不同制油方法對青海亞麻籽油品質及貨架期的影響

王淑珍，李應霞，王興瑞，韓玉澤，董國鑫，甘生睿，王進英,2,*

（1.青海大學農牧學院，青海 西寧 810016；2.青海大學 省部共建三江源生態與高原農牧業國家重點實驗室，青海 西寧 810016）

亞麻（L.）是一年生草本植物，根據使用類型可分成纖維用亞麻、油用亞麻和油纖兼用亞麻3種類型。油用亞麻為世界十大油料作物之一，其產量居世界第7位，亞麻籽油中含有45%～65%的-亞麻酸，-亞麻酸是亞麻籽油中起保健功能的有效成分之一，也是人體的必需脂肪酸。

調制前處理是植物油加工中的關鍵環節，對植物油出油率和品質有顯著影響。前處理方法主要有焙炒、烘烤、真空冷凍干燥、高壓高溫濕熱處理、脫膠等。焙炒處理能夠破壞細胞結構，提高油脂得率，經焙炒處理的植物油香味濃郁，氧化穩定性增強。王楠楠等研究表明，經焙炒處理后，芝麻酚、美拉德反應產物、多酚等物質含量增多，顯著提高了芝麻油的氧化穩定性。烘烤處理使油料中蛋白質部分變性，水分含量降低，油料硬度、脆度改變，且對油脂的理化指標、脂肪酸組成及含量沒有顯著影響，而VE有一定的損失。真空冷凍干燥前處理在較低溫度下降低油料中的水分含量，且不會造成活性成分的損失，但操作復雜，目前無法進行大規模工業生產。賈雪峰等研究表明真空冷凍干燥處理的番茄籽油抗氧化活性最高。高溫高壓濕熱處理能夠鈍化亞麻籽中過氧化氫酶和脂肪氧化酶的活性，過氧化氫酶是一種氧化還原酶，脂肪酶對脂肪的轉化速率起著調控的作用，因此抑制這兩種酶的活性很有必要。亞麻籽油在貯藏過程中易產生苦味，研究表明主要的苦味是由環亞油肽E引起的，水化脫膠過程會損失環肽類物質，且磷脂具有乳化性，在脫除磷脂后，環肽類物質在亞麻籽油中溶解度相應降低，因此水化脫膠前處理有利于抑制亞麻籽油出現苦味。

近年來對亞麻籽油提取方法及工藝優化的研究較多，主要有超臨界CO萃取法、超高壓提取法、水酶法、超聲波輔助萃取法、物理壓榨法等。物理壓榨法由于其設備簡單、容易操作、適用性廣、無溶劑殘留等優點廣泛應用于食品工業中。溶劑提取法存在溶劑殘留的安全性問題，超高壓提取技術存在設備造價高的問題。目前針對亞麻籽油貨架期的研究較少，市售亞麻籽油的貨架期多是參考大宗食用油而得到的。預測貨架期的方法主要有貨架期預測模型法、外推法、電子舌化學計量學法等，張建等研究櫻桃仁油的氧化穩定性，結合一級反應動力學模型、Arrhenius方程，建立櫻桃仁油的氧化動力學模型，預測了櫻桃仁油的貨架期。馬攀等使用烘箱法研究了不同貯存溫度下漢麻籽油過氧化值達到誘導期的時間，用外推法預測出漢麻籽油的貨架期。

本研究系統評價焙炒、烘烤、濕熱、脫膠、凍干前處理與螺旋壓榨、液態靜壓壓榨工藝對亞麻籽油出油率及品質的影響，基于亞麻籽油氧化動力學模型預測貨架期，以期為亞麻籽油的提取及貨架期預測提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青海亞麻籽（品種：宿根）產自青海省湟源縣。

氫氧化鉀 上海廣諾化學科技有限公司；95%乙醇、三氯甲烷、冰乙酸 天津市富宇精細化工有限公司；硫代硫酸鈉、無水碳酸鈉 天津市河東區紅巖試劑廠；無水硫酸鈉 天津市致遠化學試劑有限公司；正庚烷（色譜純） 天津市大茂化學試劑廠；甲醇（色譜純） 山東禹王和天下新材料有限公司；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標準品 美國西格瑪奧德里奇貿易有限公司；福林-酚試劑 北京索萊寶科技有限公司；沒食子酸 上海邁坤化工有限公司。

1.2 儀器與設備

XZ-YZ200液壓榨油機、XZ-Z505W臥式榨油機廣州旭眾食品機械有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋常州市金壇友聯儀器研究所；YM50立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海三申醫療器械有限公司；CS55-9冷凍干燥機 香港基因有限公司；JA1003-電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；101-3電熱鼓風恒溫干燥箱上海新正機械儀器制造有限公司；GC-2030氣相色譜（gas chromatography，GC）儀、QP2020 NX氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用儀、UV-1780紫外-可見分光光度計 日本島津公司；50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷萃取纖維頭、固相微萃取手柄、固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）專用磁力加熱攪拌裝置、15 mL采樣瓶 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 亞麻籽前處理

焙炒法：參考余蓋文等的方法，將亞麻籽置于電爐，100 ℃焙炒3 min。

烘烤法：參考姜愛莉等的方法，將亞麻籽置于遠紅外電熱食品烤爐，100 ℃烘烤30 min。

高壓高溫濕熱法：參考張會彥等的方法，將亞麻籽置于滅菌鍋，121 ℃處理15 min。

冷凍干燥法：參考高雅等的方法，將亞麻籽置于－7 ℃預凍17 h后用真空冷凍干燥機干燥7 h。

水化脫膠法：參考王興國等的方法，以料水比1∶10、浸泡溫度65 ℃、浸提時間30 min處理亞麻籽，期間不斷攪拌，脫膠2 次后紗布過濾，脫膠后的亞麻籽薄鋪于報紙上，自然曬干至水分質量分數小于3%。

1.3.2 亞麻籽油提取

螺旋壓榨法：利用XZ-Z505W型臥式榨油機，進料漏斗處手動少量進樣，溫度150 ℃，壓榨、過濾得到亞麻籽油。

液態靜壓法（以下簡稱液壓壓榨法）：利用XZ-YZ200型液壓榨油機，將亞麻籽置于榨膛內，壓榨條件為溫度70 ℃、壓力50 MPa、壓榨時間15～20 min。靜置、過濾得到亞麻籽油。

按照式（1）計算出油率。

式中：為亞麻籽的質量/g；為亞麻籽油的質量/g。

1.3.3 亞麻籽油品質指標測定

1.3.3.1 基礎理化指標測定

過氧化值參照GB 5009.227ü2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》中氫氧化鉀滴定法測定；酸價參照GB 5009.229ü2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》中熱乙醇指示劑滴定法測定；水分及揮發物質量分數參照GB 5009.236ü2016《食品安全國家標準 動植物油脂水分及揮發物的測定》中電熱干燥箱法測定。

1.3.3.2 脂肪酸含量測定

脂肪酸甲酯化：精密稱取（100.0±0.1）mg油樣置于圓底燒瓶中，加入40 mL甲醇及1 mL KOH-甲醇溶液（1 mol/L），加入0.5 mL質量濃度為10 mg/mL的十一酸甲酯內標物。50 ℃條件下靜置分層，此時上層為酯層，下層為水層，下層溶液用10 mL正庚烷再萃取一次，萃取后冷凝回流60 min，回流過程中不間斷搖動燒瓶，反應完成后，取出燒瓶冷卻至室溫，進行分液萃取，用10 mL正庚烷洗滌燒瓶，并向分液漏斗中加入10 mL蒸餾水，充分振搖后的上層溶液與酯層合并。合并后的酯層用10 mL蒸餾水洗滌，分離出酯層并加入適量無水硫酸鈉干燥、過濾收集濾液，用正庚烷定容至25 mL棕色容量瓶中。

GC條件：Wonda Cap WAX色譜柱（60 mh 0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；檢測器溫度250 ℃；分流比46∶1；色譜柱流速1 mL/min；進樣量1 μL；升溫程序為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5種脂肪酸甲酯標準品的保留時間進行定性分析，采用內標法進行定量分析。

1.3.3.3 揮發性組分測定

SPME條件：將萃取頭置于260 ℃進樣口老化60 min，直至無干擾峰出現。取6.0 g青海亞麻籽油樣品加入到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，將樣品瓶置于80 ℃磁力加熱攪拌器上，以400 r/min的速率攪拌加熱20 min，使亞麻籽油揮發性組分充分平衡，將活化好的萃取頭穿過硅膠隔墊，推出纖維頭，頂空萃取40 min。迅速將萃取頭插入GC進樣口，在250 ℃條件下解吸5 min。每兩次進樣分析間需將萃取頭置于250 ℃進樣口洗脫10 min，以保證纖維頭的高效性。

GC-MS條件：InertCap pure-wax色譜柱（30 mh0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序為初始溫度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至220 ℃，保持10 min。載氣為高純氦氣（99.999%），色譜柱流速1.0 mL/min，分流比50.0∶1，進樣口溫度250 ℃；電子電離源；離子源溫度150 ℃；燈絲發射電流200 μA；電子能量70 eV；傳輸線溫度為260 ℃；掃描質量范圍/35～350。

定性與定量：樣品經GC-MS分析，由NIST 14標準譜庫檢索各化合物，與標準譜圖進行對照，得到定性結果，采用峰面積歸一化法對其定量。

1.3.3.4 總酚含量測定

參照趙丹等的方法繪制沒食子酸質量濃度-吸光度標準曲線，總酚提取參照黃麗等所用的福林-酚法，根據標準曲線方程計算出總酚含量。沒食子酸質量濃度-吸光度標準曲線方程為＝0.079 9＋0.036 8，＝0.998 1。

1.3.4 貨架期預測

利用Schaal烘箱法，分別在40、60、80、100 ℃下密封棕色瓶中貯存油樣20 d，每天測定過氧化值。所得數據利用一級反應動力學方程（式（2））進行擬合，得到各貯藏溫度下化學反應速率常數。

式中：為食用油的初始過氧化值/（mmol/kg）；為相應貯藏時間食用油的過氧化值/（mmol/kg）；為食用油貯藏時間/d。

由Arrhenius方程（式（3））可知ln與1/呈線性關系，作圖并由斜率與截距得到與ln，由此得到亞麻籽油在貯藏過程中化學反應速率常數與溫度之間的關系方程，將其帶入一級反應動力學方程，得到亞麻籽油貨架期模型，結合國家動植物油衛生標準中規定的過氧化值最高限量即可得到對應的貨架期。

式中：為反應速率常數；為摩爾氣體常數（8.314 kJ/mol）；為熱力學溫度/K；為指前因子/頻率因子；為表現活化能/（kJ/mol）。

1.4 數據處理與分析

各實驗重復3 次，結果以平均值±標準差表示；采用SPSS 26.0軟件通過單因素方差分析法進行差異顯著性分析；用Origin 2018軟件統計分析數據、繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同制油方法對亞麻籽油出油率和理化指標的影響

實際生產中出油率影響經濟效益的重要因素，理化指標是評價油脂品質的重要指標之一，不同制油方法制得的亞麻籽油出油率及基本理化指標見表1。

表1 不同制油方法對亞麻籽油出油率和基礎理化指標的影響Table 1 Effects of different preparation methods on oil yield and physicochemical indexes of flaxseed oil

不同制油方法亞麻籽油的出油率、過氧化值、酸價、水分及揮發物質量分數總體存在顯著性差異（＜0.05），其中焙炒螺旋壓榨法出油率與其他制油方法相比增加了4.85%～57.36%（＜0.05），這是因為焙炒處理破壞了亞麻籽細胞結構，使出油率提高。各制油方法的過氧化值在0.36～1.69 mmol/kg之間，酸價在0.48～6.60 mg KOH/g之間，水分及揮發物質量分數在0.02%～0.67%之間，其中焙炒螺旋壓榨法制得的亞麻籽油過氧化值、酸價最低，分別為0.36 mmol/kg、0.48 mg KOH/g，這是因為焙炒過程產生美拉德反應產物、多酚等抗氧化物質。凍干液壓壓榨法制得的亞麻籽油酸價約是焙炒螺旋壓榨法的13 倍，這是因為提取過程處于高壓高溫環境，且凍干液壓壓榨法制得的亞麻籽水分及揮發物質量分數高，為0.67%，高的水分含量使油脂水解反應加速，分解出更多的游離脂肪酸，因此酸價上升。這與陳青云等的研究結果相似，其發現新鮮海鰻魚片樣品經3種不同的干燥方法（冰溫真空干燥、真空冷凍干燥和熱風干燥）處理，酸價由1.22 mg KOH/g分別提高到1.74、3.60、4.33 mg KOH/g。

2.2 制油方法對亞麻籽油脂肪酸組成的影響

亞麻籽油中主要脂肪酸有5種，分別是棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸（圖1）。不同制油方法制得的亞麻籽油5種主要脂肪酸含量見表2。

圖1 亞麻籽油脂肪酸GC圖Fig.1 Gas chromatogram of fatty acids in flaxseed oil

表2 不同制油方法對亞麻籽油脂肪酸及其含量的影響Table 2 Effects of different preparation methods on fatty acid composition of flaxseed oil

由圖1和表2可以看出，不同制油方法制得的亞麻籽油脂肪酸組成差異不明顯，且亞麻籽油中富含大量亞麻酸，含量為54.71～61.03 g/100 g，其次是油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸，含量分別是13.55～16.51、14.04～16.11、4.21～4.88、2.88～3.39 g/100 g，亞麻籽油中不飽和脂肪酸含量較高，為83.56～90.54 g/100 g，是飽和脂肪酸的11 倍，不同制油方法制得的亞麻籽油中5種主要脂肪酸的含量差異不明顯，與周洋的研究結果相似，其研究表明冷榨、熱榨、浸出3種制油工藝對亞麻籽油脂肪酸組成無顯著影響。焙炒螺旋壓榨法亞麻酸含量最高，達61.03 g/100 g，這與余蓋文等的研究結果相似，其發現80 ℃焙炒前處理亞麻籽油比未處理、微波和壓力焙炒組亞麻籽油亞麻酸含量高。

2.3 制油方法對亞麻籽油揮發性組分及相對含量的影響

揮發性組分及相對含量作為構成油脂風味的重要因素之一，是油脂品質的重要指標。不同的制油方法對油脂揮發性組分影響見圖2。

圖2 制油方法對亞麻籽油揮發性組分及相對含量的影響Fig.2 Effects of preparation methods on volatile components of flaxseed oil and relative content

由圖2可以看出，亞麻籽油中主體風味物質主要是醛類、酸類、醇類、雜環類、烷烴類。焙炒螺旋壓榨處理組的揮發性組分種類最多，為72種，其他處理組為40～60種。醛類物質是脂肪氧化的產物，其含量反映脂肪氧化的程度，螺旋壓榨處理組制得的亞麻籽油中醛類物質相對含量均低于液壓壓榨處理組，品質較好。酸類物質賦予亞麻籽油酸味，在各處理組中占7.89%～26.36%。醇類物質主要存在于螺旋壓榨法制備的亞麻籽油中，賦予其清香風味；雜環類化合物是美拉德反應的產物，能提高油脂的氧化穩定性，主要存在于焙炒螺旋壓榨法、脫膠螺旋壓榨法、焙炒液壓壓榨法制備的亞麻籽油中，酮類、酯類、烯類物質相對含量較小，對油的風味影響小。不同制油方法對揮發性物質的相對含量有明顯的影響，這與彭常梅等的研究結果一致，其研究表明，5種不同的加工方式對牡丹籽油揮發性組分有顯著影響。

2.4 制油方法對亞麻籽油總酚含量的影響

采用福林-酚法測定不同制油方法亞麻籽油的總酚含量，結果見圖3。

圖3 制油方法對亞麻籽油總酚含量的影響Fig.3 Effects of preparation methods on total phenol content of flaxseed oil

結果表明，螺旋壓榨法制得的亞麻籽油總酚含量均高于液壓壓榨法，其中焙炒螺旋壓榨法制得的亞麻籽油總酚含量高于其他處理組，為252.86 μg/g，是其他處理組的1.03～1.36 倍。原因在于高溫焙炒過程中內源性生物活性成分的溶出率提高，釋放出更多的酚類物質，同時美拉德反應的產物在某種程度上可以保護酚類物質不被氧化。這與趙丹等的研究結果相似，其研究制油工藝對油脂品質的影響時發現，經焙炒處理后的油脂中酚類物質含量升高。

2.5 貨架期預測結果

隨著貯藏時間的延長，亞麻籽油的過氧化值逐漸升高，溫度越高，亞麻籽油過氧化值升高的速率越快，這與徐曉圓的研究結果一致。將亞麻籽油的過氧化值隨溫度變化的曲線分別與零級動力學和一級反應動力學方程擬合，結果表明亞麻籽油氧化酸敗過程符合一級反應動力學方程，擬合得到亞麻籽油氧化反應速率常數值，溫度越高，值越大。

由Arrhenius方程可知ln與1/呈線性關系，以1/為橫坐標，ln為縱坐標作圖，由斜率與截距得到與ln，進而得到亞麻籽油在貯藏過程中氧化反應速率常數與溫度之間的關系方程，即表3中氧化反應動力學模型，將其帶入一級反應動力學方程，得到貨架期模型，結合國家動植物油衛生標準中規定的過氧化值最高限量得到對應的貨架期，貨架期模型及貨架期見表3。

表3 不同制油方式對亞麻籽油貨架期的影響Table 3 Influence of different preparation methods on the shelf life of flaxseed oil

焙炒螺旋壓榨法制得的亞麻籽油貨架期最長，為353 d，是其他處理組的1.83～20.76 倍，原因可能是濕熱、烘烤處理熱處理時間長，造成亞麻籽油中活性成分，如VE、多酚損失，使得油脂的抗氧化能力下降。液壓壓榨法壓榨時間、壓榨壓力均高于螺旋壓榨法，長時間的高溫處理使得油脂品質劣變、抗氧化物質損失。因此抗氧化能力降低，貨架期縮短。可見，從制油方法來看，螺旋壓榨法優于液壓壓榨法。從不同前處理方法來看，焙炒法能顯著延長油脂貨架期，而脫膠法、真空冷凍干燥法對貨架期影響不大。

2.6 貨架期預測效果驗證

烘烤螺旋壓榨法和脫膠液壓壓榨法在實驗過程中達到氧化上限值，因此，以烘烤螺旋壓榨法和脫膠液壓壓榨法為例，對預測貨架期與實測貨架期的相符性進行分析，結果如圖4所示。

圖4 烘烤螺旋壓榨法和脫膠液壓壓榨法得到的亞麻籽油貨架期實測值與預測值比較Fig.4 Comparison between measured and predicted shelf life of flaxseed oil prepared by degumming combined with hydraulic pressing versus electric oven baking combined with screw pressing

由圖4可知，烘烤螺旋壓榨法和脫膠液壓壓榨法制得的亞麻籽油實測貨架期與預測貨架期的線性擬合方程的決定系數均大于0.99，且斜率分別為0.985 3和1.013 5，說明二者間具有較好的擬合性，表明基于氧化穩定性分析預測油脂貨架期是可行的。

3 結 論

本實驗采用不同制油方法制取亞麻籽油，測定其出油率、酸價、過氧化值、水分及揮發物質量分數、脂肪酸含量、揮發性組分相對含量、總酚含量并預測貨架期，以研究不同制油方法對亞麻籽油品質及貨架期的影響。結果表明，焙炒螺旋壓榨法制得的亞麻籽油出油率與其他處理組相比增加了4.85%～57.36%（＜0.05），過氧化值、酸價、水分及揮發物質量分數均低于其他處理組，總酚含量最高，為252.86 μg/g，貨架期最長，為353 d，亞麻籽油中主要脂肪酸是亞麻酸（54.71～61.03 g/100 g）、亞油酸（14.04～16.11 g/100 g）、油酸（13.55～16.51 g/100 g）、棕櫚酸（4.21～4.88 g/100 g）和硬脂酸（2.88～3.39 g/100 g），不飽和脂肪酸含量高達83.56～90.54 g/100 g，是飽和脂肪酸的11 倍，不同制油方法制得的亞麻籽油中5種主要脂肪酸的相對含量差異不大。此外，亞麻籽油中主體風味物質主要是醛類、酸類、醇類、雜環類、烷烴類。焙炒螺旋處理組的揮發物種類最多，為72種，其他處理組揮發物種類為40～60種，螺旋壓榨處理組制得的亞麻籽油中醛類物質相對含量均低于液壓壓榨處理組，品質較好，不同制油方法對揮發性物質相對含量有明顯的影響。綜上，焙炒螺旋壓榨法制得的亞麻籽油品質較好，本實驗可為選擇合適的亞麻籽油加工方式提供理論依據。