馬泡瓜籽油理化特性、組成分析及氧化穩定性

紀佳璐，吳 瑩，徐斐然，鞠興榮，王立峰,*

（1.南京財經大學食品科學與工程學院，現代糧食流通與安全協同創新中心，糧油質量控制與加工重點實驗室，江蘇 南京 210023；2.江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122）

馬泡瓜（Cucumis bisexualis），俗稱馬包、馬蓬瓜，是葫蘆科甜瓜屬的一年生草本植物[1]。馬宗新[2]經考證后認為馬泡瓜可劃入甜瓜種下的野甜瓜亞種，并提出淮北地區的馬泡瓜是東方甜瓜的野生祖先。馬泡瓜具有耐旱、耐澇、適應性強、易栽培的特性，主要分布于中國、印度等國家，在我國的東北、淮北地區廣泛生長，多見于山坡、田埂和路邊。馬泡瓜是莖蔓生，貼地拖秧生長，每株可結瓜20～40 個，果實直徑2～6 cm，果皮極薄[2]，味微苦，泛瓜果清香。單果種子量為100～120 粒，出油率約36%[3]。按270～340 株/hm2的種植規模計算，馬泡瓜產量可達到21 994 kg/hm2[2]。安徽省太和縣縣志中有舊時農民用馬泡籽做油、“味香似麻油”的記載，張正中等[4]也于1961年介紹了阜陽行流公社將馬泡瓜與高桿作物套種增收并進行綜合利用的經驗。

目前對于甜瓜屬植物油料的研究日益增多，甜瓜籽油可以作為原料制備生物柴油，在非洲和中東部分國家還被用作食用油[5]。Mallek-Ayadi等[6]對Maazoun甜瓜籽進行了較為細致的研究，發現其瓜籽中主要含蛋白質（27.41%）、碳水化合物（29.96%）和大量酚類化合物，含油率達30.65%，瓜籽油的不飽和脂肪酸相對含量為85.39%，其中亞油酸相對含量為68.98%，且富含黃酮、β-甾醇和生育酚等抗氧化物質。Maddaan等[7]研究了包括美國、法國、日本、澳大利亞、印度等地產的91 個品種的甜瓜籽，經過提取，各種甜瓜籽油出油率介于12.5%～39.1%，油中主要脂肪酸為亞油酸、油酸、棕櫚酸等，不飽和脂肪酸相對含量介于64.6%～88.2%。而關于馬泡瓜的報道則主要是聚焦于其雜草“身份”[8]或甜瓜屬植物遺傳特性，對于其組分及功能方面的研究尚少。Mariod等[9]對蘇丹境內沙土地和黏土地種植的變種馬泡瓜籽油進行了分析，發現二者的脂肪酸組成無明顯差異，且亞油酸相對含量均達到61%，γ-生育酚占總生育酚的77%～80%，且富含酚類物質，使兩種油都具有良好的氧化穩定性。李昌其等[10]報道了馬泡瓜提取物可以顯著降低II型糖尿病小鼠的血糖并提高其抗氧化能力，Ma Qinge等[11]從馬泡瓜果實中提取了21 種香豆素的衍生物，其中9 種為首次被發現，并對這些提取物的生物活性進行了評估，發現一部分提取物具有鎮痛和肝保護的作用。綜上，馬泡瓜及其功能成分具有較大的開發潛力。對泡瓜的開發利用一方面能減少資源浪費，從而“變廢為寶”；另一方面可以帶來良好的經濟效益，推動皖北、魯南等經濟欠發達地區的特色產業開發。目前馬泡瓜的規模化種植及相關的調查研究正在陸續開展，對于馬泡瓜籽油的研究則鮮有報道，本實驗研究壓榨得到的馬泡瓜籽油理化性質、營養組分及抗氧化性，并利用熱分析技術（差示掃描量熱（differential scanning calorimetry，DSC）和熱重（thermogravimetric，TG）分析）對其氧化穩定性及熱特性進行了評估，以期為馬泡瓜這一自然資源的開發利用提供一定的理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬泡瓜（Cucumis bisexualis）采集于安徽省利辛縣，收集后將果實破碎，將種子分離，同時去除空籽、壞籽。之后將種子淘洗干凈，并在50 ℃下烘烤24 h，得到馬泡瓜籽，于干燥陰涼處保存。魯花三級菜籽油為市售。

正己烷、硫氰酸鉀、硫酸亞鐵、氯化鋇 南京化學試劑有限公司；氫氧化鉀、酚酞、無水硫酸鈉 國藥化學試劑有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀 上海凌峰化學試劑有限公司；二丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，B H T）、咖啡酸（純度9 9.9%）、V C（食品級）北京索萊寶科技有限公司；34 種脂肪酸甲酯標準品上海源葉生物科技有限公司；β-胡蘿卜素（標準品）、β-谷甾醇標準品（標準品）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、α-生育酚（標準品）、γ-生育酚（標準品） 美國Sigma公司；甲醇（純度99.9%）、正己烷（純度99.9%）（均為色譜純）德國默克公司。以上未特別標注的試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

C Z R 1 0 9 型榨油機 廣州德海威工業設備有限公司；CR-400色差儀 日本柯尼卡美能達傳感公司；U-3900紫外-可見分光光度計 日本日立公司；SpectraMax M2e多功能酶標儀 美國分子儀器公司；6890氣相色譜儀、1260高效液相色譜儀、7890-7000C氣相色譜-質譜連用儀 美國安捷倫公司；TAQ2000 DSC儀美國TA儀器公司；STA 449 F3 TG儀 德國耐馳公司。

1.3 方法

1.3.1 馬泡瓜籽油制取

將馬泡瓜籽在110 ℃下烘烤10 min，使油脂富集，之后使用榨油機進行壓榨得到毛油，6 000 r/min離心10 min后分離上清液，靜置。油脂制取后稱量并在-20 ℃下貯存備用。并按下式進行出油率的計算。

1.3.2 馬泡瓜籽油理化特性分析

酸值測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》；過氧化值測定參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》；碘值測定參照GB/T 5532—2008《動植物油脂碘值的測定》。

使用色差儀對馬泡瓜籽油色澤進行測定，結果以L*值（亮度/暗度）、a*值（紅色/綠色）、b*值（藍色/黃色）表示。

馬泡瓜籽千粒質量的測定參照GB/T 5519—2018《谷物與豆類 千粒重的測定》；馬泡瓜籽油透明度及氣、滋味的觀察、記錄和說明參照GB/T 5525—2008《植物油脂透明度、氣味、滋味鑒定法》。

1.3.3 馬泡瓜籽油脂肪酸組成測定

利用氣相色譜法對馬泡瓜籽油和菜籽油的脂肪酸組成進行測定。

樣品脂肪酸甲酯化：取50 mg油樣，加入1.5 mL、1 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液，置于10 mL離心管，于50 ℃水浴中振蕩30 min后加入3 mL正己烷，漩渦振蕩2 min后靜置片刻。取上清液2 mL，加入少許無水硫酸鈉，過0.22 μm濾膜，準備進樣。

氣相色譜條件： 采用S P - 2 5 6 0 色譜柱（100 m×0.25 mm，0.2 μm），進樣口溫度260 ℃，載氣為氦氣，流速2 mL/min，分流比10∶1，進樣量1.0 μL。升溫程序：初始溫度140 ℃，保持5 min，以4 ℃/min的速率升至240 ℃，保持3 min。通過比對34 種脂肪酸甲酯標準品在相同條件下的保留時間以定性，利用峰面積歸一法定量。

1.3.4 活性物質含量的測定

1.3.4.1 總酚、β-胡蘿卜素含量測定

總酚及β-胡蘿卜素含量的測定參考Nkengurutse等[12]的方法。

1.3.4.2 甾醇含量測定

甾醇提取及含量的測定參考周潤松等[13]的方法。

氣相色譜條件：HP-5MS色譜柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm），進樣口溫度270 ℃，分流比30∶1，進樣量1 μL，流速1 mL/min，程序升溫：初始溫度180 ℃，10 ℃/min升至280 ℃，保持15 min。

質譜條件：離子源溫度230 ℃、四極桿溫度150 ℃、傳輸線溫度280 ℃，質量掃描范圍m/z 45～550，溶劑延遲8 min。使用β-谷甾醇標準品作標準曲線以定量。

1.3.4.3 生育酚含量的測定

前處理方法：取0.2 g油樣于10 mL離心管中，加入3 mL甲醇，漩渦振蕩2 min，超聲（功率300 W）提取25 min，超聲結束后，4 000 r/min離心5 min取上清液。以上方法重復提取兩次，合并上清液。氮吹至干，加入1 mL甲醇溶解，過0.22 μm濾膜，進入進樣瓶，用高效液相色譜法檢測。

流動相：V（甲醇）∶V（水）＝98∶2，等度洗脫，洗脫時間45 min，色譜柱：ZORBAX SB-C18色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），熒光檢測波長：激發波長295 nm、發射波長330 nm。進樣量20 μL。使用α-、γ-生育酚標準品作標準曲線以定量。

1.3.5 揮發性成分相對含量測定

揮發性成分相對含量參考王茜茜等[14]的方法進行測定。

1.3.6 DPPH自由基清除能力測定

參考Zheng Lianhe等[15]的方法測定馬泡瓜籽油的DPPH自由基清除能力，同時對不同質量濃度的VC和BHT進行同樣的操作，以比較三者的DPPH自由基清除能力。

1.3.7 DSC法測定馬泡瓜籽油和菜籽油的氧化穩定性

氧化誘導時間的測定：稱?。?.5±0.5）mg樣品置于敞口的鋁坩堝中，放入實驗爐內。設置條件如下：氧化溫度分別設為110、120 ℃和140 ℃，氧氣流速30 mL/min。氧化誘導時間在DSC曲線圖上表現為氧化反應前外推基線與反應時最大斜率切線相交點對應的時間。

油脂起始氧化溫度測定參考Rudnik等[16]的方法，并略作修改。升溫速率10 ℃/min，溫度從120 ℃升至300 ℃，氧氣流速30 mL/min。起始氧化溫度在DSC曲線圖上表現為氧化反應前外推基線與反應時最大斜率切線相交點對應的溫度。

1.3.8 馬泡瓜籽油的熱重分析

將2～5 mg 馬泡瓜籽油裝入40 mL鉑盤中，溫度范圍30～600 ℃，升溫速率10 ℃/min。氮氣流速20 mL/s。記錄質量變化與溫度的關系曲線。

1.4 數據統計與分析

使用統計軟件SPSS 21和Excel 2016軟件分析統計數據，使用Origin 2018軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 馬泡瓜籽油的理化性質

如表1所示，馬泡瓜籽的千粒質量為6 g。油料出油率主要受種子（包括品種、環境、種子成熟度及干燥程度等）和提取工藝（如溶劑、溫度、時間、料液比、提取次數等）的影響。油菜籽、大豆、橄欖出油率分別為28%～43%、16.8%～17.0%、10.94%～48.17%[17]，馬泡瓜籽相對上述幾種油料出油率較高（25%），有潛力被開發為新興油料作物。馬泡瓜籽油酸值為0.37 mg/g，過氧化值為0.17 g/100 g，符合GB 2716—2018《食品安全國家標準 植物油》對食用油品質的要求，同時低于其他常見植物油，說明該油中游離脂肪酸和氫過氧化物含量較低，氧化程度低。碘值較高（141.27 g/100 g），屬于干性油，表明其不飽和脂肪酸含量可能較高。馬泡瓜籽油在室溫下為淺黃色、澄清透明的液體，具有獨特的油脂香氣，無異味。經測定，其L*值較高，符合透明的外觀要求，表明油中雜質含量很低；b*值偏高，表明類胡蘿卜素含量較高；a*值較低，油色偏淺，表明其含有少量的葉綠素[18]。

表1 馬泡瓜籽油的出油率及理化性質Table 1 Yield and physicochemical characteristics of Cucumis bisexualis seed oil

2.2 馬泡瓜籽油的脂肪酸組成

表2 馬泡瓜籽油及菜籽油脂肪酸組成及相對含量比較Table 2 Fatty acid composition of Cucumis bisexualis seed oil and rapeseed oil

如表2所示，馬泡瓜籽油的主要脂肪酸為棕櫚酸、十七烯酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和γ-亞麻酸。在所有脂肪酸中，飽和脂肪酸占13.73%，不飽和脂肪酸占86.27%，略低于菜籽油（94.69%），而其中多不飽和脂肪酸相對含量（73.50%）則高于菜籽油（21.32%）。亞油酸為馬泡瓜籽油中最主要的脂肪酸，相對含量高達67.10%，遠高于菜籽油，也高于芝麻油（49.15%）和花生油（32.8%），但略低于紅花籽油（83%）[19-20]。亞油酸屬于n-6多不飽和脂肪酸，其衍生物共軛亞油酸可預防和抑制癌癥、糖尿病和心腦血管疾病等慢性代謝疾病[20]。不同于以油酸為主的菜籽油，馬泡瓜籽油中油酸相對含量僅為12.70%，還含有少量的γ-亞麻酸（6.40%），其相對含量低于月見草油（10%左右[21]）。

2.3 馬泡瓜籽油活性成分

馬泡瓜籽油中各種活性成分含量豐富，總酚含量為146.69 mg/kg，與棕櫚油（64～131 mg/kg）和橄欖油（108～567 mg/kg）含量相當[22]。β-胡蘿卜素含量為72.4 mg/kg，高于棕櫚籽油（55.1 mg/kg）。β-谷甾醇含量達到186.18 mg/100 g，高于南瓜籽油（81.4 mg/100 g）[23]，豐富的β-谷甾醇有利于預防心腦血管疾病，還可用于護膚品的開發。

α-生育酚可以提高油脂的穩定性和抗氧化性，其在馬泡瓜籽油中含量為113.07 μg/g，低于其他植物油（大豆油、菜籽油、葵花籽油中含量分別約為117、277、465 μg/g[24]）。γ-生育酚含量為1 614.21 μg/g，高于上述植物油。據報道，γ-生育酚不僅是一種抗氧化劑，還具有抗炎、抗腫瘤和利尿的功能，在緩解某些類型的癌癥和心肌梗塞方面優于α-生育酚[25]。此外，日常生活中γ-生育酚可以通過膳食進行補充。

2.4 馬泡瓜籽油中的揮發性物質

表3 壓榨馬泡瓜籽油中的揮發性物質Table 3 Composition of volatile compounds of Cucumis bisexualis seed oil

續表3

馬泡瓜籽油中共鑒定出31 種揮發性物質，表3列出了各類揮發性化合物的名稱和相對含量?？梢钥闯鲴R泡瓜籽油的風味是由各種不同種類的揮發性物質共同作用的結果。雜環類化合物起主要作用，其中2,5-二甲基吡嗪的相對含量最高，為21.71%，具有泥土味和豌豆味。吡嗪是美拉德反應的中間體，具有強烈的香氣和良好的香氣擴散性，它們具有極低的氣味閾值和類似于堅果風味、油脂氣味和燒烤風味。醛類是相對含量僅次于雜環類的成分，其貢獻了油脂香、奶油香氣，其中苯甲醛相對含量最高（14.29%），具有香甜、油脂和堅果味。

2.5 馬泡瓜籽油的DPPH自由基清除能力

圖1 馬泡瓜籽油的DPPH自由基清除率Fig. 1 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging capacity of Cucumis bisexualis seed oil

如圖1所示，當質量濃度在0.02～0.06 mg/mL范圍內逐漸增加時，馬泡瓜籽油、VC和BHT的DPPH自由基清除率迅速增加，且VC和BHT的DPPH自由基清除能力高于馬泡瓜籽油。當質量濃度為0.08 mg/mL時，馬泡瓜籽油的DPPH自由基清除率（65.7%）高于BHT（60.3%）。當油質量濃度為0.10 mg/mL時，馬泡瓜籽油、VC和BHT的DPPH自由基清除率均達到最高，此時馬泡瓜油DPPH自由基清除率為68.9%。

2.6 馬泡瓜籽油的氧化穩定性

油脂的氧化穩定性是衡量油脂品質的重要指標，傳統的油脂穩定性測定方法有Schaal烘箱法、Rancimat法、活性氧法等。近些年，隨著DSC在食品領域的應用日益廣泛，越來越多的學者將DSC應用于油脂研究領域，包括油脂的摻偽檢測、油脂加熱過程中氧化程度的監測、油脂抗氧化性的評估、油脂的氧化穩定性及氧化動力學分析等[26]。相較于傳統方法，DSC技術樣品用量少、耗時短、靈敏度高、易于實時監控，有利于油脂的快速檢測、質量監控和貨架期預測。Tan等[27]使用DSC和Rancimat法測定了12 種植物油的氧化穩定性并進行了比較研究，結果表明DSC測得的氧化誘導時間和氧化穩定指數具有良好的相關性，且不飽和脂肪酸的含量越高，油就越容易氧化，油的氧化穩定性越低。

圖2 馬泡瓜籽油（A）及菜籽油（B）的氧化誘導時間Fig. 2 Oxidative induction time of Cucumis bisexualis seed oil (A) and rapeseed oil (B)

圖2 為馬泡瓜籽油和菜籽油在3 種不同等溫條件下DSC曲線及氧化誘導時間的確定方法。在110、120 ℃和140 ℃下，馬泡瓜籽油的氧化誘導時間分別為263.91、133.64 min和26.50 min，菜籽油則分別為144.53、117.22 min和26.29 min，油脂氧化誘導時間受溫度的影響較大，且與溫度成反比。較高的溫度大幅加快了油樣在空氣中的氧化速率，使測得的氧化誘導時間相對縮短[28]。此外，同一溫度下馬泡瓜籽油的氧化誘導時間較菜籽油更長，說明馬泡瓜籽油具有更好的氧化穩定性。

如圖3所示，馬泡瓜籽油的放熱峰比較尖銳，且熱氧化的溫度范圍較寬，說明油中甘油三酯的脂肪酸組成較復雜。隨著加熱溫度的升高，不同熱穩定性的甘油三酯逐步氧化，使氧化的溫度范圍變寬。

馬泡瓜籽油的初始氧化溫度為221.6 ℃，同樣條件下測得的菜籽油的初始氧化溫度為210.3 ℃，可見馬泡瓜籽油的初始氧化溫度略高于菜籽油，這與上文中氧化誘導時間的分析結果吻合。通過前文對馬泡瓜籽油和菜籽油脂肪酸組成及含量的比較，推測初始氧化溫度與不飽和脂肪酸含量有關，而理論上馬泡瓜籽油中高含量的多不飽和脂肪酸會使油更容易氧化，推測是其中的生育酚等抗氧化物質提高了油的氧化穩定性。

圖3 馬泡瓜籽油（A）和菜籽油（B）的DSC氧化曲線Fig. 3 DSC curves showing oxidation of Cucumis bisexualis seed oil (A)and rapeseed oil (B)

油脂氧化過程中會涉及一系列的反應，引起油脂質量的變化，可通過TG分析儀精確記錄油脂在升溫過程中重量的變化，得到油脂質量隨溫度或時間的變化圖，即TG曲線，來實現對油脂氧化及其動力學的研究[29]。微商熱重（derivative thermogravimetry，DTG）曲線是對樣品質量取一階導數后，描述質量變化速率與溫度關系的曲線[30]。樣品熱分解過程中不僅涉及質量的變化，還涉及能量的變化，通過DSC記錄樣品熱分解過程中的能量變化，可以得到樣品DSC曲線，結合TG和DTG曲線進行分析，有助于更全面地了解樣品熱分解過程。

圖4 馬泡瓜籽油TG/DTG/DSC曲線Fig. 4 TG/derivative thermogravimetry/DSC curves of Cucumis bisexualis seed oil

圖4 為5 m g 馬泡瓜籽油在氮氣氣氛中以10 ℃/min加熱時的TG/DTG/DSC動力學曲線。通過DTG曲線可知，馬泡瓜籽油的質量開始損失時的溫度為300 ℃，這與TG曲線的變化趨勢吻合，之后在300～350 ℃范圍內持續反應，產生揮發性物質，這是油樣熱分解的開始，同時該溫度范圍也稱為食用油的“煙點”[31]。氧化開始之后，質量急劇降低，第二階段發生在350～519 ℃之間，質量損失率達99.77%，即無碳質殘留，該階段主要涉及甘油三酯結構中脂肪酸鏈的熱氧化降解和不飽和脂肪酸的分解反應。食用油的煙點與其熱穩定性密切相關，加熱超過煙點溫度會引起油脂降解[32]；因此，煙點較高的油更適合于烹飪，尤其是對于高溫加熱處理。與菜籽油（190～232 ℃）、精制花生油（232 ℃）、棕櫚油（235 ℃）和鱷梨油（271 ℃）煙點[33]相比，馬泡瓜籽油的熱穩定性良好，有望應用于烹飪領域。

3 結 論

通過壓榨法對馬泡瓜籽的油進行提取，出油率達到了25%，該油在室溫下為淺黃色、透明的液體，具有獨特的油脂清香。馬泡瓜籽油的理化特性符合GB 2716—2018，碘值較常見植物油偏高，屬于干性油脂，這種現象主要是由于其不飽和脂肪酸的相對含量較高（86.3%）。亞油酸是馬泡瓜籽油中最主要的脂肪酸，相對含量達到67.10%，還含有少量γ-亞麻酸（6.40%）。此外，馬泡瓜籽油中γ-生育酚的含量高達1 614.21 μg/g，遠高于一般植物油。高含量的不飽和脂肪酸和生育酚等活性物質使馬泡瓜籽油具有較強的抗氧化性和氧化穩定性，0.1 mg/mL的馬泡瓜籽油DPPH自由基清除率達到68.9%。通過DSC法對馬泡瓜籽油和菜籽油的氧化誘導時間和初始氧化溫度進行了比較，測得其初始氧化溫度為221.6 ℃，在110 ℃下的氧化誘導時間達到263.91 min，氧化穩定性優于菜籽油，TG分析表明馬泡瓜籽油具有良好的熱穩定性，且煙點較高，可用于烹飪。因此，馬泡瓜籽油不僅可作為新型功能性油脂，也有潛力成為γ-生育酚和亞油酸的良好來源。在今后的研究中也可以就馬泡瓜的性狀與組分間的關系、馬泡瓜不同部位的組分、活性成分提取及功能性產品研發等方面進行進一步的探究，以提高這一新興野生資源物的利用率。