壓力炒籽技術(shù)在生產(chǎn)壓榨亞麻籽油中的應(yīng)用研究

余蓋文，史訓(xùn)旺，洪夢(mèng)佳，黃慶德，周 鑫

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所 油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部油料加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，油料脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430062)

亞麻籽油富含功能性活性物質(zhì)α-亞麻酸，在平衡膳食營(yíng)養(yǎng)和脂肪酸平衡中起著重要作用，成為越來越多消費(fèi)者喜愛的植物油[1-4]。在傳統(tǒng)飲食習(xí)慣的影響下，具有香味品質(zhì)的食用油脂更受歡迎，因此如何提高壓榨亞麻籽油的品質(zhì)并保持良好的風(fēng)味是加工追求的目標(biāo)[5]。亞麻籽油多以壓榨方法制取，以直接壓榨和經(jīng)過常壓炒籽預(yù)處理后壓榨較為常見，可獲得冷榨亞麻籽油和具有獨(dú)特烤香風(fēng)味的熱榨亞麻籽油[6]。近年來，將微波技術(shù)應(yīng)用于亞麻籽的研究已有報(bào)道，在降低生氰糖苷的含量，提高亞麻籽油中黃酮、多酚和甾醇等微量成分含量方面具有較好的效果[7-8]。

目前，關(guān)于壓力炒籽技術(shù)在油脂制備應(yīng)用方面的研究相對(duì)較少。壓力炒籽技術(shù)是一種物理化學(xué)預(yù)處理手段，被加工油料在高溫、高壓條件下進(jìn)行預(yù)處理，通過瞬間釋壓過程增壓膨脹、將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并實(shí)現(xiàn)組分中高分子物質(zhì)的分離和結(jié)構(gòu)變化[9-10]。相比其他炒籽工藝，壓力炒籽具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如可使亞麻籽細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞壁內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被充分釋放；壓力炒籽后的亞麻籽具有濃厚的膨化焦香味道和特有的亞麻籽油味；壓力炒籽在極短時(shí)間內(nèi)，于無氧氣狀態(tài)下完成加工，可有效抑制產(chǎn)品發(fā)生美拉德反應(yīng)等[6]。

近年來，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中亞麻籽常壓炒籽不當(dāng)容易造成苯并芘(BaP)超標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)成分損耗、氣味不佳等現(xiàn)狀[11-12]，研究壓力炒籽壓榨制油生產(chǎn)質(zhì)量安全亞麻籽油的生產(chǎn)技術(shù)具有重要意義。本文選擇不同工藝預(yù)處理亞麻籽，考察了其對(duì)亞麻籽油氣味、色澤、理化指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)成分含量、DPPH自由基清除能力、脂肪酸組成及氧化穩(wěn)定性的影響，對(duì)壓力炒籽技術(shù)提高壓榨亞麻籽油的品質(zhì)可行性進(jìn)行探討。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

亞麻籽：從甘肅永昌采購的商品黃色亞麻籽(GS-Y2017)。

XSS-QPD多功能氣流膨化機(jī)；GSCH-系列多功能滾筒電熱炒貨機(jī)；MARS-X密閉式微波消解儀，美國CEM公司；CA59G科美特冷榨機(jī)，德國IBM門福榨油機(jī)公司；7890A/5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、LC-6AD超高壓高效液相色譜儀、6890N氣相色譜儀，美國Agilent公司；743型氧化酸敗儀，瑞士萬通公司；PFX995羅比朋自動(dòng)比色計(jì)，英國LOVIBOND公司；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)；ST-100Z快速水分測(cè)定儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 亞麻籽不同預(yù)處理工藝

常壓炒籽：稱取若干亞麻籽，通過溫控功能設(shè)置多功能滾筒電熱炒貨機(jī)溫度，待炒貨機(jī)升溫到設(shè)定溫度后穩(wěn)定一小段時(shí)間(約1 min)，然后將稱量好的亞麻籽分別置于已設(shè)定溫度的(80、170℃)炒貨機(jī)中炒籽45 min，待炒籽結(jié)束后取出，自然冷卻至室溫。

微波：參考文獻(xiàn)[7-8]，對(duì)亞麻籽進(jìn)行微波預(yù)處理。稱取若干亞麻籽(初始水分含量5.8%)，于微波頻率2 450 MHz、功率420 W下微波4 min后，置于干燥器中冷卻至室溫，得到微波預(yù)處理亞麻籽(420 W，4 min)；調(diào)質(zhì)使亞麻籽水分含量為17%，于微波頻率2 450 MHz、功率700 W下微波6 min后，置于干燥器中冷卻至室溫，得到微波預(yù)處理亞麻籽(700 W，6 min)。

壓力炒籽：稱取若干亞麻籽，調(diào)質(zhì)使亞麻籽水分含量控制在10%左右，待水質(zhì)平衡后，將其放入氣流膨化機(jī)料倉中，通過恒溫系統(tǒng)控制加熱溫度穩(wěn)定(約220℃)，當(dāng)料倉壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)(0.6、1.0 MPa)，在極短時(shí)間內(nèi)(0.087 5 s)完成釋壓，實(shí)現(xiàn)壓力炒籽[13]。

1.2.2 亞麻籽油的制備

針對(duì)不同預(yù)處理工藝下亞麻籽水分損失的情況，添加一定量的蒸餾水調(diào)質(zhì)，使亞麻籽水分含量控制在6%～8%之間，然后利用冷榨機(jī)壓榨制油，榨油機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置在1檔，同時(shí)榨油機(jī)的榨頭溫度控制在65℃以內(nèi)，所得油相經(jīng)過濾除雜后即為壓榨亞麻籽油；另外，將亞麻籽不經(jīng)預(yù)處理在上述條件下直接壓榨，可獲得冷榨亞麻籽油。

1.2.3 壓榨亞麻籽油品質(zhì)分析

氣味、色澤測(cè)定參照GB/T 5525—2008；酸價(jià)測(cè)定參照GB 5009.229—2016；過氧化值測(cè)定參照GB 5009.227—2016中的硫代硫酸鈉滴定法；茴香胺值測(cè)定參照GB/T 24304—2009；K232、K270值測(cè)定參照GB/T 22500—2008；BaP含量測(cè)定采用REAGENTM苯并芘酶聯(lián)免疫反應(yīng)測(cè)試盒；VE含量測(cè)定參照GB 5009.82—2016；總酚含量測(cè)定參照文獻(xiàn)[14]；甾醇含量測(cè)定參照GB/T 25223—2010；DPPH自由基清除能力測(cè)定參照文獻(xiàn)[15]；脂肪酸組成測(cè)定參照GB 5009.168—2016；110℃氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)定采用743型氧化酸敗儀；相對(duì)揮發(fā)性成分分析參照文獻(xiàn)[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油氣味、色澤的影響(見表1)

表1 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油氣味、色澤的影響

由表1可知，冷榨亞麻籽油呈堅(jiān)果清香，而在170℃炒籽45 min后形成熱榨型亞麻籽油特有的烤香風(fēng)味，這是因?yàn)閬喡樽延蛽]發(fā)性成分中醇類化合物減少，同時(shí)產(chǎn)生糠醛和糠醇及雜環(huán)類化合物[16]。通過GC-MS分析壓力炒籽所得的亞麻籽油揮發(fā)性成分發(fā)現(xiàn)，吡嗪類物質(zhì)含量高達(dá)58.03%，而且還出現(xiàn)大量的糠醛、5-甲基糠醛、丁內(nèi)酯等物質(zhì)，共同構(gòu)成令人愉悅的濃香型亞麻籽油風(fēng)味。另外，采用常壓炒籽(170℃、45 min)所得亞麻籽油的色澤明顯變深，可能由于亞麻籽經(jīng)常壓炒籽形成大量的美拉德褐變產(chǎn)物，導(dǎo)致亞麻籽油色澤加深[11]，而壓力炒籽在極短時(shí)間內(nèi)，于無氧氣狀態(tài)下完成加工，可有效抑制產(chǎn)品發(fā)生美拉德反應(yīng)，因此亞麻籽油的色澤只發(fā)生輕微變化，其色澤與微波預(yù)處理的接近。

2.2 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油理化指標(biāo)的影響

酸價(jià)和過氧化值是油脂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢測(cè)的常見理化指標(biāo)，能夠初步反應(yīng)油脂的優(yōu)劣，食用油中酸價(jià)和過氧化值過高可能會(huì)導(dǎo)致人胃腸道不適，腹瀉以及肝臟損害等癥狀[17]；茴香胺值可反映食用油脂中不飽和醛類的數(shù)量，是評(píng)價(jià)食用油脂深度氧化程度的重要指標(biāo)之一[18]；苯并芘是多環(huán)芳烴化合物中的一類，具有較強(qiáng)的致癌性、致畸性和致突變性等多種危害[19]；K232、K270值表征壓榨亞麻籽油中共軛二烯和共軛三烯結(jié)構(gòu)的積累量，進(jìn)而反映亞麻籽油被初級(jí)氧化以及二級(jí)氧化的程度[20]。不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油理化指標(biāo)的影響如表2所示。

由表2可知，采用壓力炒籽技術(shù)生產(chǎn)的壓榨亞麻籽油理化指標(biāo)整體與微波預(yù)處理的相近，均低于目前采用的常壓炒籽工藝(170℃，45 min)。

表2 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油理化指標(biāo)的影響

2.3 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.3.1 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油VE含量的影響

VE是一種脂溶性維生素，俗稱生育酚，是食用油脂中最主要的天然抗氧化劑之一。VE能夠使亞麻籽油中的自由基轉(zhuǎn)化成活性低或者相對(duì)穩(wěn)定的化合物，阻止自動(dòng)氧化反應(yīng)的發(fā)生，從而緩解油脂的氧化[21]。所以，在生產(chǎn)加工過程中要盡量保留VE。不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油VE含量的影響如圖1所示。

由圖1可知，采用常壓炒籽工藝(170℃，45 min)、微波(700 W，6 min)及壓力炒籽(0.6、1.0 MPa)可有效提高亞麻籽油VE含量。采用壓力(1.0 MPa)炒籽時(shí)，亞麻籽油VE含量高達(dá)50.5 mg/100 g，比直接冷榨提高約0.7倍，略低于微波預(yù)處理的(700W,6 min)。

注：1.未處理；2.80℃炒籽；3.170℃炒籽；4.420 W微波；5.700 W微波；6.0.6 MPa炒籽；7.1.0 MPa炒籽。下同。

圖1 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油VE含量的影響

2.3.2 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油總酚含量的影響(見圖2)

圖2 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油總酚含量的影響

由圖2可知，采用微波(700 W，6 min)和壓力炒籽(0.6、1.0 MPa)能有效提高亞麻籽油的總酚含量，采用壓力1.0 MPa炒籽時(shí)，壓榨亞麻籽油總酚含量為53.7 mg/100 g，比直接冷榨提高近3.6倍。

2.3.3 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油甾醇含量的影響(見圖3)

圖3 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油甾醇含量的影響

植物甾醇是一種以環(huán)戊烷全氫菲為骨架(又稱甾核)的天然活性成分，具有多種生理功能，如抑制腫瘤惡化、降低血液膽固醇含量以及抗動(dòng)脈粥樣硬化等[22]。由圖3可知，不同預(yù)處理工藝均能提高亞麻籽油的甾醇含量，且以微波(700 W，6 min)和壓力炒籽(1.0 MPa)較為明顯，顯示這兩種預(yù)處理工藝對(duì)亞麻籽組織細(xì)胞破壞作用明顯，更有助于亞麻籽中甾醇的釋放。

2.4 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油DPPH自由基清除能力的影響

自由基引發(fā)的氧化是食用油氧化的主要原因之一，DPPH自由基法是常用的自由基清除能力評(píng)價(jià)手段。不同預(yù)處理工藝所得亞麻籽油DPPH自由基清除能力如圖4所示。

圖4 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油DPPH自由基清除能力的影響

由圖4可知，采用微波(700 W，6 min)和壓力炒籽(0.6、1.0 MPa)均可提高亞麻籽油的DPPH自由基清除能力。采用壓力1.0 MPa炒籽時(shí)，亞麻籽油DPPH自由基清除率為42.3 μmol/g，顯著高于冷榨亞麻籽油。根據(jù)文獻(xiàn)[13]報(bào)道，植物油的DPPH自由基清除能力與VE、甾醇和多酚等微量有益成分顯著相關(guān)，共同影響油脂的品質(zhì)。

2.5 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油脂肪酸組成的影響(見表3)

表3 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油主要脂肪酸組成的影響 %

由表3可知，亞麻籽油主要由α-亞麻酸、油酸、亞油酸、硬脂酸和棕櫚酸組成，不同預(yù)處理工藝對(duì)亞麻籽油主要脂肪酸含量影響不大。

2.6 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油氧化穩(wěn)定性的影響

未加外源抗氧化劑的食用油脂的氧化穩(wěn)定性受VE、總酚、甾醇等營(yíng)養(yǎng)成分的綜合影響，不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油氧化穩(wěn)定性的影響如圖5所示。

由圖5可知，采用常壓炒籽(170℃，45 min)所得亞麻籽油氧化穩(wěn)定性最好，壓力炒籽(1.0 MPa)其次，采用常壓低溫炒籽、低功率微波預(yù)處理不利于油脂儲(chǔ)藏。

圖5 不同預(yù)處理工藝對(duì)壓榨亞麻籽油氧化穩(wěn)定性的影響

3 結(jié) 論

(1)亞麻籽經(jīng)過不同預(yù)處理工藝后，對(duì)壓榨亞麻籽油的氣味、色澤、理化指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)成分含量、DPPH自由基清除能力以及氧化穩(wěn)定性均有不同程度的影響。未處理及微波、壓力炒籽預(yù)處理所得壓榨亞麻籽油的色澤、酸價(jià)和過氧化值等理化指標(biāo)均優(yōu)于常壓炒籽(170℃，45 min)；采用壓力炒籽(1.0 MPa)和微波(亞麻籽水分含量17%，700 W，6 min)所得亞麻籽油的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好，DPPH自由基清除能力較強(qiáng)；經(jīng)過常壓炒籽(170℃，45 min)得到的亞麻籽油氧化穩(wěn)定性最好，壓力炒籽(1.0 MPa)其次；不同預(yù)處理工藝對(duì)亞麻籽油脂肪酸組成影響不大。

(2)利用壓力炒籽技術(shù)預(yù)處理亞麻籽，所得壓榨亞麻籽油具有令人愉悅的濃香型風(fēng)味，同時(shí)兼顧了營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和一定的氧化穩(wěn)定性。因此，利用壓力炒籽技術(shù)提高壓榨亞麻籽油的品質(zhì)是可行的，對(duì)于開發(fā)品質(zhì)更好的壓榨亞麻籽油制備工藝具有重要的參考意義。