南美油藤種子的營(yíng)養(yǎng)成分與開(kāi)發(fā)前景分析

劉 果 高麗瓊 吳志華 彭 彥 尚秀華

(國(guó)家林業(yè)和草原局桉樹(shù)研究開(kāi)發(fā)中心，湛江 524022)

南美油藤(PlukenetiaL.)是大戟科(Euphorbiaceae)多年生木質(zhì)藤本植物，包括P.volubilis、P.stipellata、P.huayllabambana、P.polyadenia、P.loretensis、P.brachybotria等16個(gè)種[1]。其中11個(gè)種生長(zhǎng)在海拔1 000 m左右的熱帶雨林，而P.volubilis生長(zhǎng)在海拔200～1 500 m的秘魯亞馬遜地區(qū)，最初由印加人變野生為家種，印加語(yǔ)稱Sacha Inchi，別名印加果，星油藤，印加花生等，在南美洲已被當(dāng)?shù)赝林用駪?yīng)用了3000多年[2，3]。P.volubilis已于2006年由中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園引入我國(guó)，目前在云南南部、貴州、海南和廣東均有少量分布。

南美油藤種子中含有豐富的油脂蛋白，且富含ω-3、6、9脂肪酸、維生素E、植物甾醇、多酚和其他微量元素，對(duì)調(diào)整人體血脂、預(yù)防心血管疾病、保養(yǎng)肌膚、防止衰老等作用明顯，可廣泛應(yīng)用于食品、保健、制藥、化妝品等加工利用領(lǐng)域[4]。南美油藤種子含油量為41%～54%[5-7]，不飽和脂肪酸的含量極高，其中α-亞麻酸和亞油酸二者含量高達(dá)85%以上，是世界上不飽和脂肪酸含量最高的植物之一[8]，其中ω-3和ω-6不飽和脂肪酸的比例為1∶0.75，最接近人體的吸收比例，是世界上最好的食用油之一[9-11]。

P.huayllabambana是一個(gè)在秘魯亞馬遜地區(qū)發(fā)現(xiàn)的新種，僅在亞馬遜地區(qū)海拔1 300 m以上被發(fā)現(xiàn)。因其果實(shí)和種子較P.volubilis等更大，并且與P.volubilis等其他種的南美油藤存在顯著遺傳差異[12]，故其營(yíng)養(yǎng)成分可能也與P.volubilis等存在差異。國(guó)家林業(yè)和草原局桉樹(shù)研究開(kāi)發(fā)中心于2014年引入P.huayllabambana，對(duì)其進(jìn)行播種育苗和扦插育苗等實(shí)驗(yàn)[13，14]等。本研究中，根據(jù)種子大小，將P.volubilis命名為小果印加果，P.huayllabambana命名為大果印加果。

為了更科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)和利用南美油藤種子，提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，本研究將對(duì)大果印加果和不同來(lái)源地小果印加果種子的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行比較和分析，并和花生(Peanut)、大豆(Soybean)、油茶(Camellia)等傳統(tǒng)油料作物進(jìn)行對(duì)比分析和評(píng)價(jià)，以期為下一步南美油藤資源尤其是南美油藤種子的綜合開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2019年2月從國(guó)家林業(yè)和草原局桉樹(shù)研究開(kāi)發(fā)中心南方國(guó)家級(jí)林木種苗示范基地內(nèi)于采摘的小果印加果成熟果實(shí)，標(biāo)記為小果①，樣品自然曬干，剝殼后備用。

2016年11月自云南西雙版納印加果種植園中購(gòu)買當(dāng)年采摘的小果印加果成熟種子，標(biāo)記為小果②。

2017年7月從秘魯亞馬遜研究所(IIAP, Peruvian Amazon Research Institute)購(gòu)買當(dāng)年采摘的大果印加果成熟種子，標(biāo)記為大果。

從3類種子中各隨機(jī)選取30粒充分成熟、飽滿的種子，用游標(biāo)卡尺測(cè)量種子的長(zhǎng)度、寬度及厚度，6次重復(fù)得其平均值；3類種子中隨機(jī)選取100粒種子置于電子天平上稱重，重復(fù)6次計(jì)算其平均值。

1.2 主要儀器

氣相色譜儀(Aliglent 7890A)；全自動(dòng)定氮儀(Kjeltec 8400)；高效液相色譜儀(Essentia LC-15C)；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(iCAPTMRQ ICP-MS)等。

1.3 測(cè)定方法

水分的測(cè)定參考GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》；總灰分的測(cè)定參考GB 5009.4—2016《食品中灰分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量的測(cè)定參考GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；總糖含量的測(cè)定參考GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測(cè)定》。采用索氏抽提法提取種子油，按照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。16種氨基酸組分的測(cè)定參考GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測(cè)定》。維生素E的測(cè)定參考GB 5009.82—2016《食品中維生素A、D、E的測(cè)定》；Cu的測(cè)定參考GB 5009.13—2017《食品中銅的測(cè)定》；Zn的測(cè)定參考GB 5009.14—2017《食品中鋅的測(cè)定》；P的測(cè)定參考GB 5009.87—2016《食品中磷的測(cè)定》；Fe的測(cè)定參考GB 5009.90—2016《食品中鐵的測(cè)定》；K的測(cè)定參考GB 5009.91—2017《食品中鉀、鈉的測(cè)定》；Ca的測(cè)定參考GB 5009.92—2016《食品中鈣的測(cè)定》；Mg的測(cè)定參考GB 5009.241—2017《食品中鎂的測(cè)定》；Mn的測(cè)定參考GB 5009.242—2017《食品中錳的測(cè)定》。

2 結(jié)果

2.1 種子基本特性的比較

南美油藤種子均呈棕褐色，其中大果印加果性狀呈近圓形，其長(zhǎng)寬比接近于1.0，其厚度和質(zhì)量均明顯大于小果印加果。

小果印加果呈近橢圓形，扁平狀。根據(jù)不同來(lái)源地的小果印加果種子基本特征的比較(表1)，不同生境下小果印加果種子的大小、質(zhì)量和特征類似，其中采摘自云南西雙版納的小果印加果種子質(zhì)量略大，種子長(zhǎng)和寬稍大。

表1 4種南美油藤種子的基本特征

注：小果③引自于旭東等(2017)海南星油藤種子的數(shù)據(jù)。

2.2 基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比較

從圖1可知，4種南美油藤種子中含水量均較低，其中以海南昌江小果印加果種子中含水量稍高為7.49%，由此說(shuō)明南美油藤種子中干物質(zhì)含量更多，即營(yíng)養(yǎng)成分含量更高。

4種南美油藤種子中粗脂肪含量最高，其中以海南昌江小果印加果的粗脂肪含量最高60.04%，其次為云南西雙版納小果印加果45.20%，大果印加果種子中粗脂肪含量略低，為41.28%，由此可知，南美油藤種子是一種油脂含量很高的經(jīng)濟(jì)作物。

南美油藤種子中蛋白質(zhì)含量較高，以廣東湛江小果印加果的蛋白質(zhì)含量最高31.6%；其次為云南西雙版納小果印加果30.10%，而大果印加果中蛋白質(zhì)含量稍低，為26.60%，由此表明，南美油藤種子是一種高蛋白的植物資源。

注：小果②引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數(shù)據(jù)和秘魯印加果種子數(shù)據(jù)；小果③引自于旭東等(2017)海南星油藤種子數(shù)據(jù)。

圖1不同南美油藤種子中主要營(yíng)養(yǎng)成分的比較

碳水化合物是有機(jī)體不可缺少的重要物質(zhì)，4種南美油藤種子中總糖含量以大果印加果含量最高13.00%，3個(gè)不同產(chǎn)地的小果印加果總糖含量均較低。以上結(jié)果表明，南美油藤種子是一種油脂含量高、蛋白含量高，糖類含量較低的木本油料作物。

2.3 脂肪酸組分比較

通過(guò)GC-MS分析，鑒定并確認(rèn)了5種主要脂肪酸，用面積歸一法測(cè)定其相對(duì)含量(圖2)可知，南美油藤種子中脂肪酸主要由亞麻酸、亞油酸、油酸等不飽和脂肪酸和棕櫚酸、硬脂酸等飽和脂肪酸組成。亞麻酸、亞油酸、油酸3種不飽和脂肪酸在大果印加果和3個(gè)不同來(lái)源地小果印加果種子中的總含量均超過(guò)總脂肪酸含量的90%，其中以廣東湛江小果印加果種子中3種不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)94.62%，其次為大果印加果94.55%，云南西雙版納和原產(chǎn)地秘魯?shù)男」〖庸N子中3種不飽和脂肪酸總質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，為93.69%，海南昌江小果印加果種子中3種不飽和脂肪酸總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.16%。由此可得，南美油藤種子的脂肪酸組成相對(duì)簡(jiǎn)單且集中，非常有利于作為種子油進(jìn)行加工和利用。

注：小果②和小果④引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數(shù)據(jù)和秘魯印加果種子數(shù)據(jù)；小果③引自于旭東等(2017)海南星油藤種子數(shù)據(jù)。

圖2不同南美油藤種子中脂肪酸組分的比較

南美油藤成熟種子中以亞麻酸含量最為豐富，本研究4種南美油藤種子中以大果印加果種子的亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)58.19%，其次為廣東湛江小果印加果(51.32%)和云南西雙版納小果印加果(50.34%)。

2.4 氨基酸組分的比較

本研究對(duì)大果印加果和采摘自廣東湛江的小果印加果種子進(jìn)行了氨基酸組分的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。南美油藤種子蛋白質(zhì)中氨基酸種類豐富，多達(dá)16種，其中包括7種人體必需氨基酸和9種藥效氨基酸。表2中，4種南美油藤種子均以谷氨酸和天門冬氨酸含量最高，其次為精氨酸、甘氨酸等；7種必需氨基酸中以具有調(diào)節(jié)血糖水平功效的亮氨酸在4種南美油藤種子中含量最高。

表2 不同南美油藤種子氨基酸組分(g/100 g)

注：小果②和小果④引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數(shù)據(jù)和秘魯印加果種子數(shù)據(jù)；EAA為必需氨基酸總量；TAA為氨基酸總量；*標(biāo)注為必需氨基酸；#標(biāo)注為藥效氨基酸。

氨基酸酸總含量以云南西雙版納小果印加果含量最高，其次為廣東湛江小果印加果和原產(chǎn)地秘魯小果印加果，大果印加果的氨基酸總含量最低。其中大果印加果種子中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的33.75%，略高于3個(gè)不同來(lái)源地的小果印加果種子；廣東湛江小果印加果中藥效氨基酸占總氨基酸含量的69.11%，稍高與其他3種南美油藤種子；而來(lái)自云南西雙版納小果印加果種子中必需氨基酸和藥效氨基酸的相對(duì)含量更高。由此推論，南美油藤種子尤其是云南西雙版納小果印加果種子中蛋白質(zhì)氨基酸種類齊全，人體必需氨基酸和藥效氨基酸含量較高，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥效價(jià)值。

2.5 維生素E含量及礦物質(zhì)元素組分比較

維生素E是一種脂溶性維生素，廣泛存在于植物油中，具有保護(hù)機(jī)體組織結(jié)構(gòu)完整性、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等功能，是人類生命活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)[16，17]。由表3可知，大果印加果和兩個(gè)不同來(lái)源地的小果印加果種子中有高含量的維生素E，其中以大果印加果和廣東湛江小果印加果種子中維生素E含量更高，分別為157 mg/100 g和155 mg/100 g，云南西雙版納小果印加果種子中維生素E含量稍低，為59.57 mg/100 g。由此可得，南美油藤種子可作為提取和濃縮維生素E的良好原料之一，具有較大的開(kāi)發(fā)和利用價(jià)值。

礦物質(zhì)是構(gòu)成人體組織和維持正常生理功能所必需的七大營(yíng)養(yǎng)元素之一[18]。礦物質(zhì)元素特別是一些微量元素對(duì)生物體的代謝起著重要作用，它們有的是酶的活性因子，起著激活酶的作用，有的參與激素的生理作用，促進(jìn)激素發(fā)揮作用[19，20]。本研究的結(jié)果表明，南美油藤種子中富含多種無(wú)機(jī)礦物質(zhì)元素，對(duì)比GB 14880—2012 中對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑中各礦物質(zhì)元素的含量限值[21]可知，8種礦物質(zhì)元素的含量皆符合國(guó)標(biāo)的限值要求。大果印加果和兩個(gè)不同來(lái)源地的小果印加果種子中礦物質(zhì)元素K、P、Mg、Ca等含量比較豐富。其中，P元素在大果印加果種子中的含量明顯低于兩種小果印加果種子，而Cu、K、Zn元素在大果印加果種子中的含量較兩種小果印加果種子中含量更高。

兩個(gè)不同來(lái)源地的小果印加果種子中，各種礦物質(zhì)元素的含量也存在明顯差異。例如，Zn、Ca、Mg、K、Mn、Cu等元素在廣東湛江小果印加果種子中的含量顯著高于云南西雙版納小果印加果種子；而Fe和P元素則表現(xiàn)在云南西雙版納小果印加果種子中的含量更高。

表3 不同南美油藤種子礦物質(zhì)元素組分(mg/100 g)

注：小果②引自蔡志全(2011)云南西雙版納星油藤種子數(shù)據(jù)。

3 討論

從測(cè)試的結(jié)果可以看出，南美油藤種子的營(yíng)養(yǎng)以脂肪(約47.41%)和蛋白質(zhì)(約28.93%)為主，水分、灰分和總糖等含量較低。與大豆、花生、油茶等其他傳統(tǒng)油料作物相比較發(fā)現(xiàn)，其脂肪含量與花生[22]、芝麻(Seasame)[23]和油茶[24]等相近，但遠(yuǎn)高于大豆[25]、油菜籽(Rapeseed)[23]等傳統(tǒng)油料作物的脂肪含量，表明南美油藤種子作為一種木本油料作物進(jìn)行開(kāi)發(fā)有很大的發(fā)展前景。南美油藤種子中蛋白質(zhì)含量?jī)H次于大豆(41.05%)，遠(yuǎn)高于花生[22]、核桃(Walbut)[23]、杏仁(Almond)[23]等堅(jiān)果。在其原產(chǎn)地，烤熟的南美油藤種子是當(dāng)?shù)赝林用耧嬍车闹匾M成部分[26]，因此，南美油藤種子可直接炒熟后食用，或者磨成粉末食用，作為補(bǔ)充蛋白質(zhì)的需要[15]。

脂肪酸是生物體的基本物質(zhì)及主要能量來(lái)源，可分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，其中多不飽和脂肪酸含量是評(píng)價(jià)食用油營(yíng)養(yǎng)水平的重要依據(jù)[4,27]。本研究中對(duì)大果印加果和3種不同來(lái)源地小果印加果種子中主要脂肪酸含量進(jìn)行的比較結(jié)果顯示，南美油藤成熟種子中亞麻酸和亞油酸含量最高，二者總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)85.54%。亞麻酸和亞油酸均為不飽和必需脂肪酸，必需脂肪酸不僅是所有生物膜組織的基礎(chǔ)，并且是某些生理調(diào)節(jié)物質(zhì)合成的前體[21]。

我國(guó)傳統(tǒng)膳食容易造成亞麻酸缺乏，從而導(dǎo)致ω-3與ω-6系列的多不飽和脂肪酸比例失衡，引發(fā)多種慢性疾病，如冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖等。南美油藤種子中亞麻酸含量?jī)H次于紫蘇籽(Perilla Frutescens seed)[28]、獼猴桃籽(Kiwi-fruit seed)[29]和亞麻籽(Flaxseed)[30]，遠(yuǎn)高于大豆[25]、花生[22]、芝麻[31]、油茶[32]和油菜籽[33]等傳統(tǒng)油料作物。由此推斷，南美油藤種子可有效地滿足人體必需脂肪酸的需求，適合日常膳食，是一種極具開(kāi)發(fā)和推廣利用價(jià)值的經(jīng)濟(jì)油料作物。并且，亞麻酸是短鏈多不飽和脂肪酸，與細(xì)胞膜具有很強(qiáng)的親和力，能夠滲入皮膚內(nèi)部，補(bǔ)充皮膚營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)具有很強(qiáng)的修復(fù)皮膚損傷、抗過(guò)敏、保濕等功效[34]，因此富含亞麻酸等不飽和脂肪酸的護(hù)膚品在南美油藤種子開(kāi)發(fā)和利用中具有很大的市場(chǎng)潛力。

氨基酸含量是評(píng)價(jià)食品及其原材料營(yíng)養(yǎng)性狀的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是營(yíng)養(yǎng)學(xué)家進(jìn)行配方優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)所必需參考的數(shù)據(jù)[35，36]。本研究中的結(jié)果表明，南美油藤種子中含有豐富的氨基酸，檢測(cè)出的16種氨基酸中包括7種人體必需氨基酸，且其含量占氨基酸總含量的31.97%，僅次于大豆(34.68%)[23]和玉米(36.73%)[23]，由此表明，南美油藤種子是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的植物蛋白來(lái)源。賴氨酸為堿性必需氨基酸，是糧油產(chǎn)品重要營(yíng)養(yǎng)成分之一，人體自身不能合成，必須從食物中攝取，它是人和動(dòng)物最易缺乏的氨基酸之一，也被稱為第一限制氨基酸[37]。賴氨酸在南美油藤中的含量?jī)H次于大豆(2.49%)[25]，較花生[22]、芝麻[23]、油菜籽[23]、油茶[23]等傳統(tǒng)油料作物中含量更高。因此，可對(duì)南美油藤種子油進(jìn)行合理搭配食用，能夠有效補(bǔ)充其他食用油中賴氨酸的不足。

由本研究中南美油藤種子氨基酸的種類和含量可知，谷氨酸、天門冬氨酸和精氨酸等非必需氨基酸的含量最高，其中谷氨酸和天門冬氨酸為鮮味氨基酸，谷氨酸在醫(yī)學(xué)上主要用于治療肝昏迷，促進(jìn)紅細(xì)胞生成，改善腦細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)，在糖代謝和蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中占有重要地位[38]；天門冬氨酸能夠調(diào)節(jié)腦和神經(jīng)的代謝功能，可用于治療心臟病、肝臟病和高血壓[39]；精氨酸對(duì)高氨血癥，肝臟機(jī)能障礙等均有功效，也是精子蛋白的主要成分，有促進(jìn)精子的質(zhì)量，提高精子運(yùn)動(dòng)能力的作用[22,40]。因此，富含多種氨基酸的南美油藤種子也可作為保健類食品。

維生素E是一種重要的的抗氧化劑，與合成的維生素E相比，天然維生素E不僅具有更強(qiáng)的抗氧化性，還能夠更有效地降低膽固醇的含量[31]。與傳統(tǒng)油料作物相比，南美油藤種子中維生素E的含量?jī)H次于芝麻[31]，遠(yuǎn)高于大豆、花生、油茶(23.93 mg/100 g)[41]等傳統(tǒng)油料作物，因此，南美油藤種子油具有良好的抗氧化能力。

根據(jù)礦物質(zhì)元素在食物中的分布及吸收情況，我國(guó)人群中比較容易缺乏Ca、Fe、Zn等礦物質(zhì)元素[18]。大量元素鈣是人體骨骼和牙齒的構(gòu)成元素[42]，攝取足夠的Ca可預(yù)防骨質(zhì)疏松癥和直腸癌，維持血壓平衡[43]。南美油藤種子中主要礦質(zhì)元素鈣的含量高于花生和油茶，低于芝麻、油菜籽和大豆等；大果印加果和兩個(gè)不同來(lái)源地小果印加果中鈣元素的含量存在顯著差異，這可能與立地條件、品種、土壤和氣候等因素有關(guān)。微量元素鐵是肌紅蛋白、血紅蛋白等物質(zhì)的組成成分，對(duì)人體健康起著重要作用[44]。南美油藤種子中鐵的含量較低，比大豆、花生、油菜籽、芝麻等傳統(tǒng)油料作物中略低；鋅為生物正常的生長(zhǎng)發(fā)育所必需，是很多金屬酶的組成成分，也可作為某些酶的輔酶參與生物體內(nèi)的代謝[35,43-45]。南美油藤種子中鋅元素的含量與大豆相近，略高于花生，遠(yuǎn)低于芝麻和油菜籽中的含量。

4 結(jié)論

南美油藤種子產(chǎn)量高，含油量較高，其種子油組分優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)品種高，并且種子中不含任何毒素和對(duì)健康有害的物質(zhì)，被認(rèn)為是世界上最好的植物油之一[15,46-47]。本研究通過(guò)對(duì)南美油藤中的大果印加果和4種不同來(lái)源地小果印加果種子中各種營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行比較和分析的結(jié)果表明，南美油藤種子中脂肪和蛋白含量豐富，總糖含量較低，其中小果印加果種子中脂肪和蛋白質(zhì)含量均較大果印加果種子略高，可作為一種植物蛋白資源和油料作物進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。不飽和脂肪酸含量在南美油藤種子中占脂肪酸總量的93.34%，尤其是亞麻酸的含量?jī)H次于亞麻籽，大果印加果種子中亞麻酸含量較小果印加果中更高，可作為亞麻酸的主要開(kāi)發(fā)來(lái)源之一。南美油藤種子中氨基酸種類齊全，檢測(cè)出的16種氨基酸種類中，7種必需氨基酸含量較高，占氨基酸總量的31.97%，9種藥效氨基酸含量占總氨基酸含量的67.49%，其中小果印加果種子中氨基酸總量、必需氨基酸含量和藥效氨基酸含量均較大果印加果種子高，具有較大的營(yíng)養(yǎng)和藥用開(kāi)發(fā)價(jià)值。南美油藤種子中礦物質(zhì)元素含量豐富，尤其是常量元素K、P、Mg，是一種典型的高鉀低鈉食品。高含量的維生素E含量使得南美油藤種子可作為維生素E的優(yōu)良天然來(lái)源之一。因此，南美油藤種子具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，還在日化用品方面具有較大的應(yīng)用潛力，可作為一種優(yōu)良的木本油料資源、藥用資源或食品等加工產(chǎn)品的研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)南美油藤種子資源的綜合開(kāi)發(fā)和利用。