預(yù)處理方式對(duì)牡丹籽毛油出油率及品質(zhì)影響

何雅靜 傅金鳳 陳 莉 索化夷 王洪偉 趙 欣 張 玉

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1，重慶 400715)(西南大學(xué)食品科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)教學(xué)示范中心2，重慶 400715)(重慶第二師范學(xué)院重慶市功能性視頻協(xié)同創(chuàng)新中心3，重慶 400067)(西南大學(xué)附屬中學(xué)4，重慶 400700)

油用牡丹(Paeoniasuffruticosa)是指芍藥科(Paeoniaceae)芍藥屬(Paeonia)牡丹組(Sect.Moutan)中結(jié)實(shí)率高、種子含油率高的牡丹種類[1]。其籽為油用牡丹籽，富含油脂和蛋白質(zhì)[2]。從油用牡丹籽中提取的油脂稱為牡丹籽油。牡丹籽油含有豐富的脂肪酸，其中不飽和脂肪酸占總量的82.81%～93.23%，亞麻酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.72%～67.13%，約為大豆油的10倍[3-4]。牡丹籽油具有保護(hù)肝臟、抗氧化、延緩衰老，降低血脂、調(diào)節(jié)血壓等作用，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的食用植物油[5]。而我國(guó)目前對(duì)牡丹籽油的研究主要體現(xiàn)在牡丹籽油的提取和精煉工藝的優(yōu)化，對(duì)于牡丹籽原料預(yù)處理的相關(guān)研究不全面。油料預(yù)處理(蒸炒、烘烤、微波)是壓榨過(guò)程中的第一道工序[7]。油料經(jīng)過(guò)預(yù)處理后能一是影響油料種子細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)以及油脂在細(xì)胞中存在的狀態(tài)，使得細(xì)胞形態(tài)及細(xì)胞壁被破壞，從而達(dá)到提高出油率的目的[8]。二是相對(duì)于冷榨處理，油料種子在高溫焙炒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)能夠增加油脂的香氣，有利于特征風(fēng)味物質(zhì)的生成且還能增加氧化穩(wěn)定性[9]。鞠陽(yáng)等[6]研究發(fā)現(xiàn)微波預(yù)處理芝麻籽可顯著提高芝麻油的出油率，而關(guān)于預(yù)處理方式對(duì)出油率及油脂品質(zhì)影響等卻鮮有報(bào)道。

本研究通過(guò)對(duì)未處理、微波、烘烤、炒籽4種預(yù)處理方式的牡丹籽毛油出油率及油脂品質(zhì)進(jìn)行比較分析，得出最優(yōu)的預(yù)處理?xiàng)l件。通過(guò)直接對(duì)油料本身進(jìn)行預(yù)處理來(lái)達(dá)到增加原料出油率及提高油脂品質(zhì)的目的，優(yōu)化牡丹籽毛油實(shí)驗(yàn)室的提取條件，為工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘鳳丹’牡丹籽，產(chǎn)自菏澤油用牡丹產(chǎn)業(yè)基地；脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品(sAOCS-007N)；甲醇、乙腈均為色譜純；其他試劑為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2010氣相色譜儀；PX7型榨油機(jī)；格蘭仕WD750CTL23-6型微波爐；FKB系列電烤爐；美的C21-WT2116型電磁爐。

1.3 方法

1.3.1 提取工藝流程

牡丹籽→預(yù)處理(未處理、微波、烘烤、炒籽)→稱樣→壓榨→牡丹籽毛油。

1.3.2 牡丹籽毛油出油率的計(jì)算

式中：M1為離心管和牡丹籽毛油的總質(zhì)量/g；M2為離心管的質(zhì)量/g；M為牡丹籽的質(zhì)量/g。

1.3.3 預(yù)處理方式對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響

未處理：牡丹籽40 g，直接壓榨。

微波處理：牡丹籽40 g，微波處理不同時(shí)間(20、40、60、80、100 s)，研究微波時(shí)間對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響。

烘烤處理：牡丹籽40 g，烘烤時(shí)間為90 s，烘烤處理不同溫度(40、60、80、100、120 ℃)，研究烘烤溫度對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響；牡丹籽40 g，在最佳烘烤溫度條件下，烘烤處理不同時(shí)間(30、60、90、120、150 s)，研究烘烤時(shí)間對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響。

炒籽處理：牡丹籽40 g，炒籽時(shí)間為120 s，炒籽處理不同溫度(60、100、130、160、180 ℃)，研究炒籽溫度對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響；牡丹籽40 g，在最佳炒籽溫度條件下，炒籽處理不同時(shí)間(30、60、90、120、150 s)，研究炒籽時(shí)間對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響。

1.3.4 牡丹籽毛油的基本理化指標(biāo)測(cè)定

過(guò)氧化值的測(cè)定參考GB 5009.227—2016[10]。酸價(jià)的測(cè)定參考GB 5009.229—2016[11]。碘值的測(cè)定參考GB/T 5532—2008[12]。皂化值測(cè)定參考GB/T 5534—2008[13]。

1.3.5 牡丹籽毛油的脂肪酸成分的分析

甲酯化方法[14]：吸取0.1 mL油樣，于10 mL離心管中，加入石油醚-乙醚(1∶1)混合溶液2 mL，稍適振搖，靜置40 min。再加入氫氧化鉀-甲醇(0.4 mol/L)溶液1 mL，搖勻，靜置30 min。沿管壁加入1 mL蒸餾水，靜置。待分層后，吸取1 mL上清液到新的EP管中，并用石油醚-乙醚(1∶1)混合溶液將其稀釋為原來(lái)的10倍，利用氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。

GC條件：色譜柱：DB-WAX(30 m×0.246 mm×0.25 mm)；升溫程序：185 ℃保持3 min；氣化室250 ℃；進(jìn)樣溫度250 ℃；載氣：高純氦氣(60 mL/min)，氫氣(40 mL/min)，空氣(400 mL/min)；進(jìn)樣(1 μL)。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著)；應(yīng)用Origin9.1繪制圖表；應(yīng)用Excel 2010 統(tǒng)計(jì)分析所有數(shù)據(jù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差并繪制圖表；所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果分析

2.1 不同處理對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響

由圖1可知，牡丹籽毛油的出油率隨微波時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)先升高后趨于平緩的趨勢(shì)。這是因?yàn)槟档ぷ盐樟宋⒉?，?dǎo)致原料溫度增加，使得牡丹籽中的水分漸漸蒸發(fā)，增加其內(nèi)部壓力[15]。蒸汽的釋放可從一定程度破壞牡丹籽細(xì)胞膜，從而增大細(xì)胞間隙，促進(jìn)油路通道的形成，擴(kuò)大油脂流出通路，使得出油率增加[16-18]。且微波80 s時(shí)牡丹籽毛油出油率為(23.34±0.02)%，微波100 s時(shí)出油率為(23.16±0.01)%，兩者無(wú)顯著性差異(P>0.05)。本試驗(yàn)中牡丹籽毛油的最佳微波時(shí)間為80 s。

牡丹籽毛油出油率隨烘烤溫度的上升而呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，在烘烤溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，出油率最高為(22.27±0.01)%。主要原因是隨著溫度的升高，牡丹籽原料中蛋白變性，破壞了油脂和蛋白的緊密結(jié)合狀態(tài)，聚集的油脂充分外露，同時(shí)細(xì)胞壁的滲透性增加，使得油脂易流出，出油率升高[19]。但當(dāng)溫度達(dá)到120 ℃時(shí)，高溫使得原料中的水分被大幅度去除，在壓榨過(guò)程中，原料易焦化反而堵膛，導(dǎo)致出油率下降[20]。本實(shí)驗(yàn)中牡丹籽毛油的最佳烘烤溫度為100 ℃。

牡丹籽毛油出油率隨烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。原因一是牡丹籽原料中的油脂聚集、油脂黏度和表面張力降低，流動(dòng)性增加，出油率上升[21]。原因二是加熱使得牡丹籽原料中細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)改變，酶類失活，料坯的彈性和塑性得到調(diào)整[22]。且烘烤120 s的出油率(22.18±0.01)%與烘烤90 s的出油率(22.01±0.02)%無(wú)顯著性差異(P>0.05)，考慮到能耗問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)中牡丹籽毛油的最佳烘烤時(shí)間為90 s。

牡丹籽毛油出油率隨著炒籽溫度的上升而上升，最后趨于平緩。這是因?yàn)槟档ぷ言现械鞍踪|(zhì)在高溫中變性，與油脂結(jié)合的結(jié)構(gòu)被破壞，使得牡丹籽毛油的出油率增大[22]。且炒籽溫度為130 ℃時(shí)出油率(21.30±0.01)%與100 ℃出油率(21.12±0.02)%，160 ℃出油率(20.87±0.01)%并無(wú)顯著性差異(P>0.05)。因此本實(shí)驗(yàn)選擇的最佳炒籽溫度為100 ℃。

隨著炒籽時(shí)間的延長(zhǎng)，牡丹籽毛油的出油率呈現(xiàn)先上升后趨于平緩的趨勢(shì)。這是隨著炒籽時(shí)間的延長(zhǎng)，牡丹籽原料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)胞壁部分破裂且油脂的顯微分散狀態(tài)被破壞，由細(xì)小狀態(tài)聚集成較大的油滴，使得出油率升高[19]。炒籽時(shí)間120 s時(shí)出油率為(20.97±0.02)%與炒籽時(shí)間為90 s(20.76±0.01%)和150 s(20.94±0.01%)的出油率并無(wú)顯著性差異(P>0.05)。綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇的最佳炒籽時(shí)間為90 s。

圖1 不同處理對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響

4種預(yù)處理方式對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響見圖2。未處理出油率(19.07±0.03)%與微波處理(23.34±0.02)%、烘烤處理(22.27±0.01)%、炒籽處理(21.12±0.02)%均有顯著性差異(P<0.05)，這是因?yàn)槲⒉?、烘烤、炒籽處理都屬于熱處理，使牡丹籽原料溫度升高，去除自身的水分，鈍化了原料中酶的活性，使蛋白質(zhì)變性，破壞了油脂本身細(xì)胞結(jié)構(gòu)，降低油脂粘度，加速細(xì)胞壁的滲透性，從而提高了牡丹籽毛油的出油率[23]。微波處理的出油率與烘烤處理、炒籽處理之間有顯著性差異(P<0.05)，烘烤處理與炒籽處理之間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。這是因?yàn)槲⒉ㄌ幚硐鄬?duì)于傳統(tǒng)的烘烤、炒籽處理，電磁波更易直接深入油料內(nèi)部，使內(nèi)外水分同時(shí)汽化，對(duì)原料的加熱處理更加均勻[24]。

圖2 不同預(yù)處理對(duì)牡丹籽毛油出油率的影響

2.2 牡丹籽毛油的基本理化指標(biāo)

由表1可知，炒籽處理的酸價(jià)顯著高于(P<0.05)其他3種處理方式。主要是因?yàn)槌醋堰^(guò)程中溫度過(guò)高，使甘油三酯產(chǎn)生熱氧化，增加游離脂肪酸的含量[17]。微波處理和炒籽處理的過(guò)氧化值顯著低于(P<0.05)未處理和烘烤處理。這是因?yàn)槲⒉ǖ妮椛渥饔么偈褂椭趸a(chǎn)生的過(guò)氧化物進(jìn)一步發(fā)生分解成醛、酮等小分子物質(zhì)，使得過(guò)氧化值降低，且參與氧化反應(yīng)的氨基酸或蛋白質(zhì)發(fā)生碳化，只有部分能參與氧化反應(yīng)，故過(guò)氧化值呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)[25]。炒籽處理在在炒籽中產(chǎn)生了過(guò)氧化物，在壓榨過(guò)程中降解形成了烷氧基自由基，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化形成醛、酮、酸、酯和短鏈烴等，所以炒籽處理的過(guò)氧化值較低[26]。4種預(yù)處理所獲牡丹籽毛油的皂化值均較高說(shuō)明油脂的脂肪酸分子量小，容易被吸收。碘值雖然有顯著性差異(P<0.05)，但在155 gI/100 g以上，表明油脂的不飽和程度很高，是一種較好的干性油脂。

表1 不同預(yù)處理牡丹籽毛油的基本理化性質(zhì)

2.3 牡丹籽毛油的脂肪酸成分分析

將經(jīng)過(guò)4種預(yù)處理方式壓榨獲得的牡丹籽毛油，進(jìn)行甲酯化處理后再GC分析，得到的總離子流色譜圖。根據(jù)各成分的保留時(shí)間確定牡丹籽毛油的組成成分，并用面積歸一法確定各組分的相對(duì)含量。

由表2可知，4種預(yù)處理方式壓榨獲得的牡丹籽毛油中脂肪酸種類沒(méi)有發(fā)生變化，均檢測(cè)出5種主要脂肪酸。其中不飽和脂肪酸含量豐富，依次為亞麻酸、亞油酸和油酸，同時(shí)也含有少量的飽和脂肪酸。除棕櫚酸含量無(wú)顯著性差異外(P>0.05)，其他單體脂肪酸的含量均存在顯著性差異(P<0.05)。炒籽處理的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量與其他3種預(yù)處理方式存在顯著性差異(P<0.05)。炒籽處理獲得的牡丹籽毛油油酸含量顯著高于(P<0.05)其他3種預(yù)處理獲得的牡丹籽毛油油酸含量。這是由于α-亞麻酸中存在3個(gè)共軛雙鍵，所以具有非常強(qiáng)的還原性，牡丹籽原料經(jīng)過(guò)電磁爐的高溫炒制，將其部分氧化，最終形成油酸[27]。微波處理獲得的牡丹籽毛油亞油酸含量顯著高于其他3種預(yù)處理獲得的牡丹籽毛油亞油酸含量(P<0.05)。未處理的亞麻酸含量顯著高于微波處理(P<0.05)，而與炒籽處理和烘烤處理無(wú)顯著性影響(P>0.05)。

表2 不同預(yù)處理牡丹籽毛油中主要脂肪酸組成及相對(duì)含量

3 結(jié)論

本研究表明，預(yù)處理方式會(huì)對(duì)牡丹籽毛油出油率有顯著性影響。其中以微波80 s預(yù)處理的牡丹籽毛油出油率最高，為(23.34±0.02)%。預(yù)處理方式對(duì)牡丹籽毛油的基本理化指標(biāo)存在顯著性影響(P<0.05)，微波處理能保證較低的酸價(jià)和過(guò)氧化值，較高的皂化值和碘值，既保證了油脂的品質(zhì)，也能延長(zhǎng)油脂的保質(zhì)期。不同預(yù)處理方式的牡丹籽毛油脂肪酸種類基本一致，相對(duì)含量存在顯著性差異(P<0.05)。因此，預(yù)處理方式能夠?qū)δ档ぷ衙统鲇吐始捌焚|(zhì)造成顯著性影響，其中微波處理是4種預(yù)處理方式中的最優(yōu)處理。