催熟與微波預(yù)處理對(duì)菜籽油品質(zhì)的影響

黃 穎，鄭 暢，劉昌盛，史訓(xùn)旺，黃鳳洪

(中國(guó)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(guó)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)

油菜作為我國(guó)第一大植物油來源，年均種植面積和總產(chǎn)量均處世界前位。隨著植物油人均攝入量的增加[1]，油菜籽生產(chǎn)和加工的重要性亦隨之增加。從生產(chǎn)角度，過早收獲會(huì)使青籽在機(jī)收時(shí)易被軋碎或裹在角殼內(nèi)；過晚收獲則會(huì)造成角果干枯，落籽嚴(yán)重。因此，一般要求在機(jī)械化收獲前,采用化學(xué)催熟技術(shù)，以降低成熟前角果和秸稈的含水量，促進(jìn)角果和籽粒成熟一致，從而降低機(jī)械化收獲的損失，提高油菜籽產(chǎn)量與品質(zhì)[2]。化學(xué)催熟是目前油菜生產(chǎn)發(fā)展的重要手段，指向作物或果蔬噴施化學(xué)催熟劑，從而影響植物內(nèi)源激素的合成、運(yùn)輸、代謝、與受體的結(jié)合以及此后的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程而加快植物生長(zhǎng)發(fā)育的過程[3]。

從加工角度，采用低溫壓榨技術(shù)制取菜籽油，能夠避免對(duì)油料的過度加熱，最大程度地保留菜籽油的營(yíng)養(yǎng)活性成分。微波技術(shù)作為一種現(xiàn)代加工技術(shù)，近年來在食品加工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[4]，其具有省時(shí)、高效和由內(nèi)而外的加熱特性。研究表明，將微波前處理技術(shù)應(yīng)用到油菜籽中可進(jìn)一步提高油脂品質(zhì)[5-6]。

目前在油菜籽催熟領(lǐng)域，研究多集中在種子產(chǎn)量及質(zhì)量方面，關(guān)于油脂品質(zhì)的報(bào)道甚少，而應(yīng)用微波技術(shù)對(duì)催熟油菜籽進(jìn)行加工處理進(jìn)而影響菜籽油營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及抗氧化性的研究則更少。本文將正常生長(zhǎng)及噴灑“立收谷”化學(xué)催熟劑的油菜籽進(jìn)行同期收割后，分別置于頻率2 450 MHz、功率800 W的微波條件下處理7 min，測(cè)定微波處理前后低溫壓榨菜籽油的基礎(chǔ)理化指標(biāo)、主要營(yíng)養(yǎng)成分、抗氧化活性及氧化穩(wěn)定性的變化情況，考察催熟與微波處理對(duì)菜籽油品質(zhì)的影響，為油菜籽的進(jìn)一步加工利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

油菜籽，陽(yáng)光2009；正己烷、無水乙醇、甲醇、無水乙醚、三氯甲烷為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；異丙醇、乙酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉為分析純，西隴科學(xué)股份有限公司；異丙醇、正己烷為色譜純，德國(guó)Merck公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，日本和光純藥工業(yè)株式會(huì)社；福林酚、六水合三氯化鐵、TPTZ、Trolox、5α-膽甾醇、生育酚標(biāo)品、植物甾醇標(biāo)品，美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

密閉式微波消解儀(最大功率4 800 W，頻率2 450 MHz，美國(guó)CEM公司)，CA59G低溫壓榨機(jī)(德國(guó)Komet公司)，Avanti J-26 XP型落地式離心機(jī)(美國(guó)Beckman公司)，電熱恒溫水浴鍋(上海精宏有限公司)，BS-11水浴搖床(韓國(guó) JeioTech公司)，多管旋渦混合儀(湖北詹氏科工貿(mào)有限公司)，6890N氣相色譜儀(美國(guó)Agilent公司)，7890A氣相色譜儀(美國(guó)Agilent公司)，LC-6AD高效液相色譜儀(日本shimadzu公司)，DU800紫外-可見分光光度計(jì)(德國(guó)Beckman Coulter公司)，ACQUITY超高效液相色譜儀(美國(guó)Waters公司)，743氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀(瑞士Metrohm公司) 。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

分別稱取未催熟及適當(dāng)催熟的油菜籽50 g，平鋪于直徑為9 cm的玻璃平皿中。設(shè)定微波爐頻率2 450 MHz、微波功率800 W，對(duì)油菜籽微波處理7 min 后，取出樣品自然冷卻至室溫。隨后投入低溫壓榨機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓榨，收集菜籽油，于8 000 r/min下離心15 min，清油封存于4℃冰箱備用。同時(shí)將未經(jīng)微波預(yù)處理的油菜籽直接低溫壓榨制備菜籽油。

1.2.2 指標(biāo)的測(cè)定

酸價(jià)按GB 5009.229—2016的指示劑滴定法執(zhí)行；過氧化值按GB 5009.227—2016的硫代硫酸鈉滴定法執(zhí)行；維生素E含量測(cè)定參考AOCS Official Method Ce 8-89；脂肪酸組成的測(cè)定參考GB 5009.168—2016；總酚和canolol含量測(cè)定參考文獻(xiàn)[7]；DPPH自由基清除能力、鐵離子還原能力(FRAP)評(píng)價(jià)參考文獻(xiàn)[8]；氧化誘導(dǎo)期(IP)測(cè)定參考文獻(xiàn)[9]。

植物甾醇的測(cè)定：在50 mL離心管中稱取0.2 g(保留小數(shù)點(diǎn)后4位)菜籽油樣，加入0.5 mL 5α-膽甾醇溶液(0.5 mg/mL)，置于超聲水浴中處理5 min。隨后加入10 mL 2 mol/L KOH-乙醇溶液，密封后在60℃水浴搖床中反應(yīng)60 min，轉(zhuǎn)速控制在100 r/min。取出冷卻后，加入4 mL水和10 mL正己烷，在混合振蕩器上萃取2 min，以5 000 r/min離心5 min，收集上層清液。繼續(xù)上述操作2次，合并3次提取液，加入4.5 g無水硫酸鈉。吸取15 mL提取液轉(zhuǎn)移到玻璃管中，氮吹以蒸發(fā)溶劑。加入100 μL BSTFA+TMCS，在105℃烘箱中加熱反應(yīng)15 min，取出冷卻至室溫后，加入1 mL正己烷進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行分析。GC測(cè)試條件：DB-5HT色譜柱(30 mm×0.22 mm,填料粒度0.1 μm)；檢測(cè)器溫度為320℃；載氣為氮?dú)猓魉? mL/min；分流比為25∶1；程序升溫條件為60℃保持1 min，40℃/min升溫至310℃，保持10 min；進(jìn)樣量1 μL。以GC條件下分別獲得的單一甾醇組分的相對(duì)保留時(shí)間定性，采用內(nèi)標(biāo)法計(jì)算各類植物甾醇含量。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS18.0進(jìn)行顯著性分析，有關(guān)數(shù)據(jù)重復(fù)3次；所有顯著性分析均在P=0.05水平進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油理化性質(zhì)及脂肪酸組成的影響

2.1.1 對(duì)酸價(jià)和過氧化值的影響(見表1)

表1 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油酸價(jià)及過氧化值的影響

由表1可知，所有菜籽油樣品的酸價(jià)(KOH)和過氧化值分別在0.42～0.99 mg/g與0.84～1.15 mmol/kg之間，符合GB/T 1536—2004對(duì)三級(jí)菜籽油酸價(jià)和過氧化值的標(biāo)準(zhǔn)要求。其中催熟油菜籽低溫壓榨油的酸價(jià)和過氧化值均最低，這可能是大多數(shù)游離脂肪酸與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使其含量水平較低引起的。微波會(huì)產(chǎn)生高溫，加速油脂中氧化基質(zhì)的氧化，造成菜籽油酸價(jià)、過氧化值明顯增加(P<0.05)。

2.1.2 對(duì)脂肪酸組成的影響(見表2)

表2 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響 %

由表2可知，催熟雖然不會(huì)改變菜籽油的脂肪酸組成，但在含量上存在較大差異(P<0.05)。而微波預(yù)處理則對(duì)脂肪酸組成及含量整體未產(chǎn)生顯著影響(P>0.05)，油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸也較為穩(wěn)定。Oomah等[10]對(duì)大麻籽進(jìn)行不同程度的微波預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)其脂肪酸組成無變化。吳雨等[11]也利用此手段加工米糠，結(jié)果表明米糠油脂肪酸組成不受微波預(yù)處理的影響。

2.2 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)VE及植物甾醇含量的影響(見表3)

表3 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油VE及植物甾醇含量的影響

VE與植物甾醇均有延緩衰老、降低心血管疾病發(fā)生率，增強(qiáng)植物油的氧化和熱穩(wěn)定性的作用，在評(píng)價(jià)植物油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面具有重要意義。由表3可知，菜籽油含有豐富的VE、植物甾醇。其中VE以α-生育酚(251.85～264.28 mg/kg)、γ-生育酚(437.16～464.01 mg/kg)為主，含量在食用植物油中處于中等水平。植物甾醇以菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇形式存在，分別占植物甾醇總量的14.32%～15.37%、31.20%～33.04%、52.64%～53.42%。在油菜籽成熟過程中噴灑催熟劑不會(huì)改變其低溫壓榨油的VE和植物甾醇組成，但VE和植物甾醇含量降低，原因可能是在油菜籽生長(zhǎng)期間使用催熟劑，會(huì)造成其莖、葉、角果提前失水，脫離生長(zhǎng)，光能利用率下降， VE和植物甾醇無法繼續(xù)合成，造成種子中合成量相對(duì)較低。微波預(yù)處理提高了菜籽油中的VE及植物甾醇含量。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砥茐牧朔N子的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)VE及植物甾醇的釋放；此外，微波加熱時(shí)間短、效率高，能最大可能地保存熱敏性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Azadmard-Damirchi等[12]對(duì)油菜籽微波預(yù)處理后獲得的低溫壓榨油進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)生育酚含量提高了55%，植物甾醇含量隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。

2.2.2 對(duì)總酚及canolol含量的影響(見表4)

表4 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油中總酚及canolol含量的影響

注： “-”代表未檢出。

多酚類化合物普遍具有抗氧化性，其通過螯合金屬離子，引發(fā)自由基能力降低，從而延緩油脂氧化[13]。目前在菜籽油中檢測(cè)到的多酚類物質(zhì)有芥子酸、芥子堿、阿魏酸、咖啡酸、肉桂酸、丁香酸、4-vinylsyringol(canolol)和 l-O-P-D-glucopyranosyl sinapate等[14-16]。由表4可知，在未催熟油菜籽低溫壓榨油中總酚含量較低，為8.24 mg/100 g，而催熟油菜籽低溫壓榨油中總酚含量略有提高，為10.32 mg/100 g。經(jīng)微波預(yù)處理后，兩種菜籽油的總酚含量明顯增加，但含量上存在較大差異。催熟油菜籽在微波處理后低溫壓榨制油，油中總酚含量高達(dá)114.78 mg/100 g，約為相同處理下未催熟油菜籽低溫壓榨油的1.7倍。這可能是微波破壞了結(jié)合酚的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)化為游離酚，從而更好地溶解于油脂中。Wataniyakul等[17]比較了脫脂米糠微波處理前后的總酚變化，發(fā)現(xiàn)微波油中總酚含量增加了55%。

canolol作為新型菜籽多酚，于2003年被Koski等[15]首次提出，成為迄今為止考察菜籽油抗氧化性的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，油菜籽在催熟和不催熟兩種情況下，制備的菜籽油中均未檢出canolol。而微波處理后，未催熟菜籽油中canolol含量達(dá)到269.15 μg/g，催熟菜籽油中canolol含量更高，為513.19 μg/g。這是因?yàn)橛晌⒉ㄒ鸬臒嵝?yīng)可使油菜籽中天然存在的芥子酸脫羧轉(zhuǎn)化為抗氧化活性更高的canolol[18]。此外，酚類物質(zhì)作為次生植物代謝產(chǎn)物，其含量與生長(zhǎng)地點(diǎn)和環(huán)境條件有關(guān)。在油菜籽生長(zhǎng)過程中使用化學(xué)催熟劑可能會(huì)促進(jìn)芥子酸衍生物(如芥子酰葡萄糖苷、1，2-芥子酰葡萄糖苷、芥子酰龍膽酸等[19])的生成，微波處理后造成canolol含量的升高。Spielmeyer等[18]將油菜籽置于微波輻射下熱處理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度達(dá)到135℃時(shí)，油菜籽中canolol含量最高，是未經(jīng)微波處理油菜籽的58.6倍。

2.3 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油抗氧化活性及氧化穩(wěn)定性的影響(見表5)

表5 催熟及微波預(yù)處理對(duì)菜籽油抗氧化性的影響

由表5可知，催熟油菜籽低溫壓榨油的各項(xiàng)抗氧化指標(biāo)均高于未催熟油菜籽，這可能與其含有更多的菜籽多酚有關(guān)。微波預(yù)處理能顯著提高菜籽油的抗氧化活性(P<0.05)，延長(zhǎng)菜籽油的氧化誘導(dǎo)期。Uquiche等[20]對(duì)榛子油的氧化誘導(dǎo)期進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)經(jīng)微波預(yù)處理后榛子油氧化誘導(dǎo)期延長(zhǎng)。

與未微波催熟菜籽油相比，微波后的催熟菜籽油表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化性，DPPH自由基清除率和FRAP值分別增加了303.23、438.48 μmol/100 g，IP值相應(yīng)提高了約1倍，這可能源于催熟油菜籽微波低溫壓榨油中多酚含量，特別是canolol含量較高所致。

3 結(jié) 論

將化學(xué)催熟與微波預(yù)處理技術(shù)相結(jié)合，在低溫環(huán)境下壓榨油菜籽，通過分析菜籽油酸價(jià)、過氧化值、主要生物活性成分含量及抗氧化性等一系列相關(guān)指標(biāo)，在生產(chǎn)和加工兩個(gè)方面系統(tǒng)闡述催熟與微波處理對(duì)油脂品質(zhì)的影響。研究表明，噴灑催熟劑對(duì)菜籽油的脂肪酸組成無影響，但會(huì)造成菜籽油中VE及植物甾醇含量降低，同時(shí)使菜籽多酚含量增加，抗氧化性更強(qiáng)。微波預(yù)處理能明顯改善催熟及未催熟油菜籽的油脂品質(zhì)，相比于原料，微波后菜籽油的VE和植物甾醇含量分別增加了9.34～20.04 mg/kg和51.26～350.76 mg/kg，總酚含量提高了7.3～10.1倍， canolol含量范圍在269.15～513.19 μg/g之間，而菜籽油的DPPH自由基清除率、FRAP值、IP分別為未微波的14.6～15.2倍、13.0～16.3倍、1.3～1.8倍。綜上所述，催熟處理能適當(dāng)提高菜籽油品質(zhì)，而微波技術(shù)在改善油脂品質(zhì)方面效果更為突出。