市售調味型澳洲堅果仁脂肪酸的GC-MS檢測與因子分析

張濤，宋海云，賀鵬，韋媛榮，王文林，覃振師

廣西農業科學院廣西南亞熱帶農業科學研究所（龍州 532415）

澳洲堅果（Macadamia ternifoliaF. Muell.），又名夏威夷果、昆士蘭堅果，原產于澳大利亞昆士蘭州東南部和新南威爾州北部沿海的亞熱帶雨林地區，為山龍眼科（Proteaceae）澳洲堅果屬（Macadamia）熱帶、亞熱帶多年生的常綠喬木果樹[1]，其果仁經過烤制后酥脆可口，風味極佳，被譽為世界上最佳的食用堅果[2,4]。相關研究表明其果仁內含物中脂肪含量高，并且含有大量油酸、棕櫚油酸等不飽和脂肪酸，因此具有較高的營養價值[5,7]。

目前，我國澳洲堅果主要以初級加工為主，加工產品主要有果仁、開口殼果、澳洲堅果油、澳洲堅果乳飲料等，前人研究主要集中在加工工藝以及加工工藝對果仁顏色、微生物指標、酸價和過氧化值等理化指標的影響等方面[8,15]。而針對不同調味型澳洲堅果仁脂肪酸的檢測與分析還未見報道。試驗以市售原味、奶油味、蜂蜜味、咖啡味、鹽焗味、芥末味六種口味的調味型澳洲堅果果仁為原料，采用GC-MS對其脂肪酸進行檢測分析，再對檢測結果進行因子分析和差異性分析，探討不同調味型澳洲堅果果仁脂肪酸的組成及差異性，以期為消費者從營養膳食角度選擇適合自己的調味型澳洲堅果果仁提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售原味、奶油味、蜂蜜味、咖啡味、鹽焗味、芥末味共六種口味的澳洲堅果果仁（東興市怡誠食品開發有限公司）；37種脂肪酸甲酯標準品（美國SUPELCO公司）；正己烷、甲醇（北京譜析科技有限公司）；氫氧化鉀（鄭州萊浦生物科技有限公司）；所用試劑均為色譜純。

1.2 儀器與設備

澳洲堅果開果器（廣西岑溪市綠馬農業發展有限公司）；高速萬能粉碎機（蘇州江東精密儀器有限公司）；精度0.1 mg電子分析天平（賽多利斯科學儀器有限公司）；HH-W600恒溫水浴鍋（冠森生物科技（上海）有限公司）；Vortex-Genie2T型美國SI渦旋振蕩器（美國Scientific Industries公司）；DKN612C鼓風干燥箱（日本Yamato Scientific公司）；QP2011U1tra氣相色譜-質譜聯用儀（日本島津制作所）。

1.3 試驗方法

1.3.1 脂肪酸的GC-MS檢測

1.3.1.1 脂肪酸甲酯化[16-18]

稱取10 g果仁樣品，粉碎后再準確稱取0.2000 g置于水解試管中，加入10 mL 2 mol/L KOH-CH3OH溶液，混勻，于26 ℃恒溫水浴反應30 min，冷卻后加入10 mL正己烷，渦旋振蕩5 s，靜止萃取，經0.45 μm濾膜過濾得到樣品液備用。

1.3.1.2 色譜條件與質譜條件[18-21]

色譜條件：DM-2560毛細管聚二氰丙基硅氧烷強極性固定相色譜柱（30 m×0.28 mm×0.25 μm）；載氣為高純氦氣，純度≥99.999%；柱溫180～220 ℃，柱初始溫度180 ℃，以3 ℃/min升至220 ℃，再以5 ℃/min升至250 ℃，保持6 min；進樣口溫度280 ℃；柱流量1 mL/min，分流比30∶1，進樣量1.0 μL。

質譜條件：EI離子原，離子源溫度230 ℃，GC-MS接口溫度250 ℃，電子能量70 eV，全離子掃描50～500 amu，采用外標法進行定量分析。

采用上述儀器和方法，將每個樣品平行重復測試3次，記錄檢測數據。

1.3.2 數據處理

通過Excel 2007進行試驗數據的匯總及初步處理，然后進行不同調味型澳洲堅果果仁脂肪酸組成的統計分析和相關性分析[22-23]，最后應用SPSS 26.0軟件進行因子分析[24-25]。

2 結果與分析

2.1 GC-MS檢測六種口味的澳洲堅果果仁的脂肪酸組成

六種口味的澳洲堅果果仁樣品經過3次平行檢測，每種口味均檢測出18種脂肪酸，分別為月桂酸（C12∶0）、肉豆蔻酸（C14∶0）、十五烷酸（C15∶0）、棕櫚酸（C16∶0）、十七烷酸（C17∶0）、硬脂酸（C18∶0）、花生酸（C20∶0）、二十一烷酸（C21∶0）、二十二烷酸（C22∶0）、二十三烷酸（C23∶0）、二十四烷酸（C24∶0）、棕櫚油酸（C16∶1）、十七碳一烯酸（C17∶1）、油酸（C18∶1）、二十二碳一烯酸（C22∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）和二十碳三烯酸（C20∶3）。其中月桂酸（C12∶0）、（肉豆蔻酸C14∶0）、十五烷酸（C15∶0）、棕櫚酸（C16∶0）、十七烷酸（C17∶0）、硬脂酸（C18∶0）、花生酸（C20∶0）、二十一烷酸（C21∶0）、二十二烷酸（C22∶0）、二十三烷酸（C23∶0）和二十四烷酸（C24∶0）為飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA），棕櫚油酸（C16∶1）、十七碳一烯酸（C17∶1）、油酸（C18∶1）和二十二碳一烯酸（C22∶1）為單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA），亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）和二十碳三烯酸（C20∶3）為多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）。

由Excel 2003匯總得到每種口味澳洲堅果仁中每種脂肪酸含量的平均值及SFA、MUFA、PUFA、UFA（不飽和脂肪酸）在三類脂肪酸的含量，計算每種脂肪酸在每種口味澳洲堅果仁中的含量占該口味澳洲堅果仁中脂肪酸總含量的比例，結果表1所示。由表1可以明顯地發現，棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕櫚油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）、二十碳三烯酸（C20∶3）的含量排在前8位，在每種口味澳洲堅果仁中的含量總和已占到該種口味澳洲堅果仁脂肪酸總含量的94%～96%。

表1 脂肪酸在每種口味澳洲堅果仁中的含量占該種口味澳洲堅果仁脂肪酸總含量的比例 單位：%

2.2 不同脂肪酸間的相關性分析

根據2.1的結果，選取棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕櫚油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）和二十碳三烯酸（C20∶3）8種脂肪酸進行相關性分析，結果如表2所示。除亞麻酸（C18∶3）外，7種脂肪酸間大多存在相關性，其中棕櫚油酸C16∶1與棕櫚酸C16∶0、油酸C18∶1、亞油酸C18∶2，棕櫚酸C16∶0與油酸C18∶1、花生酸C20∶0、亞油酸C18∶2，油酸C18∶1與二十碳三烯酸C20∶3、亞油酸C18∶2，花生酸C20∶0與亞油酸C18∶2間存在極顯著的相關性；棕櫚油酸C16∶1與硬脂酸C18∶0、花生酸C20∶0，棕櫚酸C16∶0與硬脂酸C18∶0、二十碳三烯酸C20∶3，油酸C18∶1與硬脂酸C18∶0，硬脂酸C18∶0與花生酸C20∶0、亞油酸C18∶2，二十碳三烯酸C20∶3與花生酸C20∶0、亞油酸C18∶2間存在顯著的相關性。

表2 8種脂肪酸間的Pearson相關系數矩陣

2.3 不同調味型澳洲堅果果仁脂肪酸組成的因子分析

在相關性分析的基礎上，對棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕櫚油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）和二十碳三烯酸（C20∶3）8種脂肪酸含量占該口味澳洲堅果仁中脂肪酸總含量比例數據進行因子分析。

首先對數據進行無量綱標準化處理[26-28]，原理公式如式（1）所示。

式中：W為標準化值；Aij為第j個樣品（處理）第i個指標（脂肪酸）的原始測定值；Ai為第i個指標的平均值；Si為第i個指標的標準差（SD值）。

標準化處理后的結果如表3所示。再以脂肪酸類別為變量，利用SPSS 26.0軟件對標準化后的數據進行因子分析[29-32]。

表3 不同口味澳洲堅果果仁脂肪酸數據標準化值

公因子的特征根、貢獻率以及累積貢獻率如表4所示，第一公因子（F1）、第二公因子（F2）、第三公因（F3）的特征值均大于1，并且在經過最大方差法旋轉，它們的方差貢獻率分別為33.648%，32.109%和29.142%，累計方差貢獻率已達到94.899%，表明前3個公因子已經把不同調味型澳洲堅果果仁的全部8種主要脂肪酸的絕大部分信息反映出來，因此可以選取這3個公因子作為不同調味型澳洲堅果果仁脂肪酸的綜合評價指標[33-35]。

表4 公因子的方差解釋情況表

為了更加突出主要公因子的作用，將因子進行方差最大正交旋轉[33-35]，得到旋轉后的公因子載荷矩陣，如表5所示，旋轉后各個脂肪酸成分在三維空間的分布如圖1所示。

公因子所包含的指標因子載荷若為正，表明該因子對公因子產生正向影響；因子載荷若為負，表明該因子對公因子產生負向影響[33-35]。對比圖1與表5可直觀地解釋各個脂肪酸成分對三個公因子的貢獻。第一公因子F1主要是C16∶0（棕櫚酸）和C18∶2（亞油酸）2個因子綜合作用的指標；第二公因子F2主要是C18∶1（油酸）和C20∶3（二十碳三烯酸）2個因子綜合作用的指標；第三公因子F3主要是C20∶0（花生酸）1個因子作用的指標。

表5 旋轉后的公因子載荷矩陣

圖1 旋轉后各個脂肪酸成分在三維空間的分布圖

旋轉后的各公因子得分系數如表6所示。不同調味型澳洲堅果果仁脂肪酸各公因子的得分根據公式（2）進行計算；不同調味型澳洲堅果果仁脂肪酸組成的綜合評價得分，根據2個公因子旋轉后的方差貢獻率及對應的公因子得分計算，見公式（3）。

表6 旋轉后公因子得分系數矩陣

式中：F為公因子得分；Fz為綜合評價得分；Yn1, …,Yn8為第n種調味型澳洲堅果果仁樣品的8種脂肪酸含量標準化后的值；Zn1, …,Zn8為旋轉后8種脂肪酸的因子得分系數。

各公因子得分及綜合得分結果如表7所示。由得分排序可知，奶油味（CL2）果仁3個公因子得分及綜合得分均排在第一位，其次為鹽焗味（CL5）果仁，第三為咖啡味（CL4）果仁，芥末味（CL6）果仁最低。

表7 不同口味澳洲堅果果仁各公因子得分、綜合得分以及排序

以2個公因子得分繪制二維排序圖，可直觀地反映不同調味型澳洲堅果果仁公因子得分的分布情況。公因子F1與F2、F1與F3得分二維排序分別如圖2和圖3所示。可以發現，六種調味型澳洲堅果果仁大致可以分為四類：奶油味（CL2）處在F1，F2和F3的正向區間，屬于一類；芥末味（CL6）處在F1的負向和F2、F3的正向區間，屬于第二類；蜂蜜味（CL3）處在F1的正向區間和F2、F3的負向區間，屬于第三類；原味（CL1）、咖啡味（CL4）及鹽焗味（CL5）處在靠近坐標軸的中間區域，屬于第四類。這與公因子綜合得分排序結果基本吻合。

圖2 公因子F1與公因子F2得分二維排序

圖3 公因子F1與公因子F3得分二維排序

3 討論

因子分析結果顯示奶油味（CL2）處在F1，F2和F3的正向區間，3個公因子得分及綜合得分均排在第一位，表明奶油味（CL2）果仁相較于其他5種口味果仁，C16∶0（棕櫚酸）、C18∶2（亞油酸）、C18∶1（油酸）、C20∶3（二十碳三烯酸）以及C20∶0（花生酸）的含量更高，其中C18∶2（亞油酸）和C20∶3（二十碳三烯酸）為多不飽和脂肪酸。

多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）是指有2個或2個以上不飽和雙鍵結構的脂肪酸，也稱多烯脂肪酸。由于人體自身不能合成這些脂肪酸，必需從食物中獲取，所以被稱為必需脂肪酸。多不飽和脂肪酸如同維生素、礦物質一樣，是人體的必需品，具有保護視力、消炎，防治一些慢性疾病，如降低膽固醇、抗腫瘤以及防治心臟病等多種生理作用，對維持人體各器官的正常運轉、保持身體健康至關重要[36]。因此從脂肪酸營養的角度，奶油味（CL2）果仁具有更高的營養價值。

4 結論

經GC-MS檢測，從六種口味的澳洲堅果果仁樣品中共檢測出18種脂肪酸，其中棕櫚酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）、棕櫚油酸（C16∶1）、油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）、花生酸（C20∶0）和二十碳三烯酸（C20∶3）8種脂肪酸排在前八位，在每種口味澳洲堅果仁中的含量總和已占到脂肪酸總含量的94%～96%；奶油味（CL2）果仁因其富含C18∶2（亞油酸）和C20∶3（二十碳三烯酸）多不飽和脂肪酸而具有更高的營養價值。