熱預處理對香榧壓榨油微量成分及氧化穩定性的影響

羅 凡，王龍祥,2，許曉君,2，杜孟浩，胡立松，方學智

(中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所1，富陽 311400) (中南林業科技大學食品學院2，長沙 410004)

香榧是紅豆杉科榧樹屬植物香榧(TorreyagrandisMerrillii)的果實，在我國已有1 000多年的種植歷史[1]。聯合國糧食及農業組織專家委員會評價香榧是“世界上第一個以山地經濟林果為主要特征的農業文化遺產利用系統”。2013年，國家林業局批復組建香榧工程中心，牽頭開展“十二五”及“十三五”香榧產業發展計劃，使得其栽培規模不斷擴大，種植區域向安徽、江西、江蘇、福建、貴州等省份發展。香榧的種植面積從2000年的2 700 ha2擴大到2017年的近7 000 ha2，香榧籽產量也從800 t增加到7 000 t，作為干果的市場需求量日趨飽和。香榧種仁含油率50%以上，是一種含油量較高的物種[2]，壓榨后的榨餅還可以制作其他食品[3,4]。所以，香榧油作為一種極具營養及經濟價值的木本食用油有待進一步開發利用[5-7]。

香榧種仁油脂肪酸基本上由C16到 C22的偶數碳原子數組成，不飽和脂肪酸質量分數占總脂肪酸的76%～82%[8]，主要以油酸、亞油酸、金松酸[9]等不飽和脂肪酸為主[10,11]，金松酸具有調節血脂、護肝、抑制肝臟和血漿中脂肪酸合成酶、6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性等作用[12,13]，不飽和脂肪酸是油脂抗氧化活性的主要成分之一，具有降低冠心病風險的功效[14,15]。另外，香榧籽油還含有其他抗氧化活性物質，如酚類化合物、生育酚等[16,17]。

隨著香榧產業的發展，提高香榧產業化、標準化和規范化生產水平是必然要求，改進傳統加工工藝，提升加工水平成為香榧產業發展最重要的課題之一。加工中熱處理是影響香榧品質的重要環節[18]。Shi等[19]從2個不同品種香榧提取種子油，對成分分析及抗氧化能力比較顯示，熱壓油比冷壓油具有更強的抗氧化能力。陳琳等[20]研究了5個精煉工序中對香榧油理化性質和脂肪酸組分產生影響的最適溫度，以此組合了香榧油全程適溫精煉工藝。

課題組前期對不同熱處理降低香榧仁水分的熱效率、香榧油酸價、過氧化值和氧化穩定性等隨熱處理條件的變化規律做了研究[21]。本研究從香榧液壓制油的壓榨條件入手，探討了熱處理方式、時間、溫度等對香榧油營養成分及油脂抗氧化性的影響，為香榧油液壓制取條件優化以及營養成分形成規律提供基礎數據，也為高品質香榧油的生產條件的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

實驗所用當年成熟香榧籽由浙江省杭州市建德林業總場提供，經過采后堆放、蒲爛后脫粒、種核堆漚后熟、清洗曬干等預處理。香榧仁含水率10.78%，含油率54.85%。

標準品：角鯊烯(≥99.0%)，5α-膽甾烷-3β-醇(≥95.0%)，菜籽甾醇(≥98.0%)，豆甾醇(≥98.0%)，β-谷甾醇(≥98.0%)，(+)α-生育酚(≥96%)，(+)-γ-生育酚(≥96%)，(+)δ-生育酚(≥90%)、β-生育酚(≥90%)、角鯊烷內標(≥99.5%)；無水乙醚、乙醇、正己烷等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

DGG-9140熱風烘箱，P70F20L-DG(S0)微波爐，6YY-190 型液壓榨油機，S-114型電子天平，DZG-6030型真空干燥箱，Waters 1525高效液相色譜，Agilent 7890A-7000B 氣質聯用儀。

1.3 加熱條件及制油

分別稱取一定量香榧，平鋪于托盤中，在一定溫度條件下加熱不同時間，加熱后自然冷卻至室溫后剝殼，一部分測定香榧仁的含水率和含油率，其余液壓榨油，冷藏備用。表1所示為熱風和微波2種加熱方式的不同加熱條件。

表1 實驗所用加熱方式及條件。

1.4 微量成分分析

香榧仁含油率的測定參考GB 5009.6—2016；香榧油中甾醇和角鯊烯含量測定分別參考NY/T 3111—2017和LS/T 6120—2017；脂肪酸含量測定參考GB 5009.168—2016第3法；維生素E測定采用GB 5009.82—2016方法。

1.5 全油樣品DPPH自由基清除能力測定

全油樣品的制備：植物油溶解配制成一定濃度乙酸乙酯溶液待用。

DPPH自由基清除能力測定：參考Espnín等[22]方法，略作改動。稱取0.039 4 g，用甲醇溶解定容至100 mL容量瓶中，得到濃度1 mmol/L的DPPH儲存液，搖勻置于4 ℃冷藏備用。臨用前用甲醇稀釋至濃度為0.1 mmol/L。萃取液甲醇稀釋后取2 mL，與2 mL DPPH甲醇溶液(0.1 mmol/L)混合，避光放置2 h，517 nm測定吸光值；DPPH自由基清除能力以mg TE/g表示[23]。

1.6 數據處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進行數據整理，Origin Pro 9.1軟件進行作圖，SPSS 22.0軟件對實驗數據進行單因素方差分析和回歸分析，采用最小顯著極差法(LSD法)進行多重比較，顯著水平P<0.05。

2 結果與討論

2.1 熱處理對香榧仁含油率的影響

香榧經過不同條件熱處理后香榧仁含油率變化如圖1所示。經過微波加熱，香榧仁中測到的含油率提高，尤其是微波加熱10 min左右，不同功率處理的香榧中含油率均比初始提高了3.19%、2.25%、2.85%、1.94%，60～150 ℃不同溫度熱風加熱后油茶籽仁中含油率分別最高上升了0.51%(加熱30 min)、2.91%(加熱90 min)、4.92%(加熱90 min)和2.83%(加熱30 min)。類似的現象在其他研究中也有報告[24,25]，這種現象可能是由于含水率降低，或者因為熱處理使種子中的油細胞分解，蛋白質凝固，水分調節至最佳提取值，油黏度降低等，使油容易流動；同時加熱可破壞香榧的組織細胞，降低其油脂溶出的阻力，從而使其得率升高；但長時間加熱，物料可能會發生焦化，從而影響油脂得率。從含油率增加的效率比較，2種加熱方式微波略高于熱風。

圖1 熱風和微波處理對香榧仁含油率的影響

2.2 熱處理對香榧油β-谷甾醇含量的影響

香榧經過不同溫度熱風處理一定時間后剝殼榨油，并對其中β-谷甾醇、豆甾醇和菜籽甾醇等3種甾醇含量進行了測定，后2種均未檢出(豆甾醇和菜籽甾醇的檢出限分別為5、6 mg/kg)，香榧油中β-谷甾醇的含量變化如圖2所示。香榧在60 ℃熱風加熱時隨加熱時間延長，油中β-谷甾醇的含量下降，90～150 ℃不同的熱風加熱溫度下均呈現先減少后增加的趨勢，這可能因為高溫會導致甾醇被氧化[26]或降解[27]，導致其含量的降低。植物甾醇作為類固醇的一族具有高溫下仍不易被破壞的較穩定的化學結構，但是，加熱可能破壞細胞壁和細胞膜從而增加植物甾醇的釋放[28]，從而增加油中甾醇的含量。

香榧在微波加熱時，β-谷甾醇含量在5 min內呈現快速下降，又在隨后5 min后含量升高隨后又緩降的趨勢，并在加熱結束時分別降低到初始質量分數的85.02%、84.64%、79.88%、80.84%。

圖2 熱風和微波處理對香榧油中β-谷甾醇含量的影響

2.3 熱處理對香榧油角鯊烯含量的影響

角鯊烯是植物甾醇和三萜生物合成中的一種生物合成中間體，結構中含有的6個2-甲基-2-戊烯基團中的2位甲基，因此具有很強的活性氧淬滅能力，可以防止脂質過氧化[29]。香榧經過不同溫度熱風處理一定時間后剝殼榨油，香榧油中角鯊烯的含量變化如圖3所示。隨加熱時間的延長，香榧油中角鯊烯含量總體呈現下降趨勢，可能是因為抑制脂質氧化的消耗，或者是高溫下被破壞[30]。但是也出現了角鯊烯含量升高的情況，尤其是微波加熱15 min后，角鯊烯含量超過初始值33.41%，這可能是因為細胞壁破壞后增加了角鯊烯的溶出。

圖3 熱風和微波處理對香榧油中角鯊烯含量的影響

2.4 熱處理對香榧油主要脂肪酸含量的影響

經過不同溫度熱風處理一定時間后剝殼榨油，香榧油共測到11種脂肪酸，其中總含量超過總脂肪酸質量分數85%左右的油酸、亞油酸和金松酸等主要脂肪酸變化規律如圖4所示。

隨加熱時間的延長，香榧油中油酸含量整體呈現下降趨勢，前90 min呈現先下降后上升的V字型變化趨勢；亞油酸含量整體呈現上升趨勢，前90 min呈現倒U字型變化趨勢；金松酸含量隨加熱溫度不同分別呈現波折型上升(60～90 ℃)和下降(120～150 ℃)的趨勢；油酸、亞油酸和金松酸總含量隨加熱條件的變化規律和金松酸含量的變化規律相似。香榧油中豐富的甾醇、角鯊烯、生育酚等天然抗氧化物質能延緩樣品中不飽和脂肪酸的破壞[30]。

從圖5可知，隨微波處理時間的延長，香榧油中油酸和亞油酸含量的變化和熱風加熱相似，分別是整體下降后上升和先上升后下降。金松酸含量只有在245 W微波加熱結束呈現上升趨勢，比初始提高1.02%，另外3個功率加熱結束呈現下降趨勢。油酸、亞油酸和金松酸總含量隨加熱時間延長呈現先下降后略升高又下降的趨勢，至加熱結束總質量分數分別下降到初始的99.86%、99.66%、99.65%、99.48%。

圖4 熱風處理對香榧油脂肪酸含量的影響

圖5 微波處理對香榧油脂肪酸含量的影響

2.5 熱處理對香榧油生育酚(VE)含量的影響

香榧油中VE含量豐富，除δ-生育酚未檢出，未經加熱處理的香榧油中α-生育酚(α-VE)、β-生育酚(β-VE)和γ-生育酚(γ-VE)的質量分數分別為147.48、1 265.81、21.34 μg/g，VE總含量為1 434.62 μg/g，其中β-VE含量占VE總含量的89%～91%。香榧經過不同溫度熱風或不同功率微波處理一定時間后剝殼榨油，香榧仁油中α-VE、β-VE、γ-VE和總VE含量的變化情況如圖6所示。

60～120 ℃處理120 min后β-VE，γ-VE和總VE含量比初始提高15.55%～107.09%，但150 ℃90 min處理后，β-VE和γ-VE含量開始下降，并在加熱的最后30 min內分別下降了13.13%和39.98%，

圖6 熱風處理對香榧油中α-VE、β-VE、γ-VE、VE總含量的影響

也因此導致總VE含量下降了10.05%。與β-VE和γ-VE含量變化不同的是，α-VE在60～90 ℃處理初始60 min內含量均呈下降趨勢，60～90 min含量才提高；經過150 ℃處理120 min時，當另外2種異構體含量下降時，α-VE含量卻明顯上升，比初始質量分數提高了17.18%。VE含量出現先升高后降低的現象，可能是由于熱處理使得油茶籽細胞內的VE溶出[31]，因此而隨著加熱時間的延長，VE發生降解導致其含量降低[32]。在加熱后期2種反應同時存在，導致VE含量出現波動。

從圖7可知，經過不同功率的微波加熱后含量變化規律與紅外加熱相似，隨加熱時間延長含量時而升高，時而下降，油茶籽細胞內的VE溶出和防御油脂過氧化降解2種反應同時起作用，但是處理20 min后香榧油中VE含量整體呈上升趨勢，提高范圍在1.80%～36.99%之間。王未君等[33]炒籽預處理后菜籽油后發現β-生育酚含量比對照增加了52.7%，菜籽甾醇、菜油甾醇和谷甾醇含量分別增加了29.2%、17.7%、18.7%，與本研究結果一致。

2.6 香榧油全油的 DPPH 自由基清除能力

不同方式熱處理后香榧油全油樣品的 DPPH 自由基清除能力見圖8。香榧油全油的 DPPH 自由基清除能力在9.159 mg TE/g 左右，經過不同條件加熱后除熱風120 ℃處理和微波700 W處理后全油 DPPH 自由基清除效果有所提高，其余條件均呈下降趨勢。香榧油中不飽和脂肪酸、β-谷甾醇、角鯊烯、VE等微量有益成分發揮主要的清除 DPPH 自由基作用，也可能是因為產生了美拉德反應，香榧油中的美拉德反應產物提高了油脂的氧化誘導時間。微波 700 W處理不同時間全油 DPPH 自由基清除和VE含量正相關，相關系數為0.649 4，因此120 ℃熱風和700 W微波處理后香榧油中的VE含量上升，也可能是香榧油全油DPPH 自由基清除提高的主要原因之一。

圖7 微波處理對香榧油中α-VE、β-VE、γ-VE和VE總含量的影響

圖8 香榧油全油組分對DPPH自由基的清除能力

3 結論

本實驗研究了香榧經過熱風和微波2種熱處理方式后壓榨香榧油微量成分和抗氧化品質的變化規律。研究結果表明：隨加熱時間延長，香榧仁含油率較初始提高了0.51%～4.92%，增加效率微波略高于熱風；加熱處理后，香榧油中β-谷甾醇的含量總體呈現下降趨勢，不同處理溫度和功率處理后又出現略上升再下降的趨勢；60～90 ℃和不同功率微波處理后的香榧油中角鯊烯含量呈現下降趨勢，但是高溫(120～150 ℃)熱風短時處理或560、700 W處理后期的香榧，角鯊烯含量略有上升。經過不同形式的加熱，香榧油中的油酸呈現先減少后增加的V字型趨勢，亞油酸呈現先增加后減少的U字型趨勢，推測兩者發生了相互轉化；加熱結束時低溫(60～90 ℃)處理后3種主要脂肪酸含量略上升，不同功率微波處理后含量下降。經過不同形式的加熱，香榧油中的VE含量整體呈現上升的趨勢。