熱預(yù)處理對香榧壓榨油微量成分及氧化穩(wěn)定性的影響

羅 凡，王龍祥,2，許曉君,2，杜孟浩，胡立松，方學(xué)智

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所1，富陽 311400) (中南林業(yè)科技大學(xué)食品學(xué)院2，長沙 410004)

香榧是紅豆杉科榧樹屬植物香榧(TorreyagrandisMerrillii)的果實(shí)，在我國已有1 000多年的種植歷史[1]。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織專家委員會評價香榧是“世界上第一個以山地經(jīng)濟(jì)林果為主要特征的農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)利用系統(tǒng)”。2013年，國家林業(yè)局批復(fù)組建香榧工程中心，牽頭開展“十二五”及“十三五”香榧產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，使得其栽培規(guī)模不斷擴(kuò)大，種植區(qū)域向安徽、江西、江蘇、福建、貴州等省份發(fā)展。香榧的種植面積從2000年的2 700 ha2擴(kuò)大到2017年的近7 000 ha2，香榧籽產(chǎn)量也從800 t增加到7 000 t，作為干果的市場需求量日趨飽和。香榧種仁含油率50%以上，是一種含油量較高的物種[2]，壓榨后的榨餅還可以制作其他食品[3,4]。所以，香榧油作為一種極具營養(yǎng)及經(jīng)濟(jì)價值的木本食用油有待進(jìn)一步開發(fā)利用[5-7]。

香榧種仁油脂肪酸基本上由C16到 C22的偶數(shù)碳原子數(shù)組成，不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)占總脂肪酸的76%～82%[8]，主要以油酸、亞油酸、金松酸[9]等不飽和脂肪酸為主[10,11]，金松酸具有調(diào)節(jié)血脂、護(hù)肝、抑制肝臟和血漿中脂肪酸合成酶、6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性等作用[12,13]，不飽和脂肪酸是油脂抗氧化活性的主要成分之一，具有降低冠心病風(fēng)險的功效[14,15]。另外，香榧籽油還含有其他抗氧化活性物質(zhì)，如酚類化合物、生育酚等[16,17]。

隨著香榧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高香榧產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化生產(chǎn)水平是必然要求，改進(jìn)傳統(tǒng)加工工藝，提升加工水平成為香榧產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的課題之一。加工中熱處理是影響香榧品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[18]。Shi等[19]從2個不同品種香榧提取種子油，對成分分析及抗氧化能力比較顯示，熱壓油比冷壓油具有更強(qiáng)的抗氧化能力。陳琳等[20]研究了5個精煉工序中對香榧油理化性質(zhì)和脂肪酸組分產(chǎn)生影響的最適溫度，以此組合了香榧油全程適溫精煉工藝。

課題組前期對不同熱處理降低香榧仁水分的熱效率、香榧油酸價、過氧化值和氧化穩(wěn)定性等隨熱處理?xiàng)l件的變化規(guī)律做了研究[21]。本研究從香榧液壓制油的壓榨條件入手，探討了熱處理方式、時間、溫度等對香榧油營養(yǎng)成分及油脂抗氧化性的影響，為香榧油液壓制取條件優(yōu)化以及營養(yǎng)成分形成規(guī)律提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為高品質(zhì)香榧油的生產(chǎn)條件的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

實(shí)驗(yàn)所用當(dāng)年成熟香榧籽由浙江省杭州市建德林業(yè)總場提供，經(jīng)過采后堆放、蒲爛后脫粒、種核堆漚后熟、清洗曬干等預(yù)處理。香榧仁含水率10.78%，含油率54.85%。

標(biāo)準(zhǔn)品：角鯊烯(≥99.0%)，5α-膽甾烷-3β-醇(≥95.0%)，菜籽甾醇(≥98.0%)，豆甾醇(≥98.0%)，β-谷甾醇(≥98.0%)，(+)α-生育酚(≥96%)，(+)-γ-生育酚(≥96%)，(+)δ-生育酚(≥90%)、β-生育酚(≥90%)、角鯊?fù)閮?nèi)標(biāo)(≥99.5%)；無水乙醚、乙醇、正己烷等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DGG-9140熱風(fēng)烘箱，P70F20L-DG(S0)微波爐，6YY-190 型液壓榨油機(jī)，S-114型電子天平，DZG-6030型真空干燥箱，Waters 1525高效液相色譜，Agilent 7890A-7000B 氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.3 加熱條件及制油

分別稱取一定量香榧，平鋪于托盤中，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，一部分測定香榧仁的含水率和含油率，其余液壓榨油，冷藏備用。表1所示為熱風(fēng)和微波2種加熱方式的不同加熱條件。

表1 實(shí)驗(yàn)所用加熱方式及條件。

1.4 微量成分分析

香榧仁含油率的測定參考GB 5009.6—2016；香榧油中甾醇和角鯊烯含量測定分別參考NY/T 3111—2017和LS/T 6120—2017；脂肪酸含量測定參考GB 5009.168—2016第3法；維生素E測定采用GB 5009.82—2016方法。

1.5 全油樣品DPPH自由基清除能力測定

全油樣品的制備：植物油溶解配制成一定濃度乙酸乙酯溶液待用。

DPPH自由基清除能力測定：參考Espnín等[22]方法，略作改動。稱取0.039 4 g，用甲醇溶解定容至100 mL容量瓶中，得到濃度1 mmol/L的DPPH儲存液，搖勻置于4 ℃冷藏備用。臨用前用甲醇稀釋至濃度為0.1 mmol/L。萃取液甲醇稀釋后取2 mL，與2 mL DPPH甲醇溶液(0.1 mmol/L)混合，避光放置2 h，517 nm測定吸光值；DPPH自由基清除能力以mg TE/g表示[23]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，Origin Pro 9.1軟件進(jìn)行作圖，SPSS 22.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和回歸分析，采用最小顯著極差法(LSD法)進(jìn)行多重比較，顯著水平P<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱處理對香榧仁含油率的影響

香榧經(jīng)過不同條件熱處理后香榧仁含油率變化如圖1所示。經(jīng)過微波加熱，香榧仁中測到的含油率提高，尤其是微波加熱10 min左右，不同功率處理的香榧中含油率均比初始提高了3.19%、2.25%、2.85%、1.94%，60～150 ℃不同溫度熱風(fēng)加熱后油茶籽仁中含油率分別最高上升了0.51%(加熱30 min)、2.91%(加熱90 min)、4.92%(加熱90 min)和2.83%(加熱30 min)。類似的現(xiàn)象在其他研究中也有報告[24,25]，這種現(xiàn)象可能是由于含水率降低，或者因?yàn)闊崽幚硎狗N子中的油細(xì)胞分解，蛋白質(zhì)凝固，水分調(diào)節(jié)至最佳提取值，油黏度降低等，使油容易流動；同時加熱可破壞香榧的組織細(xì)胞，降低其油脂溶出的阻力，從而使其得率升高；但長時間加熱，物料可能會發(fā)生焦化，從而影響油脂得率。從含油率增加的效率比較，2種加熱方式微波略高于熱風(fēng)。

圖1 熱風(fēng)和微波處理對香榧仁含油率的影響

2.2 熱處理對香榧油β-谷甾醇含量的影響

香榧經(jīng)過不同溫度熱風(fēng)處理一定時間后剝殼榨油，并對其中β-谷甾醇、豆甾醇和菜籽甾醇等3種甾醇含量進(jìn)行了測定，后2種均未檢出(豆甾醇和菜籽甾醇的檢出限分別為5、6 mg/kg)，香榧油中β-谷甾醇的含量變化如圖2所示。香榧在60 ℃熱風(fēng)加熱時隨加熱時間延長，油中β-谷甾醇的含量下降，90～150 ℃不同的熱風(fēng)加熱溫度下均呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，這可能因?yàn)楦邷貢?dǎo)致甾醇被氧化[26]或降解[27]，導(dǎo)致其含量的降低。植物甾醇作為類固醇的一族具有高溫下仍不易被破壞的較穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但是，加熱可能破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜從而增加植物甾醇的釋放[28]，從而增加油中甾醇的含量。

香榧在微波加熱時，β-谷甾醇含量在5 min內(nèi)呈現(xiàn)快速下降，又在隨后5 min后含量升高隨后又緩降的趨勢，并在加熱結(jié)束時分別降低到初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)的85.02%、84.64%、79.88%、80.84%。

圖2 熱風(fēng)和微波處理對香榧油中β-谷甾醇含量的影響

2.3 熱處理對香榧油角鯊烯含量的影響

角鯊烯是植物甾醇和三萜生物合成中的一種生物合成中間體，結(jié)構(gòu)中含有的6個2-甲基-2-戊烯基團(tuán)中的2位甲基，因此具有很強(qiáng)的活性氧淬滅能力，可以防止脂質(zhì)過氧化[29]。香榧經(jīng)過不同溫度熱風(fēng)處理一定時間后剝殼榨油，香榧油中角鯊烯的含量變化如圖3所示。隨加熱時間的延長，香榧油中角鯊烯含量總體呈現(xiàn)下降趨勢，可能是因?yàn)橐种浦|(zhì)氧化的消耗，或者是高溫下被破壞[30]。但是也出現(xiàn)了角鯊烯含量升高的情況，尤其是微波加熱15 min后，角鯊烯含量超過初始值33.41%，這可能是因?yàn)榧?xì)胞壁破壞后增加了角鯊烯的溶出。

圖3 熱風(fēng)和微波處理對香榧油中角鯊烯含量的影響

2.4 熱處理對香榧油主要脂肪酸含量的影響

經(jīng)過不同溫度熱風(fēng)處理一定時間后剝殼榨油，香榧油共測到11種脂肪酸，其中總含量超過總脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%左右的油酸、亞油酸和金松酸等主要脂肪酸變化規(guī)律如圖4所示。

隨加熱時間的延長，香榧油中油酸含量整體呈現(xiàn)下降趨勢，前90 min呈現(xiàn)先下降后上升的V字型變化趨勢；亞油酸含量整體呈現(xiàn)上升趨勢，前90 min呈現(xiàn)倒U字型變化趨勢；金松酸含量隨加熱溫度不同分別呈現(xiàn)波折型上升(60～90 ℃)和下降(120～150 ℃)的趨勢；油酸、亞油酸和金松酸總含量隨加熱條件的變化規(guī)律和金松酸含量的變化規(guī)律相似。香榧油中豐富的甾醇、角鯊烯、生育酚等天然抗氧化物質(zhì)能延緩樣品中不飽和脂肪酸的破壞[30]。

從圖5可知，隨微波處理時間的延長，香榧油中油酸和亞油酸含量的變化和熱風(fēng)加熱相似，分別是整體下降后上升和先上升后下降。金松酸含量只有在245 W微波加熱結(jié)束呈現(xiàn)上升趨勢，比初始提高1.02%，另外3個功率加熱結(jié)束呈現(xiàn)下降趨勢。油酸、亞油酸和金松酸總含量隨加熱時間延長呈現(xiàn)先下降后略升高又下降的趨勢，至加熱結(jié)束總質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別下降到初始的99.86%、99.66%、99.65%、99.48%。

圖4 熱風(fēng)處理對香榧油脂肪酸含量的影響

圖5 微波處理對香榧油脂肪酸含量的影響

2.5 熱處理對香榧油生育酚(VE)含量的影響

香榧油中VE含量豐富，除δ-生育酚未檢出，未經(jīng)加熱處理的香榧油中α-生育酚(α-VE)、β-生育酚(β-VE)和γ-生育酚(γ-VE)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為147.48、1 265.81、21.34 μg/g，VE總含量為1 434.62 μg/g，其中β-VE含量占VE總含量的89%～91%。香榧經(jīng)過不同溫度熱風(fēng)或不同功率微波處理一定時間后剝殼榨油，香榧仁油中α-VE、β-VE、γ-VE和總VE含量的變化情況如圖6所示。

60～120 ℃處理120 min后β-VE，γ-VE和總VE含量比初始提高15.55%～107.09%，但150 ℃90 min處理后，β-VE和γ-VE含量開始下降，并在加熱的最后30 min內(nèi)分別下降了13.13%和39.98%，

圖6 熱風(fēng)處理對香榧油中α-VE、β-VE、γ-VE、VE總含量的影響

也因此導(dǎo)致總VE含量下降了10.05%。與β-VE和γ-VE含量變化不同的是，α-VE在60～90 ℃處理初始60 min內(nèi)含量均呈下降趨勢，60～90 min含量才提高；經(jīng)過150 ℃處理120 min時，當(dāng)另外2種異構(gòu)體含量下降時，α-VE含量卻明顯上升，比初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了17.18%。VE含量出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，可能是由于熱處理使得油茶籽細(xì)胞內(nèi)的VE溶出[31]，因此而隨著加熱時間的延長，VE發(fā)生降解導(dǎo)致其含量降低[32]。在加熱后期2種反應(yīng)同時存在，導(dǎo)致VE含量出現(xiàn)波動。

從圖7可知，經(jīng)過不同功率的微波加熱后含量變化規(guī)律與紅外加熱相似，隨加熱時間延長含量時而升高，時而下降，油茶籽細(xì)胞內(nèi)的VE溶出和防御油脂過氧化降解2種反應(yīng)同時起作用，但是處理20 min后香榧油中VE含量整體呈上升趨勢，提高范圍在1.80%～36.99%之間。王未君等[33]炒籽預(yù)處理后菜籽油后發(fā)現(xiàn)β-生育酚含量比對照增加了52.7%，菜籽甾醇、菜油甾醇和谷甾醇含量分別增加了29.2%、17.7%、18.7%，與本研究結(jié)果一致。

2.6 香榧油全油的 DPPH 自由基清除能力

不同方式熱處理后香榧油全油樣品的 DPPH 自由基清除能力見圖8。香榧油全油的 DPPH 自由基清除能力在9.159 mg TE/g 左右，經(jīng)過不同條件加熱后除熱風(fēng)120 ℃處理和微波700 W處理后全油 DPPH 自由基清除效果有所提高，其余條件均呈下降趨勢。香榧油中不飽和脂肪酸、β-谷甾醇、角鯊烯、VE等微量有益成分發(fā)揮主要的清除 DPPH 自由基作用，也可能是因?yàn)楫a(chǎn)生了美拉德反應(yīng)，香榧油中的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物提高了油脂的氧化誘導(dǎo)時間。微波 700 W處理不同時間全油 DPPH 自由基清除和VE含量正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.649 4，因此120 ℃熱風(fēng)和700 W微波處理后香榧油中的VE含量上升，也可能是香榧油全油DPPH 自由基清除提高的主要原因之一。

圖7 微波處理對香榧油中α-VE、β-VE、γ-VE和VE總含量的影響

圖8 香榧油全油組分對DPPH自由基的清除能力

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了香榧經(jīng)過熱風(fēng)和微波2種熱處理方式后壓榨香榧油微量成分和抗氧化品質(zhì)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：隨加熱時間延長，香榧仁含油率較初始提高了0.51%～4.92%，增加效率微波略高于熱風(fēng)；加熱處理后，香榧油中β-谷甾醇的含量總體呈現(xiàn)下降趨勢，不同處理溫度和功率處理后又出現(xiàn)略上升再下降的趨勢；60～90 ℃和不同功率微波處理后的香榧油中角鯊烯含量呈現(xiàn)下降趨勢，但是高溫(120～150 ℃)熱風(fēng)短時處理或560、700 W處理后期的香榧，角鯊烯含量略有上升。經(jīng)過不同形式的加熱，香榧油中的油酸呈現(xiàn)先減少后增加的V字型趨勢，亞油酸呈現(xiàn)先增加后減少的U字型趨勢，推測兩者發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化；加熱結(jié)束時低溫(60～90 ℃)處理后3種主要脂肪酸含量略上升，不同功率微波處理后含量下降。經(jīng)過不同形式的加熱，香榧油中的VE含量整體呈現(xiàn)上升的趨勢。