劉青,劉煜琦銘,田慧敏,邱一秀,宋元達
(山東理工大學農業(yè)工程與食品科學學院,山東淄博 255000)
葡萄籽油(Grape seed oil)是由釀造葡萄酒或果汁壓榨的副產物葡萄籽進一步加工獲得的高級食用油[5]。葡萄籽油常見的提取方法有機械壓榨、水酶法、超聲波和微波輔助提取法、有機溶劑提取法、超臨界提取法、亞臨界提取法等[6]。葡萄籽油因其具有獨特的酒香、葡萄清香和多種營養(yǎng)成分而被消費者公認為是一種無毒無害、完全符合食品衛(wèi)生標準的功能型油脂,并具有較高的營養(yǎng)保健和食療功效[3]。葡萄籽油是一種極具商業(yè)價值的食用油,已在意大利和法國兩地被充分開發(fā),目前歐美和日本等國家和地區(qū),葡萄籽油被用作嬰兒和老人的高級營養(yǎng)油。葡萄籽油以其較高的營養(yǎng)價值和優(yōu)越的生物活性效應已經成為一種極具潛力的產品,其在制藥和食品領域的應用日趨活躍,具有十分可觀的市場前景和經濟效益。
葡萄籽油中的不飽和脂肪酸占總脂肪酸的91%以上[7]。其中亞油酸和油酸是主要組成成分,占總脂肪酸的86%~91%,屬于典型的亞油酸-油酸型油脂[8]。此外,葡萄籽油含有大量的生物活性成分,包括維生素E(VE)[9-10]、植物甾醇[11,12]、多酚[13,14]、角鯊烯[9]和類胡蘿卜素[15]等,這些健康伴隨物的存在使得葡萄籽油具有較高的營養(yǎng)保健作用,可以增強免疫力、調節(jié)機體新陳代謝、抗癌、降低膽固醇,具有減肥、調節(jié)血糖和血脂、延緩動脈粥樣硬化、抗氧化等功能。
本文對近年來葡萄籽油中有效成分的分析方法進行了綜述,以期對今后深入研究葡萄籽油的成分差異提供參考,為開發(fā)更高效的分析方法提供依據(jù)。
葡萄籽油的重要組成成分是脂肪酸,研究表明,葡萄籽油中常見脂肪酸為亞油酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸等[16]。其中,亞油酸和油酸均可與低密度脂蛋白顆粒結合,抑制其氧化,使總血清膽固醇和壞膽固醇的沉積量下調,從而可以防治高血壓、冠心病、高膽固醇疾病以及減少動脈粥樣硬化的形成[5,17]。此外,亞油酸還具有免疫[18]、抗腫瘤[19]、抗病毒[20]等作用。
脂肪酸的檢測方法主要是氣相色譜法(GC)。氣相色譜法適用于沸點低于400 ℃的有機或無機化合物,近年來采用高靈敏選擇性檢測器,比如FID、TCD 和ECD 等,配合高效能的化學鍵合毛細管色譜柱,使氣相色譜法具有分離效果好、靈敏度高、速度快和應用范圍廣等優(yōu)點。楊碧霞等[21]對葡萄籽油進行甲酯化處理,采用氣相色譜分析了其中的主要脂肪酸組成。結果顯示葡萄籽油的成分以不飽和脂肪酸為主,包括亞油酸和油酸,總含量超過88%;飽和脂肪酸主要是硬脂酸和棕櫚酸,其中硬脂酸含量為3.6%,棕櫚酸含量為8.1%。趙雅霞[22]對15 種品牌的葡萄籽油進行了甲酯化前處理,用氣相色譜進行分析,結果顯示15 種葡萄籽油的幾種不飽和脂肪酸平均含量是亞油酸71.7%、油酸16.2%、棕櫚酸7.3%、硬脂酸4.1%、亞麻酸0.41%、芥酸0.21%。目前,隨著質譜技術在分析領域中的廣泛應用,氣相色譜與質譜聯(lián)用,可以在色譜分析技術的基礎上大大提高定性定量分析的靈敏度和檢測效率,逐步成為一種高效分離鑒定的儀器分析技術。邊梅娜等[18]對赤霞珠葡萄籽油進行甲酯化處理后,利用氣相-質譜聯(lián)用分析儀對其中的脂肪酸成分和含量進行了研究。采用GC-MS 法共鑒定出30 種化合物,亞油酸的相對含量最高,達到80.83%。唐春江等[23]以刺葡萄籽為原料,采用超臨界法萃取了刺葡萄籽中的脂肪酸,利用GC-MS 鑒定了刺葡萄籽油的成分分析;并利用質譜庫對各個組分進行了結構確定,鑒定出刺葡萄籽油脂肪酸成分為亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、十三烷酸、壬酸和亞麻酸。其中不飽和脂肪酸的平均質量分數(shù)為86%。
維生素E 的含量在葡萄籽油中較大,主要分為生育酚和生育三烯酚兩個亞族。每一類都有、、和共4種單體。生育酚是一種普遍存在于植物油中的天然抗氧化劑,其提供的H 離子可以與R·或ROO·自由基結合,從而中斷氧化反應。另外,單線態(tài)氧也能被生育酚自身的酚-氧基團猝滅,抑制植物油中雙鍵或三鍵的氧化[5,24]。α-生育酚和-生育三烯酚可以誘導神經元細胞凋零,抑制膽固醇的合成,減少肥胖以及肥胖相關疾病的發(fā)生[25]。另外,-和-生育三烯酚可以通過降低體內外腫瘤細胞的增殖行為,預防腫瘤的產生[26]。
生育酚和生育三烯酚的檢測主要采用液相色譜法。高效液相色譜法是目前應用極為廣泛的一種化學分離分析方法,主要適用于沸點高、極性大、熱不穩(wěn)定的有機和無機類化合物,具有高壓、高速、高效、高靈敏度的特點。Wie 等[27]對14 種葡萄籽油中的總維生素E 含量和組成進行分析,結合保留值定性、外標法定量的方法利用高效液相色譜對樣品進行分析,研究發(fā)現(xiàn)維生素E 主要以-生育酚、-生育三烯酚、-生育三烯酚和-生育酚四種形式存在,其中主要成分是-生育三烯酚,含量范圍是11.2~53.81 mg/100 g;其次是-生育三烯酚和-生育酚;-生育酚的含量最低,范圍是0.70~4.39 mg/100 g。趙芳等[28]利用正己烷溶解油脂樣品,通過HPLC-FLD 對葡萄籽油和亞麻籽油中的維生素E 進行定量測定。結果發(fā)現(xiàn),維生素E 在兩種油中的含量分別為38.8 mg/100 g 和41.38 mg/100 g。王向云等[29]采用國標GB/T 26635-2011中的方法對葡萄籽油進行皂化、有機試劑提取方法進行處理,進樣HPLC 進行分析,測得葡萄籽原油中VE 含量為(52.520.029)mg/100 g。
植物甾醇(Phytosterol or Plant sterol)是一類在C4 位上由于甲基數(shù)目的差異,C11 位上側鏈長度、雙鍵的不同,且以3 個側鏈環(huán)戊烷全氫菲甾核為骨架而形成的一系列多種不同形式的甾體化合物[5]。植物甾醇是一類極有意義的天然甾醇資源,在自然界廣泛分布,主要以游離甾醇、甾醇酯、甾醇糖苷和?;薮继擒战Y構存在于植物油、堅果及谷物中[30]。據(jù)報道,植物甾醇具有良好的抗氧化能力,可以抑制油脂的酸敗反應,延緩氧化[31]。而且植物甾醇還具有抑制血清總膽固醇吸收[32]、抗腫瘤和抗菌抗炎癥[27,33]等作用。
植物甾醇的分析方法主要有硫磷鐵比色法、氣相色譜和氣相色譜-質譜聯(lián)用法等。植物甾醇可以與磷硫鐵顯色劑反應生成穩(wěn)定的紫紅色化合物,該化合物可吸收特定可見光波長(680 nm),依據(jù)郎伯比爾定律,可以繪制標準曲線測定樣品中甾醇的含量[34]。彭麗霞等[11]以4 種葡萄籽為原料,提取得葡萄籽油,經皂化、萃取制得植物甾醇。首先采用硫磷鐵比色法測定甾醇含量,后利用氣相色譜-質譜聯(lián)用法鑒定甾醇組成并進行定量分析。結果從葡萄籽油中共檢測到6 種甾醇,分別是菜油甾醇、豆甾醇、-谷甾醇、巖藻甾醇、豆甾烷醇和環(huán)木菠蘿烯醇。其中-谷甾醇含量最高,約占總甾醇的50%以上。以氣質聯(lián)用測得6 種甾醇在每種葡萄籽油中的總和明顯小于以硫磷鐵比色法檢測的結果。這說明比色法的準確度一般,因為在葡萄籽油中不止甾醇-硫磷鐵配合物在680 nm 下有吸收,其他沒有被皂化的雜質可能也參與了顯色,從而使響應值偏大。Dulf 等[35]利用氣相色譜分析了包括葡萄籽油在內的四種植物油中各甾醇的組分含量差異。利用固相萃取小柱(SPE)對甾醇進行分離后,對其進行皂化提取,衍生為三甲基甲硅烷基醚,進樣GC-FID 進行分析。根據(jù)保留值定性峰面積定量,測得葡萄籽油中總甾醇含量高達301.10 mg/100 g。
植物油中的多酚類物質是分子中具有多個羥基酚類植物成分的總稱,是植物源食品中的常見組成成分,也是人類飲食中重要的活性物質,其獨特的多元酚結構賦予了它們豐富多樣的生物活性[36]。近年來,多酚由于具有良好的抗氧化活性備受關注。有研究者提出多酚具有強有力的自由基清除活性[37]。在油脂的氧化過程中,分子中的鏈式氧化反應可以通過多酚與促進氧化的分子結合而阻斷[38]。同時,多酚對癌癥、糖尿病和動脈粥樣硬化具有積極的預防作用,是一種治療心血管疾病的有效輔助劑[39]。
由于多酚類物質大多在紫外-可見光譜區(qū)有吸收響應,因此紫外-可見分光光度計和高效液相-紫外檢測器常被用于多酚類物質的測定。Bjelica 等[40]收集了不同釀酒階段的葡萄籽并對其進行冷榨處理,對得到的8 種葡萄籽油樣品進行了成分分析。首先利用福林酚-紫外可見分光光度計法對總酚進行了測定,含量范圍是(7.921.50)~(24.920.93)mgGAE/kg。然后,利用HPLC-DAD 串連三重四級桿質譜分別對多酚類物質進行具體分析,經過C18 反相柱梯度洗脫,利用標準品鑒定得出8 種葡萄籽油中含量最高的是熊果酸(34.1~247 mg/kg),其次分別是白藜蘆醇、山柰酚和香草酸,但含量均遠遠低于熊果酸。Zeliha[41]利用LC-QTOF-MS 分析了5 種土耳其產的冷榨葡萄籽油中多酚成分。通過Metlin-Metabolomic 數(shù)據(jù)庫比對,共鑒定了77 種多酚化合物,包括常見的木犀草素、山柰酚、槲皮黃素和芹黃素等。后期的抗氧化試驗表明,葡萄籽油的DPPH 自由基清除能力(31.00%0.349%)~(45.31%0.116%)與樣品中多酚種類多少成正比。
角鯊烯是一種高度不飽和脂肪族烴類化合物,又名鯊烯,最初是在黑鯊魚肝油中發(fā)現(xiàn)的。角鯊烯主要來自于深海鯊魚肝油,同時也少量存在于植物油中的不皂化物中,含量雖然稀少,卻具有極強的生理活性,具有調節(jié)脂質代謝[42]、抗衰老[43]、抗菌[44]功能,可有效預防和抑制化學誘導的結腸癌、胰腺癌、皮膚癌等多種癌癥的發(fā)生[45]。由于在植物油脂中存在量較少,因此需要靈敏度高、檢測限低的分析儀器,一般用GC-MS 進行分析。Zhao 等[46]采用GC-MS 方法從葡萄籽油中檢測出少量的角鯊烯活性物質(17.81 mg/100 g)。Wen 等[9]用GC-MS 分析了我國5種葡萄籽油中的角鯊烯含量,檢測出10.20~16.29 mg/100 g微量的角鯊烯物質。另外,葡萄籽油中還含有其他微量活性成分,如-胡蘿卜素。-胡蘿卜素是一種在自然界中廣泛存在的,極具抗氧化功能的活性物質。Silva 等[47]利用HPLC-DAD 方法測得葡萄籽油中含有11.94 mg/kg 的-胡蘿卜素。
作為一種新型食用植物油,葡萄籽油的營養(yǎng)價值較高,在抗氧化、抗衰老、預防及治療心血管疾病和抗癌等方面的功效顯著。葡萄的品種和產地不同,葡萄籽油中含有的活性成分也不盡相同。另外,葡萄籽經過一系列提取、純化、精煉、儲藏等處理過程,其中的有效成分也會隨之損失一部分,這也必然會影響葡萄籽油的品質和相關活性。目前常用的葡萄籽油提取方法包括溶劑提取法、壓榨法、超聲波提取法、微波輔助提取法、超臨界CO2萃取法等。由于不同的提取方法對葡萄籽油中有效成分的組成和含量影響差異較大,因此了解關于葡萄籽油的有效成分分析方法是進一步考察其品質和對功能性影響的基礎和前提。本文針對葡萄籽油中主要成分的分析方法進行了探討,通過分析得出普通分光光度計法應用廣泛,操作簡單,但靈敏度較低,容易漏檢或誤判。隨著分析儀器的發(fā)展,色譜法被較多地應用到葡萄籽油成分測定中,氣相色譜和液相色譜法對大多數(shù)有效成分的微量檢測有較高的準確度;色譜-質譜聯(lián)用可以更精確的鑒定化合物,對痕量化合物的定性定量分析更準確,靈敏度也更高,在葡萄籽油有效成分的分析中會將越來越廣泛地被應用。通過對葡萄籽油中有效成分及分析方法的總結,以期為將來開發(fā)葡萄籽油多組分同步快速檢測方法、構建特征指紋圖譜,建立準確、快速、穩(wěn)定的微量成分檢測方法提供理論參考。