螺旋壓榨制油法對不同植物油品質(zhì)特性影響研究

甘生睿， 李應(yīng)霞， 雷 風(fēng)， 蘇學(xué)民， 白 琴， 陳 霞， 王進英

(青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院1，西寧 810016) (青海通達油脂加工有限責(zé)任公司2，海東 810500)

我國傳統(tǒng)的制油方法主要有壓榨法和溶劑浸出法，此外還有水酶法、超臨界萃取法等制油方法。不同制油方法均有優(yōu)點和不足。浸出法處理油料量較大，但存在有機溶劑殘留的問題[1]；壓榨法工藝簡單，油料不會與有機溶劑接觸，避免了化學(xué)安全問題[2]，但存在對植物油料細胞破壞不完全，導(dǎo)致出油率較低以及油脂顏色較深等問題；水酶法反應(yīng)條件溫和，油脂得率高且能提高油料整體利用率，但水酶法制油整體成本高昂，工藝步驟難以實現(xiàn)工業(yè)化[3]；超臨界萃取技術(shù)雖然有著傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，如高效、易于控制、無污染等，但目前在實際應(yīng)用特別是工業(yè)化生產(chǎn)中達不到預(yù)期效果[4]。壓榨法制油是目前市場上食用植物油的主要制取方法之一。

螺旋壓榨工藝分為冷榨與熱榨，兩者最大的區(qū)別在于熱榨法制油前，油料或料坯會經(jīng)過高溫焙烤；冷榨法制油時，油料或料坯不經(jīng)熱處理或在不高于85 ℃的處理條件下直接擠壓，將油脂提出[5]，且冷榨過程中，榨膛中料胚溫度控制較低。熱榨法會因高溫使油脂生成有危害的物質(zhì)(苯并芘、反式脂肪酸等)。楊金娥等[6]在比較冷榨和熱榨亞麻籽油揮發(fā)性成分時發(fā)現(xiàn)高溫過程中發(fā)生的美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物會溶解在油中，降低了油的安全性；但Liu等[7]在研究制油工藝對菜籽油品質(zhì)的影響時表明美拉德反應(yīng)會降低生育酚在高溫條件下的氧化損失，同時高溫會使多酚類聚合物內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂，多酚含量增加。石太淵等[8]通過對冷榨、低溫壓榨、高溫壓榨以及浸提工藝分析比較不同方法制油對花生油品質(zhì)的影響，結(jié)果表明壓榨花生油的維生素E含量和氧化誘導(dǎo)時間都顯著優(yōu)于浸出精煉花生油；冷榨花生油中亞油酸和亞麻酸含量高于浸提油、高溫壓榨油及低溫壓榨油。

本實驗以亞麻籽、菜籽、芝麻、花生、葵花籽5種原料，經(jīng)焙炒處理后采用螺旋壓榨法制油，分別測定其感官指標(biāo)、理化指標(biāo)(酸價、過氧化值、皂化值、色澤、水分及揮發(fā)物)、主體組分(脂肪酸、揮發(fā)性組分、甘油三酯)、微量組分(總酚、維生素E)，研究螺旋壓榨制油工藝對不同植物油品質(zhì)的影響，以更好地掌握螺旋壓榨制油技術(shù)提取的毛油質(zhì)量指標(biāo)情況，為更加科學(xué)、全面的分析螺旋壓榨制油技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

本實驗所用材料信息見表1。

表1 實驗材料信息

福林酚試劑、可溶性淀粉、無水碳酸鈉、十一酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯和亞麻酸甲酯對照品；沒食子酸、正庚烷、冰乙酸：分析純；異丙醇、乙腈，甲醇：色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

XZ-Z505W臥式榨油機，SFC/U HPLC高效液相色譜儀， GC-2030氣相色譜儀， GCMS-QP2020NX氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，1100-VWD HPLC高效液相色譜儀， PC-420D磁力加熱攪拌器， PDMS/DVB/CAR50/30 μmPK3固相微萃取頭。

1.3 實驗方法

1.3.1 植物油提取

植物油提取方法如圖1所示，焙炒條件參照黃穎等[9]的熱處理方法，在180～200 ℃下焙炒20 min；離心條件：4 500 r/min下離心15 min。

圖1 螺旋壓榨制油工藝

1.3.2 植物油感官評定

從色澤、氣味、透明度、黏度、滋味5個方面進行感官評價。選擇20名具備相關(guān)專業(yè)知識的人員，采用雙盲實驗方法進行感官評定。對于評價的各項指標(biāo)，滿分為5分，極好為5.0～4.1分，好為4.0～3.1分，一般為3.0～2.1分，差為2.0～1.1分，極差為1.0～0分。

1.3.3 植物油理化指標(biāo)測定

酸價參照GB 5009.229—2016《食品中酸價的測定》中的熱乙醇指示劑滴定法進行；過氧化值參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》中的滴定法進行，結(jié)果用1 kg樣品中活性氧的毫摩爾數(shù)表示；皂化值參照GB/T 5534—2008《動植物油脂皂化值的測定》進行；色澤參照GB/T 22460—2008《動植物油脂 羅維朋色澤的測定》，選用25.4 mm玻璃皿進行；水分及揮發(fā)性物質(zhì)參照GB 5009.236—2016《食品安全國家標(biāo)準 動植物油脂水分及揮發(fā)物的測定》中的電熱干燥箱法進行。

1.3.4 植物油主體組分測定

1.3.4.1 脂肪酸測定

甲酯化條件：采用氫氧化鉀-甲醇法[10]，酯化時間為60 min、酯化溫度為50 ℃、催化劑添加量為1 mL。

氣相色譜條件：色譜柱(Wonda Cap WAX，60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度250 ℃；檢測器：氫火焰離子化檢測器(FID)，檢測器溫度：250 ℃；載氣：氮氣；流速1 mL/min；分流比46∶1；進樣量1 μL；升溫程序：100 ℃保持13 min，以10 ℃/min速率升至180 ℃保持6 min，再以1 ℃/min速率升至200 ℃并保持20 min，再以4 ℃/min速率升至230 ℃保持10.5 min。根據(jù)脂肪酸甲酯混標(biāo)對照溶液的保留時間對5種植物油中的脂肪酸進行定性分析，采用內(nèi)標(biāo)法對5種植物油中脂肪酸進行定量分析。

1.3.4.2 揮發(fā)性組分測定

揮發(fā)性組分測定采用韓玉澤等[11]建立的固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用(SPME-GC-MS)方法。

樣品制備：取 6.0 g 樣品加入到15 mL 采樣瓶中，放入磁力攪拌子后立即用帶有聚四氟乙烯硅膠隔墊的蓋子將其密封壓緊。

固相微萃取條件：采用PDMS/DVB/CAR50/30 μm PK3萃取頭，磁力攪拌速率400 r/min，萃取溫度80 ℃，平衡時間20 min，萃取時間40 min，解吸時間5 min。

氣相色譜條件：色譜柱(Inert Cap pure-wax，30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：40 ℃保持2 min，以5 ℃/min 升至220 ℃，保持10 min。高純氦氣(99.99%)流速1.0 m L/min，分流比50∶1，進樣口溫度250 ℃；

質(zhì)譜條件：電子轟擊(EI)電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度為260 ℃；離子源溫度150 ℃；燈絲發(fā)射電流200 μA；質(zhì)量掃描范圍m/z35～350 u。

樣品經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析，由NIST 14標(biāo)準譜庫檢索各化合物，與標(biāo)準譜圖進行對照，得到定性結(jié)果，采用峰面積歸一化法對其定量分析。

1.3.4.3 甘油三酯測定

樣品制備：取1 g油樣置于10 mL容量瓶中，用流動相定容至刻度，渦旋1 min使油樣充分溶解后經(jīng)0.45 μm尼龍過濾膜過濾注入進樣瓶，進行高效液相分析。

高效液相色譜條件：色譜柱(C18，4.6 mm×250 mm×5.0 μm)；柱溫：40 ℃；流動相∶乙腈-異丙醇(30∶70，)；洗脫時間30 min；流速：0.5 mL/min；進樣量：5 μL；檢測器：示差折光檢測器(RID)，檢測器溫度：30 ℃?；诟视腿グ凑仗荚訑?shù)ECN由小到大的順序分離的規(guī)律劃分ECN分區(qū)[12]；參考王興瑞等[13]的定性方法，通過出峰順序?qū)γ糠N甘油三酯定性分析；采用峰面積歸一化法對5種植物油甘三酯組分進行定量分析。

1.3.5 植物油微量組分測定

1.3.5.1 總酚測定

采用福林酚法測定總酚含量。以焦性沒食子酸質(zhì)量濃度(x)為橫坐標(biāo)，吸光度(y)為縱坐標(biāo)沒食子酸標(biāo)準曲線線[14]，得焦性沒食子酸標(biāo)準曲線方程：y=0.079 9x+0.036 8，R2=0.998 1。

油樣中總酚含量的測定參照黃麗等[15]的方法并加以改進：稱取0.5 g左右的油樣，加入70%的甲醇溶液2.5 mL，渦旋、超聲、冷藏、4 000 r/min離心各5 min后吸取上清液至10 mL容量瓶中，重復(fù)3次，最后用70%的甲醇溶液定容。另取10 mL容量瓶加入提取液、稀釋的福林酚試劑各1 mL、10%碳酸鈉溶液3 mL，最后加純凈水至定容，在室溫下避光放置2 h，在765 nm處測定其吸光度，根據(jù)標(biāo)準曲線方程計算出總酚含量。

1.3.5.2 維生素E測定

皂化條件：精確稱取樣品1.5 g，置于50 mL棕色離心管內(nèi)。加入0.2 mL 50%氫氧化鉀，0.6 mL脫醛無水乙醇，16 g/L的焦性沒食子酸溶液0.2 mL。充分振蕩混勻1 min。置于80 ℃水浴中避光皂化30 min。反應(yīng)結(jié)束后，取出用冷水浴冷卻至室溫。

萃取條件：在皂化后的反應(yīng)液中加入5 mL石油醚，充分混合振蕩1 min，靜置15 min。將石油醚層轉(zhuǎn)移另一50 mL棕色離心管內(nèi)。再依次用5 mL，3 mL 石油醚重復(fù)萃取步驟各1次。合并3次萃取液，室溫氮氣吹干。加入0.2 mL甲醇復(fù)溶，過0.22 μm濾膜，立刻上機測定。

高效液相色譜條件：色譜柱(Thermo Scientific Syncronis, 250 mm×4.6 mm×5 μm)； 預(yù)柱：(3.9 mm×20 mm×5 μm)；檢測器：可變波長掃描紫外檢測器(VWD)；檢測波長：300 nm；柱溫：30 ℃；進樣量：10 μL。流動相：甲醇∶水(92∶8)；洗脫方式：等度洗脫。根據(jù)維生素E標(biāo)準溶液的保留時間對5種植物油中的維生素E進行定性；采用外標(biāo)法對維生素E進行定量分析。維生素E標(biāo)準曲線：y=1.390 1x+0.164 4，R2=0.999 9。

2 結(jié)果與分析

2.1 制油工藝對植物油感官指標(biāo)的影響

將5種植物油的感官評價得分繪制成雷達圖，結(jié)果見圖2。對于亞麻籽油、菜籽油，原料經(jīng)過高溫焙炒處理后其滋味、色澤、氣味、透明度、黏度得分都有所提升。特別是對于亞麻籽油，高溫焙炒使得亞麻籽中一些脂溶性色素溶于油中，油的色澤呈現(xiàn)出金黃色。對于芝麻油，焙炒增加了油中的香氣，但其余4項指標(biāo)的得分都低于冷榨油。熱榨花生油、熱榨葵花籽油的各項得分都低于冷榨油；在氣味方面，這2種油都表現(xiàn)出了淡淡的青草味和酸敗味。熱榨葵花籽油的各項得分都遠低于冷榨油，可能是由于焙炒條件過于強烈，葵花籽仁的細胞結(jié)構(gòu)遭到了破壞，導(dǎo)致熱榨葵花籽油的滋味、色澤、透明度得分均遠低于冷榨組。郭海洋等[16]在研究不同預(yù)處理對山柚油的感官評價影響時，也發(fā)現(xiàn)焙炒前處理的山柚油色澤和透明度得分相比于未處理組、烘烤預(yù)處理組和微波預(yù)處理組都有明顯的下降。

2.2 制油工藝對植物油理化指標(biāo)的的影響

過氧化值反映了油脂中過氧化物的含量；酸價是衡量油脂中游離脂肪酸含量的指標(biāo)。由表2可知，5種冷榨植物油的過氧化值、酸價均低于熱榨植物油，可能是由于在高溫焙炒的條件下，油脂發(fā)生氧化，產(chǎn)生的過氧化物不穩(wěn)定，分解成一系列醛、酮、酸等化合物[17]，使得熱榨油過氧化值、酸價升高。皂化值的高低表示油脂中脂肪酸分子量的大小。皂化值越低，說明脂肪酸分子量越大。除葵花籽油外，其他植物油之間皂化值差異不顯著(P>0.05)。焙炒后油的皂化值均低于冷榨油，可能是由于高溫焙炒過程中熱的作用使得部分油脂變質(zhì)，不飽和鍵被破壞，但破壞量很小。這與李曉棟等[18]在研究冷榨、熱榨對芝麻油品質(zhì)的影響時得到的結(jié)論一致。色澤分析表明，熱榨油的顏色均比冷榨油的深，可能是由于高溫焙炒過程有助于植物油料中脂溶性色素溶出。王屋梁[5]在研究不同工藝制取的花生油品質(zhì)時得出結(jié)論，高溫焙炒時，植物油料蛋白質(zhì)中氨基酸會與還原糖的羰基發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)物使得熱榨油的色澤進一步加深。油料中的水分及揮發(fā)性物質(zhì)在高溫焙炒的過程中受熱散失，使得熱榨油的水分及揮發(fā)性物質(zhì)含量均要小于冷榨油。

表2 螺旋壓榨制油法對不同植物油理化指標(biāo)的影響

表3 螺旋壓榨制油法對不同植物油脂肪酸含量的影響/g/100 g

2.3 制油工藝對植物油主體組分的影響

2.3.1 制油工藝對植物油脂肪酸的影響

表3所示為螺旋壓榨制油法對5種植物油脂肪酸組成的影響。結(jié)果表明同一種植物油料熱榨和冷榨對脂肪酸組成的影響不大，說明不同的制油工藝對于植物油的脂肪酸組成沒有明顯的影響。趙丹等[14]在研究制油工藝對油脂品質(zhì)影響時得到了相似的結(jié)論?？赡苁且驗?80～200 ℃的焙炒對于脂肪酸的破壞程度小。亞麻籽油中含量最高的是亞麻酸(C18∶1)，菜籽油和葵花籽油中含量最高的是油酸(C18∶1)，芝麻油和花生油中含量最高的是亞油酸(C18∶2)。5種植物油中不飽和脂肪酸的含量均較高。

2.3.2 制油工藝對植物油揮發(fā)性組分的影響

5種食用植物油主要揮發(fā)性成分及相對含量見圖3，檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)主要包括酯類、雜環(huán)類、烯類、烷烴類、酮類、醛類、酸類、醛類、醇類和其他物質(zhì)。冷榨油中，亞麻籽油中共檢測出36種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括酸類和醛類物質(zhì)，含量較高的有己酸和(E,E)-2,4-庚二烯醛；菜籽油共檢測出35種揮發(fā)性物質(zhì)，以酸類和醛類化合物居多。芝麻油中共檢測出36種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括醛類物質(zhì)和雜環(huán)類化合物，醛類物質(zhì)占比最大，為41.15%，其中(E,E)-2,4-庚二烯醛的質(zhì)量分數(shù)達到了18.08%；花生油中共檢測出28種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括醛類化合物和雜環(huán)類化合物，雜環(huán)類化合物以呋喃類化合物為主，占比19.02%；葵花籽油中共檢測出42種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括烯類、醛類和雜環(huán)類化合物。

圖3 螺旋壓榨制油法對不同植物油揮發(fā)性組分含量的影響

熱榨菜籽油中主要揮發(fā)性物質(zhì)為醇類和雜環(huán)類物質(zhì)。醇類化合物一般氣味柔和[19]，具有清香氣息。雜環(huán)類物質(zhì)中，主要成分為吡嗪類物質(zhì)，其是高溫處理過程中糖和氨基酸之間美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物[20]，主要的香氣特征是燒烤味，這也是熱榨菜籽油有獨特香氣的原因之一；熱榨花生油中主要揮發(fā)性物質(zhì)為了酸類和酮類物質(zhì)，酮類化合物一般被認為是不飽和脂肪酸的氧化降解產(chǎn)物，能夠賦予植物油一定的果香氣味[21]；而酸類化合物是植物油中游離脂肪酸斷裂產(chǎn)物，在濃度較高時具有刺激的脂肪氣息。

熱榨葵花籽油中的主要揮發(fā)性物質(zhì)為烯類物質(zhì)，烯類物質(zhì)能賦予植物油堅果香味，但較高含量的烯類物質(zhì)使得葵花籽油特征風(fēng)味化合物減少，產(chǎn)生了不良的焦糊味。這種現(xiàn)象也能解釋在感官評定結(jié)果中熱榨葵花籽油的綜合評分要遠小于冷榨油。周萍萍[22]在研究烘烤預(yù)處理對于葵花籽油的風(fēng)味影響時也發(fā)現(xiàn)160 ℃以上的高溫會給油樣帶來明顯的焦糊味，并且焦味一定程度上掩蓋了葵花籽油的特征風(fēng)味。

2.3.3 制油工藝對植物油甘油三酯組成的影響

由表4、表5可以看出，同一原料熱榨油和冷榨油 的主要脂肪酸組成變化不大，說明制油工藝對主要甘油三酯的組成沒有明顯影響。比較5種植物油甘油三酯含量分布差異，除亞麻籽油外，其他4種植物油的主要甘油三酯分布在ECN的42～48(LLL、LLO、OOL、OOO)區(qū)域。菜籽油中、花生油、葵花籽油中OOO含量最高；芝麻油中OOL含量最高；亞麻籽油的甘油三酯種類主要以含亞麻酸的甘油三酯為主，這與表3中5種植物油脂肪酸含量的測定結(jié)果一致。

表4 熱榨植物油甘三酯質(zhì)量分數(shù)分布情況/%

表5 冷榨植物油甘三酯質(zhì)量分數(shù)分布情況/%

2.4 制油工藝對植物油微量組分的影響

研究結(jié)果表明熱榨工藝制取的菜籽油總酚含量最高，達到了164.42 μg/g。熱榨工藝制取的植物油總酚含量均高于冷榨工藝，熱榨亞麻籽油、菜籽油、芝麻油、花生油、葵花籽油中總酚的含量分別是冷榨油的1.2、1.7、1.1、1.5、1.5倍。這種現(xiàn)象可能與高溫焙炒處理有關(guān)，高溫焙炒過程中，熱榨油中的多酚多聚物的化學(xué)鍵斷裂，釋放出更多的酚類物質(zhì)，其次美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物在某種程度上可以保護酚類物質(zhì)不被氧化[23]。這與李志曉等[24]在研究制油工藝對油茶籽油中酚類物質(zhì)含量的影響時得出的結(jié)論一致。

冷榨菜籽油中維生素E含量最高，達854.60 mg/kg；熱榨芝麻油中維生素E含量最低，為370.95 mg/kg。熱榨工藝制得的亞麻籽油、花生油、葵花籽油中維生素E含量顯著高于冷榨油(P<0.05)，王屋梁等[23]在研究制油工藝對花生油品質(zhì)影響時得到了相似的結(jié)論，可能是因為高溫焙炒有助于脂肪伴隨物的溶出，同時美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可以保護維生素E不被氧化。但冷榨菜籽油、芝麻油中維生素E含量顯著高于熱榨油(P<0.05)，魏貞偉等[25]在研究冷、熱榨葵花籽油品質(zhì)時發(fā)現(xiàn)熱榨葵花籽油相較于冷榨葵花籽油維生素E含量明顯降低，可能是高溫使維生素E發(fā)生一定的分解，導(dǎo)致維生素E含量下降。造成這一現(xiàn)象的原因還有待進一步研究。

圖4 螺旋壓榨制油法對不同植物油微量組分含量的影響

3 結(jié)論

熱榨菜籽油、亞麻籽油的感官綜合得分優(yōu)于冷榨油，但熱榨工藝會給芝麻油、花生油、葵花籽油帶來酸敗味，熱榨葵花籽油的感官綜合得分明顯低于冷榨油；對于同一油料，熱榨油的酸價與過氧化值均高于冷榨油，但熱榨工藝會使植物油皂化值相較于冷榨油降低；制油工藝對于植物油脂肪酸組成和甘油三酯組成影響較小，但熱榨工藝會使植物油揮發(fā)性組分發(fā)生一定的變化，對于菜籽油和花生油的影響最為明顯；熱榨工藝會使植物油中總酚含量有不同程度的增加，熱榨菜籽油總酚含量增幅最為明顯，為冷榨的1.7倍。亞麻籽、花生、葵花籽經(jīng)過熱榨后維生素E含量顯著升高(P<0.05)，但在菜籽油和芝麻油中維生素E含量顯著降低(P<0.05)。熱榨、冷榨油的質(zhì)量均符合其對應(yīng)國家標(biāo)準的質(zhì)量要求。