油料种子的种类繁多,不同油籽的化学成分及含量不尽相同,但各种油籽中都含有油脂、蛋白质、糖类、游离脂肪酸、磷脂、色素、蜡、烃类、醛类、酮类、醇类、油溶性维生素、水分及矿物质等成分。此外,个别油料中还含有少量特殊的物质。
一、油脂
纯净的油脂是指甘油三脂肪酸酯。植物油料油籽中的油脂,是由糖类分解成的脂肪酸与甘油在脂肪酶的作用下酯化而形成。油料种子在成熟过程中,油脂的合成反应可能尚未进行到底,有些甘油的羟基未能完全与脂肪酸结合,即使到油料收获时,仍能存在着油脂合成代谢反应的中间产物——甘油一酸酯和甘油二酸酯。
油籽中的油脂主要存在于细胞质中,在细胞原生质体内形成油体原生质。
二、蛋白质
蛋白质主要是由许多氨基酸组成的一种高分子复杂化合物。按照蛋白质的理化性质和组成成分可将其分为简单蛋白质和复杂蛋白质两大类。油料中的简单蛋白质主要是清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白等几种,其中球蛋白是油料种子中蛋白质的主要成分,其含量可占总蛋白质含量的80%以上。油料中的结合蛋白质主要有糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、磷蛋白、色蛋白等。核蛋白主要存在于细胞核和细胞质中,脂蛋白存在于原生质体膜质结构中,糖蛋白存在于细胞壁蛋白、酶及豆科油料种子的储藏蛋白质中。
按照蛋白质的生理功能,油料种子的蛋白质可分为结构蛋白、储藏蛋白和酶蛋白三类。结构蛋白主要存在于在细胞原生质体的的各种膜结构中;储藏蛋白大部分存在于原生质疑液中,是油料种子蛋白的主体,如在大豆中约占总蛋白质的70%左右;酶蛋白是细胞中很丰富的蛋白质,它们是细胞中各种生化反应的催化剂。在油料种子中对油脂生产比较重要的酶类主要有脂肪酶、脂肪氧化酶、磷脂酶、尿酶等。
脂肪酶能催化脂肪的水解和合成反应。它的催化作用具有可逆性。
脂肪氧化酶可以催化某些高级不饱和脂肪酸及其脂肪酸配生成氢过氧化物,生成的最后产物为低分子的过氧化物,如醛、酮、酸等。因此含有这类酶的油料在条件适宜时会迅速发生氧化酸败使酸价显著增高。
磷脂酶可以使磷脂水解生成甘油、脂肪酸、胆碱或胆胺。
尿素酶主要存在于大豆等豆类种子中,是大豆抗营养因子之一。
三、糖类
油料种子中含有单糖、多糖和低聚糖。
油料种子中含有的单糖主要是戊糖和己糖。戊糖常以结合态存在,己糖以自由形式或结合形式存在。油料种子中的多糖有淀粉、纤维素和半纤维素。纤维素和半纤维素主要存在于种子外壳和种皮中,种仁中含量很少。在成熟的油籽中,淀粉的含量应该是很少的,因为在种子成熟过程中,淀粉已经完全地或者差不多完全地耗在脂肪的生成过程中。有时候,在成熟的油籽中也可能遗留少量的淀粉,例如,花生在成熟状态下,仍然含有大量的淀粉。在大豆中也可能有相当数量的淀粉存在。所有未成熟的油籽中都含有淀粉,数量的多少则视成熟的程度而定。油籽愈不成熟,淀粉含量愈高。油料种子中含有少量的低聚糖,如蔗糖和棉籽糖等。
总体说来,在成熟的油料种子中,糖类的含量一般不大,尤其是在高油分油料中,糖类的含量更少。尽管如此,糖类是油料细胞的重要构成部分和主要的储藏物质之一,它对油脂制取工艺有一定的影响。
四、类脂物
类脂物是指分子结构与甘油三酸酯相似或其溶解性与甘油三酸酯类似,能溶于天然油脂的非甘油三脂肪酸酯的物质。类脂物在油料中的含量不大,但种类繁多,通常可分为可皂化物和不可皂化物两大类。
类脂物中可以与碱发生皂化的称为可皂化物,主要有甘油一酸酯、甘油二酸酯、脂肪酸、磷脂、糖酯、醚酯、神经磷脂、蜡、甾醇酯等;类脂物中不与碱发生皂化,而仅能溶于油脂的称为不可皂化物,主要有甾醇类、烃类、色素、抗氧化物质以及微量金属等。
类脂物在油料中的存在状态各不相同。大部分的类脂物主要存在于油料细胞的原生质中,此外在种子的种皮表面一般包裹一层角质,有的种子在胚中也常存在角质,角质层中包含多种类脂化合物、有各种蜡质、长链脂肪酸、碳水化合物、脂肪醛和酮等组成的复杂化合物。
1、磷脂
磷脂即磷酸甘油脂,简称磷脂。磷脂主要包括磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇氨(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PL)、磷脂酰甘油(PG)、甘油磷脂酸(PA)等。磷脂酰胆碱俗称卵磷脂,磷脂酰乙醇氨俗称脑磷脂,它们是两种最主要的磷脂。
油料中的磷脂是一种营养价值很高的物质,其含量在不同的油料种籽中各不相同。以大豆和棉籽中的磷脂含量最多。磷脂不溶于水,可溶于油脂和一些有机溶剂中;磷脂不溶于丙酮。磷脂有很强的吸水性,吸水膨胀形成胶体物质,从而在油脂中的溶解度大大降低。磷脂容易被氧化,在空气中或阳光下会变成褐色至黑色物质。在较高温度下,磷脂能与棉籽中的棉酚作用,生成黑色产物。磷脂还可以被碱皂化,可以被水解。另外,磷脂还具有乳化性和吸附作用。
2、脂肪酸
脂肪酸在油料种籽中主要是以结合状态存在于油脂中,很少以游离状态存在。尤其是在成熟、干燥的油料种籽中,游离脂肪酸含量一般很少。但若油料种籽成熟度较差或油料种籽在储存过程中发热霉变,油料种籽中的游离脂肪酸含量就会升高。
天然油脂中的主要成分是混合脂肪酸甘油三酸酯,简称甘三酯。脂肪酸是组成甘三酯的主要成分。在甘三酯分子中,甘油基部分的相对分子质量是41;脂肪酸基部分的相对分子质量约在650~970之间,占整个甘三酯分子的94%~96%。由于脂肪酸在甘三酯分子中占的比重较大,因此其对甘三酯的物理和化学性质有较大的影响。
脂肪酸最初是由脂肪水解而得到的,具有酸性,因此得名脂肪酸。脂肪酸被定义为天然油脂水分解生成的脂肪族羧酸化合物的总称,属于脂肪族的一元羧酸。
目前已发现的天然脂肪酸有200多种,广泛存在于动、植物油脂中。天然脂肪酸绝大部分为偶数直链的,奇数碳链的极个别。碳链中不含双键的为饱和脂肪酸,含有双键的则称不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸根据所含双键的多少,分为一烯酸、二烯酸、三烯酸和三烯以上的脂肪酸。二烯以上的天然不饱和脂肪酸有共扼与非共扼之分,非共扼脂肪酸是指碳链的双键被一个亚甲基隔开的脂肪酸,而共扼酸是指在某些碳原子间交替地出现单键与双键的不饱和脂肪酸。天然脂肪酸中以非共扼脂肪酸为多,共扼脂肪酸为少。
不饱和脂肪酸由于双键两边碳原子上连接的原子或原子团在空间排列上的不同,有顺式与反式几何异构体之分。氢原子在双键同侧的为顺式,在双键异侧的则为反式。天然存在的脂肪酸除极少数为反式体外,大部分都是顺式结构。
除上述成分外,油料中都还含有水分、矿物质;许多油料中含有植酸盐、葡萄糖甙、甾醇葡萄糖甙;在某些油料还含有的特殊成分,如芝麻中的芝麻酚,大豆中的胰蛋白酶抑制素、凝血素、异黄酮,棉籽中的棉酚等。