微波預(yù)處理對(duì)沙棘油得率和品質(zhì)的影響

張 逸 黃鳳洪 馬忠華 黃慶德 臧茜茜 陳 鵬 鄧乾春

(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1，武漢 430062)(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所-無(wú)限極(中國(guó))有限公司功能油脂聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室2，廣州 510665)

微波預(yù)處理對(duì)沙棘油得率和品質(zhì)的影響

張 逸1黃鳳洪1馬忠華2黃慶德1臧茜茜1陳 鵬1鄧乾春1

(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1，武漢 430062)(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所-無(wú)限極(中國(guó))有限公司功能油脂聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室2，廣州 510665)

在2 450 MHz、560 W的微波條件下，分別對(duì)沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果進(jìn)行0～5 min預(yù)處理，研究微波不同時(shí)間對(duì)溶劑法所提沙棘籽油、沙棘果油及沙棘全果油的得率和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，微波預(yù)處理能提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率，最高增加比例分別為9.49%、28.35%、18.21%；隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，沙棘籽油中維生素E含量呈下降趨勢(shì)，而沙棘果油和沙棘全果油則相反；3種油中植物甾醇含量先增加后減少；沙棘籽油總酚呈先增加后減少的趨勢(shì)，沙棘果油和沙棘全果油則呈上升趨勢(shì)；微波也會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化值和酸價(jià)的升高，而微波預(yù)處理對(duì)脂肪酸組成的影響不大。由此可見(jiàn)，合適的微波預(yù)處理時(shí)間能同時(shí)提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油得率及改善其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

微波預(yù)處理 沙棘油 溶劑提取法 得率

沙棘(Hippopha?rhamnoidesL.)為胡頹子科酸刺屬的灌木或小喬木[1]，是醫(yī)食兩用的植物，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開(kāi)發(fā)潛力，沙棘油提取于沙棘果實(shí)或種子，分為沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油，含有多不飽和脂肪酸、維生素E、植物甾醇、類胡蘿卜素、多酚等生物活性成分。沙棘油具有保護(hù)心血管、改善胃腸道、促進(jìn)皮膚組織再生、保護(hù)肝損傷等功效[2-5]，因此，沙棘油作為特種功能性油脂，在食品、醫(yī)藥保健品、化妝品等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。然而，Yang等[6]報(bào)道沙棘籽的含油量一般為10%左右，沙棘果的含油量為1.4%～13.7%。含油量較低以及得率不高就極大限制了沙棘油的深度利用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因而提高沙棘油的得率或改善沙棘油的品質(zhì)值得深入研究。對(duì)油料進(jìn)行預(yù)處理以提高油脂得率及改善油脂品質(zhì)是有效手段之一，傳統(tǒng)的預(yù)處理方法有脫殼、粉碎、研磨、加熱和酶解等[7]，但傳統(tǒng)預(yù)處理耗時(shí)長(zhǎng)或成本高；新型的微波技術(shù)通過(guò)物料分子與電磁場(chǎng)間的相互作用傳遞能量，可以對(duì)較厚物料進(jìn)行快速、完整的加熱，從而破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促進(jìn)油脂和營(yíng)養(yǎng)成分的溶出[8-9]。沙棘油的提取方法一般為溶劑法、超臨界CO2萃取法等[6]，而將微波預(yù)處理技術(shù)與常見(jiàn)沙棘油提取方法相結(jié)合并系統(tǒng)分析其品質(zhì)的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)分別以籽、果、全果為原料，探討微波預(yù)處理對(duì)溶劑法提取沙棘油得率、理化品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，并試圖推測(cè)其變化規(guī)律和機(jī)制，為深入開(kāi)發(fā)利用沙棘油提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料與試劑

沙棘干果：青海康普生物科技股份有限公司；正己烷、無(wú)水乙醇為分析純：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鉀、氫氧化鈉為分析純：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；正己烷、異丙醇為色譜純：德國(guó)Merck公司；福林酚、5α-膽甾烷、生育酚標(biāo)品、植物甾醇標(biāo)品：美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

DU800型紫外分光光度計(jì):德國(guó)Beckman Coulter公司；Agilent 6890氣相色譜儀:美國(guó)Agilent Technologies公司；Essentia LC-15C高效液相色譜儀:日本島津公司。

1.2 方法

1.2.1 原料微波預(yù)處理

將沙棘全果于40 ℃烘箱烘24 h，4 500 r/min粉碎3 s，過(guò)篩分離得到沙棘籽和沙棘果肉，將沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果調(diào)水至12%，密封放置在4 ℃冰箱中保持24 h，使水分均勻分布，將120 g待微波樣品分別平鋪于3個(gè)直徑為75 mm的平皿中，置于微波爐轉(zhuǎn)盤上，設(shè)置微波頻率2 450 MHz，功率560 W，進(jìn)行微波處理0～5 min。

1.2.2 沙棘油的制備

粉碎微波0～5 min的沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果，并過(guò)40目篩，準(zhǔn)確稱取一定量的樣品粉末于具塞平底燒瓶中，然后加入正己烷(料液比1:10)，置于45 ℃恒溫水浴鍋中攪拌提取2 h，經(jīng)抽濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)及氮吹揮干溶劑，得到沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油，稱重并按下式計(jì)算得率：

得率=(m/M)×100%

式中：m為沙棘籽油、沙棘果油或沙棘全果油的質(zhì)量/g；M為沙棘籽粉、沙棘果肉粉或沙棘全果粉的干質(zhì)量/g。

1.2.3 理化指標(biāo)及沙棘油生物活性成分測(cè)定

1.2.3.1 理化指標(biāo)

酸值：GB/T 5530—2008；過(guò)氧化值：GB/T 5538—2008；脂肪酸組成：EN14103。

1.2.3.2 維生素E

采用AOCS Official Method Ce 8-89的方法，精確稱取約2 g的待測(cè)油樣于25 mL的容量瓶?jī)?nèi)，并加入一定量的正己烷，搖動(dòng)至樣品溶解，用正己烷定容至刻度，然后用HPLC測(cè)定維生素E的含量，流動(dòng)相為正己烷:異丙醇=99.5:0.5(V/V)，進(jìn)樣量20 μL，流速為1.0 mL/min。

1.2.3.3 植物甾醇

參照Azadmard-Damirchi等[10]的方法，稍作修改。

植物甾醇的提取：稱取0.03 g油樣(精確到0.000 1 g)于10 mL塑料離心管中，加入3 mL 2 mol/L的氫氧化鉀-乙醇溶液、150 μL 0.5 mol/L的5α-膽甾烷內(nèi)標(biāo)溶液(溶于正己烷中)，于90 ℃、160 r/min水浴搖床皂化20 min后取出冷卻至室溫，再加入2 mL蒸餾水和1.5 mL正己烷，于漩渦儀上漩渦5 min，然后在5 000 r/min下離心10 min，重復(fù)提取3次，合并3次上清液進(jìn)行氣相色譜分析。

氣相色譜分析條件：Agilent 6890型氣相色譜儀，Agilent 7683B自動(dòng)進(jìn)樣器，氫火焰離子化檢測(cè)器；Agilent DB-5HT色譜柱(毛細(xì)管柱：30.0 m×320 μm×0.10 μm)；進(jìn)樣量2 μL，進(jìn)樣口溫度260 ℃，載氣20 mL/min(等待2 min)，隔墊掃吹流量3～5 mL/min；柱箱溫度60 ℃保持1 min，程序升溫：40 ℃/min升到310 ℃，保持時(shí)間6 min，后運(yùn)行380 ℃，4 min；載氣為氦氣，流量2.0 mL/min，分流模式，分流比25:1，分流流量50 mL/min；檢測(cè)器溫度310 ℃，氫氣流量40 mL/min，空氣流量450 mL/min，恒定柱流量+氦氣尾吹流量30 mL/min。

1.2.3.4 總酚

沙棘油中多酚萃取參照Koski等[11]、Khatta等[12]和張苗[13]的方法，準(zhǔn)確稱取1.25 g油樣于10 mL塑料離心管中，加入1.5 mL的正己烷和1.5 mL的80%甲醇水溶液后于室溫下在漩渦混合儀中混合5 min，再在5 000 r/min的條件下離心10 min，將上層油樣轉(zhuǎn)移至塑料離心管，在相同條件下重復(fù)萃取3次，將3次提取液合并混勻。

總酚含量測(cè)定采用Folin-Ciocalteau法[14]。取0.5 mL上述多酚提取液加入到10 mL比色管中，依次加入5 mL蒸餾水、0.5 mL福林酚試劑后混合均勻放置3 min，再加入1 mL澄清的飽和碳酸鈉溶液并用蒸餾水定容至10 mL，混勻后于室溫下靜置反應(yīng)1 h，在765 nm處測(cè)定樣品的吸光度，結(jié)果用沒(méi)食子酸當(dāng)量表示，即mg GAE/100 g。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010處理數(shù)據(jù)，SPSS 18.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波預(yù)處理對(duì)沙棘油得率的影響

由表1可見(jiàn)，溶劑法提取沙棘油得率受微波影響顯著(P<0.05)。3種沙棘油的得率從高到低依次為籽油、全果油和果油，隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，沙棘油的得率都呈上升的趨勢(shì)，微波處理5 min后，籽油、果油和全果油的得率與0 min比，分別提高了9.49%、28.35%、18.21%，原因可能是微波對(duì)水分子作用，使水分子加快振動(dòng)頻率，產(chǎn)生摩擦，使溫度升高，促使含油細(xì)胞破裂[15]。Uquiche等[16]研究了微波預(yù)處理對(duì)智利榛子油得率的影響，研究表明相同微波功率下，微波時(shí)間越長(zhǎng)，得率越高。李媛媛等[17]的研究也表明了微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)能提高亞麻籽油的得率。可見(jiàn)，微波預(yù)處理能顯著提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率。

2.2 微波預(yù)處理對(duì)沙棘油品質(zhì)的影響

2.2.1 酸價(jià)及過(guò)氧化值

由表2可見(jiàn)，酸價(jià)和過(guò)氧化值受微波影響顯著(P<0.05)。籽油和果油的酸價(jià)先增加后減少，全果油酸價(jià)呈上升趨勢(shì)，3種沙棘油的酸價(jià)范圍分別為1.93～2.55、8.99～11.44、6.85～10.38 mg KOH/g，從表2中還可以看出，籽油的酸價(jià)低于果油和全果油，可能是因?yàn)槲⒉ㄊ股臣饨M織中的更多有機(jī)酸溶入到油中；隨著微波時(shí)間增加，3種沙棘油的過(guò)氧化值均呈先增大后減小的趨勢(shì)，如籽油在4 min時(shí)過(guò)氧化值達(dá)到26.17 mmol/kg，5 min時(shí)下降為2.62 mmol/kg，原因可能是微波時(shí)間延長(zhǎng)，油料受到的熱能逐漸增加，油脂先氧化為初級(jí)氧化產(chǎn)物即氫過(guò)氧化物，過(guò)氧化值增加，隨著溫度不斷升高，不穩(wěn)定的氫過(guò)氧化物進(jìn)一步氧化分解為二級(jí)產(chǎn)物，導(dǎo)致過(guò)氧化值的降低。馬勇等[15]、陳升榮等[18]、楊湄等[19]的結(jié)果表明微波預(yù)處理也能導(dǎo)致花生油、茶葉籽油和菜籽油的過(guò)氧化值下降。故沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果不適于長(zhǎng)時(shí)間的微波處理，3 min之內(nèi)較為適宜。

表1 微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘油得率的影響/%

注:表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。同行字母不同表示差異顯著(P<0.05)，余同。

表2 微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘油酸價(jià)及過(guò)氧化值的影響

2.2.2 脂肪酸

從表3可知，籽油中主要的脂肪酸為亞油酸、α-亞麻酸和油酸，果油為棕櫚酸、棕櫚油酸和油酸，而全果油則為棕櫚酸、棕櫚油酸、油酸、亞油酸和α-亞麻酸，與已有報(bào)道相一致[20-21]，其中籽油中α-亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.64%，果油中棕櫚油酸為30.58%，全果油中α-亞麻酸和棕櫚油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為18.42%和12.99%，是沙棘油發(fā)揮緩解視疲勞、增強(qiáng)免疫力、抗炎等功能的重要物質(zhì)[22]。微波預(yù)處理不同時(shí)間對(duì)3種油脂的脂肪酸組成均未產(chǎn)生明顯影響，α-亞麻酸、亞油酸等多不飽和脂肪酸也較為穩(wěn)定。

2.2.3 維生素E

維生素E是一種天然抗氧化劑，能減緩油脂的氧化。表4方差分析結(jié)果表明，維生素E含量受微波影響顯著(P<0.05)。籽油中維生素E檢測(cè)出了α-生育酚和γ-生育酚，果油和全果油中的維生素E則主要為α-生育酚，3種油的維生素E含量高低順序?yàn)楣?全果油>籽油。經(jīng)微波預(yù)處理后，籽油中維生素E含量呈下降趨勢(shì)，從0 min的225.51 mg/100 g下降到5 min的212.14 mg/100 g；而果油和全果油則相反，微波預(yù)處理5 min，維生素E含量分別從微波前的364.33、290.14 mg/100 g上升到435.98、309.81 mg/100 g。Azadmard-Damirchi等[10]比較了0、2、4 min的微波預(yù)處理?xiàng)l件下菜籽油中生育酚的含量，結(jié)果表明生育酚含量先增加后減少；Cheng等[23]報(bào)道了微波1～2 min，棕櫚油中的維生素E含量增加，微波3～4 min，棕櫚油中的維生素E含量則依次減少。3種油維生素E含量受微波影響存在差異，可能是由于沙棘果不同提取部位受微波影響的機(jī)制不同，微波對(duì)籽油中維生素E的破壞大于維生素E的溶出，導(dǎo)致籽油中維生素E含量減少；而沙棘果肉中含有更多的維生素C、多酚等抗氧化成分[24]，會(huì)與維生素E的氧化產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，從而可以減少微波高溫對(duì)維生素E的破壞。結(jié)果表明，微波預(yù)處理能一定程度影響沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油中的維生素E含量。

表3 微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘油脂肪酸組成的影響/%

表4 微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘油維生素E的影響/mg/100 g

2.2.4 植物甾醇

植物甾醇是植物油中的天然成分，具有減少血清膽固醇、降低心血管疾病等功能。表5表明，植物甾醇含量受微波影響顯著(P<0.05)。籽油中檢測(cè)出5種植物甾醇單體，即菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇和Δ5燕麥甾醇；而果油和全果油中還檢測(cè)出了膽甾醇。隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，籽油、果油和全果油中的甾醇單體及甾醇總量都有先增加后減少的趨勢(shì)，3種油的甾醇總量最大值分別為958.40(籽油2 min)、1 092.50(果油3 min)、1 056.97 mg/100 g(全果油3 min)，比未微波(0 min)的含量分別增加了7.70%、15.83%、5.79%，而到微波5 min時(shí)，甾醇總量又依次減少到879.23、1 055.22、946.70 mg/100 g。籽油、果油和全果油中的甾醇單體和甾醇總量隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)都有先增加后減少的趨勢(shì)，這可能是由于微波處理對(duì)沙棘籽及沙棘果肉組織細(xì)胞有破壞作用，有助于沙棘籽及果肉中甾醇的溶出，但隨著微波輻射時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度的上升，高溫下易氧化的植物甾醇被氧化分解，導(dǎo)致甾醇含量的降低；Azadmard-Damirchi等[10]研究了微波預(yù)處理對(duì)菜籽油中植物甾醇的影響，結(jié)果表明菜籽油中植物甾醇含量隨微波時(shí)間增加而增加，與本研究結(jié)果不一致，原因可能是微波對(duì)不同原料的影響有差異。可見(jiàn)，微波預(yù)處理對(duì)沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的植物甾醇含量有一定程度的影響。

2.2.5 總酚

多酚是一種具有多元酚結(jié)構(gòu)的重要次生代謝產(chǎn)物，具有強(qiáng)抗氧化活性。由表6可知，果油和全果油中的總酚含量明顯高于籽油，隨著微波時(shí)間延長(zhǎng)，籽油總酚先增加后減少，果油和全果油則一直增加，微波對(duì)3種油的總酚含量影響顯著(P<0.05)。在4 min時(shí)，籽油總酚含量最高，為46.50 mg GAE/100 g，是0 min時(shí)的4.33倍，5 min時(shí)減少為25.76 mg GAE/100 g；在5 min時(shí)，果油和全果油總酚含量最高，分別為125.84、152.40 mg GAE/100 g，比0 min時(shí)分別增加了84.87%和189.40%，增量明顯。微波預(yù)處理能顯著增加沙棘油中總酚含量，其原因一方面是微波破壞了沙棘籽和沙棘果的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了多酚的釋放；另一方面是微波使更多的結(jié)合酚轉(zhuǎn)化成游離酚，進(jìn)而隨正己烷提取溶入油中；而長(zhǎng)時(shí)間的微波會(huì)使籽油總酚含量降低，原因可能是過(guò)高的溫度破壞了油料結(jié)構(gòu)，使易于氧化的多酚發(fā)生了氧化分解，導(dǎo)致籽油中總酚含量下降。Wataniyakul等[25]研究表明微波預(yù)處理使脫脂米糠中的總酚含量比未微波時(shí)增加了55%；Jiao等[26]探討微波處理對(duì)南瓜籽油的影響，結(jié)果表明微波能明顯提高南瓜籽油中的總酚含量。由此可見(jiàn)，一定時(shí)間的微波預(yù)處理能有效提高沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油中的總酚含量。

表5 微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘油植物甾醇的影響/mg/100 g

表6 微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘油總酚的影響/mg GAE/100 g

3 結(jié)論

本試驗(yàn)將微波預(yù)處理與溶劑法提取沙棘油相結(jié)合，系統(tǒng)研究了微波預(yù)處理時(shí)間對(duì)沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率、酸價(jià)、過(guò)氧化值及主要生物活性成分的影響。研究表明，隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，沙棘籽油、沙棘果油和沙棘全果油的得率都呈上升趨勢(shì)；維生素E(籽油除外)、植物甾醇和總酚含量都有所增加，其中總酚含量增加尤其明顯，但微波時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致這些生物活性成分的減少以及酸價(jià)和過(guò)氧化值的增加，降低了油的品質(zhì)；微波對(duì)3種油的脂肪酸組成影響不大，其中重要的n-3、n-6和n-7系列不飽和脂肪酸都不會(huì)因?yàn)槲⒉ㄝ椛涠獾狡茐摹９蔬x擇合適的微波時(shí)間對(duì)沙棘油得率及品質(zhì)的提高有重要作用，本研究得出沙棘籽、沙棘果肉和沙棘全果分別微波處理2 min、2或3 min、3 min較為適宜，因?yàn)樵撐⒉〞r(shí)間下，3種沙棘油的得率、維生素E、植物甾醇、總酚均較高，而酸價(jià)、過(guò)氧化值變化較小，油脂均有理想的理化品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。可見(jiàn)，微波預(yù)處理對(duì)解決沙棘油得率低的問(wèn)題以及改善沙棘油的品質(zhì)具有一定的意義。

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Effect of Microwave Pretreatment on Yield and Quality of Sea Buckthorn Oil

Zhang Yi1Huang Fenghong1Ma Zhonghua2Huang Qingde1Zang Xixi1Chen Peng1Deng Qianchun1

(Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition,Oil Crops Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences1,Wuhan 430062)(Joint Laboratory of Functional Oils and Fats,Oil Crops Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences-Infinitus (China)Co. Ltd.2,Guangzhou 510665)

Sea buckthorn seeds,pulp and whole berries were pretreated for 0 to 5 min with microwaves under 560 W at frequency of 2 450 MHz respectively,the effect of microwave pretreatment time on the yield and quality of sea buckthorn seed oil,pulp oil and whole berry oil extracted by solvent method was investigated.Results indicated that microwave pretreatment could increase the yield of sea buckthorn seed oil,pulp oil and whole berry oil,the highest increased proportion were 9.49%,28.35% and 18.21%,respectively.It would decreased the content of vitamin E of seed oil and increased it of pulp oil and whole berry oil with the duration of microwave,and the content of phytosterol in three kinds of oil increased initially and then decreased,the changes of total phenol in seabuckthorn seed oil as same as the phytosterol,but the content of seabuckthorn pulp oil and whole berry oil tended to go up.Besides,microwave could also lead to increase peroxide value and acid value.However,the impact of microwave pretreatment on fatty acids composition was unconspicuous.In conclusion,appropriate microwave pretreatment time would increase the yield of sea buckthorn seed oil,pulp oil and whole berry oil and improve its nutritional quality.

microwave pretreatment,sea buckthorn oil,solvent extraction method,yield

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所所長(zhǎng)基金(161017 2014006)

2015-10-14

張逸，男，1986年出生，碩士，脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)

鄧乾春，男，1979年出生，副研究員，脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)

TQ646.4

A

1003-0174(2017)05-0068-07