提取,烏干達乳木果油的得率為51.82%,顯著高于其他兩個國家。通過理化指標(biāo)的檢測,加納乳木果油油脂品質(zhì)在3個國家中最好,因為它有更低的酸價、水分、過氧化值和不溶性雜質(zhì),更高的不皂化物含量。氣相色譜質(zhì)譜法共檢測出12種脂肪酸,油酸、硬脂酸、亞油酸和棕櫚酸為主要脂肪酸,3個國家乳木果油這4種脂肪酸總含量均超過95%,烏干達乳木果油具有更高的油酸含量。高效液相色譜檢測出SOS和SOO為3個種乳木果油主要的甘油三酯,烏干達乳木果油最大的差異在于OOO,含量為其他兩個國家的
6倍以上。綜上所述,加納乳木果油油脂品質(zhì)最好,烏干達乳木果油的高不飽和脂肪酸和高OOO含量也為乳木果油的使用拓寬了應(yīng)用范圍。
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基金項目:農(nóng)業(yè)和社會發(fā)展科技專題項目(SL2022B03J01173);廣東省功能食品活性物重點實驗室(2018B030322010)。
作者簡介:李一峰(1994—),男,廣東湛江人,碩士。研究方向:天然產(chǎn)物化學(xué)。
通信作者:曹庸(1966—),男,苗族,湖南湘西人,博士,教授。研究方向:天然活性物的分離純化鑒定及活性。E-mail: 2576652397@qq.com。