脈沖強光處理對菜籽油品質的影響

周婷婷 曹少謙 李絲絲 戚向陽

(浙江萬里學院生物與環境學院，寧波 315100)

菜籽油是我國主要食用植物油來源[1]，豐富的不飽和脂肪酸[2]及多酚[3]、生育酚[4]等微量化合物對油脂品質具有重要影響。植物油的營養品質和抗氧化能力主要取決于自身脂肪酸組成[5]；多酚具有抗癌、抗氧化、降血脂等多種生理功能[6]，少部分在制油后轉移到油中[3]作為天然抗氧化劑；生育酚在植物油中亦能發揮優良的抗氧化作用[7]，其中α-生育酚活性最高[8]，對人體抗衰老、提高免疫力、生殖功能和細胞代謝等均有影響[9]。油脂氧化受到脂肪酸組成、抗氧化劑和微量成分等的影響[1]，若能在富含油脂食品的加工中降低這些成分的損失來提高食品品質具有重要的現實意義。

傳統熱加工易引起食品色澤、風味、質地及營養成分的變化，為了滿足現代消費者對食品品質的需求，各種非熱加工技術成為相關領域研究的熱點，IPL就是其中的新型非熱物理殺菌技術之一。IPL是一種高強度、瞬時的廣波譜“白光”[10-11]，可實現食品表面、包裝材料和加工設備等的快速殺菌[12]。IPL處理由于其瞬時性可大幅提高生產效率，降低能源成本，且對環境影響小，有較廣的應用范圍。IPL技術具有良好的殺菌效果[13-15]，能最大限度保持食品天然品質，但由于其每秒激發的光強度相當于太陽光到達海平面的20 000 倍[10]，仍會引起食品中的敏感成分發生變化，其中脂質成分就易受IPL的影響發生氧化，而目前國內外學者對IPL處理食品時引起的脂質氧化鮮見報道。馬鳳鳴等[16]、戚向陽等[17]、Rajkovic等[18]、Nicorescu等[19]在各自脈沖參數下對脂質的影響已有相關報道，但他們的研究大多側重IPL處理對油脂氧化本身的影響，并未考慮食品中其他內源性成分的變化對油脂品質的影響。因此，本試驗以菜籽油為原料，研究IPL處理對儲藏過程中油脂氧化穩定性的影響，同時對主要不飽和脂肪酸、總酚和α-生育酚含量的變化進行探討，綜合評價IPL誘導的菜籽油品質變化，為IPL技術在富脂食品中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

菜籽油(未精煉)：中國農業科學院油料作物研究所。

1.2 主要試劑

油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯標準品(GC≥98%)；Folin-酚試劑；芥子酸標準品(純度≥98%)；α-生育酚標準品(HPLC≥98%)；正己烷、甲醇、乙腈均為HPLC級；其他試劑均為分析純。

1.3 儀器與設備

ZW-SY-2D型IPL殺菌設備。IPL光源參數：燈管總長400 mm，極距380 mm，直徑8 mm；燈能量100-500 J可調，脈沖頻率0.5或1 Hz；本試驗選用的燈能量為500 J(單次脈沖強度為132.8 mJ/cm2)，紫外區分別占總能量約35.5%，其中紫外短波(UV-C)分別占總比9.9%，紫外中波(UV-B)分別占總比14.5%，紫外長波(UV-A)分別占總比11.1%；波長范圍為200～1 100 nm，最大紫外吸收波長為229.7 nm。

Agilent 7890B氣相色譜儀(配FID檢測器)；UV2000紫外分光光度計；Waters e2695高效液相色譜儀(配PDA檢測器)。

1.4 試驗方法

1.4.1 菜籽油的IPL處理

取一定量的菜籽油至無蓋透明盒，輕微震蕩使其液膜平均厚度為1～2 mm，分別在脈沖頻率1 Hz、脈沖能量500 J的條件下照射15 次，以未經照射的菜籽油為對照，將上述菜籽油分別置于棕色瓶，并在60 ℃下恒溫儲藏。

1.4.2 氧化穩定性測定

1.4.2.1 過氧化值(POV)的測定

參照GB 5009.27—2016[20]。

1.4.2.2p-茴香胺值(p-AV)的測定

參照GB/T 24304—2009[21]。

1.4.3 脂肪酸含量測定

1.4.3.1 脂肪酸甲酯化

稱取70～80 mg油樣于10 mL具塞試管，加入2 mL正己烷，溶解后加入2 mL 1 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液，渦旋混合1 min，50 ℃恒溫振蕩20 min，冷卻后加適量高純水，取上層有機相加入適量無水硫酸鈉，過0.22 μm有機濾膜后待測。

1.4.3.2 GC色譜條件

色譜柱：TR-Wax MS毛細管柱(Thermo,30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度250 ℃；檢測器溫度260 ℃；程序升溫：初始溫度180 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至230 ℃；進樣量1 μL；載氣為高純氮氣，流速1.0 mL/min；分流比20∶1。采用外標法定量。

1.4.4 總酚含量測定

1.4.4.1 酚類物質提取

參照Yang等的方法[22]。

1.4.4.2 總酚含量測定

采用Folin-酚法，取0.5 mL多酚提取液，加入5 mL蒸餾水和0.5 mL Folin-酚試劑，混勻后室溫下放置5 min，加入1 mL澄清飽和碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至10 mL，混勻后室溫下避光靜置30 min，測定747 nm波長下的吸光值。用芥子酸(SA)制作標準曲線。

1.4.5 α-生育酚含量測定

1.4.5.1 α-生育酚提取

將菜籽油和甲醇按1∶2的料液比進行超聲提取10 min，共提取3 次，合并提取液，9 000 r/min離心10 min，上清液在50 ℃下旋蒸至干，加少量甲醇溶解，過0.22 μm有機濾膜后待測。

1.4.5.2 HPLC色譜條件

色譜柱：Symmetry C8柱(Waters,150 mm×4.6 mm×5 μm)；流動相∶乙腈/水=95/5；流速：1.0mL/min；進樣量：10 μL；柱溫：30 ℃；檢測波長：293 nm。采用外標法定量。

1.5 數據處理

用Origin pro 9.0軟件進行數據處理與作圖。用SPSS Statistics 17.0軟件進行統計分析，其中脂肪酸含量采用Duncan(D)分析法，其余均采用T檢驗，P<0.05為差異顯著。所有試驗平行測定3次。

2 結果與分析

2.1 IPL處理對儲藏期內菜籽油POV值的影響

IPL處理對儲藏期內菜籽油POV值的影響如圖1所示。IPL剛處理完(0 d)的菜籽油POV值均大于對照組(P<0.05)。處理組和對照組菜籽油POV值均隨儲藏時間的延長而增加。儲藏期前16 d(除0 d外)，處理組菜籽油POV值與對照組之間均無顯著差異(P>0.05)；儲藏24 d后，處理組菜籽油POV值顯著低于對照組(P<0.05)；儲藏32 d后，處理組菜籽油POV值比對照組低0.14 g/100 g。與對照組相比，經IPL處理的菜籽油在儲藏過程中初級氧化速度有所減慢。

圖1 IPL處理對儲藏期內菜籽油POV值的影響

2.2 IPL處理對儲藏期內菜籽油p-AV值的影響

IPL處理對儲藏期內菜籽油p-AV值的影響如圖2所示。IPL處理可使菜籽油p-AV值大于對照組(P<0.05)。隨儲藏天數的增加，處理組和對照組菜籽油p-AV值均升高。儲藏8 d后，處理組菜籽油p-AV值小于對照組(P<0.05)；儲藏32 d后，處理組菜籽油p-AV值比對照組小2.2。在試驗儲藏期內，IPL處理可延緩菜籽油的次級氧化。

圖2 IPL處理對儲藏期內菜籽油p-AV值的影響

2.3 IPL處理對儲藏前后菜籽油中主要脂肪酸含量的影響

經IPL處理后(0 d)和儲藏32 d后的菜籽油POV值和p-AV值與對照組相比均有顯著差異(P<0.05)，且32 d差異最大，為進一步探討其作用機制，對處理組和對照組不同儲藏時間的菜籽油(0 d和32 d)分別進行成分分析。結果表明，該菜籽油主要不飽和脂肪酸為油酸、亞油酸和亞麻酸，其含量分別為446.39、186.39、183.30 mg/g，菜籽油脂肪酸甲酯的GC色譜圖如圖3所示。

IPL處理對儲藏前后菜籽油中主要不飽和脂肪酸含量的影響如圖4所示。菜籽油在儲藏過程中主要不飽和脂肪酸含量均下降。處理組和對照組菜籽油在儲藏前不飽和脂肪酸含量均無顯著差異(P>0.05)；但儲藏32 d后，處理組不飽和脂肪酸含量顯著低于照組(P<0.05)，對照組菜籽油中油酸、亞油酸和亞麻酸含量分別降低0.27%、2.45%、4.88%，而處理組不飽和脂肪酸含量分別降低8.19%、8.91%、9.39%，并達顯著水平(P<0.05)。

圖3 菜籽油脂肪酸甲酯的GC色譜圖

注：*表示有顯著差異(P<0.05)。下同。圖4 IPL處理對儲藏前后菜籽油中主要不飽和脂肪酸含量的影響

2.4 IPL處理對儲藏前后菜籽油中總酚含量的影響

IPL處理對儲藏前后菜籽油中總酚含量的影響如圖5所示。IPL處理使菜籽油中總酚含量顯著高于對照組(P<0.05)；儲藏32 d后，處理組總酚含量仍高于對照組(P<0.05)。隨著儲藏時間的延長，菜籽油中總酚含量均下降，對照組、處理組分別降低45.98%、40.66%。IPL處理可使菜籽油在儲藏過程中減慢總酚含量下降。

圖5 IPL處理對儲藏前后菜籽油中總酚含量的影響

2.5 IPL處理對儲藏前后菜籽油中α-生育酚含量的影響

IPL處理對儲藏前后菜籽油中α-生育酚含量的影響如圖6所示。在試驗儲藏期內，菜籽油中α-生育酚含量顯著降低，對照組和500 J處理組分別降低60.86%、55.90%。IPL剛處理完時菜籽油中α-生育酚含量顯著降低(P<0.05)；但儲藏32 d后，處理組與對照組之間菜籽油中α-生育酚含量無明顯差異(P>0.05)。IPL處理使菜籽油隨著儲藏時間的延長對α-生育酚含量的降低有一定延緩作用。

圖6 IPL處理對儲藏前后菜籽油中α-生育酚含量的影響

3 討論

由試驗結果可知，IPL剛處理完時(0 d)的菜籽油與對照組相比，POV值和p-AV值均增大，并達顯著水平(P<0.05)，這是因為油脂氧化屬于典型的自由基鏈式反應，IPL處理給菜籽油提供了較大能量，處理完即開始加速自由基誘發，同時在分子氧的參與下，氫過氧化物(ROOH)和次級氧化產物加快形成，說明IPL處理對菜籽油的氧化起誘導作用。隨著儲藏時間的延長，處理組菜籽油POV值和p-AV值均低于對照組(P<0.05)，這與袁勇軍等[23]和Wambura等[24]的研究結果相反。該現象的產生可能與菜籽油中相關成分(脂肪酸、酚類物質)有關。不飽和脂肪酸由于含有雙鍵，易發生氧化，本身可作為抗氧劑[25]，儲藏32 d后處理組菜籽油中不飽和脂肪酸含量下降速度均比對照組快，可能是儲藏過程中處理組發揮的抗氧化效果優于對照組，使其成為延緩菜籽油氧化的原因之一。酚類物質是菜籽油的內源性抗氧化劑，儲藏前后處理組菜籽油中總酚含量均顯著高于(P<0.05)對照組，且油脂抗氧化能力與總酚濃度密切相關[26]，同時儲藏32 d后處理組α-生育酚含量下降減緩，說明儲藏過程中處理組菜籽油抗氧化能力比對照組好，導致處理組菜籽油的氧化速度比對照組慢。

IPL處理后的菜籽油中不飽和脂肪酸含量與對照組相比均無明顯變化(P>0.05)，說明不飽和脂肪酸的氧化在剛處理完時仍處于誘導期，大部分不飽和脂肪酸還未反應。儲藏32 d后，處理組菜籽油中不飽和脂肪酸含量顯著低于對照組(P<0.05)，油脂在儲藏過程中部分不飽和脂肪酸經自動氧化或光敏氧化形成ROOH，部分不飽和脂肪酸起抗氧化作用后可能降解或聚合形成其他化合物，處理組菜籽油中不飽和脂肪酸起抗氧化作用消耗的速度可能大于對照組，使處理組不飽和脂肪酸含量下降速度比對照組快，具體原因有待進一步研究。

IPL處理可使菜籽油中總酚含量顯著升高(P<0.05)，這與王正東等[27]的研究結果一致，即用不同強度和次數的IPL對楊梅汁進行處理，其總酚含量均顯著上升。其原因可能是IPL處理使試驗體系中某些酚類化合物結構發生改變，使其具有更強的還原性，導致總酚含量增加；也可能是酚類化合物與菜籽蛋白相互作用形成復合物[28]，少量酚類復合物隨制油過程進入油脂，由于蛋白質經UV-C(100～280 nm)照射其結構發生改變[29]，IPL光譜中含有UV-C成分，處理后可能使這些復合物中的蛋白質變性，釋放出酚類物質，使總酚含量上升。處理組菜籽油經儲藏32 d后總酚含量降低速度比對照組慢，可能是在儲藏過程中部分酚類化合物自然降解，而部分受IPL誘導加速降解或聚合形成還原性更強的化合物，使處理組總酚含量高于對照組。

菜籽油經IPL處理后其α-生育酚含量顯著低于對照組(P<0.05)，這可能與光照有緊密相關性，Eunok[30]研究了光照和溫度兩種因素對葵花籽油氧化過程中生育酚的影響，結果顯示光照降低了生育酚的降解對溫度的依賴性。UV成分的照射會加速α-生育酚氧化[31]，UV提供的能量可以使生育酚中苯并二氫吡喃醇結構中O-H鍵和醚鍵斷裂，先生成半醌自由基中間體后轉化成醌[32]，使α-生育酚含量下降。儲藏32 d后處理組菜籽油α-生育酚含量下降速度低于對照組，可能是處理組濃度相對較高的其他酚類物質對α-生育酚有一定保護作用，減弱了α-生育酚在油脂中的抗氧化能力，使其降低速度減慢。

將IPL技術應用于富脂食品的生產開發時，應考慮共存成分對油脂氧化的影響，以最大限度保留食品中的有益成分，可通過優化脈沖參數來提高食品品質。本試驗后期需對相關成分與油脂氧化之間的關系進行深入探討，以便更全面地研究IPL處理對油脂品質的影響及相關機制，為IPL技術在食用油相關領域的應用提供參考。

4 結論

本研究表明，IPL處理延緩了儲藏過程中菜籽油的氧化及酚類物質含量的下降，但加速了不飽和脂肪酸含量的降低，即IPL處理在一定程度上對保持菜籽油天然品質有益。本研究結果為富脂食品的設計和開發提供了新思路，有利于IPL技術在食品工業中推廣。