催熟與微波預處理對菜籽油品質的影響

黃 穎，鄭 暢，劉昌盛，史訓旺，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)

油菜作為我國第一大植物油來源，年均種植面積和總產量均處世界前位。隨著植物油人均攝入量的增加[1]，油菜籽生產和加工的重要性亦隨之增加。從生產角度，過早收獲會使青籽在機收時易被軋碎或裹在角殼內；過晚收獲則會造成角果干枯，落籽嚴重。因此，一般要求在機械化收獲前,采用化學催熟技術，以降低成熟前角果和秸稈的含水量，促進角果和籽粒成熟一致，從而降低機械化收獲的損失，提高油菜籽產量與品質[2]?；瘜W催熟是目前油菜生產發展的重要手段，指向作物或果蔬噴施化學催熟劑，從而影響植物內源激素的合成、運輸、代謝、與受體的結合以及此后的信號轉導過程而加快植物生長發育的過程[3]。

從加工角度，采用低溫壓榨技術制取菜籽油，能夠避免對油料的過度加熱，最大程度地保留菜籽油的營養活性成分。微波技術作為一種現代加工技術，近年來在食品加工領域得到廣泛應用[4]，其具有省時、高效和由內而外的加熱特性。研究表明，將微波前處理技術應用到油菜籽中可進一步提高油脂品質[5-6]。

目前在油菜籽催熟領域，研究多集中在種子產量及質量方面，關于油脂品質的報道甚少，而應用微波技術對催熟油菜籽進行加工處理進而影響菜籽油營養品質及抗氧化性的研究則更少。本文將正常生長及噴灑“立收谷”化學催熟劑的油菜籽進行同期收割后，分別置于頻率2 450 MHz、功率800 W的微波條件下處理7 min，測定微波處理前后低溫壓榨菜籽油的基礎理化指標、主要營養成分、抗氧化活性及氧化穩定性的變化情況，考察催熟與微波處理對菜籽油品質的影響，為油菜籽的進一步加工利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

油菜籽，陽光2009；正己烷、無水乙醇、甲醇、無水乙醚、三氯甲烷為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；異丙醇、乙酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉為分析純，西隴科學股份有限公司；異丙醇、正己烷為色譜純，德國Merck公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，日本和光純藥工業株式會社；福林酚、六水合三氯化鐵、TPTZ、Trolox、5α-膽甾醇、生育酚標品、植物甾醇標品，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低溫壓榨機(德國Komet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(上海精宏有限公司)，BS-11水浴搖床(韓國 JeioTech公司)，多管旋渦混合儀(湖北詹氏科工貿有限公司)，6890N氣相色譜儀(美國Agilent公司)，7890A氣相色譜儀(美國Agilent公司)，LC-6AD高效液相色譜儀(日本shimadzu公司)，DU800紫外-可見分光光度計(德國Beckman Coulter公司)，ACQUITY超高效液相色譜儀(美國Waters公司)，743氧化穩定性測定儀(瑞士Metrohm公司) 。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

分別稱取未催熟及適當催熟的油菜籽50 g，平鋪于直徑為9 cm的玻璃平皿中。設定微波爐頻率2 450 MHz、微波功率800 W，對油菜籽微波處理7 min 后，取出樣品自然冷卻至室溫。隨后投入低溫壓榨機內進行壓榨，收集菜籽油，于8 000 r/min下離心15 min，清油封存于4℃冰箱備用。同時將未經微波預處理的油菜籽直接低溫壓榨制備菜籽油。

1.2.2 指標的測定

酸價按GB 5009.229—2016的指示劑滴定法執行；過氧化值按GB 5009.227—2016的硫代硫酸鈉滴定法執行；維生素E含量測定參考AOCS Official Method Ce 8-89；脂肪酸組成的測定參考GB 5009.168—2016；總酚和canolol含量測定參考文獻[7]；DPPH自由基清除能力、鐵離子還原能力(FRAP)評價參考文獻[8]；氧化誘導期(IP)測定參考文獻[9]。

植物甾醇的測定：在50 mL離心管中稱取0.2 g(保留小數點后4位)菜籽油樣，加入0.5 mL 5α-膽甾醇溶液(0.5 mg/mL)，置于超聲水浴中處理5 min。隨后加入10 mL 2 mol/L KOH-乙醇溶液，密封后在60℃水浴搖床中反應60 min，轉速控制在100 r/min。取出冷卻后，加入4 mL水和10 mL正己烷，在混合振蕩器上萃取2 min，以5 000 r/min離心5 min，收集上層清液。繼續上述操作2次，合并3次提取液，加入4.5 g無水硫酸鈉。吸取15 mL提取液轉移到玻璃管中，氮吹以蒸發溶劑。加入100 μL BSTFA+TMCS，在105℃烘箱中加熱反應15 min，取出冷卻至室溫后，加入1 mL正己烷進入氣相色譜儀進行分析。GC測試條件：DB-5HT色譜柱(30 mm×0.22 mm,填料粒度0.1 μm)；檢測器溫度為320℃；載氣為氮氣，流速2 mL/min；分流比為25∶1；程序升溫條件為60℃保持1 min，40℃/min升溫至310℃，保持10 min；進樣量1 μL。以GC條件下分別獲得的單一甾醇組分的相對保留時間定性，采用內標法計算各類植物甾醇含量。

1.2.3 統計分析

采用SPSS18.0進行顯著性分析，有關數據重復3次；所有顯著性分析均在P=0.05水平進行。

2 結果與討論

2.1 催熟及微波預處理對菜籽油理化性質及脂肪酸組成的影響

2.1.1 對酸價和過氧化值的影響(見表1)

表1 催熟及微波預處理對菜籽油酸價及過氧化值的影響

由表1可知，所有菜籽油樣品的酸價(KOH)和過氧化值分別在0.42～0.99 mg/g與0.84～1.15 mmol/kg之間，符合GB/T 1536—2004對三級菜籽油酸價和過氧化值的標準要求。其中催熟油菜籽低溫壓榨油的酸價和過氧化值均最低，這可能是大多數游離脂肪酸與其他物質發生反應，使其含量水平較低引起的。微波會產生高溫，加速油脂中氧化基質的氧化，造成菜籽油酸價、過氧化值明顯增加(P<0.05)。

2.1.2 對脂肪酸組成的影響(見表2)

表2 催熟及微波預處理對菜籽油脂肪酸組成的影響 %

由表2可知，催熟雖然不會改變菜籽油的脂肪酸組成，但在含量上存在較大差異(P<0.05)。而微波預處理則對脂肪酸組成及含量整體未產生顯著影響(P>0.05)，油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸也較為穩定。Oomah等[10]對大麻籽進行不同程度的微波預處理，發現其脂肪酸組成無變化。吳雨等[11]也利用此手段加工米糠，結果表明米糠油脂肪酸組成不受微波預處理的影響。

2.2 催熟及微波預處理對菜籽油營養品質的影響

2.2.1 對VE及植物甾醇含量的影響(見表3)

表3 催熟及微波預處理對菜籽油VE及植物甾醇含量的影響

VE與植物甾醇均有延緩衰老、降低心血管疾病發生率，增強植物油的氧化和熱穩定性的作用，在評價植物油營養價值方面具有重要意義。由表3可知，菜籽油含有豐富的VE、植物甾醇。其中VE以α-生育酚(251.85～264.28 mg/kg)、γ-生育酚(437.16～464.01 mg/kg)為主，含量在食用植物油中處于中等水平。植物甾醇以菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇形式存在，分別占植物甾醇總量的14.32%～15.37%、31.20%～33.04%、52.64%～53.42%。在油菜籽成熟過程中噴灑催熟劑不會改變其低溫壓榨油的VE和植物甾醇組成，但VE和植物甾醇含量降低，原因可能是在油菜籽生長期間使用催熟劑，會造成其莖、葉、角果提前失水，脫離生長，光能利用率下降， VE和植物甾醇無法繼續合成，造成種子中合成量相對較低。微波預處理提高了菜籽油中的VE及植物甾醇含量。產生這種現象的原因可能是適當的微波處理破壞了種子的細胞膜結構，從而促進VE及植物甾醇的釋放；此外，微波加熱時間短、效率高，能最大可能地保存熱敏性營養物質。Azadmard-Damirchi等[12]對油菜籽微波預處理后獲得的低溫壓榨油進行檢測，發現生育酚含量提高了55%，植物甾醇含量隨著微波時間的延長而增加。

2.2.2 對總酚及canolol含量的影響(見表4)

表4 催熟及微波預處理對菜籽油中總酚及canolol含量的影響

注： “-”代表未檢出。

多酚類化合物普遍具有抗氧化性，其通過螯合金屬離子，引發自由基能力降低，從而延緩油脂氧化[13]。目前在菜籽油中檢測到的多酚類物質有芥子酸、芥子堿、阿魏酸、咖啡酸、肉桂酸、丁香酸、4-vinylsyringol(canolol)和 l-O-P-D-glucopyranosyl sinapate等[14-16]。由表4可知，在未催熟油菜籽低溫壓榨油中總酚含量較低，為8.24 mg/100 g，而催熟油菜籽低溫壓榨油中總酚含量略有提高，為10.32 mg/100 g。經微波預處理后，兩種菜籽油的總酚含量明顯增加，但含量上存在較大差異。催熟油菜籽在微波處理后低溫壓榨制油，油中總酚含量高達114.78 mg/100 g，約為相同處理下未催熟油菜籽低溫壓榨油的1.7倍。這可能是微波破壞了結合酚的網狀結構，使其轉化為游離酚，從而更好地溶解于油脂中。Wataniyakul等[17]比較了脫脂米糠微波處理前后的總酚變化，發現微波油中總酚含量增加了55%。

canolol作為新型菜籽多酚，于2003年被Koski等[15]首次提出，成為迄今為止考察菜籽油抗氧化性的重要指標。研究發現，油菜籽在催熟和不催熟兩種情況下，制備的菜籽油中均未檢出canolol。而微波處理后，未催熟菜籽油中canolol含量達到269.15 μg/g，催熟菜籽油中canolol含量更高，為513.19 μg/g。這是因為由微波引起的熱效應可使油菜籽中天然存在的芥子酸脫羧轉化為抗氧化活性更高的canolol[18]。此外，酚類物質作為次生植物代謝產物，其含量與生長地點和環境條件有關。在油菜籽生長過程中使用化學催熟劑可能會促進芥子酸衍生物(如芥子酰葡萄糖苷、1，2-芥子酰葡萄糖苷、芥子酰龍膽酸等[19])的生成，微波處理后造成canolol含量的升高。Spielmeyer等[18]將油菜籽置于微波輻射下熱處理，發現當溫度達到135℃時，油菜籽中canolol含量最高，是未經微波處理油菜籽的58.6倍。

2.3 催熟及微波預處理對菜籽油抗氧化活性及氧化穩定性的影響(見表5)

表5 催熟及微波預處理對菜籽油抗氧化性的影響

由表5可知，催熟油菜籽低溫壓榨油的各項抗氧化指標均高于未催熟油菜籽，這可能與其含有更多的菜籽多酚有關。微波預處理能顯著提高菜籽油的抗氧化活性(P<0.05)，延長菜籽油的氧化誘導期。Uquiche等[20]對榛子油的氧化誘導期進行考察，發現經微波預處理后榛子油氧化誘導期延長。

與未微波催熟菜籽油相比，微波后的催熟菜籽油表現出更強的抗氧化性，DPPH自由基清除率和FRAP值分別增加了303.23、438.48 μmol/100 g，IP值相應提高了約1倍，這可能源于催熟油菜籽微波低溫壓榨油中多酚含量，特別是canolol含量較高所致。

3 結 論

將化學催熟與微波預處理技術相結合，在低溫環境下壓榨油菜籽，通過分析菜籽油酸價、過氧化值、主要生物活性成分含量及抗氧化性等一系列相關指標，在生產和加工兩個方面系統闡述催熟與微波處理對油脂品質的影響。研究表明，噴灑催熟劑對菜籽油的脂肪酸組成無影響，但會造成菜籽油中VE及植物甾醇含量降低，同時使菜籽多酚含量增加，抗氧化性更強。微波預處理能明顯改善催熟及未催熟油菜籽的油脂品質，相比于原料，微波后菜籽油的VE和植物甾醇含量分別增加了9.34～20.04 mg/kg和51.26～350.76 mg/kg，總酚含量提高了7.3～10.1倍， canolol含量范圍在269.15～513.19 μg/g之間，而菜籽油的DPPH自由基清除率、FRAP值、IP分別為未微波的14.6～15.2倍、13.0～16.3倍、1.3～1.8倍。綜上所述，催熟處理能適當提高菜籽油品質，而微波技術在改善油脂品質方面效果更為突出。