微波預處理對芝麻油營養品質及抗氧化能力的影響

黃 穎，郭萍梅，鄭 暢，馬素換，黃鳳洪

(中國農業科學院 油料作物研究所，油料油脂加工技術國家地方聯合工程實驗室，農業部油料加工重點實驗室，油料脂質化學與營養湖北省重點實驗室，武漢 430062)

芝麻的含油量高達45%～55%[1]，是世界上最重要的油料作物之一。芝麻油被認作是健康食物，深受大眾喜愛，這不僅歸因于其獨特風味及長久的保存期限，更是由于其擁有較高含量的不飽和脂肪酸(以油酸和亞油酸為主)[2]及較多的功能性成分，如維生素E、植物甾醇、芝麻素、芝麻酚等[3]。

為了進一步獲得品質更佳的芝麻油，通常需要對油料進行一定程度的預處理。鞠陽等[4]研究發現微波預處理能使芝麻油的出油率提高5.2%，并有效提高油脂品質，其中維生素E、芝麻素、芝麻林素含量分別增加了2.45%、18.35%、18.05%。Anjum等[5]發現葵花籽經微波加熱后，其提取的油脂中油酸含量增加了16%～42%。Oomah等[6]發現微波預處理葡萄籽，其產品葡萄籽油中的α-生育酚、α-生育三烯酚及γ-生育三烯酚這類有益于人體健康的營養活性成分含量明顯提高。Uquiche等[7]發現相較于未經微波預處理的榛子油，處理后油脂中的不飽和脂肪酸含量更低，氧化酶活性更弱，從而使氧化誘導時間延長了近2倍。

對芝麻油的研究，人們往往注重其風味特性而忽略了其營養品質。本課題組前期研究發現，當芝麻初始水分10%、微波頻率2 450 MHz、微波功率1 200 W、微波時間5～9 min時，微波冷榨芝麻油呈現出較好的風味特征，為了進一步探究微波預處理對芝麻油品質的影響，本文重點考察了微波預處理對芝麻油中木脂素、維生素E、植物甾醇、總酚等微量營養成分及油脂抗氧化能力的影響，以期為芝麻的高效加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

白芝麻：自由市場購買；正己烷、無水乙醇、氫氧化鉀、氫氧化鈉為分析純：異丙醇、正己烷為色譜純：德國Merck公司；福林酚，5α-膽甾烷、生育酚標準品，植物甾醇標準品：美國Sigma-Aldrich公司。

1.1.2 儀器與設備

密閉式微波消解儀(最大功率4 800 W，頻率2 450 MHz，美國CEM公司)，CA59G冷榨機(德國Komet公司)，6890N氣相色譜儀(美國Agilent公司)，DU800紫外-可見分光光度計(德國Beckman Coulter公司)，1260高效液相色譜儀(美國Agilent公司)，Rancimat 743氧化穩定性測定儀(瑞士Metrohm公司)，Avanti J-26 XP型落地式離心機(美國 Beckman 公司)，電熱恒溫水浴鍋(上海精宏)。

1.2 試驗方法

1.2.1 芝麻油的制取

調節清理后的芝麻水分至10%(質量分數)，低溫過夜儲藏使其充分吸水溶脹。分別稱取50 g芝麻平鋪于4個玻璃平皿(直徑為9 cm)中，在功率1 200 W條件下微波預處理5、6、7、8、9 min。冷卻放置至室溫，再次加入去離子水使芝麻水分達到7%，調質過夜。隨后投入冷榨機內壓榨，收集芝麻油，并于8 000 r/min下離心15 min去除雜質。最后封存于4℃冰箱并盡快完成油脂品質分析。將未經微波預處理的芝麻直接低溫壓榨制得的芝麻油作為對照樣品。

1.2.2 芝麻油中木脂素含量的測定

樣品制備：在50 mL離心管中稱取0.2 g(保留小數點后4位)芝麻油樣，溶于5 mL體積分數為80%的乙醇水溶液(色譜純)中，利用振蕩器渦旋30 min，隨后在8 000 r/min下離心5 min，取出上清液。重復以上操作，合并2次上清液，置于冰箱中備用。

HPLC條件：Inertsustain C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5.0 μm)；柱溫為室溫；流動相為乙醇-水(體積比80∶ 20)，流速0.8 mL/min；檢測波長，芝麻酚為300 nm，芝麻素、芝麻林素為290 nm；進樣量10 μL。在HPLC條件下分別繪制芝麻酚、芝麻素、芝麻林素標準曲線，根據保留時間定性，計算各類木脂素含量。

1.2.3 芝麻油中維生素E及植物甾醇含量的測定

維生素E含量的測定，參照GB/T 26635—2011；植物甾醇含量的測定，參照GB/T 25223—2010。

1.2.4 芝麻油中總酚含量的測定

總酚含量測定采用Folin-Ciocalteu比色法[8]，并在此方法基礎上進行適當修改。稱取1.25 g油樣于10 mL離心管中，分別加入1.5 mL正己烷和1.5 mL 80%甲醇水溶液，渦旋振蕩(2 500 r/min，5 min)、離心(5 000 r/min，5 min)，保留下層清液。重復上述操作，收集3次萃取液。吸取0.5 mL萃取液于10 mL比色管中，加入5 mL去離子水和0.5 mL福林酚試劑，反應3 min，再加入1 mL飽和碳酸鈉溶液，加水定容。搖勻，避光放置60 min后測定吸光度。其中，甲醇為校準液，測定波長為765 nm，結果以100 g 油中所含芥子酸當量(mg)表示。

1.2.5 芝麻油體外抗氧化活性評價

1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力及鐵離子還原抗氧化劑能力(FRAP)評價參照文獻[9]。

1.2.6 芝麻油氧化誘導時間(IP值)測定

采用Rancimat 743型油脂氧化穩定性測定儀測定芝麻油的氧化誘導時間[10]。測定條件：樣品用量3.0 g，溫度110℃，空氣流量20 L/h。

2 結果與討論

2.1 微波預處理對芝麻油中木脂素含量的影響(見表1)

表1 微波預處理對芝麻油中木脂素含量的影響

注：“-”代表未檢出。

芝麻酚、芝麻素、芝麻林素這類木脂素具有清除自由基和過氧化物的能力，能有效降低生物體內的血清膽固醇、調節脂質代謝[11]，其中以芝麻酚的抗氧化生理活性最強[12]。由表1可見，與未經微波預處理得到的芝麻油相比，微波預處理所得芝麻油中出現芝麻酚，且隨微波時間的延長，其含量呈現逐漸升高的趨勢，最高可達到17.30 μg/g，同時芝麻素和芝麻林素的含量均發生輕微降低。這可能是微波引起的高溫誘導了芝麻素、芝麻林素向芝麻酚的轉化[13]。

2.2 微波預處理對芝麻油中維生素E含量的影響(見表2)

表2 微波預處理對芝麻油中維生素E含量的影響

注：“-”代表未檢出。

由表2可知，芝麻油中的天然VE以γ-VE為主。隨微波時間的延長，VE含量先升高后降低，最高可達到473 mg/kg，這與Ko等[14]使用微波爐加熱處理米糠對其油中維生素含量影響的研究結果相一致。微波預處理可使芝麻油中VE含量增加，增加范圍在0.44%～3.05%之間。微波預處理8 min，VE發生部分損耗，開始低于直接低溫壓榨的芝麻油。產生這種現象的原因可能是微波預處理破壞了油料的細胞結構，有利于生育酚的釋放。隨著微波時間的延長，芝麻吸收較多能量，溫度升高，從而造成生育酚分解損失[15]。

2.3 微波預處理對芝麻油中植物甾醇含量的影響(見表3)

表3 微波預處理對芝麻油中植物甾醇含量的影響

由表3可見，芝麻油中β-谷甾醇為主要植物甾醇，占總甾醇含量的71.36%，其次是菜籽甾醇和豆甾醇。微波預處理有效提高了油脂中植物甾醇的含量，增加范圍在3.58%～5.89%之間。Sodeif等[16]也曾報道過微波預處理對油脂植物甾醇含量的有利影響。

2.4 微波預處理對芝麻油中總酚含量的影響(見圖1)

圖1 微波預處理對芝麻油中總酚含量的影響

由圖1可見，微波預處理所得芝麻油中總酚含量明顯高于低溫壓榨芝麻油，且隨著微波時間的延長，總酚含量逐漸增加。當微波時間為8 min時，芝麻油的總酚含量開始處于較高水平，9 min時達到最高，為53.31 mg/100 g，是未經微波預處理直接低溫壓榨芝麻油中總酚含量的1.94倍。原因可能是微波不僅能破壞芝麻的細胞結構，增加酚類物質的溶出，同時還能將結合酚轉化為游離酚。多酚類物質可以通過鰲合金屬離子，造成自由基能力下降，微波預處理可提高總酚含量，從而有效延遲油脂的自動氧化速度[17]。

2.5 微波預處理對芝麻油抗氧化能力及氧化穩定性的影響(見圖2)

由圖2可見，經微波預處理所得的油樣，其DPPH 值和FRAP值明顯高于對照組，并且隨微波時間的延長持續上升。在微波預處理9 min時，DPPH值和FRAP值最高，分別為對照組的2.43倍和2.13倍，表現出極強的抗氧化性。

與其他植物油相比，芝麻油的IP值較高，這可能與芝麻油中含有芝麻素、芝麻酚、芝麻林素等內源性抗氧化劑有關。在一定功率下，隨著微波時間的延長，芝麻油的氧化穩定性逐漸增強，9 min時達到最強，IP值是低溫壓榨芝麻油的1.97倍。這是因為微波預處理會引發美拉德反應，其產物不僅直接影響芝麻油的風味和色澤，而且可通過斷開分子鏈清除體系中的氧和螯合金屬離子，表現出較強的抗氧化能力。且隨著微波時間的延長，芝麻吸收的能量升高，美拉德反應程度增強，美拉德反應產物急劇增加，從而提高芝麻油的氧化穩定性。

3 結 論

微波預處理芝麻能適度改善芝麻油的營養品質及氧化穩定性。與直接低溫壓榨芝麻油相比，適當的微波條件可提升芝麻油中維生素E和植物甾醇含量。芝麻酚、總酚含量以及油脂的IP值、DPPH值和FRAP值均發生顯著增加，這表明微波預處理能有效增加芝麻油中微量營養成分含量，提高油脂的抗氧化能力。基于以上實驗基礎，后期將細化微波工藝條件，開展深入系統的研究，為芝麻高效加工與綜合利用提供技術支撐。