富硒食用油的研發現狀及展望

徐豐圓,劉童瑩,余楨婷,劉玉環,*,鄒慧芳,王允圃,*, 鄭洪立,巫小丹,阮榕生,劉 洋,彭 強

(1.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047; 2.南昌大學生物質轉化教育部工程研究中心,江西南昌 330047; 3.江西省婦幼保健院,江西南昌 330006; 4.南昌大學食品學院,江西南昌 330047)

富硒食用油的研發現狀及展望

徐豐圓1,2,劉童瑩3,余楨婷2,劉玉環1,2,*,鄒慧芳2,王允圃2,*, 鄭洪立2,巫小丹2,阮榕生1,2,劉 洋2,彭 強4

(1.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室,江西南昌 330047; 2.南昌大學生物質轉化教育部工程研究中心,江西南昌 330047; 3.江西省婦幼保健院,江西南昌 330006; 4.南昌大學食品學院,江西南昌 330047)

硒是人體必需的微量元素,缺硒或硒過量都可導致人類機體一系列疾病。因此,富硒食用油的研究引起了學者們的廣泛關注。為梳理富硒食用油的研發現狀和預測未來發展方向,本文綜述了富硒油的富硒方法、研究現狀及存在的問題,同時著重介紹了國內外富硒標準的制定,最后預測了富硒食用油未來發展方向,主要包括尋求兼備天然抗氧化及補硒功能的富硒大蒜和富硒藻類提取物添加生產富硒食用油,開發富硒固態凝膠油等。

有機硒,食用油,天然抗氧化劑,微藻,富硒食用油

硒是人類維持健康的必需微量元素[1]。硒通過提高人體免疫系統的保護功能以抵抗各種疾病[2]。實驗證明,硒不僅對心臟有抗氧化保護作用,對冠心病的臨床癥狀還有緩解作用,所以對于心臟健康,硒顯得不可或缺。在糖尿病防治方面,硒能降低血糖[3]。有文獻報道[4],硒有胰島素樣作用,能刺激脂肪細胞膜上葡萄糖載體的轉運過程,因此,硒對胰島損傷的糖尿病小鼠仍能發揮較好的作用。由此可見,補硒不僅可以減少糖尿病的風險,而且可以輔助治療糖尿病[5]。含硒的生物大分子如硒多糖、硒蛋白等也具有增強免疫、抗氧化、預防腫瘤等多種生理功能[6]。研究發現,兒童貧血與攝入硒含量過低有關[7]。中國的大部分地區屬于缺硒地區,總缺硒人口多達7億[8]。自然條件導致大多數地區天然種植作物硒含量不足,人們日常生活攝入硒含量過低,缺硒狀況嚴重。提高人體硒含量的辦法包括服用富硒藥物及食用富硒食物,現階段彌補硒不足的辦法主要通過食物的攝入[9]。如Jozanov-Stankov O N等實驗證明人類可以通過服用富硒小麥及其制品,有效的增加血漿硒濃度[10]。可以利用富硒地區的天然富硒土壤條件生產富硒農產品以造福我國廣大人民。

硒分為有機硒和無機硒兩類。無機硒以亞硒酸鈉為代表,一些藥物、加硒食品(如加硒鹽)等添加的是亞硒酸鈉。無機硒利用率低,長期服用安全性差。有機硒是通過植物、藻類和微生物經由同化作用將無機硒轉化而成的含硒有機化合物,具有更高的安全性和很高的營養吸收效率、保健作用、拮抗和減低重金屬元素毒性的作用[11]。

植物組織中的有機硒形式多樣。植物體內無機硒含量較少,約占8%左右,主要以低分子量化合物形式存在,其價態常為Se5+,偶見游離Se。有機硒占硒總量的80%以上,蛋白類硒為有機硒的主要成分。硒代胱氨酸及其衍生物如硒-甲基硒代半胱氨酸以及硒代蛋氨酸等是生物體內重要的低分子量有機硒化合物[12]。硒代氨基酸形式在聚硒和非聚硒植物之間有明顯差別,前者以硒-甲基硒代半胱氨酸為主;后者則以硒蛋氨酸為主。植物體內高分子量含硒化合物包括硒肽、硒蛋白、含硒核糖核酸與蛋白的復合體等,硒蛋白中21.91%的硒存在于硒代甲硫氨酸[13]。對于生物體內其它含硫化合物中的硫元素是否存在硒代的可能性則鮮有報道。

1 富硒食用油研究現狀

脂肪為人類需要的七大營養素之一,除了作為人產熱營養素之外,還為人類提供許多功能性成分,如核黃素、磷脂、多種脂溶性維生素、不飽和脂肪酸等。如何讓分子結構中只有C、H、O的食用油脂富含有機硒一直是企業家關注的油脂提質亮點。眾所周知,油脂精煉依次經過脫膠、脫酸、脫色、脫臭四大嚴苛化學和物理化學過程。油脂經過精煉的過程中,往往因為高溫加工增加了其聚合甘油酯等反式酸含量[14]。反式脂肪酸的過量攝入,將提高人體血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的含量,不僅可能加重冠心病,也增加了其它心血管疾病和糖尿病的危險[15-16]。高飽和脂肪酸的攝入,將降低精子濃度及其數量[17]。菜籽油經精煉雖然在某種程度上滿足了消費者對商品食用油的感官品質要求,但在精煉過程中生育酚(VE)、皂甙、磷脂、植物甾醇等有利于民眾健康的微量物質也基本損失殆盡[18]。不僅菜籽油,茶籽油經過精煉之后,各種營養成分也損失嚴重[19]。其他的油經過精煉,也有不同程度的營養損失和過氧化值的提高[20]。至今沒有文獻證明經過傳統工藝精煉富硒植物,從而得到的食用油可以達到富硒要求。未經精煉的冷軋油含有更多的功能性成分、微量元素并帶有天然的油脂香味,具備非常受歡迎的感官特性。然而,未經精煉的冷軋食用油氧化安定性欠佳[21]。簡單加工時利用適當冷軋加工工藝獲得的優質植物油,經過機械離心可以去除大部分的物理性雜質和礦物質,最大限度的保留多種天然營養成分,包括寶貴的天然抗氧化活性成分和多種維生素等,再輔助以天然的抗氧化添加劑的條件下,在絕氧、避光和低溫等適宜條件有望達到一至兩年保存時間,以期達到商業化生產所需的抗氧化安定性要求。

食用油市場需求量大,因此富硒食用油的研究生產有客觀的發展空間。但關于富硒食用油的研究相對較少。植物葉面噴灑硒酸鈉或亞硒酸鈉是一種常用的促進植物富硒做法,Gupta U C通過向葉面施硒的辦法,得到了富硒苜蓿和富硒大麥[22]。Pang G等對綠茶進行了亞硒酸鹽或硒酸鹽的肥料的葉面施用,不僅得到了富硒綠茶,還發現應用硒顯著增加了綠茶芽數和產量,綠茶葉的甜度和香氣也顯著增強,硒的應用使苦味顯著降低[23]。劉春菊[24]等利用葉面富硒法得到了富硒玉米,且實驗證明硒肥濃度與鮮食玉米中總硒和有機硒含量均呈正相關關系。

關于富硒油料植物的研究,依舊不夠充足。Primo Proietti等人利用葉面噴灑法得到了富硒橄欖油,在未經精煉的情況下其硒含量達956.6 μg/kg,但文章未說明其硒的存在形式[25]。劉大川[26]等以含硒量高的菜籽毛油為原料,經過脫膠、脫酸、脫色、脫臭等工序適度提煉成含硒量高的含硒菜籽油,其硒含量不低于0.05 mg/L,其中硒以哪種形態出現也未見報道。程祥[27]用富硒花生米做原料,采用石油醚提取富硒花生油,但是未見關于花生油脂中硒的含量以及存在形態的報告。杜云芳[28]在葵花籽的母體葵花的生長環境中人為施加硒元素,將生物活性很低的無機硒通過葵花生長、發育、結果等的生理代謝過程轉化為生物活性高的有機硒,產生出富含硒元素的葵花籽,然后將葵花籽加工制成富硒保健葵花籽油,該精煉葵花油中的硒含量≥0.8 mg/kg,且以有機硒形式存在,但是未見關于葵花油脂中有機硒的分離與表征。趙明[29]通過施硒肥的方法使植物富硒,利用壓榨法經調和形成調和油,產品中含有機硒,其硒含量為8～30 μg/100 g,也未對油脂中有機硒進行分離與表征。蘇青云[30]等以富硒地區所產地的玉米種子為原料制備玉米油(毛油),并測定其硒含量為0.67 mg/kg,但是未見玉米油脂中硒的含量以及存在形態的報告。張忠民等[31]利用富硒地區天然條件直接取用富硒毛油,分析了不同生產工藝對硒含量的影響,并通過采用低溫冷壓浸出法生產工藝得到富硒菜籽油,硒含量在0.02 mg/kg以上,遺憾的是未見其關于硒存在形式的報道。一般認為茶油中的有機硒種類比較豐富,當硒被油茶植物吸收后會與油茶中的酚類、黃酮類、皂甙、蛋白質和氨基酸等生物活性物質以不同形式結合,生成不同的新物質。馬小林[32]等對油茶施肥富硒技術進行了研究,顯著提高了未精煉茶油中的硒含量,使平均硒含量達到0.0422 mg/kg,但是未對茶油油脂中硒的含量以及存在形態開展分離與表征的工作。

2 國內外富硒食用油的生產方法與富硒標準的制定

根據世界衛生組織要求:成人對硒的每日膳食最低需求量為40 μg,而營養補充硒為50～250 μg。

表1 硒膳食營養要求Table 1 The diet nutritional requirements of selenium

2014年6月12日,中國營養學會在上海正式發布了《中國居民膳食營養素參考攝入量》[33],將硒的日營養攝入最低量提高到60 μg。國家頒布的《營養素補充劑申報與審評規定(試行)》[34]中規定,硒的每日攝取量最低15 μg/d,最高100 μg/d。國外硒每日推薦量情況:英國70 μg/d,日本88 μg/d,加拿大98～224 μg/d;新西蘭56 μg/d;美國50～200 μg/d。據此我國一些專門協會、各地標準制定部門陸續出臺了富硒食用油的地方標準,都是立足硒的營養安全性的基本數據制定的標準,具有一定的參考意義。但是我國還沒有富硒食用油脂的國家標準。

中國食品工業協會花卉食品專業委員會于2013年發布的《中國食品行業標準(試行)》[35](HB001/T-2013)中規定了食用動、植物油中硒含量指標應該在0.005～0.51 mg/kg。江西省于2009年發布了《富硒食品硒含量分類標準》[36](DBD36/T566-2009)規定了食用油含硒量在0.05～1 mg/kg。陜西省安康市質量技術監督局于2010年11月發布了《富硒食品硒含量分類標準》[37](DB6124.01-2010),規定了食用動、植物油脂含硒量在0.005～0.50 mg/kg。

表2 食用油富硒標準Table 2 The standard of rich selenium oil

3 富硒食用油的研究應用

3.1 含硒天然油脂抗氧化添加劑研究

在食用油脂商品化生產中,使用化學合成的油脂抗氧化添加劑如特丁基對苯二酚TBHQ、丁基羥基茴香醚(BHA)、沒食子酸丙酯(PG)、二丁基羥基甲苯(BHT)、4-己基間苯二酚的現象十分普遍。其中BHA被發現存在致癌的可能[38],為了民眾的健康,許多國家已開始禁用。從中草藥等植物中提取的生育酚、多酚類和黃酮等各種天然抗氧化物憑借其高安全性得到了研究工作者的關注。但是最值得期待的是鮮有報道的含硫親脂性的天然抗氧化劑,大蒜提取物-大蒜精油。

大蒜對硒具有強的生物富集作用,且擁有高的生物吸收率。大蒜的含硫化合物是含硒化合物的前體,硒主要通過競爭性吸收替代硫進入大蒜精油的含硫化物內,已從大蒜中檢測出硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸和Se-甲基-硒代半胱氨酸[39]。富硒大蒜不但兼具硒和大蒜二者的生物活性部分,而且它所含有的硒成分毒性和蓄積性也會大大降低[40]。不僅如此,大蒜中的含硫有機化合物中脂溶性部分有較強的抗氧化、抗腫瘤活性、抗病原微生物、降血脂等藥理學作用[41],劉書成[42]等利用大蒜的天然抗氧化性,將大蒜精油作為天然抗氧化劑,使添加了0.2%大蒜精油的未精煉花生油在20 ℃下貨架壽命由4.2個月延長至24.3個月,大幅度的延長了未精煉花生油的貨架期。據此推測,若從富硒大蒜中提取富硒大蒜精油添加到食用油中,將可能得到富硒食用油,既可以發揮其抗氧化活性,又可以大幅度提高其保質期,為消費者提供優良的有機硒養分。

3.2 利用富硒藻類直接作為新型的油脂抗氧化添加物

關于微生物、微藻轉化無機硒成為有機硒的機理,現在仍存在爭議。不同的微生物,因為所含酶類及介入氧化還原反應物質的差異,可能存在不同的硒還原機理。

3.2.1 富硒螺旋藻 藻類營養豐富,富含各種人體必需的細胞色素、蛋白和多糖等物質。Zhang H等證實藻類有抗氧化、抗腫瘤、降血脂等功效,是一種天然抗氧化劑[43]。藻中硒主要存在形式為硒蛋白生物大分子以及硒代蛋氨酸等生物小分子[44]。張躍平[45]等實驗室培養極大螺旋藻,表明其硒在細胞中主要分布于細胞中的蛋白質中,占總硒的69.4%,糖類和脂類中硒僅占小部分,糖類1.4%,脂類2.7%～3.5%。Gennity[46]對脂與硒結合的方式進行了研究,認為硒可能與脂質中的雙鍵(或共軛雙鍵)以非共價鍵的形式結合。這些研究為從螺旋藻中提取脂溶性硒提供了可能,將螺旋藻細胞膜酶解后直接添加于油脂中開發新型富硒油脂,可期望獲得富硒強化與提高食用油的抗氧化特性雙重效果。

3.2.2 富硒紫球藻 紫球藻是一種單細胞紅藻,紫球藻可以合成藻膽蛋白、多不飽和脂肪酸和多糖等天然活性物質。紫球藻經證實是具有富集轉化硒能力的微藻。一般紫球藻獲取有機硒化合物的方法是培養時添加適量亞硒酸鈉,以實現紫球藻對硒的生物富集和轉化。藻體內硒主要分布于胞體多糖中,硒含量為7080 μg/kg(DW),占細胞硒含量的25.3%。而粗脂肪結合硒的量為890 μg/kg(DW),占細胞硒含量的3.2%[47]。硒主要通過GSH-Px(谷胱甘肽過氧化物酶)提高紫球藻的抗氧化作用[48]。如果將富硒紫球藻添加在食用油中,既可以提高食用油的抗氧化能力,又可以達到富硒的目的,此外,還可以使食用油中富含多種藻類營養成分,有較大的發展空間。

4 開發富硒固態凝膠油

近年來,油脂凝膠化是一個全新的創新思路[159]。油脂凝膠化大多都以酯化或醚化的單晶纖維素作為骨架,通過促使其與油脂充分相融,形成凝膠態油脂。目前出現了采用乙基纖維素為骨架的凝膠態食用油制備技術[49],是替代氫化油的一種新技術。在富硒大蒜領域,可以將富硒大蒜鱗莖超微化均質,制備可食用的納米級富硒大蒜泥添加在食用油中,與酯化或醚化的單晶纖維素配合制備新型的凝膠態油,不僅有良好的抗氧化性能,還可以大幅度提高油脂的貨架期,是一個制備富硒食用油的良好思路。既可以享受天然美味,又收到良好的補硒效果,因此有良好的開發前景。

5 展望

目前我國還沒有富硒食用油脂的國家標準,對富硒食用油的研究主要集中在植物對硒的轉化方面,市場上銷售的富硒食用油大部分屬于高硒地區種植油料植物榨油制備,食用油脂中富硒成分不明,食用油脂硒含量偏低而不穩定。人工強化天然有機硒而制備富硒食用油研究不多,都有很多的工作需要開展。此外,經過植物轉化法種植的油料植物通過精煉后,含硒量多數達不到富硒的地方標準。今后對富硒食用油制備的方法的研究,可以側重在如下3個方面:

控制精煉程度,適度的加工可以更多保留食用油脂中的天然有機硒成分,為了彌補毛油抗氧化安定性的弱勢,可以添加天然抗氧化活性物質,要求脂溶性和富含有機硒元素如大蒜精油;也可以考慮添加在油脂中可以懸浮存在的富含有機硒和抗氧化色素的破壁或溶膜的微藻細胞;利用紫球藻等藻類的富硒能力,將無機硒轉化為有機硒,并從中提取脂溶性硒添加在食用油中,亦可以達到很好的補硒效果。

把富硒能力強的植物油與富硒能力弱的植物油科學調和:如富硒芝麻油和山茶油復合毛油。芝麻有很強的富硒能力,并且有抗氧化,防癌等功效。富硒芝麻油和山茶油復合毛油,將擁有很強的抗氧化能力,且香氣宜人,將深得廣大民眾喜愛。

開發新型凝膠態食用油:凝膠態食用油作為新興的食用油形態,也給富硒食用油提供了良好的思路。富硒凝膠態食用油具有攜帶方便等特點,將更大程度的滿足人們日常需求,給富硒食用油的研發提供了新思路。

綜上所述,富硒食用油生產方式多樣化之后,關于富硒食用油的工作可以在采用多種制備富硒油方法、增加新型富硒食用油富硒含量和人體消化吸收程度等方面加強,從而推進全民補硒。

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Current states of the research and development of selenium-riched edible oil

XU Feng-yuan1,2,LIU Tong-ying3,YU Zhen-ting2,LIU Yu-huan1,2,*,ZOU Hui-fang2, WANG Yun-pu2,*,ZHENG Hong-li2,WU Xiao-dan2,RUAN Rong-sheng1,2,LIU Yang2,PENG Qiang4

(1.Sate Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China;2.Engineering Research Center for Biomass Conversion,Ministry of Education,Nanchang University,Nanchang 330047,China; 3.Maternal and Child Health Care Hospital of Jiangxi Province,Nanchang 330006,China; 4.School of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China)

Selenium is an essential trace element of human-being. Selenium deficiency can lead to a series of human disease. Therefore,researches of Se-rich edible oil cause extensively attention in China. In order to sort out the research and development status of Se-rich oil product,and to predict the development of Se-rich oil in the future,this paper summarized the selenium-enriched method,the research status and the existing problems in Se-rich oil manufacturing. At the same time,the domestic and overseas selenium-enriched standard was introduced. Finally,the development trend of selenium-enriched edible oil in the future was predicted:adapting selenium-rich garlic essential oil as natural antioxidant additive maybe a very interesting way,some of the selenium-rich algae hydrolysates may be a satisfactory gellant alternative for selenium-rich gel oil production.

organic selenium;cooking oil;natural antioxidants;microalgae;selenium enriched edible oil

2016-11-17

徐豐圓(1994-)，女，碩士研究生,研究方向：營養與食品衛生，E-mail:18835590497@163.com。

*通訊作者:劉玉環(1963-)，男，博士，教授，研究方向：食品(含生物質)資源轉化利，E-mail:liuyuhuan@ncu.edu.cn。 王允圃(1985-)，男，碩士，實驗師，研究方向：生物質資源開發與利用，E-mail:wangyunpu@ncu.edu.cn。

科技部國際合作項目(2014DFA61040)；江西省千人計劃專項(GCXZ2014-124 100102102082)；江西省重點項目(20161BBF60057)。

TS225.1

A

1002-0306(2017)15-0319-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.15.060