王未君 李文林 劉昌盛 鄭 暢 周 琦 李黃祥

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，農(nóng)業(yè)部油料作物生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，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) (湖南湘山生物科技有限公司2，婁底 417000)

油菜是我國(guó)重要的油料作物之一，油菜籽富含多酚，是其他油料種子的10～30倍[1]。菜籽多酚有抗氧化、抗腫瘤和降血糖等多種功能活性[2-4]。芥子酸和芥子堿是油菜籽中最重要的內(nèi)源性多酚，其中芥子酸的含量占游離酚酸的70%以上[5]，芥子堿是油菜籽中主要的酯化酚酸，含量約占總酚的80%[6]。Koski等[7]首次報(bào)道了2，6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚，認(rèn)為其是由芥子酸在高溫高壓下脫羧產(chǎn)生，后來(lái)Wakamatsu等[8]將這一物質(zhì)命名為Canolol。Canolol的抗氧化活性更高，且具有抗誘變等生理活性[9]，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。

研究發(fā)現(xiàn)對(duì)菜籽進(jìn)行熱處理能鈍化種子中酶的活性，使蛋白質(zhì)變性，加速細(xì)胞壁的滲透性，在壓榨時(shí)能促進(jìn)菜籽中微量成分的釋放，增加油中的多酚含量，從而顯著改善菜籽油的氧化穩(wěn)定性[10]。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高壓榨油的得率和油脂的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，會(huì)在壓榨前對(duì)菜籽進(jìn)行一定的熱處理，主要包括干法炒籽、高溫蒸炒和微波調(diào)質(zhì)等。研發(fā)適宜的加工技術(shù)生成更多Canolol，對(duì)于改善菜籽油的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和提高氧化穩(wěn)定性具有重要意義。

目前，炒籽-壓榨工藝仍然是我國(guó)主要的傳統(tǒng)的菜籽制油工藝。因此，本研究對(duì)油菜籽進(jìn)行了不同溫度(110～160 ℃)的干法炒籽預(yù)處理(炒籽時(shí)間20 min)后壓榨制油，研究了干法炒籽對(duì)菜籽中多酚的變化及對(duì)菜籽油品質(zhì)的影響，并對(duì)炒籽和制油過程中Canolol含量與芥子酸、芥子堿含量以及芥子酸、芥子堿的減少量進(jìn)行了相關(guān)性分析，旨在為油菜籽高值化加工技術(shù)的發(fā)展和高品質(zhì)、高附加值菜籽油產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘藍(lán)型油菜籽，正己烷、冰乙酸、無(wú)水碳酸鈉、福林酚試劑，均為分析純；甲醇為色譜純；芥子酸、芥子堿、Canolol、生育酚、植物甾醇，均為標(biāo)準(zhǔn)品。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

MS-5型炒貨機(jī)，LTP 205靚太榨油機(jī)，XS 205萬(wàn)分之一電子天平，Avanti J-26 XP型高速離心機(jī)，TDA-8002型水浴鍋，純水制備機(jī)，KQ-500DB型數(shù)控超聲波清洗器，臺(tái)式恒溫振蕩器，BGF-100萬(wàn)能粉碎機(jī)，超高效液相色譜儀，Agilent 7890氣相色譜儀，DU 800型紫外分光光度計(jì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的制備

參照王振等[11]的方法并稍作修改。將原料菜籽清理除雜后，分別在110、120、130、140、150、160 ℃的炒籽溫度下炒籽20 min。菜籽經(jīng)室溫壓榨獲得壓榨油和壓榨餅，壓榨油在10 000 r/min條件下離心15 min，分離后置于4 ℃冰箱待用。取部分壓榨餅用索氏抽提法除去殘留的菜籽油，獲得脫脂粕，置于4 ℃冰箱待用。

1.3.2 多酚的提取與測(cè)定

參照Khattab等[5，7]的方法，稍作修改。

油菜籽、壓榨餅和脫脂粕中的多酚提取：準(zhǔn)確稱取0.5 g粉碎后的樣品于塑料離心管中，加入5 mL 70%甲醇溶液，在漩渦混合儀中混合20 min，再在5 000 r/min條件下離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)移至另一個(gè)塑料離心管，在相同的條件下重復(fù)提取3次，將3次提取液合并在一起混勻。

菜籽油中的多酚提取：準(zhǔn)確稱取1.25 g油樣于塑料離心管中，加入1.5 mL正己烷和1.5 mL 80%甲醇溶液，在漩渦混合儀中混合5 min，再在5 000r/min條件下離心10 min，將上層油樣轉(zhuǎn)移至另一個(gè)塑料離心管，在相同的條件下重復(fù)提取3次，將3次的提取液合并在一起混勻。

液相色譜分析條件：色譜柱為Waters Acquity BEH Shield RP18柱(100 mm×2.1 mm×1.7 μm)；以2%乙酸溶液為流動(dòng)相A，純甲醇為流動(dòng)相B，控制流速為0.21 mL/min，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量3 μL，進(jìn)行梯度洗脫。檢測(cè)波長(zhǎng)為Canolol 280 nm、芥子酸330 nm、芥子堿330 nm。

1.3.3 總酚含量的測(cè)定

采用Folin-Ciocalteau法[12]。取0.5 mL菜籽多酚提取液加入到10 mL比色管中，然后加入5 mL蒸餾水、0.5 mL福林酚試劑，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60 min，在765 nm處測(cè)定樣品的吸光度，結(jié)果用芥子酸當(dāng)量表示為mg(芥子酸當(dāng)量)/kg(樣品)(mgSA/kg)。

1.3.4 脂肪酸組成的測(cè)定

采用EN14103的方法。塑料滴管取3滴待測(cè)油樣于10 mL離心管中，加入4 mL正己烷和800 μL 0.5 mol/L甲醇鈉溶液，旋渦混合5 min，在5 000r/min條件下離心10 min，取上清液待測(cè)。氣相色譜分析條件：色譜柱為HP-INNOWAX毛細(xì)管柱(30.0 m×0.32 mm×0.25 μm)，進(jìn)樣器溫度250 ℃，柱溫210 ℃，保持9 min，然后以20 ℃/min升溫到250 ℃，保留10 min，載氣為氮?dú)?，流速?.5 mL/min，分流比為80∶1，分流流量為120 mL/min。

1.3.5 生育酚含量的測(cè)定

采用AOCS Official Method Ce 8-89的方法。稱取約2 g待測(cè)油樣于25 mL的棕色容量瓶中，用正己烷定容至刻度，充分搖勻，過0.22 μm濾膜，濾液用于高效液相色譜分析。液相色譜分析條件：流動(dòng)相為正己烷∶異丙醇=99.5∶0.5，進(jìn)樣量20 μL，流速為1.0 mL/min。

1.3.6 甾醇含量的測(cè)定

甾醇提取方法參考Azadmard-Damirchi等[13]的方法。稱取0.03 g油樣(精確到0.000 1 g)于玻璃管中，加入3 mL 2 mol/L KOH-95%乙醇溶液、150 μL 5α-膽甾醇內(nèi)標(biāo)溶液，旋渦混合30 s，然后在90 ℃水浴搖床(160 r/min)中皂化20 min，冷卻，加蒸餾水2 mL、正己烷1.5 mL，旋渦5 min后在5 000 r/min條件下離心10 min，取上層清液。重復(fù)提取3次，合并3次上清液進(jìn)行氣相色譜分析。氣相色譜分析條件參考楊春英等[14]的方法并稍作修改。色譜柱為Agilent DB-5HT毛細(xì)管柱(30.0 m×320 mm×0.10 μm)，進(jìn)樣器溫度為260 ℃，柱溫為60 ℃，保持1 min，然后以40 ℃/min升溫到310 ℃，保留6 min，載氣為氦氣，流速為2 mL/min，分流比為25∶1，分流流量為37.5 mL/min。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。采用Origin 8.5作圖，SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜籽在炒籽和制油過程中總酚的變化

油菜籽中總酚的變化見表1。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的總酚含量逐漸增加，在160 ℃時(shí)增加了27.4倍。油中總酚含量增加可能是由于菜籽細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，壓榨出油率增加，多酚隨油脂溶出更多，或者因?yàn)橐恍┙Y(jié)合酚的交聯(lián)結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)合酚變成游離酚而更容易隨油脂的壓榨過程釋放到油中[15]。油菜籽中的總酚含量逐漸增加，在160 ℃時(shí)增加了23.7%。油菜籽中總酚增加也可能是因?yàn)槌醋杨A(yù)處理破壞了油菜籽的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使得結(jié)合酚的交聯(lián)結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)合酚變成游離酚。

表1 油菜籽在炒籽和制油過程中總酚的變化/mgSA/kg

2.2 油菜籽在炒籽和制油過程中芥子酸的變化

油菜籽中芥子酸的變化見表2。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的芥子酸含量先增加后減少，在120 ℃時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照增加80.4%。而油菜籽、菜籽粕和脫脂粕中的芥子酸含量均逐漸下降，在160 ℃時(shí)，分別下降了90.5%、94.4%、95.4%。這可能是因?yàn)槲锪蠝囟壬?，芥子酸發(fā)生熱脫羧反應(yīng)生成Canolol[7]，因此芥子酸含量隨炒籽溫度的升高而降低。

表2 油菜籽在炒籽和制油過程中芥子酸的變化/mg/kg

2.3 油菜籽在炒籽和制油過程中芥子堿的變化

油菜籽芥子堿的變化見表3。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的芥子堿含量先增加后減少，在150 ℃時(shí)增加了6.7倍。菜籽油中芥子堿含量增加可能是因?yàn)榻?jīng)過熱處理的油菜籽的壓榨出油率增加[16]。油菜籽中的芥子堿含量逐漸減少，在160 ℃時(shí)減少了26.5%。這可能是由于高溫加工過程會(huì)對(duì)芥子堿產(chǎn)生影響，溫度升高到一定程度時(shí)會(huì)使芥子堿發(fā)生部分水解或降解[17]。

表3 油菜籽在炒籽和制油過程中芥子堿的變化/mg/kg

2.4 油菜籽在炒籽和制油過程中Canolol的變化

油菜籽中Canolol的變化見表4。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的Canolol含量先增加后減少，在140 ℃時(shí)達(dá)到最大值，增加了191.4倍。油菜籽和菜籽粕中的Canolol含量也是先增加后減少，分別在130 ℃和140 ℃達(dá)到最大值，分別比對(duì)照增加了55.4倍和7.3倍。菜籽油中Canolol含量隨溫度升高而增加是由于其較強(qiáng)的脂溶性以及壓榨出油率增加，而溫度繼續(xù)升高會(huì)使Canolol含量降低，則是因?yàn)镃anolol具有熱不穩(wěn)定性，溫度過高使得Canolol熱分解[18]。

表4 油菜籽在炒籽和制油過程中Canolol的變化/mg/kg

2.5 炒籽過程中Canolol的形成與芥子酸和芥子堿的相關(guān)性分析

炒籽過程中油菜籽中Canolol含量和芥子酸含量、芥子堿含量的相關(guān)性見表5。在炒籽過程中，油菜籽中的Canolol含量與芥子酸和芥子堿含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與芥子堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.819(P<0.05)，而芥子酸和芥子堿含量呈正相關(guān)關(guān)系。

表5 炒籽過程中油菜籽中Canolol含量和芥子酸含量、芥子堿含量的相關(guān)性

炒籽過程中油菜籽中Canolol增加量和芥子酸減少量、芥子堿減少量的相關(guān)性見表6。油菜籽中的Canolol增加量與芥子酸和芥子堿的減少量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.839和0.825(P<0.05)，而芥子酸減少量和芥子堿減少量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.964(P<0.01)。這些結(jié)果與張苗等[19]的研究結(jié)果相似，表明Canolol的形成與油菜籽的初始芥子酸、芥子堿的含量以及炒籽過程中芥子酸、芥子堿的減少量有一定的相關(guān)性，且可能有芥子堿也轉(zhuǎn)化為芥子酸并熱脫羧形成了Canolol。

表6 炒籽過程中油菜籽中Canolol增加量和芥子酸減少量、芥子堿減少量的相關(guān)性

2.6 炒籽溫度對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響

炒籽溫度對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響見表7。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油的脂肪酸組成沒有發(fā)生明顯的變化，這表明炒籽預(yù)處理對(duì)菜籽油的脂肪酸組成無(wú)顯著影響(P<0.05)。

表7 炒籽溫度對(duì)菜籽油脂肪酸組成的影響

2.7 炒籽溫度對(duì)菜籽油生育酚的影響

炒籽溫度對(duì)菜籽油生育酚的影響如圖1所示。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的α-生育酚和γ-生育酚含量均先略微下降然后有所增加，而β-生育酚含量逐漸增加，最高比對(duì)照增加了52.7%。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Aleksander等[20]報(bào)道的結(jié)果不同，可能是因?yàn)椴俗言虾吞幚項(xiàng)l件不同導(dǎo)致。

圖1 炒籽溫度對(duì)菜籽油生育酚的影響

2.8 炒籽溫度對(duì)菜籽油植物甾醇的影響

炒籽溫度對(duì)菜籽油植物甾醇的影響如圖2所示。隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的菜籽甾醇、菜油甾醇和谷甾醇含量均有所增加，分別在140、130、130 ℃最高增加了29.2%、17.7%、18.7%。

圖2 炒籽溫度對(duì)菜籽油植物甾醇的影響

3 結(jié)論

隨著炒籽溫度的升高，菜籽油中的總酚含量增加，在160 ℃時(shí)增加了27.4倍，芥子酸、芥子堿和Canolol含量先增加后減少，最高分別在120、150、140 ℃時(shí)增加了80.4%、6.7倍和191.4倍。油菜籽中的總酚含量增加，在160 ℃時(shí)增加了23.7%，芥子酸和芥子堿含量減少，在160 ℃時(shí)分別下降了90.5%和26.5%，Canolol含量先增加后減少，在130 ℃增加了55.4倍。炒籽預(yù)處理對(duì)菜籽油的脂肪酸組成無(wú)顯著影響(P<0.05)，而使得β-生育酚含量增加52.7%，菜籽甾醇、菜油甾醇和谷甾醇含量分別增加29.2%、17.7%和18.7%。炒籽過程中Canolol的形成與油菜籽的初始芥子酸、芥子堿的含量以及芥子酸、芥子堿的減少量高度相關(guān)，且可能有芥子堿也轉(zhuǎn)化為芥子酸并熱脫羧形成了Canolol。