加熱對油茶籽油及餅粕總酚及其抗氧化能力的影響*

羅 凡 陳志吉 藍(lán)麗麗 杜孟浩 王 超

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所 杭州 311400;2.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院 杭州 311300)

油茶(Camemaoleifera)是我國經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益俱佳的特有木本油料樹種。目前，我國油茶籽油年產(chǎn)量已超過50萬t，是國家重點發(fā)展的四大油種之一。茶油中不飽和脂肪酸的含量在90%以上，以油酸和亞油酸為主，含有維生素E、甾醇、角鯊烯、多酚等多種營養(yǎng)成分(Shenetal.,2012)，曾被《本草綱目》收錄為醫(yī)學(xué)用油，也被國際糧農(nóng)組織推薦為衛(wèi)生保健植物食用油(任傳等,2015)。因此，大力發(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)在助于改善食用油消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高百姓身體素質(zhì)，具有廣闊的前景。油茶餅粕是油茶籽榨油后的殘余物，除含有油脂外，還有茶皂素、多酚等物質(zhì)(鄧桂蘭等，2004)，年平均產(chǎn)量約為40萬t(曹國鋒等，2008)。目前少量用于茶皂素的提取，大部分被用作清塘劑或飼料，甚至被廢棄，造成了很大的浪費(fèi)。因此，加大對油茶籽副產(chǎn)物的研究和開發(fā)對于提高油茶資源綜合利用率、延長產(chǎn)業(yè)鏈均具有重要意義。

多酚是分子結(jié)構(gòu)中有若干酚性羥基植物成分的總稱，它具有清除自由基、抑制脂質(zhì)過氧化、增強(qiáng)其他抗氧化劑效果等功能(Pasinettietal.,2012)，除了延長貨架期，還能調(diào)節(jié)食用者體內(nèi)自由基代謝平衡，預(yù)防和治療相關(guān)病癥(Khademetal.,2010)，引起學(xué)者廣泛關(guān)注(金青哲等，2011；Zhongetal.，2006)。近年來，對油茶多酚的研究主要圍繞其組成(Zhuetal.,2018)、含量(Wangetal.,2017)、提取方法(曹耀強(qiáng)等，2012)、生物功效(Zhouetal.,2014)等方面。筆者課題組前期也對油茶籽油中多酚的提取分析方法(許偉等，2017)以及精煉工序(羅凡等，2016)等對多酚成分的影響進(jìn)行了研究，探討了油茶籽油中酚類物質(zhì)在加工工藝中的變化規(guī)律。

在油茶籽加工的干燥、炒(蒸)制和壓榨等過程中，溫度不可避免地對油茶籽的內(nèi)部形態(tài)及成分產(chǎn)生重要影響(Yangetal.,2018)。壓榨前對油茶籽進(jìn)行不同溫度炒制處理，可能導(dǎo)致油茶籽中天然成分的變化(羅凡等，2016；Yangetal.,2018)，因此研究加熱過程對油茶籽油中多酚的含量及抗氧化能力變化的影響對開發(fā)合理的前處理方法是非常必要的。熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射均為廣泛應(yīng)用的物料干燥工藝(龍婷等，2016)，熱風(fēng)干燥以熱空氣為干燥介質(zhì)，以自然或強(qiáng)制對流循環(huán)的方式與食品進(jìn)行濕熱交換；紅外輻射干燥是通過輻射器發(fā)射的(0.75～1 000)μm的紅外線照射物料，物料中的分子吸收能量后加劇分子運(yùn)動，從而升高內(nèi)部溫度，促進(jìn)水分子的蒸發(fā)；微波輻射干燥利用波長在(1～1 000)mm的電磁波輻射物料，使其中的極性分子吸收微波輻射的能量在極短時間內(nèi)發(fā)生頻繁且極快速的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致其與周圍分子摩擦生熱，使物料溫度升高，促使水分蒸發(fā)(姚菲球等，2012)。本文旨在分析不同加熱過程中油茶籽油或油茶餅粕內(nèi)部多酚含量和性能的變化規(guī)律，為探索油茶籽理化變化機(jī)制提供理論參考，為油茶籽油加工工藝提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

試驗所用油茶籽樣品于2017年12月底采自浙江康能食品有限公司油茶基地，在原料清理時除去未成熟粒、破損粒和霉變粒，油茶籽仁含水率6.58%，含油率53.57%。

福林酚試劑購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS·+)(98%)，購自Sigma-Aldrich公司；二醇基固相萃取小柱(Diol-SPE)購自Agela公司(500 mg，3 mL)，其他試劑均為分析純，實驗用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

熱風(fēng)加熱：電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DGG-9140，上海森信實驗儀器有限公司)；紅外加熱：烤箱(MG38CB-AA，美的集團(tuán)股份有限公司)；微波加熱：微波爐(P70F20 L-DG(S0)，輸出功率700 W，廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司)。其余設(shè)備包括：液壓榨油機(jī)(6YY-190，洛陽金廈液壓機(jī)械有限公司)，固相萃取儀(ASE-12：天津奧特賽恩斯儀器有限公司)和紫外檢測器(SPD-10A型，日本島津公司)等。

1.3 試驗方法

1.3.1 加熱條件及制油 稱取一定量油茶籽，平鋪于托盤中分別在一定溫度條件下加熱不同時間，加熱后自然冷卻至室溫后剝殼，油茶籽仁液壓榨油，分別得到油茶籽油和油茶餅，其中油茶餅經(jīng)過粉碎，過篩和脫脂后得到油茶餅粕，所有樣品冷藏備用。3種加熱方式的不同條件見表1。

表1 實驗所用加熱方式及條件Tab.1 The heating methods and conditions used in the experiment

1.3.2 油茶籽油及餅粕中多酚的提取 油茶籽油中多酚的提取方法羅凡等(2011)，并略作修改：取2.0 g油茶籽油樣品，加入5 mL正己烷溶解，樣品過甲醇和正己烷活化的二醇基固相萃取柱，再用5 mL正己烷淋洗后，10 mL無水甲醇洗脫，將含多酚的洗脫液在200 mbar壓強(qiáng)下45 ℃蒸發(fā)，殘余物用甲醇-水(1∶1)溶液定容至10 mL冷凍、離心，待測。

參考GB/T 8313-2008方法提取油茶餅粕中的多酚。

1.3.3 總酚測定壓榨油茶籽油的測定 采用福林酚比色法(Zhongetal.,2007)，并略作修改：取1 mL提取液于10 mL具塞試管內(nèi)，加入5 mL 10%的福林酚試劑，反應(yīng)3～8 min 后再分別加入4 mL濃度為7.5%的Na2CO3，振蕩10 s后70 ℃水浴30 min，取出冷卻后于分光光度計765 nm處測定吸光度，所測樣液中總酚的濃度以沒食子酸濃度來計算。

1.3.4 多酚的抗氧化性 ABTS·+清除率測定方法參考Elsy等(2018)并略作修改：配制10 mL的7 mmol·L-1的ABTS·+儲備液并在使用前黑暗條件下儲存過夜，使用前用50%乙醇溶液稀釋ABTS·+工作液至734 nm下吸光度為0.75～0.80。

移取樣品1 mL加入ABTS·+工作液3 mL，30 ℃水浴6 min，在734 nm波長處測定吸光值，空白以1 mL水代替樣品。

ABTS·+清除率(%)=(A0-At)/A0×100。

式中，A0和At分別為空白和樣品在734 nm波長處的吸光值。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

所有數(shù)據(jù)在Excel 2003中進(jìn)行統(tǒng)計、整理，運(yùn)用Origin 8.6進(jìn)行繪圖，利用SPSS 9.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素分析(ANOVA)和最小顯著性檢驗(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶籽油中總酚及其抗氧化性的變化

2.1.1 熱風(fēng)加熱 經(jīng)測定熱處理前油茶籽油中總酚含量為7.05 μg·g-1，ABTS·+清除率為6.87%。經(jīng)過熱風(fēng)不同溫度和時間加熱后油茶籽油中總酚及其抗氧化性變化規(guī)律如圖1。

90和120 ℃加熱油茶籽后，壓榨油茶籽油中總酚含量及其抗氧化性變化都不大，150 ℃加熱60 min后總酚顯著上升(P<0.05)，到120 min加熱結(jié)束時總酚含量達(dá)到26.84 μg·g-1，比初始提高了2.8倍。經(jīng)過150 ℃加熱20 min后，油茶籽油中多酚的抗氧化性開始提升，加熱40 min后ABTS·+清除率比初始升高104.8%，加熱60 min后隨著油中多酚含量的大幅提高，其抗氧化性也大幅提升，加熱120 min后ABTS·+清除率達(dá)到48.91%，比初始提高6.11倍，加熱90 min后提升變緩。

2.1.2 紅外加熱 經(jīng)過紅外不同溫度和時間加熱后油茶籽油中總酚及其抗氧化性變化規(guī)律如圖2。90和120 ℃紅外加熱對油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性影響不大，但是經(jīng)過150 ℃加熱的油茶籽其壓榨油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性逐漸上升，這與熱風(fēng)加熱后的變化規(guī)律相似。150 ℃加熱20 min后多酚的含量即呈現(xiàn)上升趨勢，比熱風(fēng)加熱提前40 min左右，加熱到120 min結(jié)束時總酚含量達(dá)到94.34 μg·g-1，比初始提高了12.4倍，比同條件熱風(fēng)處理后的26.84 μg·g-1提高2.5倍；ABTS·+清除率也有相似的變化規(guī)律，在加熱120 min后達(dá)到96.29%，分別比初始高13.0倍，比同條件熱風(fēng)處理提高96.87%，這可能說明紅外相比熱風(fēng)處理熱效率更高。

圖1 熱風(fēng)加熱后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的變化規(guī)律Fig.1 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in Camellia oleifera seed oil heated by hot air

圖2 紅外加熱后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的變化規(guī)律Fig.2 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in C.oleifera seed oil heated by infrared

2.1.3 微波加熱 經(jīng)過微波不同溫度和時間加熱后油茶籽油中總酚及其抗氧化性變化規(guī)律如圖3。經(jīng)過245和420 W微波加熱后油茶籽油中的總酚及其抗氧化能力隨加熱時間延長變化不大，經(jīng)過560和700 W微波加熱后總酚及其抗氧化能力分別在加熱10和5min后逐漸上升，且在加熱15 min后上升速度加快，560和700 W微波加熱20 min后過的油茶籽，其壓榨油茶籽油中總酚含量分別為24.56和84.51 μg·g-1，分別比初始提高2.5和11.0倍，其清除自由基的能力分別達(dá)到30.31%和97.01%，比初始提高3.4和13.1倍。與紅外和熱風(fēng)相比微波在短時間內(nèi)(20 min)內(nèi)使多酚含量和抗氧化能力分別提高11.0和13.1倍，相比紅外和熱風(fēng)處理有更高的熱效率。酚類成分的提高可能是因為微波導(dǎo)致油料中酚類等物質(zhì)的可提取性增強(qiáng)(Malgorzataetal.,2016)。

2.2 加熱過程中油茶餅粕中多酚及其抗氧化活性

2.2.1 熱風(fēng)加熱 油茶籽仁經(jīng)過壓榨產(chǎn)生油茶籽油和油茶餅粕，未經(jīng)熱處理的油茶籽壓榨后的油茶餅粕中總酚含量為20.6 mg·g-1，ABTS·+清除率為63.5%。油茶仁中的多酚99.97%留在了油茶籽餅粕中，即油茶籽油中多酚含量不足油茶籽仁中的1%。由圖4可知，經(jīng)過熱風(fēng)不同溫度和時間加熱后油茶籽餅粕中總酚及其抗氧化性變化規(guī)律。90和120 ℃的熱風(fēng)加熱對油茶餅粕中的多酚含量影響不大，當(dāng)150 ℃加熱油茶籽60 min后，壓榨后的油茶餅粕中總酚含量略有上升，加熱持續(xù)到120 min后，總酚含量相比加熱前增加14.4%；油茶餅粕中多酚的抗氧化性與總酚的變化趨勢相似，150 ℃熱風(fēng)加熱120 min后，總酚的ABTS·+清除率分別比初始增加27.9%。

圖3 微波加熱后油茶籽油中總酚及其抗氧化性的變化Fig.3 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in C.oleifera seed oil heated by microwave

圖4 熱風(fēng)加熱后油茶籽餅粕中多酚及其抗氧化性的變化規(guī)律Fig.4 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in C.oleifera seed cake heated by hot air

2.2.2 紅外加熱 經(jīng)過紅外不同溫度和時間加熱后油茶籽餅粕中總酚及其抗氧化性變化規(guī)律如圖5。與熱風(fēng)加熱相似，90和120 ℃的紅外加熱對油茶餅粕中的多酚含量影響不大，當(dāng)150 ℃加熱油茶籽40 min后，其壓榨后的油茶餅粕中總酚含量明顯上升，加熱持續(xù)到120 min后，總酚含量相比加熱前增加了42.5%；不同溫度紅外加熱后，油茶餅粕中總酚抗氧化性的變化規(guī)律不同，比如90 ℃加熱時總酚的ABTS·+清除率略有上升，在加熱到60 min時達(dá)到最高，隨后又下降，總體來說變化不大；120 ℃加熱的前40 min多酚的ABTS·+清除率略有上升，隨后大幅下降，當(dāng)加熱時間達(dá)到90 min時，已下降到最高值的70.5%和初始值的77.6%，90 min后ABTS·+清除率略有上升，150 ℃加熱20 min后多酚的ABTS+·清除率下降至初始值的79.3%，隨后呈“S”型上升，加熱至120 min結(jié)束時ABTS·+清除率達(dá)到92.8%，比初始上升了46.2%。

2.2.3 微波加熱 經(jīng)過微波不同溫度和時間加熱后油茶籽餅粕中總酚及其抗氧化性變化規(guī)律如圖6。微波加熱對油茶餅粕中的多酚含量影響不大，只有當(dāng)700 W微波加熱油茶籽15 min后，其壓榨后的油茶餅粕中總酚含量明顯上升，加熱持續(xù)到20 min后，總酚含量相比加熱前增加34.45%；不同微波火力加熱后，油茶餅粕中多酚的ABTS·+清除率變化不大，且趨勢相似，在加熱5 min內(nèi)抗氧化性增強(qiáng)，隨后略有降低，加熱15 min后略有增強(qiáng)，加熱20 min結(jié)束時，4種火力加熱后多酚的ABTS·+清除率分別達(dá)到72.20%、76.42%、77.07%和83.90%，比初始增加13.7%、20.4%、21.4%和32.1%，呈現(xiàn)隨加熱火力增加而升高的趨勢。

圖5 紅外加熱后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的變化規(guī)律Fig.5 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in camellia seed cake heated by infrared

圖6 微波加熱后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的變化規(guī)律Fig.6 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in camellia seed cake heated by microwave

3 討論

3.1 油茶籽油總酚及其抗氧化性的變化規(guī)律

紅外較低溫度(90和120 ℃)加熱后油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性影響不大，但高溫(150 ℃)加熱后油茶籽及其壓榨油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性逐漸上升，這與熱風(fēng)加熱后的變化規(guī)律相似，但比熱風(fēng)加熱提前40 min左右；且紅外加熱120 min結(jié)束時總酚含量比同時同溫?zé)犸L(fēng)處理提高了2.5倍；ABTS+.清除率在加熱120 min后比同時同溫?zé)犸L(fēng)處理提高96.87%，說明紅外相比熱風(fēng)處理熱效率更高。較低功率(245和420 W)微波處理后油茶籽油中的總酚及其抗氧化能力隨加熱時間延長變化不大，但較高功率(560 W和700 W)微波處理后總酚及其抗氧化能力逐漸上升，這與紅外和熱風(fēng)處理類似，且在加熱15 min后上升速度加快，560 W和700 W微波加熱20 min后的油茶籽，其壓榨油茶籽油中總酚含量分別比初始提高了2.5和11.0倍，其清除自由基的能力分別比初始提高了3.4和13.1倍。與紅外和熱風(fēng)相比微波在短時間內(nèi)(20 min)內(nèi)使多酚含量和抗氧化能力分別提高11.0和13.1倍，具有更高的熱效率。

加熱后總酚含量升高的現(xiàn)象在花生(Arachishypogaea)(Zengetal.,2018)、木瓜(Chaenomelessinensis)(Carolineetal.,2019)、扁豆(Lablabpurpureus)(Lvetal.,2018)、紅參(Panaxginseng)(Leeetal.,2018)等很多食品中有報道，一般認(rèn)為是加熱導(dǎo)致細(xì)胞壁水解，增加了酚類溶出，或者釋放了結(jié)合態(tài)酚，微波導(dǎo)致油料中酚類等物質(zhì)的可提取性增強(qiáng)(Malgorzataetal.,2016)?？寡趸缘脑黾映硕喾樱€可能與美拉德反應(yīng)發(fā)生及其產(chǎn)物的抗氧化性有關(guān)，而加熱后期多酚含量的降低除熱降解外也可能是參與了美拉德反應(yīng)而引起含量的消耗(Mariantoneetal.,2014)。

3.2 油茶餅粕多酚及其抗氧化活性的變化規(guī)律

紅外加熱時，油茶餅粕中多酚抗氧化性的變化規(guī)律與其多酚含量的變化趨勢相似，但是差異更加明顯，這可能是因為多酚成分或形態(tài)組成發(fā)生改變導(dǎo)致其抗氧化性增強(qiáng),酚含量與其抗氧化性不同步(Elsyetal.,2018)。微波加熱對油茶餅粕中多酚含量影響不大，但高功率(700 W)微波加熱一定時間后，油茶餅粕中總酚含量明顯上升；油茶餅粕中多酚的ABTS·+清除率變化不大，且趨勢相似，加熱5 min內(nèi)抗氧化性增強(qiáng)，隨后略有降低，加熱15 min后略有增強(qiáng)，加熱20 min結(jié)束時，4種火力加熱后多酚的ABTS·+清除率與微波功率正相關(guān)，呈現(xiàn)隨加熱火力增加而升高的趨勢。

加熱后油茶餅粕中多酚含量升高可能是因為加熱導(dǎo)致細(xì)胞壁水解，增加了酚類溶出，或者釋放了結(jié)合態(tài)酚，也可能是加熱改變了與酚相關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)，導(dǎo)致酚含量的增加，或加熱水解單寧分解為小分子的酚(Idreesetal.,2017)，而且福林酚法測到的是酚羥基，因此總酚不限于酚類，而ABTS·+清除率也不限于酚類物質(zhì)，也可能包括了美拉德產(chǎn)物等其他極性(甲醇/水提取)抗氧化物質(zhì)的貢獻(xiàn)(Elsyetal.,2018)，具體原因有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

壓榨處理后油茶籽中絕大部分酚類物質(zhì)留存于油茶餅粕中，因此開發(fā)油茶餅粕中的多酚成分具有較高的經(jīng)濟(jì)價值；對油茶籽高溫加熱可提高油茶籽油及餅粕中多酚含量及其抗氧化性，油茶籽經(jīng)過3種方式加熱后壓榨茶油中總酚含量及其抗氧化后能力變化規(guī)律相似，低強(qiáng)度(熱風(fēng)和紅外中90和120 ℃，245、420和560 W微波)加熱油茶籽后，壓榨油茶籽油中總酚含量變化不大，經(jīng)過高強(qiáng)度(熱風(fēng)和紅外中150 ℃和720 W微波)加熱一段時間后，油茶籽油中總酚含量顯著提升，3種加熱工藝中熱效率由高到低分別為微波>紅外>熱風(fēng)，生產(chǎn)實踐中可采用紅外短時高溫加熱以提高茶油中的酚含量。