李媛,劉玉珊,胡曉君,李顏,劉云國(guó),孫欽彩,孫崇文,王旭光,劉軍*
(1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830017;2.浙江大學(xué)山東(臨沂)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院,山東 臨沂 276000;3.臨沂大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 臨沂 276000;4.山東金勝糧油股份有限公司,山東 臨沂 276600)
花生(Arachis hypogaea L.)別名落花生、長(zhǎng)生果,原產(chǎn)于巴西、秘魯,故又稱(chēng)番豆,素有“中國(guó)堅(jiān)果”、“田中之肉”等美稱(chēng)[1]?;ㄉ鞘澜绶秶鷥?nèi)廣泛栽培的油料及經(jīng)濟(jì)作物[2]?;ㄉ讶手泻写罅康闹?、蛋白質(zhì)以及各類(lèi)維生素等物質(zhì),含有約50%優(yōu)質(zhì)植物油和26%優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),營(yíng)養(yǎng)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[3]。
花生油是世界上五大食用油之一,因其獨(dú)特的風(fēng)味和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值備受廣大消費(fèi)者青睞[4]?;ㄉ统噬铧S色或淺黃色[5],富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸,以及白藜蘆醇等活性成分,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富[6]。脂肪酸是花生油的重要組成部分,花生油由大約80%不飽和脂肪酸和20%飽和脂肪酸混合組成,主要脂肪酸有油酸、亞油酸和棕櫚酸。油酸和亞油酸均可降低人體膽固醇,油酸能夠選擇性降低低密度膽固醇,有利于人體心腦血管健康[4]。亞油酸能夠降低血液膽固醇、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、減少心血管病的發(fā)病率[7]。
王晶珊等[8]利用羥脯氨酸(hydroxyproline acid,HYP)定向篩選花育20號(hào)誘變體胚,育成了高產(chǎn)高油花生新品種宇花9號(hào)和宇花14號(hào)等,其中宇花9號(hào)含油率達(dá)61.05%,比親本花育20號(hào)高11.55%,是目前據(jù)報(bào)道國(guó)際上含油率最高的花生品種;宇花14號(hào)含油量?jī)H次于宇花9號(hào),為59.3%[9]。
目前已有報(bào)道對(duì)宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生部分品質(zhì)進(jìn)行研究[8-9],但對(duì)宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油鮮見(jiàn)報(bào)道。且已有研究證明不同品種的花生油品質(zhì)有一定差別。于淼等[10]的研究發(fā)現(xiàn),黑花生冷榨油的酸價(jià)略高,碘值略低。黑花生冷榨油的棕櫚酸、油酸、亞油酸、山崳酸含量略低,亞麻酸含量略高,硬脂酸含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白沙1016,總不飽和脂肪酸含量低于白沙1016。由此可知,不同品種影響花生油的品質(zhì)。本試驗(yàn)以宇花9號(hào)和宇花14號(hào)花生為研究對(duì)象,普通花生?;?號(hào)和親本花育20號(hào)為對(duì)照,對(duì)花生油的酸價(jià)、碘值以及脂肪酸的組成及含量進(jìn)行比較分析,對(duì)高油花生油品質(zhì)進(jìn)行研究,通過(guò)相關(guān)性分析和主成分分析研究4種花生油脂肪酸組成的相互關(guān)系,以期為宇花9號(hào)和宇花14號(hào)花生油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和產(chǎn)品深加工提供數(shù)據(jù)支持,為花生油資源的開(kāi)發(fā)和綜合利用提供支撐。
?;?號(hào)、花育20號(hào)、宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生種子由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)王晶珊教授提供,于2020年種于山東臨沂,自然成熟后采收,將花生放置在陰涼處晾干后手工去殼得到種仁,將花生粉碎后儲(chǔ)存于-20℃低溫冰箱中備用。
石油醚(沸程30℃~60℃)、異丙醇、環(huán)己烷、冰乙酸、異辛烷:天津市恒興化學(xué)試劑有限公司;氫氧化鉀:天津市精細(xì)化工研究所;碘化鉀、硫酸氫鈉:上海展云化工有限公司;淀粉:國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;韋氏試劑、硫代硫酸鈉:天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;脂肪酸甲酯標(biāo)品:美國(guó)Sigma公司。以上試劑均為分析純。
高速粉碎機(jī)(FW 100型):天津市泰斯特儀器有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-5203):上海亞榮生化儀器廠;循環(huán)水式真空泵(SHB-Ⅲ):鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)易有限公司;氣相色譜儀(Agilent7820):美國(guó)安捷倫公司。
1.3.1 花生油的提取
采用溶劑浸提法提取花生油。工藝流程為原料花生→干燥→去雜質(zhì)→去皮→粉碎→石油醚浸提→過(guò)濾→低溫脫溶→花生油。
1.3.2 花生油感官評(píng)價(jià)方法
花生油感官評(píng)價(jià)方法參照GB 2716—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》[11]及GB/T 1534—2017《花生油》[12]。
1.3.3 花生油基本理化指標(biāo)測(cè)定方法
酸價(jià)參照GB 5009.229—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價(jià)的測(cè)定》中的方法測(cè)定[13];碘值參照GB/T 5532—2008《動(dòng)植物油脂碘值的測(cè)定》中的方法測(cè)定[14]。
1.3.4 花生油脂肪酸組成及含量的測(cè)定
脂肪酸參照GB 5009.168—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪酸的測(cè)定》中的方法測(cè)定[15]。
1.4.1 脂肪酸的相關(guān)性分析
采用SPSS26.0軟件對(duì)花生油脂肪酸組成進(jìn)行相關(guān)性分析。
1.4.2 脂肪酸組成的主成分分析
采用SPSS26.0軟件對(duì)花生油脂肪酸組成進(jìn)行主成分分析。
采用SPSS26.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析。
試驗(yàn)所提取的宇花9號(hào)、宇花14號(hào)、花育20號(hào)、?;?號(hào)花生油均為黃色、澄清透明的液體,且具有花生油固有的滋味和氣味,無(wú)焦臭、酸敗及其他異味。
花生油理化品質(zhì)分析見(jiàn)表1。
表1 花生油理化品質(zhì)分析Table 1 Physicochemical quality analysis of peanut oil
由表1可知,4個(gè)品種花生油的酸價(jià)為0.08 mg/g~0.33 mg/g,碘值為93.08 g/100 g~100.87 g/100 g,均在GB/T 1534—2017《花生油》[12]允許范圍內(nèi)。酸價(jià)越高表明游離脂肪酸含量越高,水解程度越大;碘值反映油脂的不飽和程度,碘值越大表明不飽和程度越大[16]。宇花9號(hào)花生油酸價(jià)最低,為0.08 mg/g,宇花14號(hào)、?;?號(hào)和花育20號(hào)花生油的酸值較高,但宇花14號(hào)與花育20號(hào)相比,酸價(jià)顯著降低(P<0.05)。宇花9號(hào)、宇花14號(hào)與?;?號(hào)、花育20號(hào)花生油相比碘值較低,表明宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油飽和脂肪酸程度較高。
脂肪酸組成及相對(duì)含量與花生油的品質(zhì)、加工、貯藏性能密切相關(guān)[4]。采用氣相色譜法對(duì)花生油中的脂肪酸組成進(jìn)行分析測(cè)定,宇花9號(hào)、宇花14號(hào)、花育20號(hào)、海花1號(hào)。
花生油脂肪酸組成分析及脂肪酸相對(duì)含量的結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2可知,宇花9號(hào)、宇花14號(hào)、花育20號(hào)、?;?號(hào)花生油均檢出15種脂肪酸,但花生油脂肪酸組成及相對(duì)含量不同,主要脂肪酸是油酸、亞油酸、棕櫚酸。宇花9號(hào)、宇花14號(hào)這兩個(gè)高油品種花生油中均以油酸(C18:1)相對(duì)含量最高,4種花生油中宇花9號(hào)油酸相對(duì)含量最高,其次為宇花14號(hào)、?;?號(hào)、花育20號(hào),其中宇花9號(hào)油酸相對(duì)含量比親本花育20號(hào)高5.805%,各品種之間差異顯著(P<0.05)。脂肪酸組成是影響花生油氧化穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素[16]。油酸熱穩(wěn)定性和抗氧化性均高于亞油酸和亞麻酸,花生油中高含量的亞油酸使其氧化穩(wěn)定性和油炸穩(wěn)定性較低,容易導(dǎo)致花生油貨架期較短或產(chǎn)生異味等[17]。宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油與花育20號(hào)、?;?號(hào)相比,油酸相對(duì)含量更高、亞油酸和亞麻酸相對(duì)含量更低,可推測(cè)與花育20號(hào)、?;?號(hào)相比,有更好的熱穩(wěn)定性和更好的抗氧化性。
表2 花生油脂肪酸組成及相對(duì)含量分析Table 2 Analysis of peanut oil fatty acid composition and relative content
續(xù)表2 花生油脂肪酸組成及相對(duì)含量分析Continue table 2 Analysis of peanut oil fatty acid composition and relative content
宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油的油亞比均高于花育20號(hào)和海花1號(hào)花生油,說(shuō)明這兩種花生油更耐貯藏。4種花生油中棕櫚酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、花生酸(C20:0)、山崳酸(C22:0)的相對(duì)含量之間均差異顯著(P<0.05),棕櫚酸相對(duì)含量宇花9號(hào)<宇花14號(hào)<花育20號(hào)<?;?號(hào);硬脂酸相對(duì)含量?;?號(hào)<花育20號(hào)<宇花9號(hào)<宇花14號(hào);花生酸相對(duì)含量?;?號(hào)<花育20號(hào)<宇花9號(hào)<宇花14號(hào);山崳酸相對(duì)含量花育20號(hào)<?;?號(hào)<宇花9號(hào)<宇花14號(hào)。宇花9號(hào)、宇花14號(hào)木焦油酸的相對(duì)含量顯著低于?;?號(hào)和花育20號(hào)(P<0.05)。其余脂肪酸在4個(gè)品種花生油中均檢出,也存在一定差異性,但是其相對(duì)含量都相對(duì)較小。因此,羥脯氨酸篩選的兩種高油花生與花育20號(hào)、?;?號(hào)花生中脂肪酸組成及相對(duì)含量存在差異。
對(duì)4個(gè)品種花生油中各類(lèi)脂肪酸組成進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 花生油中各類(lèi)脂肪酸組成Table 3 Composition of various fatty acids of peanut oil
由表3可知,從單不飽和脂肪酸來(lái)看,4種花生油中宇花9號(hào)的相對(duì)含量最高,為43.271%;其次為宇花14號(hào),為42.695%;?;?號(hào)和花育20號(hào)相對(duì)含量較低,分別為40.450%和37.591%。4個(gè)品種之間均差異顯著,宇花9號(hào)和宇花14號(hào)花生油中單不飽和脂肪酸相對(duì)含量顯著高于花育20號(hào)、?;?號(hào)花生油中單不飽和脂肪酸相對(duì)含量(P<0.05)。
從多不飽和脂肪酸來(lái)看,宇花9號(hào)、宇花14號(hào)的相對(duì)含量分別為34.148%和33.993%,兩者均顯著低于花育20號(hào)40.329%和海花1號(hào)37.570%。宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油中單不飽和脂肪酸相對(duì)含量高于多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸相對(duì)含量,可以較好平衡目前人們攝入較多n-6脂肪酸的飲食結(jié)構(gòu),具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
對(duì)4個(gè)品種花生油脂肪酸進(jìn)行相關(guān)性分析,分析結(jié)果見(jiàn)表4。
花生油中的主要脂肪酸為油酸、亞油酸和棕櫚酸等。由表4可知,油酸(C18:1)與硬脂酸(C18:0)、山崳酸(C22:0)存在極顯著正相關(guān),與十七烷酸(C17:0)、亞油酸(C18:2)、亞麻酸(C18:3)、花生一烯酸(C20:1)、木焦油酸(C24:0)、二十四碳一烯酸(24:1)存在極顯著負(fù)相關(guān),其中與亞油酸的相關(guān)性為-0.996;亞油酸(C18:2)與棕櫚酸(C16:0)、十七烷酸(C17:0)、亞麻酸(C18:3)、花生一烯酸(C20:1)、木焦油酸(C24:0)、二十四碳一烯酸(24:1)存在極顯著正相關(guān),與硬脂酸(C18:0)、花生酸(C20:0)、山崳酸(C22:0)存在極顯著負(fù)相關(guān);棕櫚酸(C16:0)與棕櫚油酸(C16:1)、花生一烯酸(C20:1)、芥酸(C22:1)、木焦油酸(C24:0)、二十四碳一烯酸(24:1)存在極顯著正相關(guān),與硬脂酸(C18:0)、花生酸(C20:0)存在極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)性分別為-0.982和-0.960;花生油其他各脂肪酸之間也存在一定的相關(guān)性。這與林丹等[4]的研究結(jié)果類(lèi)似。
表4 花生油中各種脂肪酸含量間的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of various fatty acid contents in peanut oil
花生油中各類(lèi)脂肪酸含量間的相關(guān)性分析見(jiàn)表5。
表5 花生油中各類(lèi)脂肪酸含量間的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of fatty acid category in peanut oil
由表5可知,花生油中單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸之間存在極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.993和-0.773;與飽和脂肪酸存在極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.785。多不飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸存在極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.842,與飽和脂肪酸存在極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.851。不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸之間存在極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.996。這與林丹等[4]的研究結(jié)果類(lèi)似。
主成分分析(principal components analysis,PCA)也稱(chēng)主分量分析,旨在利用降維的思想,把較多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)主成分,同時(shí)盡可能多地保留原始數(shù)據(jù)信息的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法,其目的是簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)和揭示變量間的關(guān)系[4,18-24]。主成分分析可以有效地比較不同品種間花生油脂肪酸之間的差異,有很多研究都使用SPSS來(lái)進(jìn)行主成分分析[25-26]。
本試驗(yàn)利用SPSS 26.0數(shù)據(jù)分析軟件中的分析統(tǒng)計(jì)功能,對(duì)宇花9號(hào)、宇花14號(hào)、花育20號(hào)、海花1號(hào)花生油脂肪酸組成進(jìn)行主成分分析,所得主要結(jié)果包括相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值和特征向量,結(jié)果分別見(jiàn)表6和表7?;ㄉ椭舅酨CA圖見(jiàn)圖1。
圖1 花生油脂肪酸PCA圖Fig.1 PCA diagram of peanut oil fatty acids
表6 特征值和方差貢獻(xiàn)率Table 6 Eigenvalues and variance contributionrate
表7 各指標(biāo)主成分特征向量Table 7 Eigenvectors of each index on principal components
由表6可知,第1主成分的特征值最大,貢獻(xiàn)率最高,為74.953%,說(shuō)明第一主成分包含了原來(lái)15個(gè)指標(biāo)大部分的信息。第2主成分的貢獻(xiàn)率為15.969%,前2個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到90.922%,說(shuō)明前2個(gè)主成分基本概括了花生油15種脂肪酸的主要信息,能反映原始數(shù)據(jù)大部分信息,可較直觀地評(píng)價(jià)這4個(gè)品種花生油的品質(zhì)。綜合以上指標(biāo),對(duì)主成分進(jìn)行深入分析。
表7為主成分分析得到的特征向量,Y1~Y15分別為該主成分對(duì)應(yīng)脂肪酸的特征向量,由表7可知,在第1主成分所對(duì)應(yīng)的特征向量中,第2分量Y2棕櫚酸(C16:0)、第 9分量 Y9亞麻酸(C18:3)、第 11分量Y11花生一烯酸(C20:1)、第 13分量 Y13芥酸(C22:1)、第 14分量 Y14木焦油酸(C24:0)有較高的正載荷且特征值比較相近,第6分量Y6硬脂酸(C18:0)、第10分量Y10花生酸(C20:0)有較高的負(fù)載荷且特征值比較相近,說(shuō)明第1主成分以這幾種脂肪酸的影響為主。第2主成分中第1分量Y1豆蔻酸(C14:0)有較高的正載荷,第4分量Y4十七烷酸(C17:0)、第8分量Y8亞油酸(C18:2)有較高的負(fù)載荷。以上2個(gè)主成分的向量值為正且值較大,表明此成分對(duì)該主成分的正向影響越大;向量值為負(fù)且值較大,表明此成分對(duì)該主成分的負(fù)向影響越大。從PCA圖中可以看出4種花生油的脂肪酸測(cè)定平行樣也聚集在一起,說(shuō)明各平行間差異較小,試驗(yàn)數(shù)據(jù)平行性較好。還可以看出宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油脂肪酸與花育20號(hào)、?;?號(hào)花生油脂肪酸之間有明顯差異。其中宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油脂肪酸受油酸、山崳酸、硬脂酸、花生酸影響較大。
本文以高油花生宇花9號(hào)和宇花14號(hào)為研究對(duì)象,普通花生?;?號(hào)、親本花育20號(hào)為對(duì)照,用溶劑浸提法提取花生油,并分析了花生油的感官品質(zhì)、理化品質(zhì)、脂肪酸組成及相對(duì)含量。結(jié)果表明宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油均為黃色、澄清透明的液體,且具有花生油固有的滋味和氣味;酸價(jià)和碘價(jià)均符合GB 2716—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)植物油》[11]及GB/T 1534—2017《花生油》[12],宇花9號(hào)花生油具有最低的酸價(jià),為0.08 mg/g,宇花14號(hào)花生油酸價(jià)雖較高,為0.27 mg/g,但與親本花育20號(hào)相比顯著降低(P<0.05)。宇花9號(hào)和宇花14號(hào)花生油碘值均較低,分別為94.20 g/100 g和93.08 g/100 g,這意味著兩種花生油氧化酸敗程度低且不飽和度較低,這可能是由于這兩種花生油不飽和脂肪酸相對(duì)含量較低,分別為77.264%和76.843%,飽和脂肪酸相對(duì)含量較高,分別為21.520%和21.979%,表明這兩種花生油均更耐貯藏。
對(duì)花生油脂肪酸研究表明,宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油油酸含量高且亞油酸含量低,其油亞比高于親本花育20號(hào)和普通花生?;?號(hào),表明其更耐貯藏。同時(shí)宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油中單不飽和脂肪酸含量高于多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸含量,可以較好平衡目前人們攝入較多n-6脂肪酸的飲食結(jié)構(gòu),具有較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,為花生油的生產(chǎn)提供了新的優(yōu)良種質(zhì)資源,為宇花9號(hào)和宇花14號(hào)花生的深加工提供了一定的理論支撐。
通過(guò)對(duì)花生油脂肪酸組成進(jìn)行相關(guān)性分析表明,花生油中單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸存在極顯著負(fù)相關(guān),與飽和脂肪酸存在極顯著正相關(guān),多不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸存在極顯著負(fù)相關(guān)。主成分分析表明宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油脂肪酸與親本花育20號(hào)、普通花生?;?號(hào)花生油脂肪酸之間有明顯差異。其中宇花9號(hào)、宇花14號(hào)花生油脂肪酸受油酸、山崳酸、硬脂酸、花生酸影響較大。