不同方式提取松籽油理化性質(zhì)及微波加熱對其品質(zhì)影響的研究

馬文君，齊寶坤，王 晶，李 楊，馮紅霞，曹 亮，隋曉楠，江連洲

(東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，哈爾濱 150030)

近年來，微波加熱不僅在食品工業(yè)中得到廣泛應用，在家庭生活中愈發(fā)普遍。微波加熱相比于常規(guī)加熱可以快速節(jié)能地加熱食物［1，2］。其原理是基于電磁波與食品中的分子的相互作用，在加熱過程中由于食物中分子的震動和擴散，導致熱量在整個容器中以同樣的速度的產(chǎn)生。與此相反，常規(guī)加熱則先是在接觸表面產(chǎn)生熱量，然后熱量向內(nèi)部傳播［3-5］。微波加熱和常規(guī)加熱對食品組分的影響因而完全不同。同時，微波加熱相比于常規(guī)加熱，食品氧化的速度更快［6-8］。

松籽不僅是傳統(tǒng)的大眾喜愛的休閑食品，也是一種含油量較高的油料資源。松仁中含60% 以上的油脂，油脂中富含油酸等不飽和脂肪酸。松籽油具有獨特的芳香氣味，營養(yǎng)性能佳，是一種尚待開發(fā)利用且極具潛力的資源［9］。目前關于松籽油的研究，多集中在對溶劑法提取的松籽油的研究上，水酶法作為一種新型提取方法在提取松籽油的研究上也主要集中在對其提取條件的優(yōu)化上，并未對水酶法松籽油的理化性質(zhì)進行系統(tǒng)的分析［10-12］。

本文對比水酶法以及溶劑法提取的松籽油的各種理化性質(zhì)，并進行脂肪酸分析，旨在對兩種提取方法得到的松籽油進行全面分析，尋找出適合松籽油的提取方法，以最大程度的保持器營養(yǎng)成分及品質(zhì)。本文從酸值、過氧化值、比消光系數(shù)K232、K270等4 個指標的變化方面，研究了一定功率下微波時間對松籽油品質(zhì)的影響，旨在評價微波加熱松籽油的安全性。為松籽油的開發(fā)利用提供一些基本信息。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

油料:脫皮紅松籽仁，產(chǎn)自長白山地區(qū);酶制劑:Alcalase 堿性蛋白酶(活力1.2×105U/mL)，novo 公司。無機試劑:氫氧化鈉，鹽酸，碘化鉀，硫代硫酸鈉，可溶性淀粉，氧化鋅，濃硫酸，鉬酸鈉，硫酸聯(lián)氨，磷酸二氫鉀，酚酞指示劑，重鉻酸鉀，鄰苯二甲酸氫鉀，等試劑均為分析純。有機溶劑:正己烷、乙酸、異辛烷、氫氧化鉀、無水乙醇、95% 乙醇、環(huán)己烷等均為分析純。

儀器:HP6890/HP5973 GC/MS 聯(lián)用儀，美國惠普公司;LDZ5-2 型臺式低速離心機，上海安亭科學儀器廠;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海申生科技有限公司;FA2004 型電子分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司;F2102 型植物試樣粉碎機，天津泰斯特儀器有限公司;XMTD-4000 型電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠;JJ-1 型增力電動攪拌機，金壇市醫(yī)療器械廠;WGL-45B 型電熱恒溫鼓風干燥箱，天津泰斯特儀器有限公司;UV-1600PC 紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司;微波爐，美的MM721NG1-PW 型家用微波爐(最大功率700W);羅維朋比色計，杭州麥哲儀器有限公司;85-2 數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，丹瑞儀器;阿貝折射儀;電爐;馬弗爐等。

1.2 方法

1.2.1 松籽主要成分的測定

水分的測定:根據(jù)GB304—87 進行測定;粗脂肪的測定:根據(jù)GB5512—85 中索氏抽提法進行測定;粗蛋白的測定:根據(jù)GB6432—94 進行;粗纖維的測定根據(jù)GB6193—86 灰分測定:根據(jù)GB5009.4—85 進行測定。

1.2.2 水酶法提取工藝要點

松籽仁經(jīng)粉碎后，按料液比1∶5 加入蒸餾水，置于恒溫水浴鍋中并不斷的攪拌，用NaOH 調(diào)節(jié)pH 至8.5，加入2% 的Alcalase 堿性蛋白酶，恒溫50℃下酶解3.0h后，升溫至100 ℃滅酶5 min，最后進行離心分離，收集上層清油。吸取乳狀液，進行冷凍解凍破乳，然后進行離心分離，取上層清油，與第一次收集的油合并。冷藏保存。

1.2.3 溶劑浸提步驟

稱取25g 松籽仁放入250mL 索氏抽提器中，用300mL 石油醚加熱回流6h。抽提結束后，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器回收溶劑，隨后經(jīng)過真空干燥得到油脂，將所得松籽油放置在棕色玻璃瓶中，放于冰箱冷凍，用于后續(xù)試驗。

1.2.4 松籽油脂肪酸組成的測定

(1)甲酯化反應。吸取0.2 mL 紅松籽油，加入4 mL 0.5mol/L 的氫氧化鈉—甲醇溶液，在65℃水浴攪拌約15 min，待油滴完全消失后，再加入3 mL 三氟化硼—甲醇(20%，m/V)溶液，繼續(xù)反應5 min，混合液加入10 mL 石油醚和10 mL 水，萃取兩次后合并石油醚層備用。

(2)松籽油GC-MS 色譜分析條件。色譜條件:色譜柱為HP－1(25 m × 0.2 mm ×0.33 μm)彈性石英毛細管柱;載氣為He 氣;載氣流量為1 mL/min;進樣口溫度為230 ℃;起始柱溫60 ℃，保持10 min，以15 ℃/min升溫到200 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min 升溫至230 ℃，保持30 min，汽化室溫度為230 ℃，燈絲延遲450 s，分流比50∶1，進樣量0.2μL。質(zhì)譜條件:電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，質(zhì)譜掃描范圍30～500 a.m.u。

1.2.5 松籽油的物理化學性質(zhì)測定

理化特性的測定。游離脂肪酸值:參照AOCS Official Method Ca 5a-40 Free Fatty Acids 方法測定;皂化值:參照AOCS Official Method Cd 3-25 Saponification Value 方法測定;過氧化值:參照AOCS Official Method Cd 8b-90 Peroxide Value Acetic Acid Isooctane Method 方法測定;折射率:AOCS Official Method Cc 7-25Refractive Index 方法測定;顏色:AOCS Official Method Cc 13e-92Color 方法測定;磷脂含量:GB/T 5537-2008 糧油檢驗 磷脂含量的測定鉬藍比色法方法測定;

1.2.6 微波加熱處理油樣

分別取油樣約50mL，分別放在微波爐轉(zhuǎn)盤正中央，以最高功率(700W)，依次加熱1min、3min、5min、10min、15min。取出后立即冷卻至室溫，測定其酸值、過氧化值、比消光系數(shù)K232、K270。同時測定未加熱的油樣的各項指標。其中酸值、過氧化值的測定方法同上，K232、K270的測定方法參考ISO 3656:2002 進行測定。葉綠素含量的測定方法參考Mosquera et al.(1991)。

1.2.7 統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法:所有的試驗至少進行3 次試驗，運用SPSS 18.0 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用Tukey's 檢驗進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 松籽的基本組成

本試驗材料松籽的主要成分為:粗蛋白約含16.5%、粗脂肪約含63.5%、水分含量約為4.2%、纖維含量為13.6%、灰分含量為3% 左右。

2.2 松籽油物理化學性質(zhì)分析

表1 列出了水酶法提取的松籽油和溶劑法提取的松籽油的理化性質(zhì)的對比，從表1 中可以看出，不同提取方法對兩種油的色澤以及折射率的影響不顯著。溶劑法提取的油，顏色較水酶法提取的油稍深一些，但差別不顯著，這是因為一些有色物質(zhì)被溶劑浸提出來造成的。水酶法提取的松籽油的游離脂肪酸含量比溶劑法提取的松籽油要低一些，這是由于在水酶法提油過程中，提取環(huán)境為堿性環(huán)境，中和了一部分游離脂肪酸的結果。水酶法提取的松籽油相對于溶劑法提取的松籽油有相對較高的過氧化值，表明在水酶法提取的松籽油中有相對較高的氫過氧化物，這是由于水酶法提取的濕熱環(huán)境會加速油脂的氧化。水酶法提取的松籽油的皂化值與溶劑法松籽油的皂化值差別不顯著，這與脂肪酸的分析結果相對應。水酶法松籽油的磷脂含量低于溶劑法松籽油的磷脂含量，這是因為，磷脂在無水狀態(tài)下可溶于油，而在有水存在的情況下會和水形成水合物后不溶于油［23］，水酶法提取松籽油的環(huán)境，使得磷脂與水結合形成乳狀物，所以提取的油中磷脂含量較溶劑法提取的油較少。這為油脂后續(xù)精煉過程提供了便利。

表1 松籽油理化性質(zhì)

2.3 松籽油的脂肪酸組成

表2 中列出了水酶法和溶劑法提取松籽油的脂肪酸分析結果，從表2 中可以看出，兩種方法提取的松籽油的脂肪酸組成和含量基本相同，提取方法對松籽油脂肪酸的影響不顯著。從松籽油的脂肪酸組成上來看，含量最多的是亞油酸其次是油酸，還含有少量的棕櫚酸、硬脂酸、花生一烯酸等脂肪酸。

表2 松籽油的脂肪酸組成

2.4 微波加熱對松籽油品質(zhì)的影響

2.4.1 微波加熱對松籽油酸值(AV)的影響

游離脂肪酸值(常以酸值表示)常被用于評價水解程度，也是油脂加熱過程中監(jiān)測油脂變質(zhì)重要指標［13，14］。圖1 顯示，兩種油在微波加熱過程中，酸值的變化均不明顯，甚至是在長時間加熱的情況下也是如此。酸值的變化與微波加熱時間沒有建立聯(lián)系。這個結果主要與油脂提取過程中脂肪氧化酶失活及微波爐加熱過程不存在水分和水蒸氣有關［15］。

圖1 松籽油的酸值隨微波加熱時間的變化

2.4.2 微波加熱對松籽油過氧化值(POV)的影響

氫過氧化物是不飽和脂肪酸氧化過程中的最主要產(chǎn)物，是主要的氧化初級產(chǎn)物。它們非常不穩(wěn)定，并且能導致次級氧化產(chǎn)物的形成。所以過氧化值是氧化過程初級階段的最重要的監(jiān)測指標［15，16］。圖2 顯示，在加熱的前3min 內(nèi)，過氧化值有輕微的增加，但是并不顯著，隨后過氧化值急劇上升，這是因為松籽油受微波的作用，引發(fā)反應所需的自由基，加速過氧化物的形成，生成了大量的氫過氧化物，當加熱時間過長，過氧化值開始下降，導致這種現(xiàn)象的原因是，氫過氧化物是油脂氧化的初級產(chǎn)物，不穩(wěn)定，在熱的作用下會發(fā)生分解，使氫過氧化物的分解速度大于生成速度，使過氧化值下降。兩個樣品的過氧化值與微波加熱時間顯著相關［17］。

圖2 松籽油的過氧化值隨微波加熱時間的變化

2.4.3 微波加熱對松籽油比消光系數(shù)K232、K270的影響

為了彌補過氧化值的不足，還測定了紫外吸收K232和K270(圖3～4)，K232主要是衡量油脂中含有共軛二烯的氫過氧化物(氧化初級產(chǎn)物)［14］，K270可以表明油脂的含有共軛三稀的二級氧化產(chǎn)物。這些氧化產(chǎn)物在270nm 處有特征吸收峰，可以確定油脂氧化后期。K232在3min 之前沒有明顯變化，3min 后急速增加，這表明隨著微波時間的延長，油脂的氧化速度加快。K270的變化趨勢同樣如此。隨著微波時間的延長K232和K270的值都較加熱初始有很大改變，呈現(xiàn)出一種正相關的趨勢，這預示著微波加熱時間過長會使松籽油的品質(zhì)下降［18］。

圖3 松籽油的K232隨微波加熱時間的變化

圖4 松籽油的K270隨微波加熱時間的變化

2.4.4 微波加熱對松籽油中色素的影響

松籽油的顏色與油脂中葉綠素和胡蘿卜素含量的多少相關。這些色素在黑暗條件下可以作為天然抗氧化劑抑制油脂氧化，而在光照下則作為促氧化劑影響著油脂的氧化穩(wěn)定性［19］。由圖5 可知，未經(jīng)過微波加熱的水酶法提取的松子油的葉綠素含量為5.43 mg/kg，溶劑浸提法得到的為6.1 mg/kg，隨著微波加熱時間的延長，兩種油樣的色素含量在3min 后均顯著下降，但溶劑浸提法制取的油脂葉綠素含量一直高于水酶法提取的油脂，這是由于在水相環(huán)境下部分色素溶于水中。

圖5 松籽油的葉綠素含量隨微波加熱時間的變化

3 結論

對水酶法和溶劑法提取的松籽油的理化指標的測定結果顯示，不同提取方法對松籽油的皂化值、折射率、色澤的影響不顯著，但水酶法松籽油色澤淺，松籽香氣濃郁，酸值及磷脂含量均低于溶劑法松籽油，而過氧化值高于溶劑法松籽油。脂肪酸的分析結果表明，兩種方法提取的松籽油脂肪酸組成差異不顯著。

微波加熱兩種方法松籽油的結果表明，微波加熱對松籽油品質(zhì)的影響基本一致，隨著加熱時間的延長酸值沒有發(fā)生顯著的改變;過氧化值先增加后降低;K232、K270均呈現(xiàn)出增大的趨勢;葉綠素含量一直下降。因此，隨著加熱時間的延長，油的品質(zhì)發(fā)生顯著的下降。所以在微波加熱松籽油過程中應盡量避免過長時間的加熱。

［1］MALHEIRO R，CASAL S，RAMALHOSA E，et al.Microwave heating:a time saving technology or a way to induce vegetable oils oxidation ［J］.European Food Research and Technology，2011，315(2):114-117.

［2］LEONELLI C，MASON T J.Microwave and ultrasonic processing:now a realistic option for industry ［J］.Chemical Engineering and Processing:Process Intensification，2010，49(9):885-900.

［3］CAPONIO F，PASQUALONE A，GOMES T.Effects of conventional and microwave heating on the degradation of olive oil ［J］.European Food Research and Technology，2002，215(2):114-117.

［4］INCHINGOLO R，CARDENIA V，RODRIGUEZ-ESTRADA M T.The effects of microwave heating on edible oils and lipidcontaining food ［J］.Lipid Technology，2013，25(3):59-61.

［5］AZADMARD-DAMIRCHI S，HABIBI-NODEH F，HESARI J，et al.Effect of pretreatment with microwaves on oxidative stability and nutraceuticals content of oil from rapeseed ［J］.Food Chemistry，2010，121(4):1211-1215.

［6］舒彩霞，廖慶喜.微波加熱對食品物性的影響［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2001，12:31-32.

［7］馬毅紅，李雅婷.微波對食用油脂的性質(zhì)和組成的影響研究［J］.惠州學院學報，2007，26(6):31-35.

［8］馬傳國，王敏.微波處理大豆對油脂品質(zhì)的影響［J］.中國油脂，2001，26(6):16-19.

［9］林平，賴亞輝.吉林地產(chǎn)核桃油，松子油營養(yǎng)功能的研究［J］.北華大學學報:自然科學版，2012，13(2):183-185.

［10］李林強，李建科，劉迎利.超聲波處理提取華山松籽油的研究［J］.西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版)，2003，31(5):115-117.

［11］李清光，張或，王璐，等.超臨界CO2萃取紅松子油的研究［J］.食品研究與開發(fā)，2007，28(11):37-40.

［12］李楊，江連洲，王勝男，等.響應面法優(yōu)化水酶法提取松子油的研究［J］.中國糧油學報，2012，27(3):60-65.

［13］MALHEIRO R，RODRIGUES N，MANZKE G，et al.The use of olive leaves and tea extracts as effective antioxidants against the oxidation of soybean oil under microwave heating［J］.Industrial Crops and Products，2013，44(1)37-43.

［14］BEHERA S，NAGARAJAN S，JAGAN MOHAN RAO L.Microwave heating and conventional roasting of cumin seeds (Cuminum cyminum L.)and effect on chemical composition of volatiles ［J］.Food Chemistry，2004，87(1):25-29.

［15］MISHRA R，SHARMA H K，SARKAR B C，et al.Thermal oxidation of rice bran oil during oven test and microwave heating ［J］.Journal of Food Science and Technology，2012，49(2):221-227.

［16］紀俊敏，魏安池，侯利霞，等.微波加熱對花生油氧化穩(wěn)定性的影響［J］.河南工業(yè)大學學報(自然科學版)，2009，30(2):30-32.

［17］RODRIGUES N，MALHEIRO R，CASAL S，et al.Influence of spike lavender (Lavandula latifolia Med.)essential oil in the quality，stability and composition of soybean oil during microwave heating ［J］.Food and Chemical Toxicology，2012，50(8):2894-2901.

［18］胡小泓，梅亞莉，李丹.微波處理油菜籽對油脂品質(zhì)影響的研究［J］.食品科學，2007，27(11):372-374.

［19］CRIADO M-N，ROMERO M-P，CASANOVAS M，et al.Pigment profile and colour of monovarietal virgin olive oils from Arbequina cultivar obtained during two consecutive crop seasons ［J］.Food Chemistry，2008，110(4):873-880.