食用油作为日常饮食中必不可少的成分,是膳食中脂肪酸的重要来源,如何健康用油成为了人们日益关心的话题。食用油中较为常用的是植物油,其脂肪酸对人体健康发挥着重要的作用,且每种脂肪酸对健康的作用不同,有研究表明,脂肪酸的均衡摄入有利于改善饮食健康状况[1]。因此,脂肪酸相对含量是植物油营养价值和品质的一项重要评价指标。
植物油中的微量营养物质包含角鲨烯和植物甾醇。角鲨烯广泛存在于动植物体内,是人体一种必需的类固醇物质[2];植物油是植物甾醇主要的来源,植物甾醇有降血脂的作用,有助于人体心血管的健康[3],因此,越来越多的研究将植物油微量营养物质作为评价植物油营养价值的一个指标。
蓝莓是杜鹃花科越橘属植物,具有抗氧化[4]、抗炎[5]和保护视力[6]等作用,目前被越来越多地应用于食品、保健等领域,具有较高的营养价值和经济价值。在生产加工过程中,提取后剩余的蓝莓果渣则一般作为工业废料被丢弃,造成了严重的资源浪费。本实验选用提取后蓝莓果渣中的蓝莓籽,经超临界CO2萃取后得蓝莓籽油,蓝莓籽油与大豆油、花生油、玉米油、葵花籽油、胡麻油和芝麻油市场常用的6种植物油,运用GC-MS技术,进行脂肪酸和微量营养物质的含量对比,分析各植物油脂肪酸的相对含量,计算评价各植物油脂肪酸营养价值,同时,测定各植物油微量营养物质的含量,探究蓝莓籽油相对于常用6种植物油在脂肪酸和微量营养物质等营养成分含量上的优势,为蓝莓的资源开发利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
蓝莓籽,浙江蓝美科技股份有限公司;KOH、无水Na2SO4,以上均为分析纯,国药集团;甲醇(纯度99.9%)、正己烷(纯度98.5%)、丙酮(纯度,99.6%),赛默飞公司;37种脂肪酸甲酯标准品(纯度GC≥98.0%),Anpel公司;角鲨烯标准品(纯度GC≥98.0%),Solarbio公司;菜油甾醇标准品(纯度GC≥98.0%),MedChemExpress公司;β-谷甾醇标准品(纯度GC>95.0%),阿拉丁公司。
HA120-50-02超临界CO2萃取仪器,南通市华安超临界萃取有限公司;Advontage A10超纯水机器,Aillipore公司;8890气相色谱仪、7000D质谱仪,安捷伦公司。
1.2 实验方法
1.2.1 蓝莓籽油提取方法
将150 g蓝莓籽粉末,放入超临界CO2萃取釜中,设置萃取条件：温度45 ℃,萃取压力30 MPa,CO2流量20 L/h,萃取时间1.5 h,得蓝莓籽油。
1.2.2 溶液配置
精密称取KOH 1.0 g,用甲醇溶解后定容至50 mL,配置成0.5 mol/L溶液;精密称取KOH 5.6 g,用乙醇溶解后定容至50 mL,配置成2 mol/L溶液。
1.2.3 植物油的前处理
甲酯化[7]：取各植物油0.5 mL,加入10 mL正己烷和5 mL 0.14 mol/L KOH-甲醇溶液,水浴锅60 ℃回流30 min,放置常温后用超纯水定容至25 mL,超声5 min,5 500 r/min离心20 min,取上清液加入适量的无水Na2SO4干燥,上清液过0.22 μm微孔滤膜后待测脂肪酸和角鲨烯。
皂化[8]：取各植物油0.5 g,加入5 mL 2 mol/L氢氧化钾-乙醇溶液,充分振荡3 min后,在75 ℃水浴锅中回流60 min,冷却后加5 mL去离子水和正己烷,充分涡旋提取5 min,静置分层,吸取上层有机相,经3 000 r/min离心20 min后,过0.22 μm微孔滤膜,测植物甾醇。
1.2.4 标准曲线的制备
1.2.4.1 标准品母液的配置
精密称取0.025 g的37种脂肪酸甲酯混合标准品,用0.5 mL正己烷溶解完全,配制成50.0 mg/mL的37种脂肪酸甲酯混合标准品;精密称取0.001 g角鲨烯标准品,用丙酮超声定容至1 mL,配置成1.0 mg/mL的角鲨烯标准品母液;精密称取菜油甾醇0.001 g和β-谷甾醇0.002 g,用甲醇溶液超声定容至1 mL,配置成含有1.0 mg/mL菜油甾醇和2.0 mg/mL β-谷甾醇的混合标准品溶液母液。
1.2.4.2 标准曲线的配置
将角鲨烯标准品母液用丙酮稀释成125.00、62.50、31.25、15.63、7.81 μg/mL的梯度溶液;将菜油甾醇和β-谷甾醇的混合母液用甲醇稀释成含有0.50、0.25、0.13、0.07、0.03 mg/L浓度梯度的菜油甾醇和1.00、0.50、0.25、0.13、0.07 mg/L浓度梯度的β-谷甾醇溶液。
1.2.5 脂肪酸的GC-MS方法
色谱柱：HP-88毛细管色谱柱(100 m×0.25 mm,0.20 μm,Agilent公司);进样口温度250 ℃;程序升温：初始150 ℃,保留时间3 min;以12 ℃/min升至180 ℃,保留3 min;以2 ℃/min升至220 ℃,保留5 min;以20 ℃/min升至240 ℃,保留2 min;进样量1 μL;分流比85∶1。溶剂延迟8.3 min;离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;MS1模式,质量扫描范围(m/z)：20～1 000[7]。
1.2.6 角鲨烯的GC-MS方法
色谱柱：HP-5毛细管色谱柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm,Agilent公司);进样口温度250 ℃;程序升温初始200 ℃,保留时间1 min;以35 ℃/min升至300 ℃,保留4 min;进样量：1 μL;分流比5∶1。溶剂延迟2 min;离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;MS1 SIM模式,定量离子(m/z)：69、81、95、137;定量离子(m/z)：69[9]。
1.2.7 甾醇的GC-MS方法
色谱柱：HP-5毛细管色谱柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm,Agilent公司);进样口温度250 ℃;程序升温：初始250 ℃,以3 ℃/min升至300 ℃,保留1 min;进样量1 μL;进样模式不分流;到分流出口的吹扫流量：1 mL/min,吹扫时间0.75 min;溶剂延迟2 min;离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;MS1模式,质量扫描范围(m/z)：20～1 000[10]。
1.2.8 植物油脂肪酸营养价值评价
统计分析各植物油中单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid/saturated fatty acid,M/S)、多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids/saturated fatty acid,P/S)、致动脉粥样硬化指数(atherogenic index,AI)和高胆固醇指数(high cholesterol index,HI),用于评价各植物油脂肪酸的营养价值[11]。
1.3 数据处理
使用Excel 2020软件进行统计学计算和制表,采用GraphPad Prism软件进行数据分析。所有实验平行测定3次,实验结果用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 各植物油脂肪酸组成成分和含量对比
2.1.1 各植物油脂肪酸组成成分和含量
实验测定分析了蓝莓籽油在内的7种植物油脂肪酸,经甲酯化前处理后,与37种脂肪酸甲酯标准品对照,得出蓝莓籽油、大豆油、胡麻油和芝麻油含有16种脂肪酸,葵花籽油、玉米油含有14种脂肪酸,花生油含有10种脂肪酸,各植物油脂肪酸总离子流图如图1所示。另外,分析得出各植物油饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的相对含量之比,结果如表1、表2和表3所示,可以看出蓝莓籽油的饱和脂肪酸相对含量最低,与其他6种植物油相比具有显著差异;蓝莓籽油中单不饱和脂肪酸相对含量为(24.96±0.19)%,与其他6种植物油相比,相对含量不具有优势,且与相对含量最高的芝麻油相比有统计学差异;蓝莓籽油多不饱和脂肪酸与6种植物油相比,相对含量最高,且都具有显著性差异。综上,蓝莓籽油与其他6种植物油脂肪酸相对含量相比,饱和脂肪酸相对含量最低;多不饱和脂肪酸相对含量最高。
a-37种脂肪酸甲酯标准品;b-蓝莓籽油;c-大豆油;d-花生油;e-葵花籽油;f-玉米油;g-胡麻油;h-芝麻油
图1 37种脂肪酸气相-质谱联用总离子流图
Fig.1 Total ion flow diagrams of 37 fatty acids by gas phase mass spectrometry
1-丁酸甲酯;2-己酸甲酯;3-辛酸甲酯;4-葵酸;5-十一碳酸甲酯;6-月桂酸;7-十三碳酸甲酯;8-肉豆蔻酸;9-肉豆蔻脑酸;10-十五酸;11-顺-10-十五碳一烯酸甲酯;12-棕榈酸;13-棕榈油酸;14-十七酸;15-顺-10-十七碳一烯酸甲酯;16-硬脂酸;17-油酸;18-反油酸;19-反亚油酸;20-亚油酸;21-花生酸;22-顺,顺,顺-6,9,12-十八碳三烯酸甲酯;23-α-亚麻酸;24-顺-11-二十碳一烯酸甲酯;25-二十一酸;26-二十碳二烯酸;27-山嵛酸;28-顺,顺,顺-8,11,14-二十碳三烯酸甲酯;29-顺-11,14,17-二十碳三烯酸甲酯;30-顺-13-二十二碳一烯 酸甲酯;31-二十三酸;32-顺-13,16-二十二碳二烯酸甲酯;33-顺-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸甲酯;34-二十四酸;35-神经酸
表1 七种植物油饱和脂肪酸的含量 单位：%
Table 1 Content of saturated fatty acids in seven vegetable oils
类别脂肪酸种类蓝莓籽油大豆油花生油葵花籽油玉米油胡麻油芝麻油饱和脂肪酸月桂酸C12∶0-- -----肉豆蔻酸C14∶00.03±0.000.09±0.01∗-0.10±0.01∗-0.06±0.01∗-棕榈酸C16∶06.88±0.2914.28±0.02∗14.18±0.02∗9.59±0.01∗14.87±0.02∗7.48±0.02∗12.65±0.06∗十七酸C17∶00.04±0.010.11±0.00∗0.09±0.02∗-0.07±0.01∗0.06±0.01∗0.06±0.01∗硬脂酸C18∶02.19±0.145.96±0.02∗5.24±0.01∗5.18±0.01∗2.03±0.015.49±0.01∗8.46±0.01∗花生酸C20∶00.22±0.020.53±0.01∗2.14±0.02∗14.89±0.02∗0.44±0.02∗0.27±0.02∗0.88±0.01∗山嵛酸C23∶00.05±0.010.59±0.01∗3.42±0.01∗1.04±0.04∗0.13±0.01∗0.21±0.02∗0.20±0.01∗二十四酸C24∶0-0.18±0.011.58±0.040.36±0.020.11±0.010.11±0.020.10±0.01合计9.40±0.4721.74±0.07∗26.65±0.11∗31.15±0.09∗17.65±0.08∗13.68±0.09∗ 22.34±0.09∗
注：*表示蓝莓籽油对其他植物油之间具有显著差异,“-”表示未测到数值(下同)。
表2 七种植物油单不饱和脂肪酸的含量 单位：%
Table 2 Content of monounsaturated fatty acids in seven vegetable oils
类别脂肪酸种类蓝莓籽油大豆油花生油葵花籽油玉米油胡麻油芝麻油单不饱和脂肪酸棕榈油酸C16∶10.06±0.010.09±0.01-0.13±0.01 0.08±0.01∗0.11±0.01 0.13±0.01∗FUMA油酸C18∶1n9c24.90±0.371.83±0.010.47±0.021.05±0.0129.22±0.04∗1.45±0.0238.08±0.11合计24.96±0.191.92±0.020.47±0.021.19±0.0229.31±0.05∗1.56±0.0338.21±0.01∗
表3 七种植物油多不饱和脂肪酸的含量 单位：%
Table 3 Content of polyunsaturated fatty acids in seven vegetable oils
脂肪酸种类蓝莓籽油大豆油花生油葵花籽油玉米油胡麻油芝麻油亚油酸C18∶2n6c33.38±0.5541.03±0.1234.27±0.0332.92±0.06∗50.83±0.09 0.12±0.01∗38.27±0.06α-亚麻酸C18∶3n331.13±0.347.55±0.02∗0.83±0.01∗0.11±0.02∗0.77±0.03∗37.19±0.060.22±0.02∗二十碳二烯酸C20∶20.04±0.00----0.02±0.010.03±0.01合计64.55±0.8948.58±0.14∗35.10±0.01∗33.02±0.08∗51.61±0.13∗37.33±0.08∗38.51±0.08∗
2.1.2 各植物油脂肪酸营养价值评价
计算并分析7种植物油M/S,P/S,AI和HI的指标,用该指标评价各植物油中脂肪酸方面的营养价值,结果如表4所示。蓝莓籽油M/S值和P/S值最高,与其他6种植物油之间具有显著差异;蓝莓籽油AI和HI值最低,与其他6种植物油之间差异显著。
表4 七种植物油脂肪酸营养价值的比较
Table 4 Comparison of nutritional value of fatty acids in seven vegetable oils
类别蓝莓籽油大豆油花生油葵花籽油玉米油胡麻油芝麻油单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(M/S)2.66±0.090.09±0.00∗0.02±0.00∗0.04±0.00∗1.66±0.01∗0.11±0.00∗1.71±0.01∗多不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(P/S)6.88±0.442.23±0.01∗1.32±0.02∗1.06±0.00∗2.92±0.01∗2.73±0.02∗1.72±0.01∗致动脉粥样硬化指数(AI)0.08±0.000.29±0.00∗1.60±0.00∗0.29±0.00∗0.18±0.00∗0.20±0.00∗0.18±0.00∗高胆固醇指数(HI)6.91±0.2914.37±0.03∗14.18±0.02∗9.69±0.01∗14.87±0.02∗7.54±0.03∗12.65±0.06∗
2.2 各植物油微量营养物质含量对比
2.2.1 各植物油角鲨烯含量对比
图2是角鲨烯标准品和蓝莓籽油角鲨烯的总离子流图,同时,确定角鲨烯标准曲线为A=1.667C-12.805(R2=0.999 9),线性关系良好,测得7种植物油角鲨烯的含量如表5所示。蓝莓籽油角鲨烯含量为(64.18±0.12) μg/mL,与其他6种植物油相比含量最高。
a-角鲨烯标准品;b-蓝莓籽油
图2 角鲨烯气相-质谱联用总离子流图
Fig.2 Total ion flow diagram of squalene by gas phase-mass spectrometry
表5 七种植物油角鲨烯含量 单位：μg/mL
Table 5 Squalene content in seven vegetable oils
样品名称蓝莓籽油大豆油花生油玉米油葵花籽油胡麻油芝麻油角鲨烯64.18±0.1211.49±0.0617.56±0.1314.63±0.3713.64±0.058.59±0.068.12±0.03
2.2.2 各植物油植物甾醇含量对比
本实验测定了蓝莓籽油和6种常用植物油菜油甾醇和β-谷甾醇的含量,并进行了对比。图3是菜油甾醇、β谷甾醇混合标准品和蓝莓籽油两种植物甾醇的总离子流图,同时确定菜油甾醇和β-谷甾醇的标准曲线,分别为A=0.052C-1.047(R2=0.991)和A=0.056C-2.65(R2=0.998),线性关系良好。测定7种植物油甾醇的含量如表6所示,玉米油的植物甾醇含量最高,分别为(0.868±0.004)和(2.618±0.014) mg/mL,蓝莓籽油以β-谷甾醇为主,含量为(1.456±0.029) mg/mL,仅次于玉米油。
a-角鲨烯标准品;b-蓝莓籽油
图3 甾醇气相-质谱联用总离子流图
Fig.3 Total ion flow diagram of sterol by gas phase-mass spectrometry
表6 七种植物油甾醇含量 单位：mg/mL
Table 6 Sterol content in seven vegetable oils
样品名称蓝莓籽油大豆油花生油玉米油葵花籽油胡麻油芝麻油菜油甾醇0.063±0.0030.303±0.0020.166±0.0030.868±0.0040.140±0.0030.614±0.0020.449±0.003β-谷甾醇1.456±0.0290.664±0.0020.565±0.0082.618±0.0140.873±0.0160.941±0.0061.377±0.019
3 结论与讨论
陈亮等[7]曾检测出蓝莓籽油有13种脂肪酸,其中饱和脂肪酸相对含量11.75%、不饱和脂肪酸相对含量87.12%,本实验检测的蓝莓籽油饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸相对含量分别为9.40%和89.51%,2个实验脂肪酸相对含量略有差别,具体原因可能是由于蓝莓籽油的提取方法不同造成,前者使用的石油醚提取法,后者采用超临界CO2提取方法,并且本实验提取方法未使用有机试剂,更安全可靠,对人体没有伤害。
研究表明,饱和脂肪酸对人体健康有一定的积极作用,但是摄入过多则会导致血脂升高,引起高血脂、高胆固醇和动脉粥样硬化等病症[12],造成“三高”、肥胖等症状,对体内胰岛素的含量造成影响,且诱导脂肪肝的产生[13-15],危害身体健康;而不饱和脂肪酸可以抗血栓和降低“三高”,同时还有抗氧化作用[16-17],其中,多不饱和脂肪酸的α-亚麻酸有改善肥胖小鼠的作用[18-19],因此在日常饮食中,高含量的不饱和脂肪酸油脂对人类健康更有益。实验结果表明,蓝莓籽油饱和脂肪酸相对含量为(9.40±0.47)%,显著低于其他6种植物油;蓝莓籽油多不饱和脂肪酸相对含量为(64.55±0.89)%,显著高于其他6种植物油,因而蓝莓籽油促进人体健康的积极作用较其他6种植物油效果更佳。
目前更多的研究将脂肪酸营养价值指标作为评价食品中脂肪酸对人体健康的作用,有研究采用致动脉粥样指数(AI)和致高胆固醇指数(HI)来评估蒸煮对地中海贻贝成分的影响和评价鳀鱼营养成分[20-21],从而研究其对人体健康的影响。植物油脂肪酸的营养价值主要体现在脂肪酸的比例上[20-21],据文献报道,M/S和P/S比值越高,说明植物油中不饱和脂肪酸相对含量高,越有益于身体健康,AI和HI的比值越低,说明植物油致动脉粥样硬化和高胆固醇的概率就越小[11]。实验结果表明,蓝莓籽油M/S和P/S值分别为(2.66±0.09)和(6.88±0.44),在7种植物油中比值最高,说明蓝莓籽油与6种植物油相比更有利于身体健康;AI和HI比值较其他植物油比值最低,分别为(0.08±0.00)和(6.91±0.29),说明蓝莓籽油比其他6种植物油造成机体动脉粥样硬化和高胆固醇的概率小;有文献报道,致动脉粥样硬化指数(AI)用于评价植物油对高血压和肥胖的影响,高胆固醇指数(HI)用于评价植物油对心血管疾病的影响[11],AI和HI值越高机体越易患相关疾病,AI和HI值低的植物油具有预防动脉粥样硬化和高胆固醇的形成的作用[22-23],结合实验结果,表明摄入蓝莓籽油人体患心血管疾病的风险较摄入其他植物油相比更低。
角鲨烯具有良好的抗氧化作用和自由基清除能力[2]。植物油中的角鲨烯成分,一方面可以有效缓解从动物体内提取角鲨烯工艺难度大的状况,另一方面又可以提高植物油的质量品质。本研究检测的7种植物油中,蓝莓籽油的角鲨烯含量最高,为64.18 μg/mL,暗示可将蓝莓籽作为角鲨烯的优势植物来源[24]。
植物甾醇具有降低血清胆固醇、降血脂、抗癌、抗炎和免疫调节等生理功能[25],是评价油品质的一个重要指标。植物油中甾醇对人体是有益的,因此,植物油中甾醇的含量也在一定程度上体现出植物油的品质,植物甾醇含量高且比例适宜的植物油品质更好。另外,有研究指出,菜油甾醇会削弱谷甾醇降低胆固醇的作用,在谷甾醇产品中,菜油甾醇的含量应该低于40%左右[26],在蓝莓籽油的植物甾醇含量中,β-谷甾醇含量高,为(1.456±0.029) mg/mL,而菜油甾醇的含量低,为(0.063±0.003) mg/mL,结果表明,蓝莓籽油有利于谷甾醇发挥降低胆固醇的作用,同时说明蓝莓籽油具有良好的植物油品质。
本研究对蓝莓籽资源的开发利用,新型蓝莓籽油的营养价值评估、油脂提取工艺和相关食品及保健品的产品研发提供理论支持。健康是促进人的全面发展的必然要求,此类健康油脂的研发对目前社会食品健康,人群中动脉粥样硬化、高胆固醇血症等慢病预防等方面具有实际应用价值,有利于我国健康中国建设。
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