制油工藝對(duì)菜籽油微量成分和氧化穩(wěn)定性的影響

張 亮，李世剛，曹培讓，蔣 將，李進(jìn)偉，劉元法

(1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122; 2.菏澤學(xué)院 生命科學(xué)系，山東 菏澤 274015)

油脂加工

制油工藝對(duì)菜籽油微量成分和氧化穩(wěn)定性的影響

張 亮1，李世剛2，曹培讓1，蔣 將1，李進(jìn)偉1，劉元法1

(1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122; 2.菏澤學(xué)院 生命科學(xué)系，山東 菏澤 274015)

以不同制油工藝制得的菜籽油為原料，比較研究了菜籽油的酸值、過氧化值、脂肪酸和甘三酯的組成及微量營養(yǎng)成分。結(jié)果表明：制油工藝對(duì)菜籽油的脂肪酸和甘三酯組成無顯著性影響；水酶法制得菜籽油的酸值(KOH)相對(duì)較高，為0.995 mg/g，但富含β-胡蘿卜素、植物多酚，含量分別為5.40 mg/kg和152.08 mg/kg；浸出菜籽毛油富含生育酚和植物甾醇，含量分別為833.74 mg/kg和6 607.35 mg/kg；精煉菜籽油的酸值(KOH)最低，僅為0.233 mg/g，但精煉菜籽油的微量營養(yǎng)成分相對(duì)較少。分別以氧化誘導(dǎo)時(shí)間和DPPH自由基清除能力為指標(biāo)，評(píng)價(jià)了不同制油工藝制得菜籽油的氧化穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5種菜籽油的氧化穩(wěn)定性大小是：水酶法菜籽油最強(qiáng)，精煉菜籽油最弱，而浸出菜籽毛油、熱榨菜籽油和冷榨菜籽油介于其間，這一性質(zhì)和油中的植物多酚和β-胡蘿卜素含量呈顯著正相關(guān)。

制油工藝；菜籽油；微量成分；氧化穩(wěn)定性；水酶法；多酚

不同的制油工藝對(duì)出油率、產(chǎn)品質(zhì)量等方面有顯著影響[1-2]。目前，我國的制油工藝主要有冷榨、熱榨、溶劑(如正己烷)浸出和水酶法等。冷榨法屬于物理擠壓壓榨法，加壓不升溫，最大程度地保留了油脂的營養(yǎng)物質(zhì)，但出油率相對(duì)較低；熱榨法是油料經(jīng)過高溫蒸炒工序后再進(jìn)行壓榨的制油工藝，出油率優(yōu)于冷榨法，但營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)有一定程度的損失；溶劑浸出法是利用有機(jī)溶劑(如正己烷)的“相似相溶”原理來實(shí)現(xiàn)的，出油率高，缺點(diǎn)是其他非油脂物質(zhì)和有機(jī)溶劑殘留，需要進(jìn)一步的化學(xué)精煉[3]；水酶法是近年來開發(fā)利用的一種新的制油工藝，它是在對(duì)油料進(jìn)行機(jī)械破碎的基礎(chǔ)上, 采用酶降解油料植物細(xì)胞獲得油脂[4]。目前的菜籽油制取工藝主要是預(yù)榨與溶劑浸出等方法，然后再經(jīng)過脫膠、脫酸、脫色和脫臭等工藝對(duì)菜籽油進(jìn)行精煉，精煉會(huì)導(dǎo)致大部分生物活性的脂肪伴隨物如生育酚、植物甾醇、多酚、β-胡蘿卜素等的損失，降低了菜籽油的營養(yǎng)價(jià)值。

不同制油工藝影響油脂的物理化學(xué)性質(zhì)和品質(zhì)，其中包括微量成分的含量，例如生育酚、甾醇、多酚和類胡蘿卜素等。這些微量成分是重要的生物活性物質(zhì)，具有防治心腦血管等疾病的功能。因此，油脂的制取技術(shù)影響著食用油的品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值，進(jìn)而影響著人們的身體健康。在菜籽油的制取過程中發(fā)現(xiàn)，一些新的制油工藝，如經(jīng)過脫殼蒸炒壓榨、冷榨后正己烷提取、雙螺旋壓榨后甲醇選擇性提取等工藝與傳統(tǒng)精煉菜籽油比較，其所獲得的菜籽油中微量活性物質(zhì)含量高。Attorri 等[5]在對(duì)動(dòng)物喂養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這些菜籽油能夠顯著降低血液總膽固醇含量，以及和心腦血管疾病相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因子。然而在國內(nèi)，系統(tǒng)地評(píng)價(jià)單一油料不同制油工藝所獲得油脂的理化性質(zhì)和微量成分的差異還未見報(bào)道。本文將冷榨法、熱榨法、水酶法、溶劑浸出法制取的菜籽毛油與浸出精煉后的菜籽油比較，研究比較不同制油工藝對(duì)菜籽油品質(zhì)的影響，旨在為菜籽油的適度加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

油菜籽、正己烷浸出的新鮮菜籽毛油和浸出精煉后的菜籽油由渤海油脂有限公司提供。所用的菜籽油都來自于同一批油菜籽，所有的油樣中均未添加任何抗氧化劑。

正己烷、氫氧化鈉、氫氧化鉀、無水甲醇、無水乙醇、乙酸乙酯、無水乙醚、異辛烷、冰乙酸、三氟化硼、酚酞、碘化鉀、硫代硫酸鈉、可溶淀粉、抗壞血酸、福林酚試劑、焦性沒食子酸均為分析純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品，購于上海源葉生物科技有限公司；BSTFA+TMCS(99∶1)硅烷化試劑、α-膽甾烷醇標(biāo)準(zhǔn)品、脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品和DPPH(二苯代苦味?；杂苫?，購于美國Sigma公司；生育酚混合標(biāo)準(zhǔn)品(含有α、β、γ、δ4 種類型，純度>95%)，購于瑞士Roche公司；果膠酶、纖維素酶和堿性蛋白酶，購于諾維信公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

Rancimat743氧化穩(wěn)定儀，瑞士Rancimat公司；ST310型全自動(dòng)索氏抽提儀，福斯賽諾公司；海能K9840自動(dòng)凱氏定氮儀，濟(jì)南海能儀器有限公司；6YZ-26液壓榨油機(jī)，鄭州市鼎盛機(jī)械制造有限公司；Diol-SPE二乙醇基固相萃取小柱(500 mg，6 mL)，美國賽芬公司；Agilent 7820A 氣相色譜儀，Agilent公司；Waters1525高效液相色譜儀、Waters2996二極管陣列檢測(cè)器，美國Waters公司；Trace GC Ultra氣相色譜儀、ISQ質(zhì)譜檢測(cè)儀，美國Thermo公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油脂制取

(1)冷榨菜籽油：在室溫下，油菜籽經(jīng)液壓榨油機(jī)在40 MPa下壓榨得到菜籽油，4 000 r/min離心10 min，收集得到的油為冷榨菜籽油。

(2)熱榨菜籽油：油菜籽經(jīng)120℃下蒸炒15 min后，在室溫下，經(jīng)液壓榨油機(jī)40 MPa下壓榨得到菜籽油，4 000 r/min離心10 min，收集得到的油為熱榨菜籽油。

(3)水酶法菜籽油：將油菜籽用粉碎機(jī)粉碎，過50目篩。取粉碎后的油菜籽放入酶解罐中，按1∶5的料液比加水，并加入0.5%的果膠酶和0.5%的纖維素酶，調(diào)節(jié)pH至4.5，在溫度50℃下酶解2 h。再調(diào)酶解液pH 到9，加入1%堿性蛋白酶，繼續(xù)酶解2 h。酶解結(jié)束后，將酶解液4 000 r/min離心10 min，收集上清液油層，于40℃真空干燥箱至恒重，所得的油為水酶法菜籽油。

1.2.2 酸值和過氧化值的測(cè)定

酸值按GB/T 5530—2005測(cè)定，過氧化值按GB/T 5538—2005測(cè)定。

1.2.3 生育酚含量的測(cè)定

精確稱取1.0 g油樣，置于棕色容量瓶中，加入正己烷溶解，超聲10 min后，定容至10 mL，經(jīng)微孔濾膜(0.22 μm)后進(jìn)行高效液相色譜分析。以1 mg/mL 混合生育酚標(biāo)準(zhǔn)品的正己烷溶液，用外標(biāo)法計(jì)算測(cè)定生育酚含量[6]。

色譜條件：Sepherisorb Silica柱(25 cm×4.6 mm×5 μm)；流動(dòng)相為正己烷-異丙醇(98∶2)；流速1 mL/min；柱溫25℃；檢測(cè)波長(zhǎng)295 nm；進(jìn)樣量20 μL。

1.2.4 脂肪酸組成分析

參照GB/T 17376—2008方法，將菜籽油甲酯化后，以Agilent 7820A氣相色譜儀進(jìn)行分析。

1.2.5 甘三酯組成的測(cè)定

參照AOCS Ce 5b-89方法利用高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6 植物甾醇含量的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[7]的方法將油樣進(jìn)行皂化，制備物以Trace GC Ultra氣相色譜儀、ISQ質(zhì)譜檢測(cè)儀測(cè)定菜籽油中的甾醇含量。

1.2.7 多酚含量的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[8]的方法進(jìn)行多酚的固液萃取以及前處理，用焦性沒食子酸作標(biāo)準(zhǔn)品參照GB/T 8313—2008，計(jì)算油樣中的多酚含量。

1.2.8β-胡蘿卜素含量的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[9]的方法，選用反向高效液相色譜測(cè)定，HederaODS-2柱(25 cm×4.6 mm×5 μm)。

1.2.9 DPPH自由基清除能力的測(cè)定

用無水乙醇將各油樣稀釋至1.0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5、15.0 g/L的質(zhì)量濃度。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90 min。用無水乙醇作參比液，于515 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值[10]。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。

1.2.10 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，用Turkey法進(jìn)行組間比較，相關(guān)性分析采用Pearson法分析；實(shí)驗(yàn)結(jié)果以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”(X±SD)表示，以P<0.05為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 菜籽油酸值和過氧化值

5種菜籽油的酸值和過氧化值如表1所示。

表1 不同制油工藝對(duì)菜籽油酸值、過氧化值的影響

注：數(shù)據(jù)為3次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”；同列不同字母表示差異顯著。

從表1可以看出，5種菜籽油的過氧化值均小于 5 mmol/kg，符合國家一級(jí)菜籽油標(biāo)準(zhǔn)。 但是不同制油工藝所制取菜籽油的酸值和過氧化值之間具有顯著差異。相比而言，精煉菜籽油的酸值最低，而水酶法和熱榨法制取的菜籽油酸值最高，這可能是水酶法或熱榨法制油過程中內(nèi)源性脂肪酶反應(yīng)催化甘三酯生成游離脂肪酸所致。菜籽油精煉過程去除游離脂肪酸降低了精煉菜籽油的酸值。

2.2 菜籽油脂肪酸組成分析

表2是5種不同制油工藝菜籽油的脂肪酸組成。

表2 不同制油工藝對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響 %

從表2可以看出，其脂肪酸組成中油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)含量較高。菜籽油經(jīng)過5種不同制油工藝后，其主要脂肪酸組成并無顯著變化，可見制油工藝對(duì)于菜籽油的主要脂肪酸組成并無顯著影響。然而，精煉菜籽油中的γ-亞麻酸(γ-C18∶3)升高是高溫精煉導(dǎo)致的不飽和脂肪酸的異構(gòu)化，這種轉(zhuǎn)化導(dǎo)致ω-3不飽和脂肪酸的降低和ω-6不飽和脂肪酸升高，降低油脂的營養(yǎng)價(jià)值[11]。

2.3 菜籽油甘三酯組成分析

參照AOCS Ce 5b-89方法和OPO甘三酯標(biāo)準(zhǔn)品，對(duì)菜籽油的甘三酯組成進(jìn)行分析，其結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，本實(shí)驗(yàn)所制得菜籽油的甘三酯主要以O(shè)OO、LOO和OOLn為主。5種不同制油工藝所得的菜籽油甘三酯組成基本相似，表明制油工藝對(duì)菜籽油的甘三酯組成無明顯影響。但相比而言，精煉菜籽油中的OOLn、LLL、LOO等的含量變化可能是精煉過程中高溫使得油酸和亞麻酸氧化、異構(gòu)化或酯交換造成的[11]。

表3 不同制油工藝對(duì)菜籽油甘三酯組成的影響 %

注：P為棕櫚酸，O為油酸，L為亞油酸，Ln為亞麻酸。

2.4 不同制油工藝對(duì)菜籽油微量成分的影響

2.4.1 生育酚含量分析

生育酚作為抗氧化劑，能夠淬滅單線態(tài)的氧，是菜籽油微量物質(zhì)的重要組成成分。不同制油工藝所得菜籽油中生育酚含量如表4所示。從表4可以看出，冷榨法和水酶法制得的菜籽油生育酚含量較高，熱榨菜籽油較冷榨法和水酶法菜籽油生育酚含量分別降低6.22%和10.21%。雖然浸出菜籽毛油中生育酚含量最高，達(dá)833.74 mg/kg，但經(jīng)過精煉，其含量?jī)H為500.96 mg/kg，較浸出菜籽毛油降低40%。這是因?yàn)樯邮菬崦舾行晕镔|(zhì)，油脂精煉過程和熱榨過程中的高溫處理會(huì)破壞生育酚[12]。

表4 不同制油工藝對(duì)菜籽油生育酚含量的影響 mg/kg

注：ND表示未檢出。

2.4.2 甾醇含量分析

不同制油工藝制得菜籽油中甾醇含量如圖1所示。從圖1可以看出，不同制油工藝制得的菜籽油中的甾醇種類一致，均含有菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇；但不同制油工藝對(duì)菜籽油中植物甾醇含量有一定影響，其中浸出法制得的菜籽毛油中總甾醇含量最高，達(dá)到6 607.35 mg/kg，較其他方式高出10%左右，而其他制油方式的菜籽油甾醇含量差異不大。由于甾醇為脂溶性物質(zhì)，在浸出的過程中能溶于正己烷而和油一同浸出，從而使得浸出菜籽毛油中甾醇含量升高[13]。

圖1 不同制油工藝制得菜籽油中甾醇含量

2.4.3β-胡蘿卜素含量分析

胡蘿卜素是重要的營養(yǎng)成分，其含量影響油的營養(yǎng)價(jià)值。胡蘿卜素的3種異構(gòu)體α、β、γ都存在于油脂中，其中以β-胡蘿卜素為主[14]。圖2為不同制油工藝制得菜籽油中β-胡蘿卜素的含量。

圖2 不同制油工藝制得菜籽油中β-胡蘿卜素含量

從圖2可以看出，水酶法制得的菜籽油β-胡蘿卜素含量最高，達(dá)到了5.40 mg/kg，這是因?yàn)樗阜ㄖ忻笇?duì)細(xì)胞壁的破壞，促進(jìn)β-胡蘿卜素釋放[15]。而熱榨菜籽油和浸出菜籽毛油的β-胡蘿卜素含量?jī)烧邲]有顯著差異，但相對(duì)冷榨菜籽油要高。精煉菜籽油中未檢測(cè)到β-胡蘿卜素, 表明精煉過程中脫色工藝去除了浸出菜籽毛油中的β-胡蘿卜素。

2.4.4 植物多酚含量分析

植物多酚富含酚羥基，可以提供活潑氫，使自由基滅活，本身被氧化成具有較高穩(wěn)定性的氧自由基[16-17]，起到抗氧化的作用。植物多酚含量的多少影響食用油的品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值。不同制油工藝制得菜籽油中多酚含量如圖3所示。

圖3 不同制油工藝制得菜籽油中多酚含量

從圖3可以看出，不同制油工藝對(duì)菜籽油中多酚含量的影響是顯著的，其中以水酶法和正己烷浸出法制得的菜籽油的多酚含量最高。水酶法可達(dá)152.08 mg/kg。這一結(jié)果與Latif[18]、Vierhuis[19]等報(bào)道的水酶法菜籽油中多酚含量一致。原因可能是水酶法中果膠酶、纖維素酶和蛋白酶的加入減少了多酚與高分子多糖和蛋白質(zhì)的絡(luò)合，促進(jìn)多酚釋放。冷榨法和熱榨法得到的菜籽油總酚含量相對(duì)較少，這可能是物理壓榨僅能夠提取出游離的多酚。浸出法正己烷輔助多酚的浸出，使菜籽油中的多酚含量達(dá)144.77 mg/kg。但精煉所得的菜籽油的多酚含量最少，只有47 mg/kg，這可能是因?yàn)榫珶掃^程中堿能與酚類的酚羥基結(jié)合，再者精煉過程中的高溫會(huì)氧化酚羥基進(jìn)一步導(dǎo)致多酚的損失。

2.5 不同制油工藝制得菜籽油氧化穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.5.1 Rancimat加速氧化

采用Rancimat法測(cè)定油脂樣品的氧化誘導(dǎo)時(shí)間(OSI)來評(píng)價(jià)菜籽油的氧化穩(wěn)定性。OSI的大小表征油脂自動(dòng)氧化變質(zhì)的敏感程度，即油脂抵御自動(dòng)氧化的能力，反映了油脂的耐貯性[20-21]。結(jié)果如表5所示。

表5 5種菜籽油OSI比較

從表5可以看出，制油工藝對(duì)菜籽油的氧化穩(wěn)定性有顯著的影響。其中，水酶法所得菜籽油的OSI最長(zhǎng)，冷榨法和熱榨法菜籽油的OSI僅為水酶法的1/2；精煉菜籽油的OSI是最短的，遠(yuǎn)小于其他4種。這一結(jié)果與油脂中的微量成分含量(β-胡蘿卜素、植物多酚類等)結(jié)果是一致的。油脂氧化穩(wěn)定性取決于本身的化學(xué)性質(zhì)和所含的化學(xué)成分。不同制油工藝制得菜籽油的化學(xué)組成是一致的，油脂中的微量成分含量將起決定性作用。水酶法制得的菜籽油由于β-胡蘿卜素、植物多酚類等微量成分含量高于其他4種的。再者，水酶法菜籽油中可能含有其他的抗氧化活性成分，使其具有很強(qiáng)的氧化穩(wěn)定性。

2.5.2 DPPH自由基清除能力

以DPPH自由基清除能力(IC50)來評(píng)價(jià)菜籽油的抗氧化性[10]。IC50越小則表明其自由基的清除能力越強(qiáng)。5種菜籽油的DPPH自由基清除率如表6所示。

表6 5種菜籽油的DPPH自由基清除率比較

從表6可以看出，不同制油工藝制得菜籽油的DPPH自由基清除能力(IC50)強(qiáng)弱順序?yàn)樗阜ㄓ?浸出毛油>熱榨油>冷榨油>精煉油。以DPPH自由基清除能力與OSI體現(xiàn)的抗氧化效果而言，水酶法菜籽油最強(qiáng)和精煉菜籽油最弱是一致。

2.6 相關(guān)性分析

不同制油工藝制得菜籽油的氧化穩(wěn)定性和抗氧化能力與其微量成分以SPSS進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果如表7所示。從表7可以看出，植物多酚含量和β-胡蘿卜素的含量與OSI和DPPH自由基清除能力呈顯著強(qiáng)正相關(guān)性(r>0.9，P<0.05)。尤其植物多酚對(duì)菜籽油的氧化穩(wěn)定性影響最為突出。

表7 微量成分與OSI和IC50的相關(guān)性分析

3 結(jié) 論

不同制油工藝對(duì)菜籽油的酸值和過氧化值有一定的影響，對(duì)菜籽油的脂肪酸和甘三酯組成無顯著性影響；對(duì)菜籽油微量成分的影響較大，水酶法制得菜籽油的微量成分β-胡蘿卜素、植物多酚等含量最高，浸出菜籽毛油經(jīng)過精煉所得菜籽油的微量成分最少；菜籽油中的微量成分(植物多酚、β-胡蘿卜素含量)與油脂氧化穩(wěn)定性呈顯著正相關(guān)，不同制油工藝制得的菜籽油的氧化穩(wěn)定性不同，其中以水酶法制得菜籽油的氧化穩(wěn)定性最強(qiáng)，而精煉菜籽油的氧化穩(wěn)定性最弱。

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Impact of oil extraction processes on trace components content and oxidative stability of rapeseed oil

ZHANG Liang1, LI Shigang2, CAO Peirang1, JIANG Jiang1,LI Jinwei1, LIU Yuanfa1

(1.School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122,Jiangsu,China;2.Biology Department, Heze College, Heze 274015,Shandong,China)

The acid values, peroxide values, compositions of fatty acid and triglyceride and trace components of rapeseed oils prepared by different extraction processes were comparatively studied. The results showed that there was no obvious effect of extraction process on compositions of fatty acid and triglyceride of rapeseed oil. The acid value of aqueous enzymatic extracted rapeseed oil was relatively higher (0.995 mgKOH/g), but the oil was rich inβ-carotene and polyphenol with contents of 5.40 mg/kg and152.08 mg/kg, respectively. The hexane extracted rapeseed oil had high contents of tocopherol and plant sterol, which were 833.74 mg/kg and 6 607.35 mg/kg，respectively. The acid value of refined rapeseed oil was the lowest, only 0.233 mgKOH/g, while the content of trace components was relatively lower. The oxidative stabilities of rapeseed oils prepared by different extraction processes were evaluated with oxidative induction time and scavenging capacity on DPPH free radical as indexes. The results showed that the oxidative stability of aqueous enzymatic extracted rapeseed oil was the stongest, refined rapeseed oil was the weakest, hexane extracted rapeseed oil, hot pressed rapeseed oil and cold pressed rapeseed oil were in middle. These properties were significantly related to contents of polyphenol andβ-carotene in different processed rapeseed oils.

extraction process; rapeseed oil; trace component; oxidative stability; aqueous enzymatic method; polyphenol

2015-12-27;

2016-09-27

糧食公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201313011-7-3)；863項(xiàng)目(2013AA102103)；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0401404)；國家自然基金(31171703,31671786)

張 亮(1991)，男，碩士研究生，主要從事油脂營養(yǎng)及加工的研究工作(E-mail)jiangnanzhangl@126.com。

劉元法，教授，博士生導(dǎo)師(E-mail)foodscilyf@163.com。

TS224;TQ646

A

1003-7969(2017)02-0001-06