微波預處理亞麻籽對其壓榨餅生氰糖苷含量及壓榨油品質的影響

曹偉偉,黃慶德,田光晶,鄧乾春

(中國農業科學院油料作物研究所，油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室，湖北武漢 430062)

?

微波預處理亞麻籽對其壓榨餅生氰糖苷含量及壓榨油品質的影響

曹偉偉,黃慶德*,田光晶,鄧乾春

(中國農業科學院油料作物研究所，油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室，湖北武漢 430062)

優化了微波預處理亞麻籽降低其壓榨餅生氰糖苷含量的條件,并比較了甘肅亞麻籽在最佳微波條件下微波前后壓榨油的品質變化,同時對比了另外五個不同品種亞麻籽在最佳微波條件下其壓榨餅生氰糖苷含量在微波前后的變化。結果表明:最佳微波條件為功率700 W,時間6 min,亞麻籽水分17%。在此微波條件下,甘肅亞麻籽壓榨餅生氰糖苷含量降低至(4.18±0.23)mg/kg,其壓榨油的酸價顯著升高,過氧化值顯著降低,黃色值、紅色值均微弱增加。脂肪酸組成、甾醇含量沒有顯著性變化,總酚含量是直接壓榨亞麻籽油的1.42倍;另外五個不同品種亞麻籽僅哈爾濱亞麻籽壓榨餅中生氰糖苷的含量為(15.40±0.47)mg/kg,其余四個品種的壓榨餅生氰糖苷含量均在5 mg/kg以下。

微波預處理,壓榨餅,生氰糖苷,壓榨油

亞麻籽中含有豐富的亞麻酸,是一種營養價值極高的特種油料。但亞麻籽中含有對人體有害的生氰糖苷,亞麻籽經壓榨制取油后,生氰糖苷幾乎全部殘留在壓榨餅中。生氰糖苷是由氰醇衍生物的羥基和D-葡萄糖縮合形成的,包括β-龍膽二糖丙酮氰醇、β-龍膽二糖甲乙酮氰醇、亞麻苦苷和百脈苦苷[1]。生氰糖苷具有極強的毒性,因為它會在水解酶存在下生成氫氰酸,氫氰酸會造成細胞中毒性缺氧、心率紊亂、肌肉麻痹等癥狀[2]。目前,亞麻籽的脫毒方法有烘烤法[3-5]、溶劑法[6-7]、發酵法[8-9]、水煮法[10-11]、擠壓膨化法[12-13]等,但是烘烤法效果差,溶劑法存在溶劑殘留的問題,發酵法需要特定的菌種、且周期長,水煮法會造成營養物質的流失,擠壓膨化法會造成部分油脂的損失,而微波法[14-15]作為一種新型的食品加工方法,對生氰糖苷的去除效率最高[16]。因此,微波預處理亞麻籽降低其壓榨餅中生氰糖苷的含量高效、可行。雖然關于微波脫除亞麻籽粕的生氰糖苷已有報道,但亞麻籽的水分對微波脫除生氰糖苷的影響研究較少，且微波預處理亞麻籽對其壓榨餅生氰糖苷含量及壓榨油的影響鮮有人研究。因此,該研究旨在優化微波預處理亞麻籽降低其壓榨餅中生氰糖苷含量的條件及研究微波對壓榨油的品質影響,以期為亞麻餅的開發利用提供借鑒。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

甘肅亞麻籽、哈爾濱亞麻籽、伊亞4號、壩亞9號、寧亞17號、隴亞10號來源于實驗室收集的亞麻籽;正己烷、石油醚、氫氧化鉀、乙醇、冰乙酸、碘化鉀、三氯甲烷均購自國藥集團化學試劑有限公司;異丙醇、5α-膽甾烷購自Sigma公司。

Avanti J-26XP高效離心機美國Beckman公司;WLS-2A羅維朋比色儀上海索光光電技術有限公司;氣相色譜(Agilent 7890A)美國Agilent公司;CA59G冷榨機德國Komet公司;密閉式微波消解儀美國CEM公司;LC-6AD液相色譜儀日本島津儀器公司;DU800紫外分光光度計美國Beckman Coulter公司。

1.2實驗方法

1.2.1微波預處理亞麻籽及亞麻餅的壓榨以甘肅亞麻籽為原料,優化微波條件。將調成一定水分的亞麻籽放入直徑為9.5 cm的平皿,每個平皿裝入等量的40 g亞麻籽,每次放入微波爐4個平皿,并在不同的功率和時間下進行微波。測定微波后亞麻籽的水分,將160 g籽的水分統一調節至7%,置4 ℃冰箱12 h后,一起入榨油機進行壓榨,收集壓榨餅,粉碎,過40目篩,測定其生氰糖苷的含量。生氰糖苷的含量以HCN(mg/kg)計,考慮到壓榨餅中水分和殘油含量的差異會導致不同處理條件下壓榨餅HCN含量的不同,最終HCN含量須按脫脂亞麻餅干基計,即扣除亞麻餅中的殘油和水分含量,計算公式如下:

最終HCN含量=壓榨餅HCN含量/(1-殘油含量-水分含量)

式中:壓榨HCN含量單位為mg/kg,殘油、水分單位均為%。

1.2.2理化指標分析方法生氰糖苷參照GB/T 13084-2006及HJ 484-2009;水分參照GB/T10358-2008,殘油參照GB/T 10359-2008;色澤參照GB/T 5525-2005;酸價參照GB/T5530-2005;過氧化值參照GB/T 5538-2005;脂肪酸組成參照歐洲標準EN14103方法;維生素E參照AOCS Official Method Ce 8-89;植物甾醇參照Azadmard-Damirchi[17]等的方法,稍作修改;總酚參照方法Koski[18]和 Kaur and Kapoor[19],稍作修改。

1.2.3單因素實驗

1.2.3.1微波時間對壓榨餅生氰糖苷含量的影響將亞麻籽的水分(初始水分為7.9%)調至11%,固定微波功率500 W,在不同時間下微波亞麻籽,然后調節微波后亞麻籽水分至7%進行壓榨,考察不同微波時間對壓榨餅中生氰糖苷含量的影響。

1.2.3.2亞麻籽的水分含量對壓榨餅生氰糖苷含量的影響固定微波功率500 W,時間6 min,將亞麻籽的水分調成不同水分后放置于微波爐內,然后調節微波后亞麻籽水分至7%進行壓榨,考察亞麻籽的不同水分對壓榨餅中生氰糖苷含量的影響。

1.2.3.3微波功率對壓榨餅生氰糖苷含量的影響調節亞麻籽的水分為17%,微波時間6 min,在不同功率下微波亞麻籽,然后調節微波后亞麻籽水分至7%進行壓榨,考察不同微波功率對壓榨餅中生氰糖苷含量的影響。

1.2.4正交實驗在微波功率(A)、微波時間(B)、亞麻籽的水分(C)單因素的基礎上,以HCN含量為指標,以微波功率、微波時間、亞麻籽的水分為實驗因素,進行四因素三水平L9(34)正交實驗,以確定最佳微波預處理條件。正交實驗設計因素水平見表1所示。

表1　正交實驗因素水平表Table 1　The factor level table of orthogonal test

1.3數據處理

采用SPSS18.0對數據進行處理及分析。

2　結果與討論

2.1微波預處理亞麻籽單因素實驗

2.1.1微波時間對壓榨餅生氰糖苷含量的影響實驗結果見圖1。由圖1可知,微波時間達到6 min前，亞麻籽壓榨餅中的生氰糖苷含量隨著微波時間的延長迅速下降，超過6 min后，生氰糖苷含量基本不變。這是因為微波加熱使亞麻籽的溫度升高，分解生氰糖苷的糖苷酶活性變大，生氰糖苷分解成HCN的速度加快[20]，但微波時間過長，亞麻籽的水分含量就會越低，從而影響了生氰糖苷的分解。另外,適當的微波加熱可以使物料內外同時加熱,物料的外表面不會形成焦糊堅硬的外殼,從而使水分和生成的氫氰酸比較容易釋放出來。但當微波時間達到8 min時,微波爐內溫度過高,亞麻籽出現焦糊狀態,營養破壞嚴重,故選擇微波時間5～7 min為宜。

圖1　微波時間對壓榨餅生氰糖苷含量的影響Fig.1　Effect of microwave time on the content of cyanogenic glycosides in pressed cakes

2.1.2亞麻籽水分含量對壓榨餅生氰糖苷含量的影響實驗結果見圖2。由圖2可知,隨著亞麻籽水分含量的增加,壓榨餅中生氰糖苷的含量呈先下降后上升的趨勢。這與微波化學法脫除菜籽餅粕硫甙的趨勢一致,生氰糖苷與硫甙均為含糖苷與碳氮鍵的抗營養因子[21],在適宜的水分下可以得到較好的分解。因為亞麻籽的水分含量越高,糖苷酶水解生氰糖苷的反應速度就會越快,同時較高的水分會促使分解的HCN隨著水分的急劇揮發釋放出來,所以在亞麻籽的水分含量未達到17%時,生氰糖苷的含量隨著水分的增加而降低。但是,亞麻籽的水分含量超過17%時,會使微波爐內的溫度下降過大,從而影響生氰糖苷的分解,造成其含量的上升。因此,選擇亞麻籽水分含量15%～19%為宜。

圖2　亞麻籽水分含量對壓榨餅生氰糖苷含量的影響Fig.2　Effect of flaxseed moisture on the content of cyanogenic glycosides in pressed cakes

2.1.3微波功率對壓榨餅生氰糖苷含量的影響實驗結果見圖3。由圖3可知,隨著微波功率的增加,壓榨餅中生氰糖苷的含量迅速下降,700 W以后基本不變。這是因為功率越大,微波爐內溫度越高,越有利于生氰糖苷結構的破壞,同時分解生氰糖苷的糖苷酶活性越高,生成的 HCN揮發的速度也越快。在一定功率下,微波加熱的均勻性使得亞麻籽的表殼不會形成焦糊的外殼,更有利于HCN的釋放。但當微波功率達到800 W時,亞麻籽處于焦糊狀態,不僅生氰糖苷沒有完全被脫除,可能影響亞麻籽油及壓榨餅的營養品質。因此,選擇微波功率500～700 W為宜。

圖3　微波功率對壓榨餅生氰糖苷含量的影響Fig.3　Effect of microwave power on the content of cyanogenic glycosides in pressed cakes

2.2正交實驗

正交實驗結果表明:各因素對生氰糖苷含量的影響為:微波功率(A)>水分(C)>微波時間(B),最佳微波預處理條件為A3B2C2,即微波功率為700 W,微波時間為6 min,亞麻籽的水分含量為17%。在最佳條件下進行三次驗證實驗,得到壓榨餅的生氰糖苷含量達(4.18±0.23)mg/kg,與未經微波處理的亞麻籽壓榨餅(生氰糖苷含量為241.84±1.92 mg/kg)相比,生氰糖苷的含量顯著降低。

表2　正交實驗結果Table 2　The results of orthogonal test

2.3最佳微波條件下壓榨亞麻籽油品質微波前后的對比

由2.2可知,最佳微波預處理條件可以顯著降低亞麻籽壓榨餅生氰糖苷的含量,但是否會對壓榨油的品質產生嚴重的破壞仍是值得研究的。因此,將甘肅亞麻籽在2.2最佳條件下進行微波處理,得到的壓榨油與其不經微波處理直接壓榨的亞麻籽油進行理化指標和營養指標的對比,結果見表3。

由表3可知,微波后甘肅亞麻籽壓榨油的酸價顯著升高、過氧化值顯著降低,黃色值、紅色值微弱升高。脂肪酸組成、菜油甾醇、β-谷甾醇、Δ5-燕麥甾醇、環阿屯醇、2,4-亞甲基環阿屯醇、總甾醇沒有顯著性變化,總酚含量是直接壓榨亞麻籽油的1.42倍。這表明適當的微波處理亞麻籽不僅可以大大降低其壓榨餅中生氰糖苷的含量,還可以增加壓榨油中的多酚含量[22],提高壓榨油的抗氧化能力。

表3　壓榨亞麻籽油微波前后品質的對比Table 3　Comparison of the quality of pressed flaxseed oil before and after microwave treatment

注:*代表差異顯著(p<0.05)。

2.4五個不同品種亞麻籽在最佳微波條件下壓榨餅的脫毒效果

為了考察最佳微波條件是否對不同生氰糖苷含量的亞麻籽壓榨餅具有相同的脫毒效果,故選取另外五種含有高、中、低不同生氰糖苷含量的亞麻籽,在2.2取得的最佳微波條件下進行處理,測定微波后亞麻籽壓榨餅生氰糖苷的含量,并與不經微波處理直接壓榨亞麻籽得到的亞麻餅生氰糖苷含量作對比,其結果見表4。

表4　亞麻籽微波前后壓榨餅生氰糖苷含量的對比Table 4　Comparison of cyanogenic glycosides content in flaxseed cakes before and after microwave treatment

注:**代表差異極顯著(p<0.01)。

由表4可知,微波處理亞麻籽會大大降低其壓榨餅生氰糖苷的含量,經過微波處理后,五個不同品種亞麻籽壓榨餅生氰糖苷的含量均得到了極顯著的降低。五個品種僅哈爾濱亞麻籽壓榨餅中生氰糖苷的含量為(15.40±0.47)mg/kg,其余四個品種的壓榨餅生氰糖苷含量均在5 mg/kg以下。這可能是因為哈爾濱亞麻籽本身含有較高的生氰糖苷,微波脫除到較低水平時,效果變得不太明顯,但與未經微波處理的亞麻籽壓榨餅相比,生氰糖苷含量顯著降低,其余四種亞麻籽經微波處理得到的壓榨餅中生氰糖苷的含量均在5 mg/kg以下,滿足了糧食中氰化物(低于5 mg/kg)的限量要求[23]。

3　結論

優化了微波預處理亞麻籽降低其壓榨餅中生氰糖苷含量的條件,在單因素基礎上,通過正交實驗優化得到的最佳微波條件為:功率700 W,時間6 min,亞麻籽的水分含量為17%,在此條件下甘肅亞麻籽壓榨餅中的生氰糖苷含量從(241.84±1.92)mg/kg降低至(4.18±0.23)mg/kg。

在最佳微波條件下,甘肅亞麻籽壓榨油的酸價顯著升高、過氧化值顯著降低,黃色值、紅色值微弱升高。總酚含量是直接壓榨亞麻籽油的1.42倍,脂肪酸組成、菜油甾醇、β-谷甾醇、Δ5-燕麥甾醇、環阿屯醇、2,4-亞甲基環阿屯醇、總甾醇沒有顯著性變化。

五種含有高、中、低不同生氰糖苷含量的亞麻籽在最佳微波條件下進行壓榨,得到的壓榨餅與未經微波處理亞麻籽壓榨餅相比,生氰糖苷得到了有效的脫除。僅哈爾濱亞麻籽壓榨餅中生氰糖苷的含量為(15.40±0.47)mg/kg,其余四個品種亞麻籽的壓榨餅生氰糖苷含量均在5 mg/kg以下。

[1]Oomah B D,Mazza G,Kenaschuk E O.Cyanogenic compounds in flaxseed[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1992,40(8):1346-1348.

[2]許暉,孫蘭萍.亞麻籽脫毒的研究進展[J].中國食物與營養,2007,10:26-28.

[3]田偉,楊宏志.用烘烤法對亞麻籽脫毒的工藝研究[J].農產品加工,2008(5):73-75.

[4]Moknatjou R,Abbasian S,Moghaddam G,et al.Roasting effect on total cyanide,α-tocopherol and oil characteristics of the brown and yellow types of the flaxseed(Linum usitatissimum L.)[J]. International Journal of Biosciences(IJB),2015,6(5):273-282.

[5]Park E R,Hong J H,Lee D H,et al.Analysis and decrease of cyanogenic glucosides in flaxseed[J].Journal of The Korean Society of Food Science and Nutrition,2005,34(6):875-879.

[6]Wanasundara P,Amarowicz R,Kara M T,et al.Removal of cyanogenic glycosides of flaxseed meal[J].Food chemistry,1993,48(3):263-266.

[7]李高陽,丁霄霖.亞麻籽雙液相多級逆流萃取工藝模擬實驗[J].農業工程學報,2010(3):380-384.

[8]Wu C F,Xu X M,Huang S H,et al.An efficient fermentation method for the degradation of cyanogenic glycosides in flaxseed[J].Food Additives & Contaminants:Part A,2012,29(7):1085-1091.

[9]Yamashita T,Sano T,Hashimoto T,et al.Development of a method to remove cyanogen glycosides from flaxseed meal[J]. International Journal of Food Science & Technology,2007,42(1):70-75.

[10]Madhusudhan K T,Ramesh H P,Ogawa T,et al. Detoxification of commercial linseed meal for use in broiler rations[J].Poultry Science,1986,65(1):164-171.

[11]張郁松.水煮法對亞麻籽脫毒的工藝研究[J].食品科技,2008,33(1):109-111.

[12]Imran M,Anjum F M,Butt M S,et al.Reduction of cyanogenic compounds in flaxseed(Linum usitatissimum L.)meal using thermal treatment[J].International Journal of Food Properties,2013,16(8):1809-1818.

[13]Wu M,Li D,Wang L J,et al.Extrusion detoxification technique on flaxseed by uniform design optimization[J]. Separation and Purification Technology,2008,61(1):51-59.

[14]Feng D,Shen Y,Chavez E R.Effectiveness of different processing methods in reducing hydrogen cyanide content of flaxseed[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2003,83(8):836-841.

[16]趙清華,楊宏志,孫偉潔,等.亞麻籽微波脫毒與擠壓膨化脫毒工藝研究[J].中國糧油學報,2008(5):103-106.

[17]Azadmard-Damirchi S,Habibi-Nodeh F,Hesari J,et al.Effect of pretreatment with microwaves on oxidative stability and nutraceuticals content of oil from rapeseed[J].Food Chemistry,2010,121(4):1211-1215.

[18]Kaur C,Kapoor H C.Anti-oxidant activity and total phenolic content of some Asian vegetables[J].International Journal of Food Science & Technology,2002,37(2):153-161.

[19]Koski A,Psomiadou E,Tsimidou M,et al.Oxidative stability and minor constituents of virgin olive oil and cold-pressed rapeseed oil[J].European Food Research and Technology,2002,214(4):294-298.

[20]楊宏志,孫偉潔,鐘運翠.四種不同處理方法對于亞麻籽脫毒效果的研究[J].食品科學,2008(9):245-248.

[21]于洋,王承明.微波化學法脫除油菜籽餅粕中硫苷的研究[J].中國糧油學報,2011(3):47-51.

[22]Yang M,Huang F,Liu C,et al.Influence of microwave treatment of rapeseed on minor components content and oxidative stability of oil[J].Food and Bioprocess Technology,2013,6(11):3206-3216.

[23]GB/T 2715-1981,糧食衛生標準[S].

Effects of microwave pretreatment on the content of cyanogenic glucosides in pressed flaxseed cakes and the quality of pressed oil

CAO Wei-wei,HUANG Qing-de*,TIAN Guang-jing,DENG Qian-chun

(Oilcrops Research Institute,Chinese Academy of Agriculture Sciences,Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition,Wuhan,430062,China)

The parameters of microwave pretreatment applied in lowering cyanogenic glucosides of pressed flaxseed cakes were optimized,and the quality of pressed Gansu flaxseed oil before and after being treated under the best condition of microwave treatment was compared.Moreover,the effects of lowering cyanogenic glucosides in other five different varieties of pressed flaxseed cakes under the optimal condition of microwave treatment were compared.Results showed the optimal condition of microwave pretreatment was established:power 700 W,time 6 min,flaxseed moisture 17%.Under the optimal condition,the content of cyanogenic glucosides in pressed Gansu flaxseed cakes was reduced to(4.18±0.23)mg/kg.The acid value of pressed Gansu flaxseed oil was significantly increased,while peroxide value was decreased.Meanwhile,the yellow value and red value were also increased.But fatty acid composition,the content of sterols had no significant changes,total phenols content was 1.42 times as the phenols of directly pressed flaxseed oil.In addition,the cyanogenic glycosides content in pressed Haerbin flaxseed cakes was(15.40±0.47)mg/kg,but cyanogenic glycosides content in other four different varieties of flaxseed cakes all remained lower than 5 mg/kg.

microwave pretreatment;pressed cakes;cyanogenic glucosides

2015-10-16

曹偉偉(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：食品科學,E-mail:weiweihappy2@163.com。

黃慶德(1964-)，男，研究員，研究方向：胡麻加工利用,E-mail:huangqd@oilcrops.cn。

國家胡麻產業技術體系項目(CARS-17)。

TS229

B

1002-0306(2016)09-0134-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.018