預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨雙低菜籽油品質(zhì)及揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

張歡歡，曾志紅,，高飛虎,，黃桃翠，張 玲，張雪梅，李 雪，楊世雄

（1.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，重慶 401329；2.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，重慶 401329）

菜籽油是產(chǎn)量?jī)H次于棕櫚油和大豆油的世界三大植物油之一[1]，2018年我國(guó)菜籽油產(chǎn)量近700萬 t，約占全球菜籽油產(chǎn)量的四分之一[2]。目前在我國(guó)大型油脂加工廠，菜籽油的加工工藝主要以預(yù)榨（熱榨）-浸出法為主，熱榨和浸出法所得菜籽油一般要通過精煉才能達(dá)到國(guó)家食用油標(biāo)準(zhǔn)，但精煉后油中的有益脂質(zhì)伴隨物大多被除去，降低了菜籽油的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而冷榨法由于壓榨溫度低，僅通過離心過濾后即可達(dá)到食用油標(biāo)準(zhǔn)，避免了上述問題的發(fā)生，且餅粕蛋白變性程度低，是一種綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝，但該工藝在我國(guó)的推廣卻不盡人意，主要有以下2 個(gè)原因：一是壓榨前油菜籽未經(jīng)任何預(yù)處理，細(xì)胞完整，油路封閉，壓榨出油率低（餅粕殘留14%以上）[3]；二是冷榨菜籽油中的天然抗氧化成分含量雖高于全精煉菜籽油，但由于脂氧合酶、脂肪酶等活性高而使其氧化穩(wěn)定性不如精煉菜籽油。因此，在壓榨前對(duì)油菜籽進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理是十分有必要的，且預(yù)處理技術(shù)具有在不違反現(xiàn)行冷榨菜籽油國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前提下[4]，提高冷榨菜籽油品質(zhì)的特性，因此受到越來越多的關(guān)注。

目前，應(yīng)用于冷榨法的預(yù)處理技術(shù)主要有微波[5-6]、脈沖電場(chǎng)[7-9]、烘烤[10-11]、超聲波[12-13]等，其中微波和烘烤預(yù)處理，因可顯著提高出油率，有效鈍化脂氧合酶、脂肪酶的活性，并賦予菜籽油良好的焙烤風(fēng)味而備受關(guān)注，但對(duì)油菜籽經(jīng)過微波、烘烤預(yù)處理后，冷榨菜籽油的品質(zhì)及揮發(fā)性風(fēng)味成分的對(duì)比研究卻鮮見報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)以雙低油菜籽為原料，探究油菜籽分別經(jīng)過微波、烘烤預(yù)處理后，冷榨菜籽油的酸價(jià)、過氧化值、脂肪酸組成、抗氧化活性及揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化規(guī)律及對(duì)比分析，旨在為油菜籽高值化加工技術(shù)的發(fā)展和高附加值菜籽油產(chǎn)品的開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

慶油3號(hào)雙低油菜籽由重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供，基本理化指標(biāo)為含水量6.58%、含油量49.28%（干基）、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)16.87%（干基）。

1,1 -二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-dipheny1-2-picrylhydrazyl，DPPH） TCI（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；甲醇（色譜純） 美國(guó)Honeywell公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2014C氣相色譜儀（配有氫火焰離子化檢測(cè)器）、GCMS-QP2020NX氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀日本島津公司；固相微萃取裝置、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取頭 美國(guó)Supelco公司；UV-6000PC紫外-可見分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司；M3-232B微波爐 廣東美的廚房電器制造有限公司；KWS1530X-H7R電烤箱 廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司；TG-1850離心機(jī) 四川蜀科儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 油菜籽預(yù)處理及冷榨菜籽油的制備

油菜籽預(yù)處理組如下：對(duì)照組（未經(jīng)預(yù)處理）、微波1 min（800 W）、微波90 s（800 W）、微波2 min（800 W）、180 ℃烘烤5 min、180 ℃烘烤10 min、180 ℃烘烤15 min。

1.3.1.1 微波預(yù)處理組冷榨菜籽油的制備

準(zhǔn)確稱取300 g雙低油菜籽于7 英寸陶瓷圓盤中，使用2 450 MHz微波爐在800 W功率下，分別微波1 min、90 s、2 min，待樣品冷卻至室溫，冷榨制油，將冷榨菜籽油在4 000 r/min離心30 min，取上層油樣密封保存于4 ℃冰箱中，并在2 周內(nèi)測(cè)定完所有指標(biāo)。

1.3.1.2 烘烤預(yù)處理組冷榨菜籽油的制備

準(zhǔn)確稱取300 g雙低油菜籽于6 寸圓形烤盤中，在180 ℃（加熱模式為上烤）條件下，分別烘烤5、10 min和15 min，待樣品冷卻至室溫，冷榨制油，將冷榨菜籽油在4 000 r/min離心30 min，取上層油樣密封保存于4 ℃冰箱中，并在2 周內(nèi)測(cè)定完所有指標(biāo)。

1.3.2 酸價(jià)、過氧化值的測(cè)定

酸價(jià)按照GB 5009.229—2016《食品中酸價(jià)的測(cè)定》[14]中的冷溶劑指示劑滴定法進(jìn)行測(cè)定，以KOH計(jì)；過氧化值按照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測(cè)定》[15]中的滴定法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 脂肪酸組成的測(cè)定

脂肪酸甲酯化：取0.2 g油樣于10 mL色管中，加5.0 mL石油醚-乙醚（4∶3，V/V）使其溶解，再加4.0 mL 0.5 mol/L KOH-甲醇溶液，振搖1 min，放置8 min后加水1.0 mL，靜置20 min使之分層，取上層液體注入色譜儀，保留時(shí)間定性，面積歸一化法定量。

氣相色譜條件：CD-2560毛細(xì)管柱（100 m×0.25 mm，0.20 μm）；升溫程序：140 ℃保持5 min，以4 ℃/min升至240 ℃，保持30 min；載氣流速：N20.8 mL/min，H240 mL/min，空氣400 mL/min；進(jìn)樣量1.0 μL；分流比100∶1。

1.3.4 DPPH自由基清除率的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[16-17]的方法，并稍作修改。

用無水乙醇將各油樣稀釋至1.0、2.5、5.0、10.0、12.5、15.0 g/L，取不同質(zhì)量濃度的樣品1 mL，加入4 mL DPPH-乙醇溶液（新鮮配制，10-4mol/L），搖勻并封口，在室溫下密閉暗置1 h，于波長(zhǎng)517 nm處測(cè)其吸光度，記為A1，同時(shí)測(cè)定1 mL無水乙醇于4 mL DPPH-乙醇溶液混勻后的吸光度，記為A0，油樣對(duì)DPPH自由基的清除率按下式計(jì)算，以樣品的質(zhì)量濃度對(duì)自由基清除率作圖并進(jìn)行線性擬合，計(jì)算出IC50。

1.3.5 揮發(fā)性風(fēng)味成分的測(cè)定

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分，根據(jù)Wei Fang等[18]的方法略作修改。

固相微萃取條件：稱取5 g菜籽油樣品于20 mL棕色頂空瓶中，在60 ℃水浴鍋中平衡10 min，將老化好的萃取頭插入頂空瓶，推出纖維頭，頂空萃取40 min（頂空瓶仍在水浴鍋中），待萃取完后，取出萃取頭，插入氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)樣口，在250 ℃解吸5 min。

氣相色譜條件：SH-Rxi-5Sil MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至220 ℃；分流進(jìn)樣，分流比20∶1；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣（He）流速1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：電子電離源；質(zhì)量掃描范圍m/z50～500；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃。

定性和定量分析：使用系統(tǒng)自帶軟件（Xcalibur）處理所得數(shù)據(jù)后，與NIST08譜庫相匹配，只記錄相似度大于80%的揮發(fā)性物質(zhì)，由此對(duì)菜籽油揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析，運(yùn)用峰面積歸一法確定各揮發(fā)性成分的相對(duì)含量。

1.3.6 菜籽油整體香氣評(píng)價(jià)

從重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院挑選出15 位嗅覺敏銳的專業(yè)技術(shù)人員，作為菜籽油整體香氣的感官評(píng)價(jià)人員，評(píng)審人員可從1）硫味、菜青味；2）清淡的硫味、菜青味；3）烘焙香、堅(jiān)果香；4）烘焙香、堅(jiān)果香中夾雜著清淡的菜青味；5）濃烈的烘焙香、堅(jiān)果香；6）焦糊味；7）烘焙香、堅(jiān)果香中夾雜著焦糊味；8）哈喇味。這8 個(gè)選項(xiàng)中挑選1 個(gè)選項(xiàng)作為不同預(yù)處理組冷榨菜籽油香氣的描述，若以上選項(xiàng)不能完全概括，也可添加自己的描述語，出現(xiàn)頻數(shù)最高的描述語，作為該組菜籽油的整體香氣評(píng)價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 和DPS 7.05軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油酸價(jià)和過氧化值的影響

表1 不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的酸價(jià)和過氧化值Table 1 Acid and peroxide values of seven cold pressed rapessed oils with different pretreatments

國(guó)際食品法典規(guī)定[4]，冷榨菜籽油的酸價(jià)不能超過4 mg/g，過氧化值不能超過7.5 mmol/kg。由表1可知，不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的酸價(jià)在0.64～0.88 mg/g之間，其中對(duì)照組最低，180 ℃烘烤15 min預(yù)處理組最高，但均未超過4 mg/g。不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的過氧化值在1.65～1.95 mmol/kg之間，均明顯低于7.5 mmol/kg。隨著微波或烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)，菜籽油的酸價(jià)、過氧化值均呈上升趨勢(shì)，這與Zheng Chang等[19]的研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)槲⒉ɑ蚝婵井a(chǎn)生的高溫，促使甘油三酯水解生成游離脂肪酸，游離脂肪酸含量升高，則酸價(jià)升高，而油中游離脂肪酸越高，油脂的氧化速率越快，過氧化值也相應(yīng)升高。綜上，微波和烘烤預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油的酸價(jià)和過氧化值都有影響，但其值均在冷榨菜籽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

2.2 預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油脂肪酸組成的影響

表2 不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的脂肪酸組成Table 2 Fatty acid composition of cold pressed rapeseed oils with different pretreatments

由表2可知，慶油3號(hào)雙低菜籽油的脂肪酸主要由油酸（64.72%～64.97%）、亞油酸（17.43%～17.55%）和α-亞麻酸（7.76%～7.77%）組成，且飽和脂肪酸相對(duì)含量不超過7%，營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究表明，飽和脂肪酸會(huì)提高人體血液中低密度脂蛋白膽固醇含量，導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生[20-21]，因此，油中飽和脂肪酸含量越低，不飽和脂肪酸含量越高，越有益健康。此外，油中亞油酸/α-亞麻酸接近2∶1，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家提出，亞油酸與α-亞麻酸之比小于4∶1是有益于保障人體健康的理想比值。因此，此品種菜籽油是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的植物油。

微波預(yù)處理組與烘烤預(yù)處理組冷榨菜籽油的各脂肪酸含量與對(duì)照組無顯著差異，表明微波及烘烤2 種預(yù)處理方式及處理時(shí)間對(duì)冷榨菜籽油的脂肪酸組成均無顯著影響，這與陳萌[22]使用微波預(yù)處理油菜籽后對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響結(jié)果一致，與Siger等[10]使用烘烤預(yù)處理油菜籽后對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響也一致。

2.3 預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油DPPH自由基清除率的影響

表3 不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的DPPH自由基清除率Table 3 DPPH radical scavenging activities of cold pressed rapeseed oils in different pretreatment groups

DPPH自由基清除能力（IC50）是評(píng)價(jià)包括油在內(nèi)的材料的抗氧化活性最常見、最快速的方法之一[23-24]，IC50越小表明其對(duì)自由基的清除能力越強(qiáng)，抗氧化活性越高。由表3可以看出，不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的DPPH自由基清除能力大小順序?yàn)?80 ℃烘烤15 min組＞180 ℃烘烤10 min組＞微波2 min組＞180 ℃烘烤5 min組＞微波90 s組＞微波1 min組＞對(duì)照組。Rossi等[24]報(bào)道油脂中的生育酚和生育三烯酚起主要抗氧化活性，Szydlowska-Czerniak等[25]認(rèn)為油中的β-胡蘿卜素和酚類化合物也起著重要作用，Nogala-Kalucka等[26]則表示不能忽略不同類型親脂性和親水性抗氧化劑之間的潛在相互作用，即抗氧化劑間的協(xié)同作用或拮抗作用而導(dǎo)致抗氧化活性的增強(qiáng)或減弱。

2.4 預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

表4 不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量Table 4 Relative percentages of volatile compounds from cold pressed rapeseed oils in different pretreatment groups

續(xù)表4

由表4可知，7 種不同預(yù)處理組菜籽油共檢測(cè)出42 種揮發(fā)性成分，其中硫化物1 種、醇類5 種、醛類5 種、硫苷降解產(chǎn)物6 種、雜環(huán)類12 種、烷烴類6 種、酸類2 種、酮類2 種、酯類2 種、苯環(huán)類1 種，與楊湄等[27]的研究結(jié)果有一定區(qū)別，這可能與油菜籽的品種、菜籽油的貯藏時(shí)間、加工工藝等不同有關(guān)。這些揮發(fā)性成分對(duì)菜籽油風(fēng)味的貢獻(xiàn)不同，硫化物、硫苷降解產(chǎn)物、雜環(huán)類物質(zhì)、醛類對(duì)菜籽油風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大[12,28-29]，而烷烴類化合物由于本身的風(fēng)味弱[30]，對(duì)菜籽油香味的貢獻(xiàn)較小。由于并非每一種揮發(fā)性成分都具有香氣，揮發(fā)性成分相對(duì)含量與菜籽油風(fēng)味特征并沒有直接的關(guān)系，其對(duì)總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)由揮發(fā)性組分在風(fēng)味體系中的濃度和感覺閾值共同決定[31]。菜籽油主要特征風(fēng)味物質(zhì)所呈現(xiàn)的氣味如下，CS2具有卷心菜味[32]，3-甲基異硫氰酸酯具有硫味、青草味[33]，吡嗪類化合物具有堅(jiān)果香和烘焙香，呋喃類化合物呈現(xiàn)果香味[34]，小分子醛類物質(zhì)均具有青草、奶香、瓜香等宜人香氣[35]。

由表4可以看出，不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的揮發(fā)性成分中均含有3-丁烯基異硫氰酸酯，且隨著微波和烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)生了新的硫苷降解產(chǎn)物，硫苷降解產(chǎn)物從以異硫氰酸酯為主，變?yōu)橐噪骖悶橹鳎@與周琦等[36]報(bào)道的硫苷降解產(chǎn)物變化趨勢(shì)一致，原因是在低溫時(shí)硫苷主要發(fā)生酶降解，異硫氰酸酯為主要的酶降解產(chǎn)物[37]，而在高溫時(shí)，硫苷主要發(fā)生熱降解，生成腈類物質(zhì)含量高，此時(shí)主要的硫苷降解產(chǎn)物為腈類，但也會(huì)生成少量的異硫氰酸酯[38]。另外，微波90 s～2 min和180 ℃烘烤10～15 min預(yù)處理組的揮發(fā)性成分中出現(xiàn)了糠醛和糠醇，糠醛和糠醇暴露在日光或空氣中極易變成棕色或深紅色[29]，這正是4 組菜籽油顏色明顯加深的原因。

表5 不同預(yù)處理組冷榨菜籽油的整體香氣Table 5 Overall aroma characteristics of cold pressed rapeseed oils in different pretreatment groups

結(jié)合表4、5可以看出，不同預(yù)處理組冷榨菜籽油揮發(fā)性成分的種類和含量差別很大，其中對(duì)照組、微波1 min組的主要特征風(fēng)味成分均為3-丁烯基異硫氰酸酯，對(duì)照組冷榨菜籽油的整體香氣呈硫味、菜青味，微波1 min組呈清淡的硫味、菜青味。180 ℃烘烤5 min組，主要特征風(fēng)味成分分別為CS2、硫苷降解產(chǎn)物和吡嗪類化合物，此組菜籽油的整體香氣為烘焙香、堅(jiān)果香中夾雜著清淡的菜青味。微波90 s～2 min預(yù)處理組，主要特征風(fēng)味物質(zhì)為醛類、CS2、硫苷降解產(chǎn)物、吡嗪類化合物，2 組菜籽油呈較濃的烘焙香和堅(jiān)果香。180 ℃烘烤10～15 min，主要特征風(fēng)味物質(zhì)為醛類、CS2、硫苷降解產(chǎn)物、雜環(huán)類化合物，180 ℃烘烤10 min組菜籽油呈濃烈的烘焙香和堅(jiān)果香，180 ℃烘烤15 min組菜籽油呈濃烈的烘焙香、堅(jiān)果香，并夾雜著焦糊味。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)主要研究了微波和烘烤預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油的酸價(jià)、過氧化值、脂肪酸組成和抗氧化活性及揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響。隨著微波和烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)，菜籽油的酸價(jià)和過氧化值都呈上升的趨勢(shì)，顯著性分析表明，微波和烘烤預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油的酸價(jià)和過氧化值都有影響，但其值均在冷榨菜籽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，且遠(yuǎn)低于臨界值。此品種雙低菜籽油富含油酸、亞油酸和α-亞麻酸，飽和脂肪酸相對(duì)含量低于7%，亞油酸和α-亞麻酸之比較為均衡（約為2∶1），是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的植物油，且微波和烘烤預(yù)處理技術(shù)對(duì)冷榨菜籽油的脂肪酸組成無顯著影響。以DPPH自由基清除能力評(píng)價(jià)菜籽油的抗氧化活性，油菜籽經(jīng)微波或烘烤預(yù)處理后，菜籽油的抗氧化能力顯著升高，特別是烘烤組菜籽油。不同預(yù)處理組冷榨菜籽油揮發(fā)性成分的種類和含量差別很大，隨著微波和烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)，菜籽油揮發(fā)性特征風(fēng)味物質(zhì)由以硫苷降解產(chǎn)物為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃拎侯愇镔|(zhì)為主導(dǎo)，整體風(fēng)味由硫味、菜青味轉(zhuǎn)變?yōu)楹婵鞠愫蛨?jiān)果香。綜上，微波和烘烤預(yù)處理技術(shù)在不影響菜籽油理化品質(zhì)的基礎(chǔ)上，提高了冷榨菜籽油的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[39]和抗氧化活性，并賦予菜籽油烘焙香和堅(jiān)果香，因此，烘烤和微波預(yù)處理技術(shù)都是從油菜籽中提煉出更健康油的有效預(yù)處理方式，但從省時(shí)、節(jié)能方面考慮，微波預(yù)處理是一種更有效的冷榨預(yù)處理技術(shù)。