制油工藝對(duì)芝麻油脂肪酸和抗氧化物的影響

黃穎，鄭暢，葛正法，劉昌盛

中國(guó)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(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部油料加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，油料脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢430062）

芝麻是全世界范圍內(nèi)公認(rèn)的具有高脂肪（45%～55%）和高蛋白（20%～25%）的油料作物。芝麻油更是被定義為健康食品，在中國(guó)人長(zhǎng)久的飲食消費(fèi)中占據(jù)重要地位。傳統(tǒng)熱榨麻油具有淡褐色的外觀(guān)及獨(dú)特的焙烤風(fēng)味，常作為調(diào)味油為涼拌菜增色增香。其加工方式涉及炒籽過(guò)程，溫度一般控制在130～210 ℃。爐腔內(nèi)翻炒溫度越高，風(fēng)味越明顯，但會(huì)造成油脂品質(zhì)降低，風(fēng)險(xiǎn)因子增加。隨著國(guó)民對(duì)食用油安全及健康特性重視程度的加深，冷榨成為傳統(tǒng)提取的有效替代方式。其不涉及熱/化學(xué)處理，同時(shí)能極大地保留油脂中的天然抗氧化成分[1-3]，因此冷榨芝麻油逐漸發(fā)展成一類(lèi)高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的綠色新油脂品種。然而曾有報(bào)道指出，冷榨工藝存在出油率低、氧化穩(wěn)定性差等缺陷[4-5]。微波技術(shù)作為現(xiàn)代加工手段，能有效解決以上問(wèn)題，其通過(guò)破壞油料結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞壁呈多孔狀態(tài)，明顯提高出油率；同時(shí)還能鈍化脂肪酶，降低不飽和脂肪酸含量，從而延長(zhǎng)氧化誘導(dǎo)時(shí)間[6]。

市面上芝麻油產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，因此開(kāi)發(fā)富營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及強(qiáng)抗氧化能力的高品質(zhì)芝麻油對(duì)于提升人民健康水平具有一定意義。試驗(yàn)比較多種制油工藝下的芝麻油品質(zhì)，為消費(fèi)者選擇優(yōu)質(zhì)芝麻油提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑

瑞福黑芝麻（安徽燕莊公司）。

芝麻素、芝麻林素、福林酚、5-α膽甾醇、生育酚標(biāo)品、植物甾醇標(biāo)品（美國(guó)Sigma-Aldrich公司）；正己烷、無(wú)水乙醇、無(wú)水甲醇、氫氧化鉀、氫氧化鈉（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；異丙醇、正己烷（色譜純，德國(guó)Merck公司）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

ME104分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；密閉式微波消解儀（最大功率4 800 W，頻率2 450 MHz，美國(guó)CEM公司）；CA59G冷榨機(jī)（德國(guó)Komet公司）；6890N氣相色譜儀（美國(guó)Agilent公司）；7890A氣相色譜儀（美國(guó)Agilent公司）；DU800紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（德國(guó)Beckman Coulter公司）；LC-6AD高效液相色譜儀（日本Shimadzu公司）；743氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀（瑞士Metrohm公司）；Avanti J-26 XP型落地式離心機(jī)（美國(guó)Beckman公司）；BS-11水浴搖床（韓國(guó)JEIO TECH科技公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 芝麻油制備

低溫壓榨油，將篩選干凈的芝麻種子直接投入到螺旋榨機(jī)中榨油；微波冷榨油，參考文獻(xiàn)[7]的最佳微波條件，調(diào)節(jié)芝麻的水分至10%，低溫過(guò)夜使種子充分溶脹，取200 g分裝于4個(gè)玻璃平皿中（直徑9 cm），在1 200 W功率條件下微波8 min，冷卻至室溫后螺旋壓榨，出油溫度＜60 ℃；傳統(tǒng)熱榨油，利用滾筒式蒸炒機(jī)對(duì)芝麻進(jìn)行焙炒，溫度設(shè)置為180～200℃，持續(xù)時(shí)間20 min，通過(guò)螺旋壓榨機(jī)壓榨出油。獲得的所有油樣在8 000 r/min下離心15 min，去除雜質(zhì)后封存于干凈油瓶中，置于4 ℃下冷藏待測(cè)。

1.2.2 測(cè)試方法

脂肪酸組成測(cè)定，參照GB/T 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測(cè)定》[8]；維生素E的測(cè)定，采用高效液相色譜法，參考AOCS Official Method Ce 8-89；芝麻木脂素及總酚含量測(cè)定，均參照文獻(xiàn)[7]；氧化誘導(dǎo)期（IP值）的測(cè)定，參考文獻(xiàn)[9]；植物甾醇測(cè)定，參考文獻(xiàn)[10]試驗(yàn)方法，并加以改進(jìn)。稱(chēng)取0.20 g油樣，分別加入0.5 mL 5-α膽甾醇內(nèi)標(biāo)溶液與10 mL 2 mol/L KOH-乙醇溶液，充分混合后轉(zhuǎn)移至60 ℃下水浴皂化。利用4 mL水和10 mL正己烷進(jìn)行萃取，重復(fù)操作3次，收集萃取液，氮吹以揮發(fā)溶劑，置于105 ℃烘箱中衍生化，完成后用1 mL正己烷復(fù)溶，進(jìn)氣相色譜。根據(jù)單一甾醇組分的相對(duì)保留時(shí)間定性，以?xún)?nèi)標(biāo)法定量。

1.3 試驗(yàn)方法

采用SPSS 20.0進(jìn)行顯著性分析，有關(guān)數(shù)據(jù)重復(fù)3次；所有顯著性分析均在p=0.05水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 制油工藝對(duì)脂肪酸組成的影響

由表1可知，芝麻油含有豐富的不飽和脂肪酸，其中油酸和亞油酸占比超過(guò)脂肪酸總量的80%。3種油樣的脂肪酸組成相同，說(shuō)明制油工藝對(duì)脂肪酸組成沒(méi)有影響，這與陳興譽(yù)[11]的研究結(jié)果相符合。在含量上，不同工藝所得芝麻油的飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸有顯著差異（p＜0.05），棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸最為突出；此外，在芝麻油樣品中均檢測(cè)出反式脂肪酸（TFA），且主要為油酸的反式脂肪酸，包括C18∶1，6t、C18∶1，9t、C18∶1，11t。其中，傳統(tǒng)熱榨油中含量最高，約為低溫壓榨油的6倍，微波冷榨油的2倍。這是因?yàn)樵跓嵴ミ^(guò)程中，脂肪酸發(fā)生熱聚合反應(yīng)產(chǎn)生異構(gòu)化，生成少量的反式脂肪酸[12]。

表1 3種工藝所得芝麻油的脂肪酸組成

2.2 制油工藝對(duì)生育酚和植物甾醇含量的影響

對(duì)油樣進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定，發(fā)現(xiàn)不同加工工藝所得芝麻油的甾醇種類(lèi)一致，分別為菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇。但含量上有所差異，其中：微波冷榨油中甾醇含量最高，為501.54 mg/100 g；低溫壓榨油其次，為473.90 mg/100 g；傳統(tǒng)熱榨油最低，為418.70 mg/100 g。說(shuō)明植物甾醇在高溫環(huán)境下容易發(fā)生氧化，生成甾醇氧化物[13]，而微波預(yù)處理能有效破壞油料組織細(xì)胞，增加物質(zhì)溶出，提高油脂中的甾醇含量[14]。維生素E結(jié)果顯示，低溫壓榨油（50.69 mg/100 g）與微波冷榨油（50.01 mg/100 g）的生育酚含量接近，相比于前兩者，傳統(tǒng)熱榨油明顯減少（p＜0.05），為45.60 mg/100 g。這可能是由于生育酚對(duì)光/熱敏感，易發(fā)生氧化分解和聚合，從而造成含量降低[15]。

表2 3種工藝所得芝麻油的維生素E及植物甾醇含量mg/100 g

2.3 制油工藝對(duì)芝麻木酚素及總酚含量的影響

芝麻木酚素具有降低膽固醇、減緩甚至預(yù)防慢性疾病、保護(hù)神經(jīng)和抗癌的作用[16-21]。Hemalatha等[19]曾驗(yàn)證了芝麻木酚素在食用油熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性中的作用，結(jié)果表明其能在食品中充當(dāng)天然抗氧化劑，可有效清除自由基和過(guò)氧化物。由表3可知，芝麻素含量在1 730～3 313 μg/g之間，芝麻林素含量在1 104～1 959 μg/g之間，芝麻酚含量在28.84～40.58 μg/g之間。對(duì)比3種工藝發(fā)現(xiàn)，低溫壓榨芝麻油中芝麻素、芝麻林素含量分別是熱榨油的1.91和1.77倍，是微波油的1.50和1.35倍。芝麻素、芝麻林素這兩類(lèi)物質(zhì)對(duì)熱不穩(wěn)定，在高溫條件下易發(fā)生轉(zhuǎn)變[22]，從而造成熱榨油中含量明顯低于冷榨油，而微波預(yù)處理過(guò)程涉及快速加熱，可能會(huì)對(duì)芝麻木酚素產(chǎn)生一定程度的破壞作用。芝麻酚具有突出的抗氧化活性，但冷榨油中未檢出，這是由于其一般由芝麻通過(guò)焙烤后微量釋放。

在總酚檢測(cè)上，相比于微波和熱榨油，低溫壓榨所獲芝麻油中含量相對(duì)較少，這可能是物理壓榨僅能提取出游離的多酚，不能破壞結(jié)合多酚。對(duì)原料經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募訜崽幚砗?，油脂中的總酚?lèi)物質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)，這與李志曉等[23]對(duì)油茶籽油的研究結(jié)果一致。

表3 3種工藝所得芝麻油的抗氧化物含量

2.4 制油工藝對(duì)芝麻油氧化穩(wěn)定性的影響

比起其他植物油，芝麻油具有更強(qiáng)的抗氧化變質(zhì)能力。這不僅歸因于其豐富的維生素E、植物甾醇、酚類(lèi)化合物等，還與芝麻木脂素這一特殊組分有關(guān)。微波冷榨油的誘導(dǎo)時(shí)間高達(dá)17.75 h，明顯優(yōu)于其他芝麻油。說(shuō)明制油工藝條件對(duì)芝麻油氧化穩(wěn)定性有至關(guān)重要的作用。而傳統(tǒng)熱榨油誘導(dǎo)時(shí)間僅少于微波油1.64 h，可能是焙炒時(shí)發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生類(lèi)黑精類(lèi)抗氧化物質(zhì)。

表4 3種工藝所得芝麻油的氧化誘導(dǎo)期

3 結(jié)論

與冷榨芝麻油相比，無(wú)論是炒籽還是壓榨過(guò)程均在高溫中進(jìn)行的傳統(tǒng)熱榨油更易發(fā)生熱聚合，生成反式脂肪酸；維生素E、植物甾醇、芝麻木脂素類(lèi)生物活性物質(zhì)也會(huì)分解或轉(zhuǎn)化，造成含量降低。對(duì)芝麻進(jìn)行一定程度的微波預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)所得芝麻油中芝麻素、芝麻林素含量雖然少于直接低溫壓榨的芝麻油，但表現(xiàn)為更高的油酸、亞油酸，較低的硬脂酸，同時(shí)能保持維生素E含量水平一致，植物甾醇與酚類(lèi)抗氧化物更多，氧化穩(wěn)定性更強(qiáng)。綜合評(píng)價(jià)可知，經(jīng)過(guò)適度微波前處理的低溫壓榨芝麻油品質(zhì)最佳。