脈沖強(qiáng)光處理對(duì)菜籽油品質(zhì)的影響

周婷婷 曹少謙 李絲絲 戚向陽(yáng)

(浙江萬(wàn)里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，寧波 315100)

菜籽油是我國(guó)主要食用植物油來(lái)源[1]，豐富的不飽和脂肪酸[2]及多酚[3]、生育酚[4]等微量化合物對(duì)油脂品質(zhì)具有重要影響。植物油的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和抗氧化能力主要取決于自身脂肪酸組成[5]；多酚具有抗癌、抗氧化、降血脂等多種生理功能[6]，少部分在制油后轉(zhuǎn)移到油中[3]作為天然抗氧化劑；生育酚在植物油中亦能發(fā)揮優(yōu)良的抗氧化作用[7]，其中α-生育酚活性最高[8]，對(duì)人體抗衰老、提高免疫力、生殖功能和細(xì)胞代謝等均有影響[9]。油脂氧化受到脂肪酸組成、抗氧化劑和微量成分等的影響[1]，若能在富含油脂食品的加工中降低這些成分的損失來(lái)提高食品品質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

傳統(tǒng)熱加工易引起食品色澤、風(fēng)味、質(zhì)地及營(yíng)養(yǎng)成分的變化，為了滿足現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)食品品質(zhì)的需求，各種非熱加工技術(shù)成為相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，IPL就是其中的新型非熱物理殺菌技術(shù)之一。IPL是一種高強(qiáng)度、瞬時(shí)的廣波譜“白光”[10-11]，可實(shí)現(xiàn)食品表面、包裝材料和加工設(shè)備等的快速殺菌[12]。IPL處理由于其瞬時(shí)性可大幅提高生產(chǎn)效率，降低能源成本，且對(duì)環(huán)境影響小，有較廣的應(yīng)用范圍。IPL技術(shù)具有良好的殺菌效果[13-15]，能最大限度保持食品天然品質(zhì)，但由于其每秒激發(fā)的光強(qiáng)度相當(dāng)于太陽(yáng)光到達(dá)海平面的20 000 倍[10]，仍會(huì)引起食品中的敏感成分發(fā)生變化，其中脂質(zhì)成分就易受IPL的影響發(fā)生氧化，而目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)IPL處理食品時(shí)引起的脂質(zhì)氧化鮮見(jiàn)報(bào)道。馬鳳鳴等[16]、戚向陽(yáng)等[17]、Rajkovic等[18]、Nicorescu等[19]在各自脈沖參數(shù)下對(duì)脂質(zhì)的影響已有相關(guān)報(bào)道，但他們的研究大多側(cè)重IPL處理對(duì)油脂氧化本身的影響，并未考慮食品中其他內(nèi)源性成分的變化對(duì)油脂品質(zhì)的影響。因此，本試驗(yàn)以菜籽油為原料，研究IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏過(guò)程中油脂氧化穩(wěn)定性的影響，同時(shí)對(duì)主要不飽和脂肪酸、總酚和α-生育酚含量的變化進(jìn)行探討，綜合評(píng)價(jià)IPL誘導(dǎo)的菜籽油品質(zhì)變化，為IPL技術(shù)在富脂食品中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

菜籽油(未精煉)：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所。

1.2 主要試劑

油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品(GC≥98%)；Folin-酚試劑；芥子酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%)；α-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品(HPLC≥98%)；正己烷、甲醇、乙腈均為HPLC級(jí)；其他試劑均為分析純。

1.3 儀器與設(shè)備

ZW-SY-2D型IPL殺菌設(shè)備。IPL光源參數(shù)：燈管總長(zhǎng)400 mm，極距380 mm，直徑8 mm；燈能量100-500 J可調(diào)，脈沖頻率0.5或1 Hz；本試驗(yàn)選用的燈能量為500 J(單次脈沖強(qiáng)度為132.8 mJ/cm2)，紫外區(qū)分別占總能量約35.5%，其中紫外短波(UV-C)分別占總比9.9%，紫外中波(UV-B)分別占總比14.5%，紫外長(zhǎng)波(UV-A)分別占總比11.1%；波長(zhǎng)范圍為200～1 100 nm，最大紫外吸收波長(zhǎng)為229.7 nm。

Agilent 7890B氣相色譜儀(配FID檢測(cè)器)；UV2000紫外分光光度計(jì)；Waters e2695高效液相色譜儀(配PDA檢測(cè)器)。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 菜籽油的IPL處理

取一定量的菜籽油至無(wú)蓋透明盒，輕微震蕩使其液膜平均厚度為1～2 mm，分別在脈沖頻率1 Hz、脈沖能量500 J的條件下照射15 次，以未經(jīng)照射的菜籽油為對(duì)照，將上述菜籽油分別置于棕色瓶，并在60 ℃下恒溫儲(chǔ)藏。

1.4.2 氧化穩(wěn)定性測(cè)定

1.4.2.1 過(guò)氧化值(POV)的測(cè)定

參照GB 5009.27—2016[20]。

1.4.2.2p-茴香胺值(p-AV)的測(cè)定

參照GB/T 24304—2009[21]。

1.4.3 脂肪酸含量測(cè)定

1.4.3.1 脂肪酸甲酯化

稱取70～80 mg油樣于10 mL具塞試管，加入2 mL正己烷，溶解后加入2 mL 1 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液，渦旋混合1 min，50 ℃恒溫振蕩20 min，冷卻后加適量高純水，取上層有機(jī)相加入適量無(wú)水硫酸鈉，過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜后待測(cè)。

1.4.3.2 GC色譜條件

色譜柱：TR-Wax MS毛細(xì)管柱(Thermo,30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃；檢測(cè)器溫度260 ℃；程序升溫：初始溫度180 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至230 ℃；進(jìn)樣量1 μL；載氣為高純氮?dú)?，流?.0 mL/min；分流比20∶1。采用外標(biāo)法定量。

1.4.4 總酚含量測(cè)定

1.4.4.1 酚類物質(zhì)提取

參照Yang等的方法[22]。

1.4.4.2 總酚含量測(cè)定

采用Folin-酚法，取0.5 mL多酚提取液，加入5 mL蒸餾水和0.5 mL Folin-酚試劑，混勻后室溫下放置5 min，加入1 mL澄清飽和碳酸鈉溶液，用蒸餾水定容至10 mL，混勻后室溫下避光靜置30 min，測(cè)定747 nm波長(zhǎng)下的吸光值。用芥子酸(SA)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.5 α-生育酚含量測(cè)定

1.4.5.1 α-生育酚提取

將菜籽油和甲醇按1∶2的料液比進(jìn)行超聲提取10 min，共提取3 次，合并提取液，9 000 r/min離心10 min，上清液在50 ℃下旋蒸至干，加少量甲醇溶解，過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜后待測(cè)。

1.4.5.2 HPLC色譜條件

色譜柱：Symmetry C8柱(Waters,150 mm×4.6 mm×5 μm)；流動(dòng)相∶乙腈/水=95/5；流速：1.0mL/min；進(jìn)樣量：10 μL；柱溫：30 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：293 nm。采用外標(biāo)法定量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Origin pro 9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖。用SPSS Statistics 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中脂肪酸含量采用Duncan(D)分析法，其余均采用T檢驗(yàn)，P<0.05為差異顯著。所有試驗(yàn)平行測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏期內(nèi)菜籽油POV值的影響

IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏期內(nèi)菜籽油POV值的影響如圖1所示。IPL剛處理完(0 d)的菜籽油POV值均大于對(duì)照組(P<0.05)。處理組和對(duì)照組菜籽油POV值均隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。儲(chǔ)藏期前16 d(除0 d外)，處理組菜籽油POV值與對(duì)照組之間均無(wú)顯著差異(P>0.05)；儲(chǔ)藏24 d后，處理組菜籽油POV值顯著低于對(duì)照組(P<0.05)；儲(chǔ)藏32 d后，處理組菜籽油POV值比對(duì)照組低0.14 g/100 g。與對(duì)照組相比，經(jīng)IPL處理的菜籽油在儲(chǔ)藏過(guò)程中初級(jí)氧化速度有所減慢。

圖1 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏期內(nèi)菜籽油POV值的影響

2.2 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏期內(nèi)菜籽油p-AV值的影響

IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏期內(nèi)菜籽油p-AV值的影響如圖2所示。IPL處理可使菜籽油p-AV值大于對(duì)照組(P<0.05)。隨儲(chǔ)藏天數(shù)的增加，處理組和對(duì)照組菜籽油p-AV值均升高。儲(chǔ)藏8 d后，處理組菜籽油p-AV值小于對(duì)照組(P<0.05)；儲(chǔ)藏32 d后，處理組菜籽油p-AV值比對(duì)照組小2.2。在試驗(yàn)儲(chǔ)藏期內(nèi)，IPL處理可延緩菜籽油的次級(jí)氧化。

圖2 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏期內(nèi)菜籽油p-AV值的影響

2.3 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中主要脂肪酸含量的影響

經(jīng)IPL處理后(0 d)和儲(chǔ)藏32 d后的菜籽油POV值和p-AV值與對(duì)照組相比均有顯著差異(P<0.05)，且32 d差異最大，為進(jìn)一步探討其作用機(jī)制，對(duì)處理組和對(duì)照組不同儲(chǔ)藏時(shí)間的菜籽油(0 d和32 d)分別進(jìn)行成分分析。結(jié)果表明，該菜籽油主要不飽和脂肪酸為油酸、亞油酸和亞麻酸，其含量分別為446.39、186.39、183.30 mg/g，菜籽油脂肪酸甲酯的GC色譜圖如圖3所示。

IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中主要不飽和脂肪酸含量的影響如圖4所示。菜籽油在儲(chǔ)藏過(guò)程中主要不飽和脂肪酸含量均下降。處理組和對(duì)照組菜籽油在儲(chǔ)藏前不飽和脂肪酸含量均無(wú)顯著差異(P>0.05)；但儲(chǔ)藏32 d后，處理組不飽和脂肪酸含量顯著低于照組(P<0.05)，對(duì)照組菜籽油中油酸、亞油酸和亞麻酸含量分別降低0.27%、2.45%、4.88%，而處理組不飽和脂肪酸含量分別降低8.19%、8.91%、9.39%，并達(dá)顯著水平(P<0.05)。

圖3 菜籽油脂肪酸甲酯的GC色譜圖

注：*表示有顯著差異(P<0.05)。下同。圖4 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中主要不飽和脂肪酸含量的影響

2.4 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中總酚含量的影響

IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中總酚含量的影響如圖5所示。IPL處理使菜籽油中總酚含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；儲(chǔ)藏32 d后，處理組總酚含量仍高于對(duì)照組(P<0.05)。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，菜籽油中總酚含量均下降，對(duì)照組、處理組分別降低45.98%、40.66%。IPL處理可使菜籽油在儲(chǔ)藏過(guò)程中減慢總酚含量下降。

圖5 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中總酚含量的影響

2.5 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中α-生育酚含量的影響

IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中α-生育酚含量的影響如圖6所示。在試驗(yàn)儲(chǔ)藏期內(nèi)，菜籽油中α-生育酚含量顯著降低，對(duì)照組和500 J處理組分別降低60.86%、55.90%。IPL剛處理完時(shí)菜籽油中α-生育酚含量顯著降低(P<0.05)；但儲(chǔ)藏32 d后，處理組與對(duì)照組之間菜籽油中α-生育酚含量無(wú)明顯差異(P>0.05)。IPL處理使菜籽油隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)α-生育酚含量的降低有一定延緩作用。

圖6 IPL處理對(duì)儲(chǔ)藏前后菜籽油中α-生育酚含量的影響

3 討論

由試驗(yàn)結(jié)果可知，IPL剛處理完時(shí)(0 d)的菜籽油與對(duì)照組相比，POV值和p-AV值均增大，并達(dá)顯著水平(P<0.05)，這是因?yàn)橛椭趸瘜儆诘湫偷淖杂苫準(zhǔn)椒磻?yīng)，IPL處理給菜籽油提供了較大能量，處理完即開(kāi)始加速自由基誘發(fā)，同時(shí)在分子氧的參與下，氫過(guò)氧化物(ROOH)和次級(jí)氧化產(chǎn)物加快形成，說(shuō)明IPL處理對(duì)菜籽油的氧化起誘導(dǎo)作用。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，處理組菜籽油POV值和p-AV值均低于對(duì)照組(P<0.05)，這與袁勇軍等[23]和Wambura等[24]的研究結(jié)果相反。該現(xiàn)象的產(chǎn)生可能與菜籽油中相關(guān)成分(脂肪酸、酚類物質(zhì))有關(guān)。不飽和脂肪酸由于含有雙鍵，易發(fā)生氧化，本身可作為抗氧劑[25]，儲(chǔ)藏32 d后處理組菜籽油中不飽和脂肪酸含量下降速度均比對(duì)照組快，可能是儲(chǔ)藏過(guò)程中處理組發(fā)揮的抗氧化效果優(yōu)于對(duì)照組，使其成為延緩菜籽油氧化的原因之一。酚類物質(zhì)是菜籽油的內(nèi)源性抗氧化劑，儲(chǔ)藏前后處理組菜籽油中總酚含量均顯著高于(P<0.05)對(duì)照組，且油脂抗氧化能力與總酚濃度密切相關(guān)[26]，同時(shí)儲(chǔ)藏32 d后處理組α-生育酚含量下降減緩，說(shuō)明儲(chǔ)藏過(guò)程中處理組菜籽油抗氧化能力比對(duì)照組好，導(dǎo)致處理組菜籽油的氧化速度比對(duì)照組慢。

IPL處理后的菜籽油中不飽和脂肪酸含量與對(duì)照組相比均無(wú)明顯變化(P>0.05)，說(shuō)明不飽和脂肪酸的氧化在剛處理完時(shí)仍處于誘導(dǎo)期，大部分不飽和脂肪酸還未反應(yīng)。儲(chǔ)藏32 d后，處理組菜籽油中不飽和脂肪酸含量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，油脂在儲(chǔ)藏過(guò)程中部分不飽和脂肪酸經(jīng)自動(dòng)氧化或光敏氧化形成ROOH，部分不飽和脂肪酸起抗氧化作用后可能降解或聚合形成其他化合物，處理組菜籽油中不飽和脂肪酸起抗氧化作用消耗的速度可能大于對(duì)照組，使處理組不飽和脂肪酸含量下降速度比對(duì)照組快，具體原因有待進(jìn)一步研究。

IPL處理可使菜籽油中總酚含量顯著升高(P<0.05)，這與王正東等[27]的研究結(jié)果一致，即用不同強(qiáng)度和次數(shù)的IPL對(duì)楊梅汁進(jìn)行處理，其總酚含量均顯著上升。其原因可能是IPL處理使試驗(yàn)體系中某些酚類化合物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使其具有更強(qiáng)的還原性，導(dǎo)致總酚含量增加；也可能是酚類化合物與菜籽蛋白相互作用形成復(fù)合物[28]，少量酚類復(fù)合物隨制油過(guò)程進(jìn)入油脂，由于蛋白質(zhì)經(jīng)UV-C(100～280 nm)照射其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[29]，IPL光譜中含有UV-C成分，處理后可能使這些復(fù)合物中的蛋白質(zhì)變性，釋放出酚類物質(zhì)，使總酚含量上升。處理組菜籽油經(jīng)儲(chǔ)藏32 d后總酚含量降低速度比對(duì)照組慢，可能是在儲(chǔ)藏過(guò)程中部分酚類化合物自然降解，而部分受IPL誘導(dǎo)加速降解或聚合形成還原性更強(qiáng)的化合物，使處理組總酚含量高于對(duì)照組。

菜籽油經(jīng)IPL處理后其α-生育酚含量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，這可能與光照有緊密相關(guān)性，Eunok[30]研究了光照和溫度兩種因素對(duì)葵花籽油氧化過(guò)程中生育酚的影響，結(jié)果顯示光照降低了生育酚的降解對(duì)溫度的依賴性。UV成分的照射會(huì)加速α-生育酚氧化[31]，UV提供的能量可以使生育酚中苯并二氫吡喃醇結(jié)構(gòu)中O-H鍵和醚鍵斷裂，先生成半醌自由基中間體后轉(zhuǎn)化成醌[32]，使α-生育酚含量下降。儲(chǔ)藏32 d后處理組菜籽油α-生育酚含量下降速度低于對(duì)照組，可能是處理組濃度相對(duì)較高的其他酚類物質(zhì)對(duì)α-生育酚有一定保護(hù)作用，減弱了α-生育酚在油脂中的抗氧化能力，使其降低速度減慢。

將IPL技術(shù)應(yīng)用于富脂食品的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)時(shí)，應(yīng)考慮共存成分對(duì)油脂氧化的影響，以最大限度保留食品中的有益成分，可通過(guò)優(yōu)化脈沖參數(shù)來(lái)提高食品品質(zhì)。本試驗(yàn)后期需對(duì)相關(guān)成分與油脂氧化之間的關(guān)系進(jìn)行深入探討，以便更全面地研究IPL處理對(duì)油脂品質(zhì)的影響及相關(guān)機(jī)制，為IPL技術(shù)在食用油相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

4 結(jié)論

本研究表明，IPL處理延緩了儲(chǔ)藏過(guò)程中菜籽油的氧化及酚類物質(zhì)含量的下降，但加速了不飽和脂肪酸含量的降低，即IPL處理在一定程度上對(duì)保持菜籽油天然品質(zhì)有益。本研究結(jié)果為富脂食品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了新思路，有利于IPL技術(shù)在食品工業(yè)中推廣。