前處理對(duì)油茶籽油氧化穩(wěn)定性及美拉德反應(yīng)的影響

楊 楠，羅 凡，費(fèi)學(xué)謙，鐘海雁

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

油茶Camema oleiferaAbel.是我國(guó)特有的木本油料，所制得油脂被稱為油茶籽油、山茶油、茶油，其脂肪酸組成、理化特性、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與生理功效等接近橄欖油，長(zhǎng)期食用，具有預(yù)防心血管硬化、降血壓、降血脂、抗肝炎、防癌癥等功效[1-3]。

美拉德反應(yīng)（Maillard reaction）是指氨基化合物和羰基化合物之間發(fā)生的非酶促褐變反應(yīng)。美拉德反應(yīng)進(jìn)程包括初始、中間和最終階段等三個(gè)階段，而且美拉德反應(yīng)產(chǎn)物（Maillard reaction products，MRPs）種類繁多。MRPs包括還原酮、雜環(huán)化合物、類黑精等，這些物質(zhì)具有顯著的抗氧化性[4-5]。例如陳海光等人[6]研究了模式美拉德體系產(chǎn)物對(duì)油脂抗氧化性能的影響，發(fā)現(xiàn)向油脂中添加1%制得的美拉德產(chǎn)物油脂獲得良好的抗氧化性；魏長(zhǎng)慶等人[7]研究了亞麻籽油中美拉德反應(yīng)源揮發(fā)性香氣形成的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)炒籽30～40 min亞麻籽油會(huì)形成較多的醛類、酮類及雜環(huán)類揮發(fā)性化合物，認(rèn)為美拉德反應(yīng)產(chǎn)物具有一定抗氧化的作用。

在油茶籽油制備過(guò)程中，預(yù)處理壓榨工段對(duì)油茶籽的出油率和油茶籽油產(chǎn)品的品質(zhì)影響較大。例如油茶籽在生產(chǎn)和壓榨過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)剝殼、破碎、蒸炒[8]等高溫工藝，可能產(chǎn)生美拉德反應(yīng)；有研究發(fā)現(xiàn)油茶籽殼中含有茶皂素、總黃酮等一些抗氧化活性成分[9]，帶殼壓榨可增大物料的散落性和彈性，保障壓榨穩(wěn)定性；去殼壓榨可保證出油率和油品質(zhì)，但壓榨不穩(wěn)定影響設(shè)備輸出。羅凡等[10]研究了壓榨條件對(duì)油茶籽油揮發(fā)性成分和營(yíng)養(yǎng)成分的變化規(guī)律，推薦壓榨時(shí)采用20%的含殼率，即全籽的殼去掉50%為最佳。

本文中對(duì)比研究了帶殼壓榨和去殼壓榨對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物及其抗氧化性的影響，分析了油茶籽油與油茶仁油中美拉德反應(yīng)發(fā)生的溫度條件及其產(chǎn)物含量與抗氧化性，以期摸清溫度、時(shí)間、殼等因素對(duì)油茶籽油品質(zhì)的影響，為優(yōu)化油茶籽加工工藝以及油茶籽工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用美拉德產(chǎn)物提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器主要有：紫外分光光度計(jì)UV-2550，日本島津公司；自動(dòng)液壓榨油機(jī)，型號(hào)為6YY-190（洛陽(yáng)金廈液壓機(jī)械有限公司）；743-食用油脂氧化穩(wěn)定儀，瑞士萬(wàn)通；電子天平S-114，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；LC-10AT型液相色譜儀和SPD-10A型紫外檢測(cè)器，日本島津公司。

1.2 樣品與試劑

選取新鮮成熟的普通油茶籽，干燥后分別經(jīng)過(guò)90、120、150 ℃紅外熱處理0、20、40、60、90、120 min，熱處理后攤曬加速冷卻。處理后的油茶籽一半剝殼得到油茶籽仁，另一半不剝殼，兩種樣品分別液壓榨油，冷藏備用。

2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基（96%）購(gòu)自Sigma-Aldrich公司；5-羥甲基糠醛購(gòu)自Sigma-Aldrich公司；二羰基化合物3-脫氧奧蘇糖及乙二醛購(gòu)自TRC公司；丙酮醛溶液購(gòu)自麥克林公司；甲醇（HPLC級(jí)）購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其它試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 MRPs的提取

稱取5 g經(jīng)1.2中處理的樣品，用甲醇萃取3次并定容至10 mL，得到美拉德產(chǎn)物提取液，冷藏備用[11]。

1.3.2 MRPs的抗氧化活性

氧化穩(wěn)定時(shí)間根據(jù)GBT 21121—2007方法測(cè)定[12]。

DPPH法：取1 mL MRPs提取液，加入0.2 mmol/L DPPH甲醇溶液3 mL。室溫條件避光反應(yīng)30 min，以甲醇作參比，517 nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光值。DPPH自由基清除活性按下列計(jì)算[13]：

DPPH=[A0-(A2-A2)]/A0×100%。

式中：A0為未加MRPs時(shí)DPPH溶液的吸光度；A1為MR一定時(shí)間后DPPH溶液的吸光度；A2為MRPs的吸光度。

1.3.3 MRPs的高效液相色譜法

5-羥甲基糠醛高效液相色譜檢測(cè)條件：流動(dòng)相A，0.1%冰醋酸溶液；流動(dòng)相B，甲醇；流速0.7 mL/min；柱溫，40℃；進(jìn)樣量，10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm；色譜柱，型號(hào)ZORBAX SB-Aq（4.6 mm×250 mm，5 μm）；檢測(cè)器，SPD紫外檢測(cè)器。洗脫程序如表1所示。

表1 5-羥甲基糠醛的液相色譜洗脫程序Table 1 Liquid chromatographic elution procedure for hydroxymethylfurfural

二羰基化合物的高效液相色譜檢測(cè)條件：流動(dòng)相A，0.1%冰醋酸溶液；流動(dòng)相B，甲醇；流速，0.8 mL/min；柱溫，40 ℃；進(jìn)樣量，10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)，314 nm；色譜柱，型號(hào)ZORBAX SB-Aq（4.6×250 mm，5 μm）；檢測(cè)器，SPD紫外檢測(cè)器。洗脫程序如表2所示。

表2 二羰基化合物的液相色譜洗脫程序Table 2 Liquid chromatographic elution procedure for dicarbonyl compounds

2 結(jié)果與分析

2.1 氧化穩(wěn)定時(shí)間

油茶籽分別經(jīng)過(guò)不同溫度加熱后測(cè)定其壓榨油的氧化穩(wěn)定性，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同前處理后油茶籽油氧化穩(wěn)定性的變化Fig.1 Changes of oxidative stability of Camellia oleifera seed oil after different pretreatments

從圖1可以看出，在90、120 ℃下油茶籽仁油的氧化穩(wěn)定時(shí)間隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)略微下降，在150 ℃下油茶籽油的氧化穩(wěn)定時(shí)間是先降低后增加的過(guò)程；而在油茶籽油中，90 ℃下的氧化穩(wěn)定時(shí)間先升高后降低，120 ℃下的氧化穩(wěn)定時(shí)間隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，150 ℃下的氧化穩(wěn)定時(shí)間先降低后增加。加熱中期（90 min之前）油茶籽仁油和油茶籽油的氧化穩(wěn)定時(shí)間隨著溫度的升高而降低，加熱后期（120 ～150 min）油茶籽仁油和油茶籽油的氧化穩(wěn)定時(shí)間隨著加熱溫度的升高而增加。在150 ℃下加熱120 min的油茶籽仁油和油茶籽油的氧化穩(wěn)定時(shí)間分別是未加熱下的1.84和1.24倍。由此推測(cè)，在加熱到150 ℃時(shí)，油茶籽仁油和油茶籽油中產(chǎn)生了具有抗氧化性的美拉德產(chǎn)物。也有研究結(jié)果表明，適當(dāng)加熱處理能提高油茶籽油的氧化穩(wěn)定性，與Schlormann等[16]和Vaidya等人[17]的研究結(jié)果類似。茶皂素、多酚、多糖、甾醇、VE等天然抗氧化成分隨加熱引起含量或形態(tài)的改變都有可能提高油茶籽油的氧化穩(wěn)定性，150 ℃條件下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可能是提高油茶籽油氧化穩(wěn)定性的主要因素。

2.2 抗氧化性分析

清除自由基是表現(xiàn)抗氧化性的一種主要機(jī)制[14]。通過(guò)油茶籽油對(duì)DPPH自由基清除實(shí)驗(yàn)可以較好地反映出油茶籽油的抗氧化性[15]。

由圖2可知，不同前處理后提取的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物都具有一定的清除DPPH作用，并且清除自由基能力隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而增加。加熱0～20 min時(shí)的美拉德產(chǎn)物的自由基清除率顯著增加，20～90 min時(shí)增加緩慢趨于平穩(wěn)，90～120 min時(shí)增加顯著，在150 ℃下反應(yīng)120 min時(shí)達(dá)到最高，為82.02%（油茶籽仁油）、79.59%（油茶籽油）。油茶籽仁油與油茶籽油清除率比較發(fā)現(xiàn)，油茶籽仁油的美拉德產(chǎn)物清除率強(qiáng)于油茶籽油的美拉德產(chǎn)物清除率。

2.3 MRPs含量的分析

二羰基化合物主要發(fā)生美拉德反應(yīng)的中間階段，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的二羰基化合物[18]的種類很多，本實(shí)驗(yàn)以3種最常見(jiàn)的二羰基化合物（3-脫氧奧蘇糖、乙二醛、丙酮醛）來(lái)進(jìn)行研究。油茶籽油美拉德產(chǎn)物丙酮醛含量如圖3所示。

圖2 不同前處理后油茶籽油中DPPH清除率的變化Fig.2 Changes of DPPH clearance rate of camellia seed oil after different pretreatments

圖3 不同前處理后油茶籽油中丙酮醛含量的變化Fig.3 Changes of acetone content in camellia seed oil before different treatments

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在120 ℃和150 ℃下丙酮醛的含量隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，在90 ℃下加熱時(shí)間對(duì)丙酮醛的含量影響不明顯。在150 ℃下加熱120 min時(shí)油茶籽仁油和油茶籽油中丙酮醛含量最多分別為14.15 μg/g和7.94 μg/g，分別是未加熱時(shí)的24.39和18.04倍。加熱溫度較高（150 ℃）時(shí)，增加更明顯，Neslihan等[19]研究結(jié)果表明加熱提高二羰基化合物的含量。丙酮醛含量與氧化穩(wěn)定時(shí)間結(jié)合分析發(fā)現(xiàn)，其含量變化與氧化穩(wěn)定時(shí)間變化規(guī)律相似；與DPPH清除率結(jié)合分析，發(fā)現(xiàn)在150 ℃下油茶籽仁油和油茶籽油與DPPH清除率的相關(guān)性最好，R2分別為0.86和0.84。

由表3可知，乙二醛和3-脫氧奧蘇糖只有在加熱到120 ℃以上的條件下才產(chǎn)生，并隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，3-脫氧奧蘇糖含量增加顯著，乙二醛含量略微增加。將3-脫氧奧蘇糖含量與氧化穩(wěn)定時(shí)間結(jié)合分析發(fā)現(xiàn)，其含量變化與氧化穩(wěn)定時(shí)間變化規(guī)律相似；與DPPH清除率結(jié)合分析，發(fā)現(xiàn)在150 ℃下油茶籽仁油和油茶籽油與DPPH清除率的相關(guān)性最好，R2分別為0.815和0.74。因此3-脫氧奧蘇糖的含量與油茶籽油的抗氧化性呈正相關(guān)。

表3 油茶籽仁油和籽油中乙二醛、3-脫氧奧蘇糖含量?Table 3 Content of two aldehyde and 3- deoxy oxalin in kernel oil

3 結(jié) 論

本研究采用紅外輻射對(duì)油茶籽進(jìn)行不同時(shí)間與溫度的處理，并分別脫殼和不脫殼榨油，測(cè)定處理前后油茶籽油和油茶籽仁油中美拉德產(chǎn)物抗氧化性及其含量。研究發(fā)現(xiàn)，不同前處理后提取的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物都具有一定的清除DPPH作用，并且清除自由基能力隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而增加。加熱0 ～20 min時(shí)的美拉德產(chǎn)物的自由基清除率顯著增加，20～90 min時(shí)增加緩慢并趨于平穩(wěn)，90～120 min時(shí)增加顯著。

在150 ℃下加熱120 min的油茶籽仁油和油茶籽油的氧化穩(wěn)定時(shí)間分別達(dá)到11.925 h和7.51 h，是未加熱下的1.84和1.24倍。隨著加熱溫度和時(shí)間的變化，丙酮醛和3-脫氧奧蘇糖含量呈上升趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明丙酮醛和3-脫氧奧蘇糖含量與油茶籽油的抗氧化性呈正相關(guān)，與DPPH清除率結(jié)合分析，發(fā)現(xiàn)在120 ℃和150 ℃下油茶籽仁油和油茶籽油與DPPH清除率的相關(guān)性最好，R2分別為0.86和0.84，0.815和0.74。且壓榨油茶籽仁油的DPPH清除率為82.02%，油茶籽油的DPPH清除率為79.59%。

綜上所述，油茶籽仁油的抗氧化性強(qiáng)于油茶籽油，主要是因?yàn)橛筒枳寻l(fā)生美拉德反應(yīng)后其產(chǎn)物丙酮醛與3-脫氧奧蘇糖具有一定抗氧化性，可延長(zhǎng)油茶籽油的氧化穩(wěn)定性。然而美拉德反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)體系，美拉德產(chǎn)物的具體組成及其產(chǎn)物的抗氧化機(jī)理有待進(jìn)一步研究。