蔡庭秀,葉 英,2, ,喬楊波,劉 哲,王進(jìn)英
(1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院,青海西寧 810016;2.青海省青藏高原農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室,青海西寧 810016)
狹果茶藨子(Ribes stenocarpumMaxim,RSM)是虎耳草科(Saxifragaceae)茶藨子屬(RibesL.)植物[1],該屬植物形態(tài)變異幅度大,品種繁多,全世界約有160多種。主要分布在歐洲、北美等氣候溫暖的地區(qū),亞洲、北美、北非也有分布,基本為北溫帶分布類型。從地理分布來看,亞洲種類最多,我國包含4亞屬10組59種30變種[2],青海地區(qū)就有13種1個變種[3]。茶藨子與沙棘、樹莓、山葡萄等尚未被開發(fā)完全的野生山果并稱為第三代水果,具有營養(yǎng)價值高、保健功能強(qiáng)、口味獨特、污染小等特點[4]。研究表明,茶藨子中含有大量對人體有益的多糖[5]、黃酮[6]、色素[7]、有機(jī)酸[2]、多酚[8]等成分,具有抗癌、改善胃腸功能、調(diào)節(jié)機(jī)體代謝水平、免疫機(jī)能、神經(jīng)反應(yīng)及抗氧化、延緩衰老等功效[9],在功能性食品、醫(yī)療保健方面具有廣闊的開發(fā)前景。
茶藨子種子含油量豐富,且油脂組成多為不飽和脂肪酸[10],同時還具有植物甾醇、酚酸、生育酚、微量元素等多種活性物質(zhì)[11-12]。師治賢等[13]借助毛細(xì)管氣相色譜分析法對超臨界萃取所得的茶藨子油脂進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其不飽和脂肪酸含量占到總脂肪酸的90%以上,其中亞油酸、γ-亞麻酸、α-亞麻酸含量較高。Flores等[14]檢測發(fā)現(xiàn)黑果茶藨籽油中含有多種脂肪酸、有機(jī)酸、氨基酸、酚酸等活性物質(zhì)。目前茶藨子籽油相關(guān)研究較少,僅限于對其含油量測定及成分的分析,關(guān)于茶藨子籽油精煉工藝還未見報道。毛油精煉工藝有利于去除色素、膠質(zhì)、游離脂肪酸等物質(zhì)[15],有利于提高油脂品質(zhì)同時還可提高油脂的貯藏穩(wěn)定性[16]。張超奇等[17]對大花黃牡丹籽油的精煉工藝及對其品質(zhì)的影響進(jìn)行了研究探討,沈淇元等[18]對牡丹籽油精煉工藝技術(shù)研究,林福珍等[19]對梔子果油精煉工藝進(jìn)行研究,均發(fā)現(xiàn)精煉工藝對毛油品質(zhì)有一定的影響。
本實驗以青藏高原產(chǎn)的狹果茶藨子籽油為研究對象,對其成分及原油脫膠、脫色、脫酸精煉工藝進(jìn)行研究,明確狹果茶藨子籽油的脂肪酸、不皂化物組成,確定較優(yōu)油脂精煉工藝,以期為狹果茶藨子籽油的進(jìn)一步開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實踐參考。
狹果茶藨子 采摘自青?;ブ楣锑l(xiāng),烘干,取籽,粉碎過60目篩,石油醚萃取籽油;脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品:棕櫚酸甲酯、棕櫚烯酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、花生酸甲酯、花生四烯酸甲酯、山崳酸甲酯 壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司;活性白土 鞏義市騰龍水處理;活性炭 上海光諾化學(xué)科技有限公司;堿性微晶纖維素 河南萬邦實業(yè)有限公司;其他試劑 均為分析純。
SOX406脂肪測定儀 山東海能儀器有限公司;200T粉碎機(jī) 永康市鉑歐五金制品有限公司;JA1003電子天平 上海良平儀器儀表有限公司;RE-52真空抽濾器 上海亞榮生化儀器廠;UV-1780紫外可見分光光度計 島津儀器(蘇州)有限公司;HJ-4A型數(shù)顯恒溫多頭磁力攪拌器 金壇城西崢嶸實驗儀器廠;AI 1310進(jìn)樣器、TRACE氣相分析儀、ISO LT質(zhì)譜檢測器 日本島津公司;KQ-300E超聲波清洗機(jī)東莞市科橋超聲波設(shè)備有限公司。
1.2.1 狹果茶藨子籽油脫膠工藝優(yōu)化
1.2.1.1 狹果茶藨子籽油脫膠工藝籽油脫膠實驗參考張紅等[20]的方法,并作適當(dāng)調(diào)整。參照朱涵彬等[21]的方法,提取狹果茶藨子籽油:稱取10.00 g茶藨子籽粉,按1:18加入沸程為60~90 ℃的石油醚,于80 ℃抽提4 h,得狹果茶藨子籽油。取1.00 g狹果茶藨子籽油,加入一定量85%磷酸溶液,置于一定溫度的超聲儀中,超聲反應(yīng)一定時間,隨后加入一定量同溫蒸餾水,繼續(xù)反應(yīng)一段時間后,4500 r/min,離心15 min,取上層油樣參照GB/T 5537-2008《糧油檢驗磷脂含量的測定第二法重量法》,測定油樣及原油磷脂含量,并按公式(1)計算油樣脫膠率:
式中:ω:籽油脫膠率,%;m0:未處理油樣磷脂的含量,mg/g;m1:脫膠處理后油樣磷脂含量,mg/g。
1.2.1.2 狹果茶藨子籽油脫膠工藝 單因素實驗以狹果茶藨子籽油為原料,以超聲輔助法為技術(shù)手段,脫膠率為考察指標(biāo),固定超聲功率為180 W,進(jìn)行單因素實驗,研究各因素對籽油脫膠率的影響。
a. 磷酸添加量單因素實驗:固定酸化時間為20 min、加水量3%、脫膠溫度55 ℃、水化時間15 min,選取磷酸添加量為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%進(jìn)行單因素實驗,考察磷酸添加量對籽油脫膠率的影響;
b. 脫膠溫度單因素實驗:固定磷酸添加量0.3%、水添加量3%、酸化時間20 min、水化時間15 min,選取脫膠溫度35、45、55、65、75 ℃進(jìn)行單因素實驗,考察脫膠溫度對籽油脫膠率的影響;
c. 加水量單因素實驗:固定磷酸添加量0.3%、加水量3%、脫膠溫度55 ℃、酸化時間20 min、水化時間15 min,選取加水量為2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%進(jìn)行單因素實驗,考察加水量對籽油脫膠率的影響;
d. 酸化時間單因素實驗:固定磷酸添加量0.3%、加水量3%、脫膠溫度55 ℃、水化時間15 min,選取酸化時間為10、15、20、25、30 min進(jìn)行單因素實驗,考察酸化時間對籽油脫膠率的影響;
e. 水化時間單因素實驗:固定磷酸添加量0.3%、加水量3%、脫膠溫度55 ℃、酸化時間20 min,選取水化時間為10、15、20、25、30 min進(jìn)行單因素實驗,考察水化時間對籽油脫膠率的影響。
1.2.1.3 狹果茶藨子籽油脫膠工藝 響應(yīng)面試驗基于單因素實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)酸化時間15~25 min時,籽油脫膠率波動并不明顯,故在響應(yīng)面試驗中,固定酸化時間為20 min,選取磷酸添加量、水化時間、加水量、脫膠溫度為因素進(jìn)行狹果茶藨子籽油脫膠工藝響應(yīng)面試驗,響應(yīng)面試驗設(shè)計如表1所示。
表1 籽油脫膠工藝響應(yīng)面試驗因素水平設(shè)計Table 1 Response surface test factor level table of seed oil degumming
1.2.2 狹果茶藨子籽油脫酸工藝優(yōu)化
1.2.2.1 狹果茶藨子籽油脫酸實驗操作要點 籽油脫酸實驗參照盧靜靜等[22]的方法,并作適當(dāng)調(diào)整。取適量微晶纖維素,加入一定量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉溶液,在50 ℃下恒溫攪拌90 min,過濾得沉淀物,用95%乙醇沖洗烘干,制得堿性微晶纖維素。取1.00 g脫膠油,按單因素實驗設(shè)計加入堿性微晶纖維素,于實驗溫度下恒溫震蕩一定時間,4500 r/min,離心15 min,取上層油樣,按國標(biāo)法測定并計算籽油酸價,按公式(2)計算籽油脫酸率:
式中:μ:籽油脫酸率,%;O0:未處理油樣酸價,mg KOH/g;O1:脫酸處理后油樣酸價,mg KOH/g。
1.2.2.2 狹果茶藨子籽油脫酸工藝 單因素實驗以狹果茶藨子籽油為原料,以超聲輔助法為技術(shù)手段,脫酸率為考察指標(biāo),固定超聲功率為180 W,進(jìn)行單因素實驗,以國標(biāo)法測定并計算籽油酸價,按公式(2)計算籽油脫酸率,研究各因素對籽油脫酸率的影響。
a. 脫酸溫度單因素實驗:固定脫酸時間為30 min、堿性微晶纖維素添加量為1.5%,選取脫酸溫度35、40、45、50、55 ℃進(jìn)行單因素實驗,考察脫酸溫度對籽油脫酸率的影響;
b. 脫酸時間單因素實驗:固定脫酸溫度為40 ℃、堿性微晶纖維素添加量為1.5%,選取脫酸時間30、60、90、120、150 min進(jìn)行單因素實驗,考察脫酸時間對籽油脫酸率的影響;
c. 堿性微晶纖維素添加量單因素實驗:固定脫酸溫度為40 ℃、脫酸時間為30 min,選取堿性微晶纖維素添加量0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%,進(jìn)行單因素實驗,考察堿性微晶纖維素添加量對籽油脫酸率的影響。
1.2.2.3 狹果茶藨子籽油脫酸工藝 響應(yīng)面試驗基于單因素實驗,以脫酸時間、脫酸溫度、堿性微晶纖維素添加量為因素,進(jìn)行狹果茶藨子籽油脫酸工藝響應(yīng)面試驗,響應(yīng)面試驗設(shè)計如表2所示。
表2 籽油脫酸響應(yīng)面試驗因素水平表Table 2 Seed oil deacidification response surface test factor level table
1.2.3 狹果茶藨子籽油脫色工藝優(yōu)化
1.2.3.1 狹果茶藨子籽油脫色實驗操作要點 籽油脫色實驗參考朱建龍等[23]的方法,并作適當(dāng)調(diào)整。取1.00 g的脫膠、脫色后的狹果茶藨子籽油,按單因素實驗設(shè)計加入的脫色劑,于實驗溫度下恒溫震蕩反應(yīng)一段時間,4500 r/min,離心15 min,取上層油樣,于410 nm處測定油樣及原油吸光度,并按公式(3)計算籽油脫色率:
式中:ρ:籽油脫色率,%;A0:未處理油樣吸光值;A1:脫色處理后油樣吸光值。
1.2.3.2 狹果茶藨子籽油脫色工藝 單因素實驗以狹果茶藨子籽油為原料,選取活性白土及活性炭為脫色劑,以脫色率為考察指標(biāo),進(jìn)行狹果茶藨子籽油脫色單因素實驗,按公式(3)計算籽油脫色率,研究各因素對籽油脫色率的影響。
a. 脫色溫度單因素實驗:固定脫色劑添加量為4%、脫色時間為30 min、活性炭與活性白土之比1:3,選取脫色溫度為40、50、60、70、80 ℃進(jìn)行單因素實驗,考察脫色溫度對籽油脫色率的影響;
b. 脫色劑添加量單因素實驗:固定脫色溫度為40 ℃、脫色時間為30 min、活性碳與活性白土比為1:3,選取脫色劑用量為2%、4%、6%、8%、10%進(jìn)行單因素實驗,考察脫色劑用量對籽油脫色率的影響;
c. 脫色劑比單因素實驗:固定脫色溫度為40 ℃、脫色時間為30 min,脫色劑添加量為4%,選取活性炭與活性白土之比為1:0、1:2、1:1、2:1、0:1進(jìn)行單因素實驗,考察脫色劑比對籽油脫色率的影響;
d. 脫色時間單因素實驗:固定脫色溫度為40 ℃、脫色劑添加量為4%、活性炭與活性白土之比1:3,選取脫色時間為10、15、20、25、30 min進(jìn)行單因素實驗,考察脫色時間對籽油脫色率的影響。
1.2.3.3 狹果茶藨子籽油脫色工藝 響應(yīng)面試驗基于單因素實驗,選取脫色時間、脫色溫度、脫色劑添加量為因素進(jìn)行狹果茶藨子籽油脫色工藝響應(yīng)面試驗,響應(yīng)面試驗設(shè)計如表3所示。
表3 籽油脫色響應(yīng)面實驗因素水平表Table 3 Seed oil decolorization response surface test factor level table
1.2.4 狹果茶藨子籽油理化指標(biāo)檢測
1.2.4.1 狹果茶藨子籽油酸價、過氧化值、碘值、皂化值測定 酸價測定依照GB 5009.229-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價的測定》;過氧化值測定依照《GB 5009.227-2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測定》;碘值的測定依照《GB/T 5532-2008動植物油脂碘值的測定》;皂化值測定依照《GB/T 5534-2008 動植物油脂皂化值的測定》。
1.2.4.2 狹果茶藨子籽油色澤測定 籽油色澤測定參照梁靜等[24]的方法,并有所調(diào)整。用石油醚稀釋脫膠、脫色后的狹果茶藨子籽油250倍,在籽油最大吸收波長410 nm處測定籽油光密度,以光密度表示油脂色澤。
1.2.5 狹果茶藨子籽油中不皂化物測定 狹果茶藨子籽油不皂化物提取根據(jù)《GB/T 5535.1-2008 動植物油脂不皂化物測定第1部分:乙醚提取法》,得到籽油不皂化物,待GC-MS分析。
GC-MS分析GC條件:HP-1701石英毛細(xì)管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度290 ℃;程序升溫:初始溫度60 ℃保持5 min,以20 ℃/min升至275 ℃,保持60 min;載氣(氦氣)流速1 mL/min;進(jìn)樣量1 μL。
MS條件:EI源,離子源溫度250 ℃,接口溫度285 ℃,掃描范圍50~650 amu。
1.2.6 狹果茶藨子籽油中脂肪酸組成及含量測定
1.2.6.1 狹果茶藨子籽油甲酯化 籽油甲酯化參照覃文霞等[25]的方法,并作適當(dāng)調(diào)整。取0.20 g油樣,用正己烷溶解,加入1 mL的0.5 mol/L氫氧化鉀-甲醇溶液,超聲反應(yīng)6 min后,蒸餾水定容至10 mL,靜置1 h,取上清液過0.22 μm有機(jī)膜,待GC-MS分析。
1.2.6.2 GC-MS分析 借助GC-MS技術(shù),對8種脂肪酸甲酯(棕櫚酸甲酯、棕櫚烯酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、花生酸甲酯、花生四烯酸甲酯、山崳酸甲酯)混合標(biāo)準(zhǔn)品及狹果茶藨子籽油甲酯化樣品進(jìn)行檢測分析。
GC分析條件:色譜柱 60 m×0.25 μm×0.25 μm;檢測器類型:FID;升溫程序:150 ℃持續(xù)5 min,以5 ℃/min升至200 ℃,持續(xù)6 min;以2 ℃/min升至230 ℃,持續(xù)25 min。氣化溫度:280 ℃,氦氣流量50 mL/min,進(jìn)樣量1 μL。
MS條件:EI源,離子源溫度250 ℃,接口溫度285 ℃,掃描范圍50~650 amu。
試驗中圖表均采用Origin2018繪制。利用Design-Expert12進(jìn)行響應(yīng)面分析,采用SPSS21.0軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)分析,試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s,n=3)表示,以P<0.05表示顯著性差異,P<0.01表示極顯著性差異。
2.1.1 狹果茶藨子籽油脫膠工藝單因素實驗結(jié)果狹果茶藨子籽油脫膠工藝單因素實驗結(jié)果如圖1所示,由圖1可知:狹果茶藨子籽油脫膠率隨各因素的增加呈先上升后下降趨勢,并在某一條件達(dá)到最高值。當(dāng)磷酸添加量為0.3%時,籽油的脫膠率達(dá)到最高值78.71%±1.60%,磷酸添加過多,導(dǎo)致體系pH降低,絮凝凝膠質(zhì)分解,從而使籽油脫膠率降低[26];適宜溫度可降低油脂粘度,進(jìn)而增加磷脂水和能力,并形成膠體而除去,當(dāng)溫度為45 ℃時,籽油脫膠率達(dá)到最高為79.43%±1.20%,而溫度過高,磷脂性質(zhì)發(fā)生改變不易與油分離,造成脫膠率降低[26];適量的水可增加磷脂膠粒的形成,利于除去,當(dāng)加水量為3.0%時,籽油脫膠率達(dá)到最高為78.0%±1.2%,而繼續(xù)增大加水量,導(dǎo)致油脂體系被磷脂乳化,致使籽油脫膠率降低[26];由圖1D可知酸化時間為15~25 min時,籽油脫膠率在70.76%±1.22%~76.65%±1.38%間,波動并不顯著,這與張紅[20]等的研究結(jié)果相似;而水化時間對籽油脫酸率的影響顯著 (P<0.05),當(dāng)水化時間為15 min時達(dá)到最高78.47%±1.10%,當(dāng)水化30 min時脫膠率最低,為35.17%±1.30%,原因可能是水化時間過短磷脂凝聚不完全,時間過長油脂發(fā)生乳化[20]。故最終確定狹果茶藨子籽油脫膠工藝單因素實驗較優(yōu)水平為:酸化時間為20 min,水化時間為15 min,磷酸添加量0.3%,加水量3.0%,脫膠溫度為45 ℃。
圖1 籽油脫膠工藝單因素實驗結(jié)果Fig.1 Single factor test results of seed oil degumming technology
2.1.2 籽油脫膠工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果 在單因素實驗結(jié)果基礎(chǔ)上,借助響應(yīng)面試驗對狹果茶藨子籽油脫膠工藝進(jìn)行優(yōu)化,對響應(yīng)面試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表4所示,對實驗結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,得到籽油回歸方程為:Y1=-365.79169+15.95407A+265.56333B+106.31408C+4.84801D+1.99000AB-0.20250AC+0.14480AD-31.78750BC+0.16875BD+0.33350CD-0.73435A2-341.56042B2-17.68992C2-0.084812D2,該模型有99.39%的概率預(yù)測實驗值。各因素對脫膠率的影響依次為:D>C>A>B,即脫膠溫度>加水量>水化時間>磷酸添加量。得到狹果茶藨子籽油最佳脫膠工藝條件為:水化時間15.61 min,磷酸添加量0.3%,加水量3.10%,脫膠溫度48.29 ℃,此條件下狹果茶藨子籽油預(yù)測脫膠率可達(dá)到80.63%,便于實驗操作將條件修正為:水化時間16 min,磷酸添加量0.3%,加水量3.0%,脫膠溫度50 ℃,經(jīng)驗證實驗得此條件下狹果茶藨子籽油實際脫膠率可達(dá)到80.48%±1.20%,與預(yù)測值無顯著差異。
2.2.1 狹果茶藨子籽油脫酸單因素實驗結(jié)果 狹果茶藨子籽油脫酸單因素實驗結(jié)果如圖2所示,由圖可知脫酸率隨脫酸溫度、脫酸時間、微晶纖維素添加量的增大呈先上升后下降趨勢,并在某一條件達(dá)到最高值。當(dāng)脫酸溫度達(dá)到45 ℃時籽油脫酸率為57.73%±0.52%,而溫度繼續(xù)增大至55 ℃,籽油脫酸率基本保持穩(wěn)定狀態(tài),說明45~55 ℃為籽油脫酸反應(yīng)的最適溫度范圍,既可以控制體系內(nèi)進(jìn)行良好的酸堿中和反應(yīng)又能避免油-皂混合物形成,有利于籽油脫酸反應(yīng)的進(jìn)行[27];當(dāng)脫酸時間為90 min時,籽油的脫酸率最高,達(dá)到了71.03%±0.53%,而脫酸時間延長籽油中部分中性油被水解、皂化,導(dǎo)致油脂酸價增加,脫酸率降低[28];當(dāng)堿性微晶纖維素添加量為2.0%時,籽油脫酸最大為59.41%±0.54%,而繼續(xù)增大堿性微晶纖維素添加量,籽油的脫酸率有所下降,分析原因可能是堿性微晶纖維素中的無機(jī)堿和纖維素堿對油脂中游離脂肪酸吸附率達(dá)到飽和[22]。故確定脫酸工藝單因素實驗各因素較優(yōu)水平為微晶纖維素添加量為2.0%、脫酸時間90 min、脫酸溫度40 ℃。
圖2 籽油脫酸工藝優(yōu)化單因素實驗結(jié)果Fig.2 Single factor test results of seed oil deacidification process optimization
2.2.2 籽油脫酸工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果 借助響應(yīng)面試驗對狹果茶藨子籽油脫酸工藝進(jìn)行優(yōu)化,對響應(yīng)面試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表5所示,對實驗結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,得到回歸方程為:Y2=-493.69912+0.85482A+101.48475B+21.48105C-0.090967AB+0.010358AC-0.20770BC-6.26250E-003A2-20.93300B2-0.27748C2,該模型有99.72%的概率預(yù)測實驗值,各因素對脫酸率的影響依次為:A>C>B,即脫酸時間>脫酸溫度>微晶纖維素添加量。得到狹果茶藨子籽油最佳脫酸工藝條件為:脫酸時間86.12 min,微晶纖維素添加量為2.04%,脫酸溫度39.55 ℃,此條件下狹果茶藨子籽油的脫膠率可達(dá)到71.47%,便于實驗操作將條件修正為脫酸時間87 min,微晶纖維素添加量為2.0%,脫酸溫度40 ℃,經(jīng)驗證實驗得此條件下狹果茶藨子籽油實際脫膠率可達(dá)到71.30%±0.54%,與預(yù)測值無顯著差異。
表5 方差分析結(jié)果Table 5 Analysis of variance table
2.3.1 狹果茶藨子籽油脫色工藝單因素實驗結(jié)果狹果茶藨子籽油脫色工藝單因素實驗結(jié)果如圖3所示,脫色率隨脫色溫度、脫色劑添加量、脫色劑比例、脫色時間的增大呈先上升后下降趨勢,并在某一條件達(dá)到最高值。由圖3A可知,當(dāng)脫色溫度達(dá)到50 ℃時,籽油脫色率達(dá)到最高值57.74%±0.45%,說明適宜溫度可以加快脫色劑與色素的接觸,提高籽油脫色率[29],而繼續(xù)升高溫度,籽油的脫色率反而下降但波動范圍較小;脫色劑添加量對籽油脫色率的影響較大,在脫色劑添加量為6.0%時,籽油的脫色率最大為65.36%±0.45%,繼續(xù)增加脫色劑添加量,籽油的脫色率反而減小,分析原因可能是脫色劑對油脂色素等的吸附能力達(dá)到了飽和,并影響了脫色劑與油脂的分離[15];由圖3C可知,單一脫色劑對籽油脫色的效果均小于一定比例復(fù)合脫色劑的脫色效果,且當(dāng)兩者比例為1:1時,脫色率達(dá)到最高為65.76%±0.50%,這與李馮程等[15]的研究結(jié)果有所不同,可能是研究對象不同,油脂所含的有色物質(zhì)種類及含量差異造成;脫色時間對籽油脫色率的影響顯著,當(dāng)籽油脫色時間為20 min時,籽油脫色率達(dá)到最高,為61.97%±0.38%,脫色時間不足可能會影響脫色劑與有色物質(zhì)的接觸,影響脫色效果,而時間過長,則會使油脂造成氧化導(dǎo)致油脂顏色加深,影響脫色效果甚至降低油脂光密度[24]。故確定籽油脫色工藝單因素實驗各因素較優(yōu)水平為:脫色劑添加量為6.0%、脫色時間20 min、脫色劑比為1:1、脫色溫度50 ℃。
圖3 籽油脫色工藝單因素實驗結(jié)果Fig.3 Single factor test results of seed oil decolorization technology
2.3.2 狹果茶藨子籽油脫色工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果 在單因素實驗結(jié)果基礎(chǔ)上,選取對狹果茶藨子籽油脫色工藝影響較大的脫色劑添加量、脫色時間、脫色溫度三因素進(jìn)行脫色工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗,并對響應(yīng)面試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表6所示,對實驗結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,得到回歸方程為:Y3=-354.08400+19.73088A+20.15630B+6.01837C-0.54400AB+0.034125AC+0.045600BC-0.78981A2-0.47347B2-0.069942 C2,該模型有99.84%的概率預(yù)測實驗值,各因素對脫色率的影響依次為:A>C>B,即脫色劑添加量>脫色溫度>脫色時間。得到狹果茶藨子籽油最佳脫色工藝條件為:脫色時間19.87 min,脫色劑添加量為6.75%,脫色溫度51.14 ℃,此條件下狹果茶藨子籽油預(yù)測脫色率可達(dá)到66.70%,便于實驗操作將實驗條件修正為:脫色時間20 min,脫色劑添加量為7.0%,脫色溫度51 ℃,經(jīng)驗證實驗得此條件下狹果茶藨子籽油實際脫色率可達(dá)到66.48%±0.38%,與預(yù)測值無顯著差異。
表6 方差分析表Table 6 Analysis of variance table
狹果茶藨子籽油理化指標(biāo)檢測結(jié)果見表7。由表可知:狹果茶藨子籽油精煉前酸價為0.44±0.02 mg/g,精煉后籽油的酸價顯著降低至0.13±0.01 mg/g,說明脫酸工藝對籽油酸價變化影響較大;籽油精煉后其過氧化值由精煉前0.18±0.02 mg/100 g上升至0.21±0.02 mg/100 g,分析原因可能是超聲、加熱等處理加速了油脂的氧化[30-31],使油脂過氧化值有所增加,但其酸價和過氧化值范圍仍然符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(酸價不超過(KOH)3 mg/g,過氧化值不超過0.40 g/100 g)[32]。碘值和皂化值可分別反應(yīng)油脂不飽和程度以及脂肪酸分子量大小,結(jié)果表明,精煉工藝對兩者影響并不顯著,說明精煉工藝對狹果茶藨子籽油脂肪酸種類的影響不大。精煉后,狹果茶藨子籽油光密度由0.54±0.03降至0.36±0.01,油體更加清澈透明,這說明所選脫色劑和脫色工藝能有效去除籽油中部分色素。
表7 狹果茶藨子籽油理化指標(biāo)檢測結(jié)果Table 7 Determination physicochemical properties of Ribesstenocarpum Maxim seeds oil
借助GC-MS技術(shù)對狹果茶藨子籽油不皂化物進(jìn)行分析,用保留時間和峰面積歸一化計算得到其成分及相對含量,狹果茶藨子籽油不皂化物分析色譜圖見圖4,質(zhì)譜圖見圖5。
圖4 狹果茶藨子籽油不皂化物成分色譜圖Fig.4 Chromatogram of unsaponifiables in Ribes stenocarpum Maxim seed oil
圖5 狹果茶藨子籽油不皂化物質(zhì)譜圖Fig.5 Mass spectrum of unsaponifiables in Ribes stenocarpum Maxim seed oil
經(jīng)質(zhì)譜庫檢索得到11種不皂化物成分,結(jié)果如表8所示。由表可知,狹果茶藨子籽油不皂化物主要為植醇、谷甾醇等,其中植醇相對含量最高,達(dá)8.78%,其次為谷甾醇、新植二烯、2-羥基查爾酮、香豆素等,但并未檢測出維生素E,可能與狹果茶藨子產(chǎn)地及油脂加工方式有關(guān)[21,33]。孫晴等[10]從糖茶藨子籽油中共鑒定出15種不皂化物,植醇占比較高,該結(jié)果與上述實驗結(jié)果相似,但其含量約為狹果茶藨子籽油的植醇含量的5倍,此外相同成分還有角鯊烯、菜油甾醇、谷甾醇,但狹果茶藨子籽油中這三類物質(zhì)占比,均高于糖茶藨子籽油,此外狹果茶藨子籽油中含有香豆素、甘氨酸等特有成分,具有多種生理功能。
表8 狹果茶藨子籽油不皂化物成分及含量Table 8 Composition and content of unsaponifiables in Ribes stenocarpum Maxim seed oil
植醇是一種鏈形二萜含氧化合物,維生素E和維生素K1的前體,而維生素E具有預(yù)防和延緩油脂氧化,提高油脂營養(yǎng)價值的作用[34];角鯊烯是一種高不飽和天然萜類化合物,可提高體內(nèi)超氧化物歧化酶活性、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤等[35]。狹果茶藨子籽油中含有3種主要的植物甾醇天然醇類化合物,被譽(yù)為“生命的鑰匙”,具有降低膽固醇、抗癌、防治心血管疾病等功效[36]。新植二烯為葉綠素的降解物,一種中性致香化合物,在油脂品質(zhì)中具有重要作用[37]。香豆素具有抗真菌、抗炎、抗氧化、解熱、抗腫瘤、抗?jié)兊榷喾N生理活性[38]。故狹果茶藨子籽油不皂化物,具有良好的應(yīng)用前景。
油脂混合標(biāo)準(zhǔn)品及狹果茶藨子籽油脂肪酸氣相色譜圖如圖6、圖7所示,狹果茶藨子籽油脂肪酸含量檢測結(jié)果如表9所示。狹果茶藨子籽油中主要檢測出8種脂肪酸,其中不飽和脂肪酸4種,占到了檢出脂肪酸的88.89%,亞油酸和油酸含量較高分別達(dá)到了50.80%和37.09%。孫晴等[10]從糖茶藨子籽油中共檢測出13種脂肪酸,不飽和脂肪酸占到了86.88%,師治賢等[39]則檢測出8種脂肪酸,不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%以上,檢測結(jié)果均存在一定的差異,說明不同茶藨子品種間籽油成分組成有較大差異。不飽和脂肪酸為人體必需脂肪酸,具有維持人體正常代謝和預(yù)防疾病等作用[40]。狹果茶藨子籽油作為一種,含有較高不飽和脂肪酸的植物油脂,有望作為人體必需脂肪酸的攝入來源,以滿足人體對不飽和脂肪酸的需求,在功能性食品研發(fā)中具有廣闊的開發(fā)前景。
圖6 脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖Fig.6 Chromatogram of fatty acid mixture standard
圖7 狹果茶藨子籽油脂肪酸氣相色譜圖Fig.7 Gas chromatogram of fatty acids in the seed oil of Ribes stenocarpum Maxim
表9 狹果茶藨子籽油脂肪酸分析結(jié)果Table 9 Analysis results of fatty acids in the seed oil of Ribes stenocarpum Maxim
利用響應(yīng)面法對狹果茶藨子籽油的脫膠、脫色、脫酸工藝進(jìn)行優(yōu)化,得到狹果茶藨子籽油最佳脫膠工藝條件為:水化時間16 min,磷酸添加量0.3%,加水量3.0%,脫膠溫度50 ℃,此條件下狹果茶藨子籽油的脫膠率可達(dá)到80.48%;狹果茶藨子籽油最佳脫色工藝條件為:脫色時間20 min,脫色劑添加量為7.0%,脫色溫度51 ℃,此條件下狹果茶藨子籽油的脫色率可達(dá)到66.48%;狹果茶藨子籽油最佳脫酸工藝條件為:脫酸時間87 min,微晶纖維素添加量為2.0%,脫酸溫度40 ℃,此條件下狹果茶藨子籽油的脫膠率可達(dá)到71.30%。精煉后,狹果茶藨子籽油品質(zhì)發(fā)生了一定變化,其中酸價和光密度明顯降低,碘值和皂化值也有一定程度下降,過氧化值有輕微上升,這說明精煉工藝可能造成部分油脂輕微氧化,不飽和脂肪酸含量減少,營養(yǎng)價值有所降低,但是可在一定程度上提升狹果茶藨子籽油的感官品質(zhì),讓油體更加清澈透亮,游離脂肪酸含量降低,更有利于油脂貯藏,精煉前后所有指標(biāo)測定值均在國標(biāo)范圍內(nèi)浮動,因此本研究優(yōu)化的“三脫”工藝可用于狹果茶藨子籽油的精制。
經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn),狹果茶藨子籽油含有11種不皂化物,其中植醇相對含量達(dá)到了8.78%,其次為谷甾醇、新植二烯、2-羥基查爾酮、香豆素等。狹果茶藨子籽油中共檢測出脂肪酸8種,其中不飽和脂肪酸占88.89%,油酸和亞油酸含量相對較高,分別為37.09%和50.80%。狹果茶藨子作為尚未開發(fā)的植物性油料資源,應(yīng)用前景巨大,本研究結(jié)果可為茶藨子資源的開發(fā)利用提供一定參考。