微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽酚類化合物油相遷移的影響

秦曉鵬 黃沙沙 聶成鎮(zhèn) 禹 曉 鄧乾春 相啟森 朱瑩瑩

(1.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院/河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心, 河南 鄭州 450002；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 油料作物研究所/油料脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430062)

亞麻籽是一種功能型食品原料,極具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和開發(fā)利用潛力。 亞麻籽油中α-亞麻酸(α-linolenic acid, ALA)含量高達(dá)60%,具有改善我國(guó)居民膳食n - 3 多不飽和脂肪酸攝入嚴(yán)重不足的潛力[1-2]。 然而,因高度不飽和特性,加工和貯藏過程中亞麻籽油的脂質(zhì)過氧化會(huì)進(jìn)一步加劇ALA 在胃腸道消化吸收過程中的氧化程度[3]。 在真實(shí)胃腸道消化過程中,胃液低pH 值及共攝入食物在胃部消化時(shí)產(chǎn)生的血紅素鐵、氫過氧化物、活性氮等構(gòu)成了促ALA 氧化的微環(huán)境；而小腸階段甘油三酯型ALA 被徹底脂解為游離型和甘一酯型ALA,則更容易被氧化,不但降低了ALA 生物利用率,生成的氫過氧化物、烯醛類、環(huán)氧化物等還可能誘導(dǎo)機(jī)體炎癥反應(yīng)[4-5]。 因此,提升亞麻籽油在加工、貯藏過程中的氧化穩(wěn)定性將有利于改善其胃腸道氧化易感性和最大限度地增加ALA 生物利用率。

目前,烘烤、空氣爆破、微波等被應(yīng)用于亞麻籽熱預(yù)處理,以去除生氰糖苷等抗?fàn)I養(yǎng)組分,改善亞麻籽相關(guān)產(chǎn)品風(fēng)味,提高油脂得率,但對(duì)油脂氧化穩(wěn)定性以及酚類化合物油相遷移研究則存在不一致性。已有研究表明,烘烤處理(160 ℃,8 min)能夠使亞麻籽中總酚、木酚素和游離態(tài)酚酸含量略微增加,而短時(shí)間沙焙(270 ℃,30 s)和微波處理(900 W,120 s)則降低了亞麻籽中總酚含量[6-7]。 熱預(yù)處理?xiàng)l件下亞麻籽中酚類化合物含量變化可能與酚類化合物存在形態(tài)和豐度的改變有關(guān),并可能影響亞麻籽油壓榨制取過程中的油相遷移、抗氧化活性和氧化穩(wěn)定性[8-9]。 相比其他熱處理方式,微波處理對(duì)亞麻籽油中酚類化合物富集、抗氧化活性的正向影響則具有更大的潛力[10]。 水分是決定微波能轉(zhuǎn)化成內(nèi)熱源的關(guān)鍵。 因此,適度萌動(dòng)不僅有望增加亞麻籽酚類物質(zhì)內(nèi)源性合成,也能提高微波熱傳質(zhì)效率。 亞麻籽中酚類化合物主要包括木酚素開環(huán)異落葉松樹脂酚二葡萄糖苷(secoisolariciesinol diglucoside, SDG)、對(duì)香豆素酸糖苷(p-coumaric acid glycoside,p-CouAG)和阿魏酸糖苷(ferulic acid glycoside, FeAG),以及結(jié)合態(tài)和游離態(tài)沒食子酸、對(duì)香豆素酸、阿魏酸等[11]。 亞麻籽中結(jié)合態(tài)酚酸與細(xì)胞壁組分之間形成共價(jià)交聯(lián),而游離酚酸則與胞漿內(nèi)油脂體或蛋白體膜蛋白之間形成非共價(jià)交互作用[12-13]。 本研究擬對(duì)水分子引導(dǎo)下的微波熱傳質(zhì)過程是否涉及木酚素大分子解聚、酚類化合物釋放以及油相遷移規(guī)律的改變進(jìn)行探討,希望為亞麻籽油提質(zhì)增效提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

亞麻籽(隴亞11#),甘肅省農(nóng)科院作物研究所；DPPH、三吡啶基三嗪(tripyridyltriazine, TPTZ),上海碧云天生物技術(shù)有限公司；福林酚、沒食子酸,索萊寶生物科技有限公司；SDG、p-CouAG、阿魏酸、沒食子酸、丁香酸、香蘭素、對(duì)香豆酸、肉桂酸、香豆素,質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%,上海源葉生物科技有限公司；過氧化氫異丙苯、1,1,3,3-四乙氧基丙烷,上海麥克林生化科技有限公司；37 種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品(GLC-37),美國(guó)NU-CHEK 公司；乙醇、甲醇、丁醇、丙酮、2-硫代巴比妥酸等,國(guó)產(chǎn)分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CA59G 型螺旋壓榨機(jī),德國(guó)Komet 公司；Rancimat743 型氧化誘導(dǎo)儀,瑞士萬(wàn)通公司；G70D20CNIPD2(S0)型微波爐,廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；WSC-80 型全自動(dòng)色差計(jì),北京北光世紀(jì)儀器有限公司；H-7650E 型透射電子顯微鏡,日本Hitachi 公司；STA449F3 型同步熱分析儀,德國(guó)Netzsch公司；6890N 型氣相色譜儀、1290 型超高效液相色譜,美國(guó)Agilent 公司；Multiskan GO 型全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀,美國(guó)Thermo 公司；Q100 型差示掃描量熱儀,美國(guó)TA 公司；4000 Q-Trap 型液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)Sciex 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 亞麻籽萌動(dòng)、微波處理和萌動(dòng)亞麻籽油冷壓榨制取

使用微酸性電解水將150 g 亞麻籽的水質(zhì)量分?jǐn)?shù)從6%調(diào)至35%,平鋪在托盤中置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱(25℃±2 ℃,75% ±5%)中萌動(dòng)24 h,再置于直徑為85 mm 玻璃培養(yǎng)皿中(20 g/皿),采用密閉式微波爐在微波功率700 W 條件下分別處理0、1、3、5 min,記為G +MV-0、G +MV-1、G + MV-3、G+MV-5 組,而未經(jīng)萌動(dòng)和微波處理的亞麻籽樣品為Ct 組。 使用螺旋壓榨機(jī)制得毛油(螺旋速度40 r/min,出料口內(nèi)徑3 mm, 榨頭溫度40 ～50 ℃),再經(jīng)6500 r/min 離心10 min 得到上層澄清油脂,置于-20 ℃冰箱待用。

1.3.2 萌動(dòng)亞麻籽油得率和色澤測(cè)定及亞麻籽油脂體和脫脂粕微觀結(jié)構(gòu)觀察

考慮到亞麻籽油加工的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用情況,實(shí)驗(yàn)采用直接冷壓榨法獲得亞麻籽油,并依次計(jì)算得率,即濕質(zhì)量中油脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 亞麻籽油的色澤使用色度儀進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果以L*、a*、b*表示。 參照Yu等[14]方法,將亞麻籽和脫脂粕切塊進(jìn)行戊二醛固定、反復(fù)漂洗、梯度乙醇(體積分?jǐn)?shù)50% ～90%)和丙酮(體積分?jǐn)?shù)80% ～100%)脫水、環(huán)氧樹脂包埋、切片、醋酸鈾染色處理后,借助透射電子顯微鏡在加速電壓80 kV 條件下觀察亞麻籽油脂體和脫脂粕微觀結(jié)構(gòu)變化。

1.3.3 萌動(dòng)亞麻籽油主要脂肪酸組成、脂質(zhì)構(gòu)型和結(jié)晶熔融特性測(cè)定

亞麻籽油主要脂肪酸組成分析參考Deng 等[15]方法,采用0.5 mol/L 甲醇鈉進(jìn)行甲酯化反應(yīng),采用氣相色譜儀、FID 檢測(cè)器和HP-INNOWAX 型毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm)對(duì)脂肪酸甲酯進(jìn)行分離,并用峰面積歸一化法確定各脂肪酸成分的相對(duì)定量。 甘油三酯和磷脂構(gòu)型分析參考Xie 等[16]方法,采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,結(jié)合Phenomenex Kinete C18柱(100 mm×2.1 mm,2.6 μm)進(jìn)行分離；質(zhì)譜條件:電噴霧電離源(ESI)的正模式,選擇性反應(yīng)監(jiān)測(cè)(SRM)掃描,4000 Q 陷阱質(zhì)譜儀。 MS1 和MS2 四極均維持在單位分辨率。 利用每個(gè)標(biāo)記分子的單個(gè)選擇性反應(yīng)監(jiān)測(cè)離子通道的質(zhì)譜峰下面積進(jìn)行定量。 亞麻籽油的結(jié)晶熔融特性采用差示掃描量熱(DSC)法測(cè)定,準(zhǔn)確稱取4 ～5 mg(精確到0.0001 g)亞麻籽油于鋁盒中,以空鋁盒為空白組。 測(cè)定條件:初始溫度為60 ℃保持5 min,降溫速率為2 ℃/min,最低溫度為-80 ℃,保持1 min 后升溫至60 ℃,氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣,流量為30 mL/min。

1.3.4 萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)氧化程度、抗氧化活性和氧化穩(wěn)定性測(cè)定

亞麻籽油中初級(jí)和次級(jí)氧化產(chǎn)物脂質(zhì)過氧化物(lipid peroxide, LPO)和硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituric acid reactive substance, TBARS)含量測(cè)定參照Homma 等[17]和Cheng 等[18]方法,使用過氧化氫異丙苯和1,1,3,3-四乙氧基丙烷進(jìn)行外標(biāo)法定量,結(jié)果以mmol/kg 表示。 金屬離子(銅和鐵)含量測(cè)定方法參照GB 5009.268—2016《食品中多元素的測(cè)定》中電感耦合等離子體質(zhì)譜法。 使用氧化誘導(dǎo)儀測(cè)定亞麻籽油熱氧化穩(wěn)定性,以誘導(dǎo)期(induction period,IP)值表示,即曲線拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間。 使用體積分?jǐn)?shù)80%甲醇-水溶液提取亞麻籽油中抗氧化組分,準(zhǔn)確稱取0.3 g 樣品(精確到0.001 g),加入5 mL 提取液,室溫下漩渦提取10 min,超聲輔助提取5 min 后離心(7000 r/min)取上層清液,重復(fù)提取操作2 次,-20 ℃避光保存。 采用DPPH、ABTS+自由基清除能力方法測(cè)定,具體參照Deng 等[15]方法,結(jié)果以trolox 當(dāng)量表示,單位為mg/100 g。

1.3.5 萌動(dòng)亞麻籽、亞麻籽油和脫脂粕中酚類化合物組成和含量測(cè)定

使用體積分?jǐn)?shù)80%甲醇-水溶液分別對(duì)亞麻籽、亞麻籽油和脫脂粕中抗氧化組分進(jìn)行提取。 福林酚比色法和硝酸鋁比色法分別對(duì)甲醇-水提取物中總酚和黃酮含量進(jìn)行定量分析,結(jié)果分別以沒食子酸(gallic acid equivalent, GAE)和蘆丁當(dāng)量(rutin equivalent, RE)表示,單位為mg/100 g。 木酚素含量測(cè)定參考Deng 等[15]方法,將甲醇-水提取物及其堿水解液進(jìn)行超高效液相色譜儀分析,結(jié)合C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm)分析。 其中,SDG 和p-CouAG 采用外標(biāo)法進(jìn)行定量,而FeAG 則以FeA當(dāng)量表示。 甲醇-水提取物中游離酚酸測(cè)定參考Cong 等[19]方法,使用配備PDA 檢測(cè)器的超高效液相色譜儀和Acquity UPLC BEH Shield RP18 色譜柱(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm)對(duì)甲醇水提取物中游離酚酸進(jìn)行分離,外標(biāo)法定量,單位為μg/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。 利用SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,Tukey 法進(jìn)行兩兩比較,P＜0.05 認(rèn)為數(shù)據(jù)差異顯著,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油得率和色澤以及亞麻籽油脂體形態(tài)的影響

表1 為微波處理和冷榨后不同組亞麻籽油的得率和色澤變化結(jié)果。 由表1 可知,未處理亞麻籽油得率為24.22%,經(jīng)24 h 萌動(dòng)后亞麻籽油得率較未處理組降低了7.39%；進(jìn)一步微波處理后,亞麻籽油得率逐漸增加,在微波處理5 min 時(shí)達(dá)到最大值,為31.32%,較未處理組提高了29.31% (P＜0.05)。 未處理亞麻籽油L*(明暗)、a*(紅綠)、b*(黃藍(lán))值分別為80.73、8.43 和202.47。 經(jīng)萌動(dòng)和微波處理后,亞麻籽油a*值升高,而L*值和b*值則不同程度的降低,結(jié)果與亞麻籽油外觀觀察結(jié)果(圖1)一致。 這可能是油籽經(jīng)微波處理后熱敏性葉綠素和類胡蘿卜素受熱分解導(dǎo)致。 同時(shí),油籽在微波處理過程中生成的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等經(jīng)壓榨過程遷移到油相中,進(jìn)而影響油脂色澤[20]。

圖1 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油外觀的影響Fig.1 Effect of microwave treatments on appearance of germinated flaxseed oil

表1 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油得率和色澤的影響Tab.1 Effect of microwave treatments on yield and color of germinated flaxseed oil

圖2 為微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂體形態(tài)的影響。 未處理亞麻籽子葉細(xì)胞內(nèi),油脂體大小不一(0.2 ～2.0 μm),呈球形或不規(guī)則球形緊密排列,且?guī)缀醭涑庹麄€(gè)細(xì)胞。 因油脂體膜蛋白的空間位阻效應(yīng)以及與磷脂之間靜電交互作用,油脂體能夠以完整形態(tài)穩(wěn)定存在于胞漿中,并能夠耐受脫水干燥和吸水膨脹[21-22]。 亞麻籽經(jīng)24 h 萌動(dòng)處理后,緊鄰蛋白體的油脂體粒徑明顯增加,粒徑分布為2.5 ～4.0 μm。 微波處理1 min 就足以完全破壞油脂體膜結(jié)構(gòu)的完整性,導(dǎo)致膜內(nèi)中性脂質(zhì)釋放和融合,并伴隨著膜碎片的集聚。 當(dāng)微波處理時(shí)間為3 min 時(shí),溢出的脂滴和油脂體膜碎片逐步被蛋白體分散,表現(xiàn)出一定的再乳化現(xiàn)象。 當(dāng)微波處理時(shí)間為5 min時(shí),可以明顯觀察到細(xì)胞間隙內(nèi)脂滴的存在,這可能是因?yàn)榧?xì)胞壁結(jié)構(gòu)完整性也遭到破壞,導(dǎo)致細(xì)胞壁孔隙度和微孔直徑增加。 這與Yu 等[14]的研究結(jié)果類似,說明微波處理對(duì)亞麻籽油脂體的破壞效應(yīng)不依賴于亞麻籽的品種,進(jìn)一步證實(shí)了微波處理對(duì)亞麻籽油得率的提升效應(yīng)[23]。

圖2 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂體微觀形態(tài)的影響Fig.2 Effect of microwave treatments on micromorphology of oil bodies in germinated flaxseed

2.2 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)構(gòu)型和結(jié)晶熔融特性的影響

圖3 為微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)構(gòu)型的影響。 由圖3(a)可知,未處理亞麻籽油中C18∶3ω3主要存在于甘油骨架sn-2,3(OLnLn,20.76%；LLnLn,9.29%)、sn-1,2,3(LnLnLn,17.02%)、sn-3(OOLn,12.86%；OLLn,10.48%)上。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽油中LnLnLn 和OLnLn 比例分別下降2.23%和3.95%,表明當(dāng)甘油骨架sn-1 被C18∶1ω9取代時(shí),C18∶3ω3更容易作為能量物質(zhì)被消耗。 與單一萌動(dòng)處理組相比,經(jīng)微波處理1 min 后LnLnLn 占比降低了3.43%,進(jìn)一步延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),其占比則呈增加趨勢(shì),增加了5.05%。 然而,微波處理5 min導(dǎo)致了甘油骨架sn-3(OOLn)、sn-3(SOLn)和sn-2,3 (OLnLn)中C18∶3比G + MV-1 組降低了9.12%、9.89%和2.55%。 由圖3(b)可知,未處理亞麻籽油中總磷脂質(zhì)量摩爾濃度為477.67 nmol/g,主要由磷脂酸(PA)、磷脂酰乙醇胺(PE)組成。 單一萌動(dòng)處理顯著降低了亞麻籽油中磷脂質(zhì)量摩爾濃度,與未處理組相比降低了84.80%(P＜0.05)。 其中,除PA(18 ∶1-18 ∶2、18 ∶2-18 ∶2)比例顯著降低(53.85%、26.13%,P＜0.05) 外,其余PA 組分(16∶0-18∶1、16∶0-18∶2、16∶0-18∶3、18∶1ω9-18∶1、18∶2-18∶3、18∶3-18∶3)表現(xiàn)出不同程度增加的趨勢(shì)(86.92%、 34.18%、 25.54%、 13.77%、 13.11%、30.98%,P＜0.05),同時(shí)PE、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰肌醇(PI)組分比例分別增加了0.40、1.91、1.85 倍。 經(jīng)微波處理1 min 后,亞麻籽油中總磷脂質(zhì)量摩爾濃度基本不變,但PA 比例比單一萌動(dòng)處理組明顯降低了18.53%(P＜0.05),而PE、PG、PI組分比例持續(xù)增加(1.19、0.46、3.63 倍,P＜0.05)。進(jìn)一步延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),亞麻籽油中總磷脂質(zhì)量摩爾濃度比單一萌動(dòng)處理組顯著增加了3.48 倍(P＜0.05)；其中,PA 組分占比持續(xù)降低,降低了66.61%(P＜0.05),而PE、PG、PI 組分占比持續(xù)增加(3.20、1.57、11.46 倍,P＜0.05),此時(shí)后者成為亞麻籽油中主要磷脂組分。

圖3 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)組成的影響Fig.3 Effect of microwave treatments on lipid composition of germinated flaxseed oil

適宜微波處理在不明顯影響甘油三酯構(gòu)型尤其是C18∶3ω3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的同時(shí),重塑了亞麻籽油中磷脂組成和豐度。 在亞麻籽中,單分子層磷脂組分主要與油脂體膜蛋白通過靜電交互作用,共同構(gòu)成包裹甘油三酯的油脂體膜結(jié)構(gòu)[24]。 亞麻籽吸水萌動(dòng)過程中,油脂體膜磷脂的輕度脂解可能改變了與膜蛋白之間的交互作用,導(dǎo)致其更不容易通過壓榨制取遷移到油相中。 微波處理則徹底破壞了油脂體膜結(jié)構(gòu)完整性,導(dǎo)致膜蛋白分子結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)象的改變,削弱了與膜磷脂組分之間的靜電交互作用,從而使更多的膜磷脂組分通過壓榨制取過程遷移到油相中[25]。

圖4 為不同處理組亞麻籽油的結(jié)晶熔融曲線。由圖4 可知,亞麻籽油冷卻結(jié)晶后在DSC 結(jié)晶曲線上顯示有3 個(gè)結(jié)晶放熱峰區(qū)域,β 結(jié)晶區(qū)( -70 ～-50 ℃)、β′結(jié)晶區(qū)( -40 ～-30 ℃)和α 結(jié)晶區(qū)( -20 ～-10 ℃)。 萌動(dòng)和微波處理后制得的亞麻籽油脂肪酸組成的變化并未明顯影響油脂的冷卻結(jié)晶行為。 然而,經(jīng)萌動(dòng)和微波處理過后,亞麻籽油的β 晶體峰值溫度都出現(xiàn)了向較高溫度的偏移,各處理組亞麻籽油熔融曲線中吸熱峰峰值溫度則無明顯差異,其中,-28 ℃的主峰和肩峰主要是由于甘油三酯的α 不穩(wěn)定結(jié)晶的熔融和α 結(jié)晶的亞穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變[26]。

圖4 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油結(jié)晶熔融行為的影響Fig.4 Effect of microwave treatments on crystallizationmelting behavior of germinated flaxseed oil

2.3 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)氧化穩(wěn)定性和抗氧化活性的影響

圖5 為微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)氧化穩(wěn)定性和抗氧化活性的影響。 由圖5(a)可知,未處理亞麻籽油中初級(jí)和次級(jí)氧化產(chǎn)物L(fēng)PO 質(zhì)量摩爾濃度和TBARS 值分別為1.18、71.27 μmol/kg。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽油中LPO 質(zhì)量摩爾濃度和TBARS 值比未處理組分別下降了25.42% 和17.79% (P＜0.05)。 經(jīng)微波處理1 min 后,萌動(dòng)亞麻籽油中LPO 質(zhì)量摩爾濃度較單一萌動(dòng)處理組升高了27.27% (P＜0.05),這可能是由于微波處理介導(dǎo)的熱效應(yīng),以及油脂體膜結(jié)構(gòu)的破壞、油滴外溢和融合增加了C18∶3ω3的氧化易感性。 進(jìn)一步延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),亞麻籽油中LPO 質(zhì)量摩爾濃度持續(xù)降低,達(dá)到最小值0.60 mmol/kg。 微波處理1 ～5 min 過程中,亞麻籽油中TBARS 值呈現(xiàn)先降低后顯著升高趨勢(shì),原因可能是短時(shí)間微波處理介導(dǎo)的干燥效應(yīng)帶走了一部分易揮發(fā)的次級(jí)氧化產(chǎn)物,導(dǎo)致TBARS 值降低,但微波處理時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)則會(huì)加劇初級(jí)氧化產(chǎn)物降解產(chǎn)生羰基類次級(jí)氧化產(chǎn)物(醛、酮等),導(dǎo)致TBARS 值增加[10]。 由圖5(b)可知,未處理亞麻籽油中Fe 和Cu 質(zhì)量比分別為3.03、0.04 mg/kg。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽油中Fe 和Cu 質(zhì)量比都大幅降低,微波處理后(1 ～5 min),兩者質(zhì)量比仍顯著低于未處理組(P＜0.05)。 因此,萌動(dòng)和微波處理對(duì)Fe 和Cu 油相遷移有抑制效應(yīng),降低了亞麻籽油在貯藏和加工過程中的氧化易感性。

由圖5(c) 可知,未處理亞麻籽油IP 值為3.20 h,經(jīng)單一萌動(dòng)處理后亞麻籽油IP 值較未處理組升高了35.00% (P＜0.05)。 進(jìn)一步微波處理1 ～5 min后,亞麻籽油IP 值呈現(xiàn)先降低后顯著升高的趨勢(shì),達(dá)到最大值9.59 h,是未處理組的3.00 倍(P＜0.05)。 由圖5(d)可知,未處理亞麻籽油DPPH 和ABTS+自由基清除力分別為2.26、60.82 mg/100 g,經(jīng)單一萌動(dòng)處理后分別升高了53.10%和6.05%(P＜0.05)。 進(jìn)一步微波處理1 ～3 min時(shí),亞麻籽油DPPH 和ABTS+自由基清除能力變化不顯著；微波處理時(shí)間延長(zhǎng)至5 min 時(shí),亞麻籽油DPPH 和ABTS+自由基清除力則顯著升高,分別是未處理組的3.20 倍和1.20 倍(P＜0.05)。 事實(shí)上,存在于亞麻籽油脂體膜上的游離酚酸在DPPH、ABTS+自由基清除、亞鐵離子還原中都有較好的效果。 此外,位于亞麻籽外種皮中的木酚素則具有較好的熱穩(wěn)定性,高溫下仍能穩(wěn)定存在并發(fā)揮清除自由基能力。 在微波處理過程中,因油脂體膜結(jié)構(gòu)塌陷導(dǎo)致的游離酚酸溶出釋放和分子間轉(zhuǎn)化,木酚素解聚產(chǎn)物及其在油相中的富集則能夠發(fā)揮優(yōu)于其原體的抗氧化活性[6,27]。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽油的抗氧化能力和熱氧化穩(wěn)定性增加可能歸因于木酚素和游離酚酸的內(nèi)源性合成[28-29]。

圖5 不同微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油脂質(zhì)氧化穩(wěn)定性和抗氧化活性的影響Fig.5 Effect of different microwave treatments on oxidation stability and antioxidant activity of germinated flaxseed oil

2.4 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油中酚類化合物組成和質(zhì)量比的影響

表2 為微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油中總酚、黃酮和游離酚酸質(zhì)量比的影響。 由表2 可知,未處理亞麻籽油中總酚和黃酮質(zhì)量比分別為2.72、1.83 mg/100 g,稍低于魏曉珊[30]和于坤等[31]的研究結(jié)果。 除了亞麻籽品種外,亞麻籽初始水分含量、螺旋榨油機(jī)的榨膛壓力和溫度、毛油離心力和離心時(shí)間等均是影響酚類化合物釋放和油相遷移的重要參數(shù)。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后亞麻籽油中總酚和黃酮質(zhì)量比都有所增加。 已有研究證實(shí),亞麻籽萌動(dòng)處理是實(shí)現(xiàn)酚類化合物富集的有效方法,并很大程度上依賴于亞麻籽調(diào)質(zhì)的水分含量和萌動(dòng)時(shí)間[24,29]。微波處理1 ～3 min后,亞麻籽油中總酚質(zhì)量比略微增加之后明顯降低,而黃酮質(zhì)量比基本維持不變；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),亞麻籽中總酚和黃酮質(zhì)量比均顯著增加(P＜0.05),達(dá)到最大值15.59、5.77 mg/100 g,分別是未處理組的5.73、3.15 倍(P＜0.05)。 未處理亞麻籽油中共鑒定出 4 種游離酚酸(24.63 μg/g),主要為阿魏酸、香蘭素、對(duì)香豆酸和肉桂酸。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后亞麻籽油中對(duì)香豆酸、阿魏酸和肉桂酸質(zhì)量比呈顯著且不同程度增加趨勢(shì)(P＜0.05)。 微波處理1 min 后,亞麻籽油中對(duì)香豆酸和香蘭素質(zhì)量比顯著降低(P＜0.05),而阿魏酸和肉桂酸未被檢出；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min時(shí),亞麻籽油中對(duì)香豆酸、香蘭素和阿魏酸質(zhì)量比顯著升高(P＜0.05),分別是未處理組的3.11、8.12、7.30 倍。

表2 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油中總酚、黃酮和游離酚酸質(zhì)量比的影響Tab.2 Effect of microwave treatments on total phenolics, flavonoids and free phenolic acids in germinated flaxseed oil

圖6 為微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油中木酚素含量的影響。 由圖6 可知,未處理亞麻籽油中無木酚素大分子(flaxseed lignan macromolecule, FLM)及其單體SDG 檢出,進(jìn)一步證實(shí)了FLM 這一存在形式更傾向于滯留在脫脂粕中。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽油中被檢出FLM,峰面積為29.45,但無SDG 檢出。 這一結(jié)果表明:盡管亞麻籽萌動(dòng)促進(jìn)了SDG 從頭合成,但仍快速聚合為大分子并遷移到油相中；亞麻籽吸脹可能改變了木酚素存在位點(diǎn)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)從而有利于壓榨制取過程的釋放和遷移[31-32]。 進(jìn)一步微波處理1 ～3 min 后,亞麻籽油中FLM 峰面積顯著下降(P＜0.05)；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),亞麻籽油中FLM 峰面積顯著增加,較單一萌動(dòng)亞麻籽油增加近1 倍,同時(shí)該微波處理?xiàng)l件誘導(dǎo)了SDG的油相富集,油相中質(zhì)量比為1.73 mg/kg。 因此,長(zhǎng)時(shí)間微波處理能夠誘導(dǎo)FLM 解聚和解聚單體SDG的生成,并可能因外種皮黏多糖解聚效應(yīng)使FLM 和SDG 單體更容易遷移到油相中。

圖6 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油中木酚素含量的影響Fig.6 Effect of microwave treatments on content of lignans in germinated flaxseed oil

2.5 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油壓榨制取過程中木酚素和游離酚酸釋放的影響

表3 為微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽和脫脂粕中酚類化合物質(zhì)量比的影響。 由表3 可知,未處理亞麻籽和脫脂粕中木酚素(以SDG 計(jì))質(zhì)量比分別為606.45、1195.10 mg/100 g；經(jīng)單一萌動(dòng)處理后SDG質(zhì)量比均顯著升高(P＜0.05)。 然而,李詩(shī)龍[23]研究表明,亞麻籽中木酚素含量在吸水萌動(dòng)過程中呈現(xiàn)先降低(0 ～1 d)后增加(1 ～2 d)最后又持續(xù)降低(2 ～4 d)的趨勢(shì),這種不一致性可能歸因于不同的亞麻籽品種和萌動(dòng)條件。 進(jìn)一步微波處理1 ～3 min 后,亞麻籽中SDG 質(zhì)量比持續(xù)下降(P＜0.05),而脫脂粕中SDG 質(zhì)量比呈不顯著增加趨勢(shì)；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),亞麻籽中SDG 質(zhì)量比相對(duì)于G+MV-3 組升高了19.78% (P＜0.05),而脫脂粕中SDG 質(zhì)量比下降7.62% (P＜0.05)。未處理亞麻籽和脫脂粕中p-CouAG 質(zhì)量比分別為156.87、299.70 mg/100 g；經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,p-CouAG 質(zhì)量比分別升高10.05% 和6.52% (P＜0.05)。 微波處理1 ～3 min 對(duì)亞麻籽中p-CouAG 質(zhì)量比無明顯影響,而脫脂粕中p-CouAG 質(zhì)量比呈持續(xù)增加的趨勢(shì)(P＜0.05)。 與G +MV-3 組相比,延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),亞麻籽中p-CouAG質(zhì)量比顯著增加15.97%(P＜0.05),而脫脂粕中p-CouAG質(zhì)量比下降了5.04%。 未處理亞麻籽和脫脂粕中FeAG 質(zhì)量比分別為55.37、109.60 mg/100 g。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽和脫脂粕中FeAG 質(zhì)量比顯著升高(P＜0.05)。 微波處理1 ～3 min 對(duì)亞麻籽中FeAG 質(zhì)量比無明顯影響,而脫脂粕中FeAG 質(zhì)量比呈持續(xù)增加的趨勢(shì)(P＜0.05)；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),相對(duì)于G+MV-3 組,亞麻籽中FeAG質(zhì)量比增加14.36% (P＜0.05),而脫脂粕中FeAG質(zhì)量比則明顯下降了7.10%,這與SDG 質(zhì)量比的動(dòng)態(tài)變化一致。

表3 微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽和脫脂粕中酚類化合物質(zhì)量比的影響Tab.3 Effect of microwave treatments on contents of phenolic compounds in germinated flaxseed and defatted meals

未處理亞麻籽中共鑒定出7 種游離酚酸,總質(zhì)量比為55.83 μg/g,分別為阿魏酸(37.45%)、沒食子 酸(25.24%)、 丁 香 酸(14.74%)、 肉 桂 酸(6.91%)、對(duì)香豆酸(6.68%)、香蘭素(5.77%)、香豆素(3.21%)。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,亞麻籽中總游離酚酸質(zhì)量比增加39.57% (P＜0.05),以對(duì)香豆酸、阿魏酸、沒食子酸質(zhì)量比的增加最為明顯,肉桂酸和香豆素呈不明顯增加的趨勢(shì),而丁香酸降低13.00% (P＜0.05),香蘭素則未檢出。 進(jìn)一步微波處理1 ～5 min 后,沒食子酸、香蘭素、對(duì)香豆酸、阿魏酸質(zhì)量比先顯著降低后增加,且顯著高于未處理組(P＜0.05)；相比G +MV-0 組,丁香酸和肉桂酸質(zhì)量比則表現(xiàn)為持續(xù)降低趨勢(shì)。 經(jīng)單一萌動(dòng)處理后,脫脂粕中游離酚酸質(zhì)量比表現(xiàn)出與亞麻籽中類似的變化趨勢(shì)；微波處理1 min 降低了脫脂粕中沒食子酸、丁香酸、對(duì)香豆酸、阿魏酸質(zhì)量比,而增加了香蘭素質(zhì)量比(P＜0.05),因此整體表現(xiàn)為增加的油相遷移；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至3 min 時(shí),相比于G+MV-1 組,脫脂粕中沒食子酸、香蘭素、阿魏酸、香豆素質(zhì)量比顯著增加(P＜0.05),對(duì)香豆酸、丁香酸和肉桂酸質(zhì)量比則基本不變,從而整體表現(xiàn)為降低的油相遷移；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),除香蘭素、對(duì)香豆酸、香豆素外,其余游離酚酸質(zhì)量比均顯著降低(P＜0.05),從而整體表現(xiàn)為增加的油相遷移。

圖7 為微波處理對(duì)脫脂亞麻籽粕微觀形態(tài)的影響。 由圖7 可知,未處理亞麻籽經(jīng)螺旋壓榨后,細(xì)胞被擠壓變形,形態(tài)趨于不規(guī)則,盡管細(xì)胞壁呈扭曲狀但結(jié)構(gòu)基本完整；單一萌動(dòng)處理對(duì)亞麻籽壓榨后的微觀形態(tài)無明顯的影響。 經(jīng)微波處理1 min 后,細(xì)胞壁扭曲程度加劇,細(xì)胞的胞漿內(nèi)蛋白體變得更為致密且被壓成不規(guī)則條形結(jié)構(gòu),同時(shí)觀察到集中分布的油脂體膜碎片；延長(zhǎng)微波處理時(shí)間至5 min 時(shí),細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)趨于不完整,油脂體膜碎片滲入到蛋白體組分中,蛋白體致密性增強(qiáng)。 因此,微波處理對(duì)亞麻籽油壓榨制取過程中酚酸釋放和油相遷移的影響可能與破壞細(xì)胞內(nèi)油脂體和蛋白體結(jié)構(gòu)完整性有關(guān)[6,14]。 短時(shí)間微波處理(1 ～3 min)可能使酚酸與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與膠多糖之間交互作用[33]增強(qiáng)而不易被釋放和遷移到油相中,而長(zhǎng)時(shí)間微波處理(5 min)則可能誘導(dǎo)亞麻籽蛋白空間構(gòu)象過度伸展、亞基解聚,進(jìn)而削弱了與游離酚酸之間的交互作用[14,29]。 總之,亞麻籽油中SDG 和游離酚酸質(zhì)量比增加與脫脂粕中相對(duì)成分的減少緊密關(guān)聯(lián),圖2 和圖7 中亞麻籽經(jīng)微波處理和冷榨前后細(xì)胞壁、胞漿中油脂體和蛋白體結(jié)構(gòu)的改變,進(jìn)一步證實(shí)了萌動(dòng)聯(lián)合微波處理過程對(duì)酚類化合物原位結(jié)構(gòu)改性和油相遷移的促進(jìn)作用[34-35]。

圖7 微波處理對(duì)脫脂亞麻籽粕微觀形態(tài)的影響Fig.7 Effect of microwave treatments on micromorphology of defatted flaxseed meals

3 結(jié)論

本研究分析了微波處理對(duì)萌動(dòng)亞麻籽油得率和色澤、脂質(zhì)構(gòu)型和結(jié)晶熔融性、抗氧化活性和氧化穩(wěn)定性的影響,并進(jìn)一步聚焦亞麻籽微觀結(jié)構(gòu)和主要酚類化合物釋放和油相遷移規(guī)律。 結(jié)果表明:單一萌動(dòng)處理誘導(dǎo)了亞麻籽中油脂體的適度脂解,而微波處理1 min 足以破壞油脂體結(jié)構(gòu)的完整性,導(dǎo)致膜內(nèi)脂質(zhì)外溢和融合,提高壓榨亞麻籽油得率。 隨著微波處理時(shí)間延長(zhǎng)至5 min,亞麻籽油中以LnLnLn 構(gòu)型存在的C18∶3ω3質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì),同時(shí)總磷脂以及磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇占比也顯著增加,但對(duì)油脂的結(jié)晶行為和熔融特性無明顯影響。 微波處理5 min 顯著降低了初級(jí)和次級(jí)氧化產(chǎn)物本底質(zhì)量摩爾濃度,改善了亞麻籽油的氧化穩(wěn)定性和抗氧化活性,并促進(jìn)了木酚素大分子及其解聚單體SDG、游離香蘭素、香草酸和阿魏酸的油相遷移。 微波處理可能基于溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)壓榨亞麻籽油的提質(zhì)制取,但具體機(jī)制仍待進(jìn)一步深入研究。