基于微波預(yù)處理壓榨文冠果油儲藏期間的品質(zhì)研究

李 信,上官慧娟，楊 博，李文林

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 油料作物研究所，油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，農(nóng)業(yè)部油料加工重點(diǎn)實驗室，油料脂質(zhì)化學(xué)與營養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實驗室，武漢 430062)

文冠果是我國北方特有的木本油料樹種，因其具有很強(qiáng)的耐旱、耐寒以及耐土壤貧瘠的特性，經(jīng)常被種植在環(huán)境條件惡劣的山區(qū)地段，用于綠化山區(qū)、防風(fēng)固沙[1]。2015年國家《關(guān)于加快木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見》中提倡大力發(fā)展文冠果等木本油料。文冠果種子含油率30%以上，仁含油率60%以上，油中不飽和脂肪酸含量90%以上，其中亞油酸含量豐富，被用作中藥“益壽寧”的主要原材料[2]。文冠果油營養(yǎng)豐富，含有豐富的VE、植物甾醇及礦物元素等[3]。據(jù)報道文冠果油中含有少量神經(jīng)酸，神經(jīng)酸是大腦神經(jīng)系統(tǒng)生長發(fā)育及修復(fù)的必需物質(zhì)[4]。此外，文冠果油可以用于制備生物柴油[5]。

目前，文冠果油的提取多采用傳統(tǒng)壓榨法、溶劑提取法、超臨界CO2萃取法等[6]。傳統(tǒng)壓榨法出油率低；溶劑提取法出油率高，但存在溶劑殘留等問題；超臨界CO2萃取法出油率高，但設(shè)備昂貴，工業(yè)化生產(chǎn)成本高。微波技術(shù)應(yīng)用于油脂加工業(yè)，具有加熱速度快、受熱均勻、操作簡單及節(jié)約能源等特點(diǎn)，可以在一定程度上改變油料作物的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，擴(kuò)張油脂通路，提高出油率，且能鈍化脂肪酶和脂肪氧化酶，提高油的氧化穩(wěn)定性，并對油脂品質(zhì)有一定影響[7]。文冠果油中富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，容易發(fā)生氧化酸敗，影響油脂的儲藏期[8]。油脂氧化會產(chǎn)生小分子的醛、酮等物質(zhì)，進(jìn)而使油脂發(fā)生劣變，產(chǎn)生不愉快氣味，色澤加深，油脂營養(yǎng)價值降低[9]。本實驗將微波預(yù)處理的冷榨文冠果油在60℃恒溫避光條件下儲藏50 d，測定其在儲藏期間酸價(AV)、過氧化值(POV)、p-茴香胺值(p-AV)、K232、K270、生育酚含量及脂肪酸組成等的變化，探究微波預(yù)處理對文冠果油儲藏期間的品質(zhì)劣變及氧化穩(wěn)定性的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

文冠果，于2018年秋產(chǎn)自山西霍州。

CA59G型冷榨機(jī)，德國Komet公司；MARS Xpress密閉式微波消解儀，美國CEN公司；LC-6AD高效液相色譜儀、7890A氣相色譜儀，美國Agilent公司；743型氧化穩(wěn)定性測定儀，瑞士Metrohm公司；UV-1900紫外分光光度計，日本Shimadzu公司；Q2000差式掃描量熱儀，美國TA公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 微波預(yù)處理冷榨文冠果油的制備

考慮到微波預(yù)處理時文冠果種仁水分的損失情況，將清理挑選好的文冠果種仁水分調(diào)至8%和10%，待水分平衡后，將其放置于微波消解儀中，分別在微波功率800 W和1 200 W下處理6 min，然后置于干燥器中冷卻至室溫，利用CA59G型冷榨機(jī)壓榨制油，榨油機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1檔，榨膛溫度控制在65℃以下，所得油相經(jīng)離心除雜后即得微波預(yù)處理冷榨文冠果油。每個實驗條件下做兩份平行實驗。

1.2.2 文冠果油Schaal烘箱法實驗

分別稱取不經(jīng)微波預(yù)處理的文冠果油(對照)，800 W、6 min微波預(yù)處理的文冠果油(油樣1)和1 200 W、6 min微波預(yù)處理的文冠果油(油樣2)30 g 于30 mL棕色玻璃瓶中，各分裝30瓶，密封后放置在60℃恒溫箱中，每隔3 d取樣測試。

1.2.3 理化指標(biāo)測定

酸價、過氧化值、脂肪酸分別參照GB 5009.229—2016、GB 5009.227—2016、GB 5009.168—2016的方法測定；p-茴香胺值參照AOCS.cd18-90的方法測定；K232、K270參照GB/T 22500—2008的方法測定；生育酚參照AOCS.ce8-89的方法測定；氧化起始溫度參照文獻(xiàn)[10]的方法測定；氧化誘導(dǎo)時間(OSI)參照文獻(xiàn)[11]的方法測定。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Origin 9.1和IBM SPSS statistics 20進(jìn)行作圖及分析。用Duncan法進(jìn)行各組間的差異顯著性分析，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 儲藏時間對文冠果油酸價、過氧化值及p-茴香胺值的影響

油脂在儲藏過程中，由于發(fā)生氧化、水解等反應(yīng)，會產(chǎn)生氫過氧化物、游離脂肪酸等小分子物質(zhì)。通過檢測文冠果油在儲藏過程中的酸價及過氧化值，可以在一定程度上反映文冠果油的氧化酸敗程度。由于油脂氧化初期產(chǎn)生的產(chǎn)物具有不穩(wěn)定性，會進(jìn)一步反應(yīng)，生成小分子的醛、酮等二級氧化產(chǎn)物，p-茴香胺值可以表示油脂氧化過程中產(chǎn)生的二級氧化產(chǎn)物含量[12]。文冠果油儲藏期間酸價、過氧化值及p-茴香胺值的變化見圖1～圖3。

由圖1～圖3可知：文冠果油在儲藏期間，酸價逐漸增加，且增長速率平穩(wěn)，高微波功率預(yù)處理的文冠果油(油樣2)酸價較高，且增長速率較快；3種油樣的過氧化值增長趨勢相似，前10 d內(nèi)過氧化值增長較快，中期趨于平緩，40 d后又快速增大，50 d文冠果油的過氧化值已從0.16 mmol/kg增長到14 mmol/kg；各油樣的p-茴香胺值在儲藏期間持續(xù)快速增長，在50 d內(nèi)對照的p-茴香胺值從0.02增加到2.0，表明文冠果油中的二級氧化產(chǎn)物持續(xù)增多，高微波功率預(yù)處理的文冠果油(油樣2)的p-茴香胺值較對照的高。顯著性分析表明,文冠果油的酸價、過氧化值和p-茴香胺值隨儲藏時間的延長而變化極顯著(P<0.01)。

圖1 儲藏期間文冠果油酸價的變化

圖2 儲藏期間文冠果油過氧化值的變化

圖3 儲藏期間文冠果油p-茴香胺值的變化

2.2 儲藏時間對文冠果油K232及K270的影響

油脂自動氧化產(chǎn)生的初級氧化產(chǎn)物，通過雙鍵的重排可形成穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu)，在紫外232 nm和270 nm處有特征吸收峰。因此，K232和K270分別表示油脂氧化過程中初級氧化產(chǎn)物共軛二烯及次級氧化產(chǎn)物共軛三烯的累積量，可作為判定油脂氧化程度的重要指標(biāo)，其數(shù)值越大，表明油脂的氧化程度越高[13]。文冠果油儲藏期間K232及K270的變化見圖4、圖5。

圖4 儲藏期間文冠果油K232的變化

由圖4、圖5可知，各組文冠果油在儲藏期間K232及K270都呈增長趨勢。K232在前10 d內(nèi)增長較快，中期趨于平緩，40 d后又快速增大，其增長趨勢與過氧化值的變化趨勢相近。各組文冠果油的K270在儲藏期間增長較平穩(wěn)，40 d后快速增高，且微波預(yù)處理的文冠果油(油樣1、油樣2)K270較對照組的高。由于微波會使原料加熱,導(dǎo)致K值變大。顯著性分析發(fā)現(xiàn)不同微波預(yù)處理的文冠果油K270具有顯著性差異(P<0.05)，儲藏時間對文冠果油K232、K270的影響極顯著(P<0.01)。

圖5 儲藏期間文冠果油K270的變化

2.3 儲藏時間對文冠果油中生育酚含量的影響

生育酚是一類脂溶性維生素，包括α-、β-、γ-、δ-生育酚4種單體，是天然的抗氧化劑，在油脂的氧化穩(wěn)定性中起十分重要的作用[14]。通過檢測，文冠果油含有α-、γ-、δ-生育酚，總量達(dá)450 mg/kg以上，其中γ-生育酚占80%左右。生育酚總量及各單體在文冠果油儲藏期間的變化見圖6～圖9。

圖6 文冠果油儲藏期間生育酚總量的變化

由圖6～圖9可知：800 W預(yù)處理6 min可以提高文冠果油(油樣1)的生育酚含量，原因是微波預(yù)處理后，文冠果種仁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，使生育酚更容易隨油脂析出，含量增加；但是1 200 W預(yù)處理6 min可能造成生育酚受熱分解，使得文冠果油(油樣2)中生育酚含量降低[15]。在文冠果油儲藏期間，各油樣的生育酚總量隨儲藏時間延長逐漸降低，前10 d明顯下降，中期平緩，后期則快速下降。從圖7～圖9的變化趨勢可以看出，α-生育酚和γ-生育酚下降較快，δ-生育酚則下降較緩慢，這與文獻(xiàn)[16]報道的一致。顯著性分析發(fā)現(xiàn)，微波預(yù)處理對文冠果油的生育酚含量有顯著影響(P<0.05)，儲藏時間對各油樣的生育酚含量有極顯著影響(P<0.01)。

圖8 文冠果油儲藏期間γ-生育酚含量的變化

圖9 文冠果油儲藏期間δ-生育酚含量的變化

2.4 儲藏時間對文冠果油氧化起始溫度的影響

差式掃描量熱法(DSC)可在系統(tǒng)控制溫度下，測量物質(zhì)與參比物之間的能量差隨溫度的變化關(guān)系。通過DSC可以確定油脂的氧化起始溫度，氧化起始溫度越高，油脂的穩(wěn)定性越好[17]。文冠果油DSC曲線見圖10，文冠果油儲藏期間氧化起始溫度的變化見圖11。

圖10 儲藏前文冠果油DSC曲線

由圖10可知，文冠果油的氧化起始溫度是DSC曲線中首次出現(xiàn)拐點(diǎn)時的溫度。由圖11可知，適當(dāng)?shù)奈⒉A(yù)處理有助于提高文冠果油(油樣1)的氧化起始溫度。文冠果油的氧化起始溫度隨著儲藏時間的延長逐漸降低，前10 d下降快速，中期平緩，30 d后又快速降低。顯著性分析發(fā)現(xiàn)不同儲藏時間油樣1與油樣2、對照的氧化起始溫度有極顯著性差異(P<0.01)，儲藏時間對文冠果油的氧化起始溫度有極顯著影響(P<0.01)。

圖11 文冠果油儲藏期間氧化起始溫度的變化

2.5 儲藏時間對文冠果油氧化穩(wěn)定性的影響

Rancimat法測定油脂的氧化穩(wěn)定性，是向加熱條件下的油樣中通入定量的空氣，加速油脂的氧化，并將油脂氧化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性醛、酮、酸等小分子物質(zhì)導(dǎo)入蒸餾水中，通過測定水的電導(dǎo)率變化，來反映油脂的氧化情況[18]。油脂的氧化誘導(dǎo)時間越長，表明其氧化穩(wěn)定性越強(qiáng)。文冠果油在儲藏期間氧化誘導(dǎo)時間變化趨勢見圖12。

圖12 文冠果油儲藏期間氧化誘導(dǎo)時間的變化

由圖12可知，800 W微波預(yù)處理文冠果種仁6 min，有助于提高文冠果油(油樣1)的氧化穩(wěn)定性。原因可能是：一方面適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚硎刮墓诠N仁內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致具有抗氧化性的脂質(zhì)伴隨物更容易隨油脂溢出；另一方面微波處理使脂肪酶鈍化，活性降低，從而增強(qiáng)了油脂的氧化穩(wěn)定性。但是微波功率過高(油樣2)可能破壞內(nèi)源性脂質(zhì)伴隨物，使油脂的氧化穩(wěn)定性下降[19]。各油樣氧化誘導(dǎo)時間均隨著儲藏時間的延長逐漸降低，前10 d明顯下降，中期平緩，后期下降加快。顯著性分析發(fā)現(xiàn)，不同儲藏時間油樣1與油樣2、對照的氧化誘導(dǎo)時間有顯著差異(P<0.05)，文冠果油的氧化誘導(dǎo)時間隨儲藏時間的延長變化極顯著(P<0.01)。

2.6 文冠果油儲藏期間有關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析

采用IBM SPSS statistics 20對800 W微波預(yù)處理6 min的文冠果油(油樣1)儲藏期間有關(guān)指標(biāo)如氧化誘導(dǎo)時間、過氧化值、酸價等理化指標(biāo)及生育酚含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表1。

表1 文冠果油儲藏期間有關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性分析

注：**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由表1可知：文冠果油在儲藏期間，其OSI與生育酚含量呈顯著正相關(guān)，與POV、AV、p-AV、K270、K232呈顯著負(fù)相關(guān)；POV與AV、p-AV、K232、K270呈顯著正相關(guān)。表明文冠果油在儲藏期間的氧化穩(wěn)定性與生育酚含量、POV、AV、p-AV等密切相關(guān)。

2.7 儲藏時間對文冠果油脂肪酸組成的影響

采用氣相色譜對文冠果油的脂肪酸組成進(jìn)行分離鑒定，結(jié)果見表2。由表2可知，文冠果油共分離鑒定出10種主要脂肪酸，其中油酸約占32%，亞油酸約占40%，神經(jīng)酸約占2.5%，不飽和脂肪酸高達(dá)91%以上。

各組油樣隨著儲藏時間的延長，飽和脂肪酸(SFA)含量逐漸增加，不飽和脂肪酸(UFA)含量逐漸降低，在儲藏60 d時，對照、油樣1和油樣2的UFA/SFA分別降低了6.23%、2.00%、3.96%，油酸含量增加，亞油酸含量減少，多不飽和脂肪酸(PUFA)含量降低較明顯。

表2 儲藏期間文冠果油脂肪酸組成及含量的變化

注:同行數(shù)據(jù)上標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3 結(jié) 論

(1)通過Schaal烘箱法實驗，發(fā)現(xiàn)文冠果油在儲藏期間，過氧化值和K232在前、后期快速增高，中期平緩增長，儲藏50 d，文冠果油的過氧化值已從0.16 mmol/kg增長到14 mmol/kg，K232從0.9增加到4.7；酸價、p-茴香胺值及K270則持續(xù)增長；生育酚含量、氧化起始溫度及氧化誘導(dǎo)時間在前、后期快速降低，中期降低較緩慢。

(2)適當(dāng)?shù)奈⒉A(yù)處理提高了文冠果油中抗氧化物質(zhì)的含量，有助于提高文冠果油的氧化穩(wěn)定性，相關(guān)性分析表明文冠果油在儲藏期間的氧化穩(wěn)定性與生育酚含量、過氧化值、酸價、p-茴香胺值等密切相關(guān)。

(3)文冠果油在加速氧化實驗期間，飽和脂肪酸含量增加，不飽和脂肪酸含量降低，其中主要脂肪酸油酸含量增加，亞油酸含量減少，多不飽和脂肪酸含量降低較明顯。