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微波预处理火麻籽对油的品质及抗氧化活性的影响



全 文 :中国油料作物学报
Chinese Journal of Oil Crop Sciences
2016,38(3) :379 - 383
doi:10. 7505 / j. issn. 1007 - 9084. 2016. 03. 017
微波预处理火麻籽对油的品质及抗氧化活性的影响
杨 湄1,周 琦1,郑 畅1,李文林1,刘昌盛1,马忠华2,黄凤洪1*
(1.中国农业科学院油料作物研究所,油料脂质化学与营养湖北省重点实验室,湖北 武汉,430062;
2.中国农业科学院油料作物研究所 -无限极(中国)有限公司功能油脂联合实验室,广东 广州,510623)
摘要:为考察微波预处理火麻籽(Cannabis sativa L.)对油的品质及抗氧化活性的影响,将火麻籽置于微波功
率 560W条件下预处理 7min,冷却至室温后低温压榨制油。结果表明,微波预处理显著增加了油的酸价、过氧化
值,降低了油的水分及挥发物含量,使油脂色泽变深,而脱壳处理可使色泽得到明显改善;火麻籽油中检出 8 种脂
肪酸,其中油酸、亚油酸和亚麻酸是主要的脂肪酸,含量分别为 13. 88%、57. 59%、16. 33%,n - 6 /n - 3 脂肪酸为
3. 52∶ 1,是一种脂肪酸平衡合理的植物油;微波预处理不影响油的脂肪酸组成,使油中总酚含量增加 1 倍,总维生
素 E和植物甾醇含量分别增加 41. 99mg /kg和 58. 68mg /100g;微波预处理火麻籽显著改善了油的氧化稳定性,提高
了油的抗氧化活性,与未经微波预处理的压榨火麻籽油相比,微波预处理后油的氧化诱导期延长了 1. 05h,DPPH
自由基清除活力和 FRAP总抗氧化能力分别增加 8. 46 和 81. 85μmol /100g。表明微波预处理是一种适宜于提高火
麻籽油品质的预处理方式。
关键词:火麻籽;微波预处理;品质;脂肪酸组成;微量成分;抗氧化活性
中图分类号:TS224. 3 文献标识码:A 文章编号:1007 - 9084(2016)03 - 0379 - 05
Influence of microwave pretreatment of hemp seed on quality and antioxidant activity of pressed oil
YANG Mei1,ZHOU Qi1,ZHENG Chang1,LI Wen - lin1,
LIU Chang - sheng1,MA Zhong - hua2,HUANG Feng - hong1*
(1. Oil Crops Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition,Wuhan 430062;
2. Functional Oil Laboratory Associated by Oil Crops Research Institute,Chinese
Academy of Agricultural Sciences and Infinite (China)Co.,LTD.,Guangzhou 510623,China)
Abstract:To investigate changes of pressed oil after microwave pretreatment of seeds,hemp seeds were trea-
ted with microwaves under 560 W for 7 min at a frequency of 2 450 MHz. After the pretreatment,seed oil was ex-
tracted by cold press. Quality and antioxidant activity of oil were consequently measured. Results showed that mi-
crowave significantly increased acid values (AVs)and peroxide values (POVs) ,and decreased moisture content of
oil. The color of oil was deeper than that of untreated. Dehulling significantly improved oil color. Fatty acids were
detected in oil including 13. 88% oleic acid,57. 59% linoleic acid,and 16. 33% linolenic acid. 3. 53∶ 1 ratio of
n - 6 and n - 3 fatty acids was found in oil which was a well - balanced proportion of the 2 essential fatty acids. Mi-
crowave had no significant effect on fatty acid composition in oil. Total phenolic content was increased by one fold,
total tocopherols and phytosterols contents were increased by 41. 99 mg /kg and 58. 68 mg /100 g respectively. Mi-
crowave significantly improved oxidative stability of oil and its antioxidant activity. The induction period (IP)of oil
was increased 1. 05 h,DPPH and FRAP values were increased 8. 46 and 81. 85μmol /100 g respectively. In con-
clusion,it is recommended to treat hemp seeds by microwaves before cold press for oil.
Key words:Hemp seed;Microwave pretreatment;Quality;Fatty acid;Minor components;Antioxidant activity
收稿日期:2015-09-08
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201303072) ;中国农业科学院科技创新工程
作者简介:杨 湄(1970 - ) ,女,副研究员,主要从事油料加工技术研究,E - mail:yangmei@ caas. cn
* 通讯作者:黄凤洪(1965 -) ,男,研究员,博士生导师,主要从事油料加工技术研究,E - mail:huangfh@ oilcrops. cn
火麻(Cannabis sativa L.,Hemp)又名大麻、汉
麻、线麻,是一种一年生草本植物,起源于中亚,因具
有纤维用、食用和药用价值而得到广泛应用[1,2]。
火麻籽是一种良好的药食同源资源,火麻籽油富含
多不饱和脂肪酸,且亚油酸(n - 6)/亚麻酸(n - 3)
比例在 3. 5∶ 1 左右,符合世界卫生组织对食用植物
油 n - 6 /n - 3 脂肪酸比例的推荐值(2 ~ 4∶ 1) ,是一
种脂肪酸组成平衡的高品质油脂[2,3]。微波技术是
一种高效、快速且可自动化规模化应用的食品加工
技术,压榨制油前对油籽进行微波预处理可显著提
高压榨出油率并改善油的氧化稳定性,但会增加油
的酸价、过氧化值[4 ~ 7]。目前尚未见关于微波预处
理火麻籽对压榨火麻籽油品质及抗氧化活性影响方
面的报道,也较少见到火麻籽油中多酚、天然维生素
E、植物甾醇含量以及火麻籽油 DPPH 自由基清除
活力、FRAP 抗氧化能力等方面的报道。本文将火
麻籽置于 560W微波功率下预处理 7min,样品冷却
至室温后低温压榨制油,探索微波预处理火麻籽对
火麻籽油主要理化品质、主要营养成分、氧化稳定性
及抗氧化活性的影响,为火麻籽油的加工利用奠定
基础。
1 材料与方法
1. 1 材料与仪器
火麻籽:产地广西巴马,水分含量 8. 75%(GB /
T 14489. 2) ,粗脂肪含量 29. 36%(GB /T 14488. 1) ,
粗蛋白含量 23. 19%(GB /T 14489. 1) ;无水乙醚、无
水乙醇、三氯甲烷(分析纯,国药集团) ,氢氧化钾
(分析纯,天津科密欧试剂公司) ;冷榨机(CA59G,
德国 Komet 公司) ,密闭式微波消解仪(最大功率
4 800W,频率 2 450Hz,美国 CEM 公司) ,气相色谱
仪(6890N,美国 Agilent 公司) ,超高效液相色谱仪
(ACQUITY,美国 Waters 公司) ,紫外 -可见分光光
度计(DU 800,美国 Beckman 公司) ,氧化稳定测定
仪(743,瑞士 Metrohm公司) ,落地式离心机(Avanti
J - 26 XP型,美国 Beckman公司)。
1. 2 微波处理与压榨制油
取 150g 火麻籽,在微波频率 2 450MHz、功率
560W的条件下,微波处理 7min,取出样品置于干燥
器中冷却至室温,然后加入冷榨机料斗压榨(出油
温度 < 60℃) ,收集油样离心分离后得到压榨油,压
榨油密封保存于 4℃冰箱并尽快完成品质分析。以
未经微波处理的火麻籽直接低温压榨制得的火麻籽
油为对照。
1. 3 品质测定和氧化稳定性及抗氧化活性测定
营养成分测定,均参照文献[5]的方法:维生素
E含量采用超高效液相色谱法,植物甾醇含量采用
气相色谱法,总酚采用福林酚法。
氧化诱导期(IP)的测定参照文献[5]。DPPH
(2,2 - diphenyl - l - picrylhydrazyl)自由基清除活力
评价与 FRAP(ferric reducing antioxidant power)总抗
氧化能力评价参照文献[8]。
脂肪酸组成、酸价、过氧化值、水分及挥发物含
量、加热试验的测定分别采用国家标准 GB /T
17757、GB /T 5530、GB /T 5538、GB /T 5528 和 GB /T
5531。
1. 4 统计分析
采用 SPSS16. 0 进行显著性分析,差异在 0. 05
水平上被认为有显著性差异(p < 0. 05)。每个指
标进行 3 次重复测定,结果取平均值。
2 结果与分析
2. 1 微波预处理对火麻籽油理化品质的影响
表 1 显示了微波预处理火麻籽对火麻籽油酸
价、过氧化值、水分及挥发物含量、加热试验的影响。
结果表明,低温压榨火麻籽油(cold - pressed hemp
oil,简称 HO)的酸价低于 4. 0mgKOH /g 油,过氧化
值低于 6. 0mmol /kg 油,水分及挥发物含量低于
0. 2%,280℃加热试验无析出物,符合我国主要食用
植物油标准对四级油的要求。根据表 1,微波预处
理火麻籽使油(oil from hemp seed treated by micro-
wave,简称 W -HO)的酸价和过氧化值均显著增加
(p < 0. 01) ,但仍符合有关食用植物油国家标准对
四级油和国际食品法典委员会对冷榨油的要求,使
水分及挥发物含量降低 0. 02%。
表 1 火麻籽油理化指标
Table 1 Quality parameters of hemp seed oil
样品
Name
酸价
Acid value /(mgKOH/g)
过氧化值
Peroxide value /(mmol /kg)
水分及挥发物含量
Moisture and volatile content /%
加热试验(280℃)
Heating test
低温压榨火麻籽油
HO 3. 47 ± 0. 02 2. 02 ± 0. 01 0. 09 ± 0. 00
颜色变深,无絮状析出物
Turned dark,no floccule educt
微波预处理后的 HO
W - HO 3. 95 ± 0. 05 3. 45 ± 0. 02 0. 07 ± 0. 00
颜色变深,无絮状析出物
Turned dark,no floccule educt
Note:HO:cold - pressed hemp oil;W - HO:oil from hemp seeds treated by microwave. Same as below
083 中国油料作物学报 2016,38(3)
图 1 直观地显示了微波预处理和脱壳前后火麻
籽油的色泽,低温压榨火麻籽油(A)显示出较深的
绿色,微波预处理加深了油的颜色,几乎变成黑色
(B);对火麻籽进行脱壳处理后压榨制油,可显著改
善油的色泽,脱壳火麻籽低温压榨油(C)显示出浅
黄色,对脱壳火麻籽进行微波预处理后低温压榨制
油,油的颜色有轻微加深(D)。
注 /Note:A:火麻籽低温压榨油 Cold - pressed oil from hemp seed.
B:微波预处理火麻籽低温压榨油 Cold - pressed oil
from hemp seed roasted by microwave.
C:脱壳火麻籽低温压榨油 Cold - pressed oil from
shelling hemp seed. D:微波预处理脱壳火麻籽低温压榨油
Cold - pressed oil from shelling hemp seed roasted by microwave
图 1 不同处理下的低温压榨火麻籽油
Fig. 1 Hemp seed oil by cold press after different pretreatment
2. 2 微波预处理对火麻籽油脂肪酸组成和含量的
影响
表 2 显示了火麻籽油的脂肪酸组成和含量及微
波预处理火麻籽对压榨油脂肪酸含量的影响。结果
表明,在火麻籽油中检测到 8 种脂肪酸,其中饱和脂
肪酸包括棕榈酸、硬脂酸和花生酸,总含量为
11. 12%;单不饱和脂肪酸包括棕榈烯酸、油酸、花生
烯酸和芥酸,总含量为 14. 96%;多不饱和脂肪酸包
括亚油酸和亚麻酸,总含量为 73. 92%;不饱和脂肪
酸合计高达 88. 88%。特别值得注意的是,火麻籽
油的亚油酸(n - 6 脂肪酸)与亚麻酸(n - 3 脂肪酸)
的比值为 3. 53∶ 1,是一种脂肪酸组成十分平衡的植
物油。微波预处理火麻籽对低温压榨火麻籽油的脂
肪酸组成和含量影响不显著(p > 0. 05),造成稍微
差别的可能原因包括测试误差、微波预处理增加了
压榨出油率等。
2. 3 微波预处理对火麻籽油中微量成分含量的
影响
表 3 显示了火麻籽油中维生素 E、植物甾醇和
总酚含量及微波预处理火麻籽对这些微量成分的影
响。结果表明,火麻籽油富含维生素 E、植物甾醇和
多酚类化合物,在天然维生素 E 中,以 γ -维生素 E
为主,占总维生素 E含量的 92%;在植物甾醇中,以
β -谷甾醇为主,占总甾醇含量的 73%,其次是菜油
甾醇和 Δ5 燕麦甾醇,另外,还有其它甾醇未能定
性,其含量为 18. 59mg /100g。微波预处理火麻籽对
火麻籽油中的微量成分的影响达到显著水平(p <
0. 05)。微波预处理使油中 α -和 γ -维生素 E 含
量有不同程度的增加,其中 γ -维生素 E 的增加量
显著高于 α -维生素 E 的增加量,微波预处理后油
中总维生素 E含量增加了 41. 99mg /kg;微波预处理
显著增加了油中菜油甾醇、β -谷甾醇和 Δ5 燕麦甾
表 2 火麻籽油的脂肪酸组成和相对含量
Table 2 Fatty acid composition and relative
content in hemp seed oil
脂肪酸组成
Fatty acid /% HO W - HO
棕榈酸
Palm acid(C16∶ 0) 7. 00 ± 0. 01 6. 95 ± 0. 00
棕榈烯酸
Palmtoleic acid(C16∶ 1) 痕量 Trace 0. 23 ± 0. 01
硬脂酸
Stearic acid(C18∶ 0) 3. 22 ± 0. 03 3. 22 ± 0. 02
油酸
Oleic acid(C18∶ 1) 13. 88 ± 0. 01 13. 67 ± 0. 06
亚油酸
Linoleic acid(C18∶ 2) 57. 59 ± 0. 15 57. 44 ± 0. 10
亚麻酸
Linolenic acid (C18∶ 3) 16. 33 ± 0. 02 16. 31 ± 0. 06
花生酸
Arachidic acid(C20∶ 0) 0. 90 ± 0. 09 0. 79 ± 0. 04
花生烯酸
Gadoleic acid(C20∶ 1) 0. 47 ± 0. 05 0. 49 ± 0. 03
芥酸
Erucic acid(C22∶ 1) 0. 61 ± 0. 01 0. 89 ± 0. 01
饱和脂肪酸
Saturated fatty acid 11. 12 ± 0. 08 10. 96 ± 0. 07
单不饱和脂肪酸
Monounsaturated fatty acids 14. 96 ± 0. 05 15. 05 ± 0. 04
多不饱和脂肪酸
Polyunsaturated fatty acids 73. 92 ± 0. 17 73. 75 ± 0. 16
n - 6 /n - 3 脂肪酸
Ratio of n - 6 and n - 3 fatty acids 3. 53 3. 52
表 3 火麻籽油中的微量成分含量
Table 3 Minor components content in hemp seed oil
成分 HO W - HO
α -维生素 E
α - Tocopherol /(mg /kg) 62. 47 ± 0. 34 63. 50 ± 0. 44
γ -维生素 E
γ - Tocopherol /(mg /kg) 713. 14 ± 0. 75 754. 10 ± 2. 01
总维生素 E
Total tocopherols /(mg /kg) 775. 61 ± 0. 41 817. 60 ± 2. 45
菜油甾醇
Campesterol /(mg /100g) 55. 78 ± 0. 14 67. 87 ± 0. 121
谷甾醇
β - sitosterol /(mg /100g) 286. 73 ± 3. 04 318. 34 ± 2. 78
Δ5 燕麦甾醇
Avenasterols /(mg /100g) 30. 81 ± 0. 36 41. 68 ± 0. 18
未知甾醇
Unknown /(mg /100g) 18. 58 ± 0. 16 22. 69 ± 0. 11
总甾醇
Total phytosterols /(mg /100g) 391. 90 ± 3. 60 450. 58 ± 3. 20
总酚
Total phenolics /(mg /100g) 5. 17 ± 0. 08 10. 18 ± 0. 25
183杨 湄等:微波预处理火麻籽对油的品质及抗氧化活性的影响
醇以及未知甾醇的含量,同时使总甾醇含量增加
58. 68mg /100g;微波预处理增加了油中总酚含量,W
-HO中总酚含量约是 HO中的 2 倍。
2. 4 微波预处理对火麻籽油氧化稳定性和抗氧化
活力的影响
表 4 显示了 HO 和 W - HO 的氧化诱导期(IP
值)、DPPH自由基清除活力和 FRAP 总抗氧化能力
及微波预处理的影响。结果表明,微波预处理火麻
籽显著延长了压榨火麻籽油的氧化诱导期,提高了
油的抗氧化活力(p < 0. 05)。根据表 4,微波预处理
火麻籽使油的氧化诱导期增加了 1. 05h,DPPH自由
基清除活力增加了 8. 46μmol /100g,FRAP 总抗氧化
能力增加了 81. 85μmol /100g。
表 4 火麻籽油的氧化稳定性和抗氧化活性
Table 4 The oxidation stability and antioxidant
activities of hemp seed oil
样品名称
Name
IP值
Induction
periods /h
DPPH值
DPPH value
/(μmol /100g)
FRAP值
FRAP value
/(μmol /100g)
HO 3. 18 ± 0. 04 9. 39 ± 0. 05 71. 88 ± 1. 82
W - HO 4. 23 ± 0. 08 17. 85 ± 0. 10 153. 73 ± 2. 86
3 结果与讨论
本文中低温压榨火麻籽油酸价和过氧化值偏
高,说明原料存放时间可能较长,此外,根据表 2,火
麻籽油中含有 57. 59%的亚油酸和 16. 33%的亚麻
酸,它们均属于易氧化的多不饱和脂肪酸[9]。低温
压榨火麻籽油的氧化诱导期仅 3. 18h,可能与其初
始酸价、过氧化值较高,同时富含多不饱和脂肪酸有
关。微波预处理增加了火麻籽油的酸价和过氧化
值,可能是由于微波预处理使物料温度升高,细胞内
甘油三酯发生部分热氧化而使油中游离脂肪酸和过
氧化物含量增加。微波预处理油籽能增加油中磷脂
含量[10 ~ 12]。本研究表明,280℃加热试验使油的色
泽变深,这可能是磷脂加热分解所致[13,14]。微波预
处理火麻籽对油脂加热试验的结果无显著影响,这
可能与微波预处理条件有关,也与样品本身的磷脂
含量有关。根据图 1,火麻籽油的颜色呈深绿色,微
波预处理显著加深了油的色泽,这可能是由于微波
预处理提高压榨出油率,使更多的油溶性色素转移
至油中,同时火麻籽中有些成分受热发生化学反应
生成一些呈色物质(如美拉德反应产物)并随压榨
过程溶解在油中[15]。无论是否微波预处理,脱壳之
后火麻籽油的色泽得到显著改善。
大量研究表明,亚麻酸在预防心脑血管疾病方
面具有重要作用和价值,在抗炎、抗高血压、抗血管
收缩、抗肿瘤、抗血栓形成、降低低密度脂蛋白、增加
代谢率和脂肪的燃烧等方面具有重要生理活性和功
能[16]。本研究表明,火麻籽油富含亚油酸和亚麻
酸,且其比值约 3. 5∶ 1,这一比值被广泛认为是对人
体健康有益的比值,十分接近世界卫生组织和有些
国家的推荐值。本文脂肪酸组成研究结果与 Vona-
partis等人[2]和 Teh 等人[3]的研究结论一致。微波
预处理对油的脂肪酸组成的影响可以忽略不计,与
Oomah等人的研究结论一致[17]。
维生素 E 是最重要的天然抗氧化剂之
一[18 ~ 20],植物甾醇能竞争性抑制人体吸收胆固醇,
因而具有降低胆固醇的功能。大量研究表明,植物
多酚在防癌、防辐射损伤、抗病原微生物、降血脂、防
治心血管系统疾病等诸多方面具有优良作用[21]。
本研究在火麻籽油中检出 α -和 γ -维生素 E,其中
γ -维生素 E 为主,与 Teh 等人的结果一致[3]。微
波预处理增加了维生素 E 含量,这可能与微波预处
理提高了压榨出油率有关;菜油甾醇、β -谷甾醇和
Δ5 燕麦甾醇是火麻籽油中的主要植物甾醇,另有部
分甾醇未能定性,微波预处理显著增加了油中甾醇
含量,目前较少见到火麻籽油中植物甾醇组成和含
量及微波预处理影响方面的报道。在植物细胞壁
中,酚酸(如阿魏酸、香豆素等)易与木聚糖和木质
素等以酯键或醚键相互交联,形成致密的网络结构,
防止外界环境对植物细胞壁的降解[22]。微波预处
理能从一定程度破坏细胞结构和酚酸酯,从而释放
出游离酚酸,同时微波预处理能提高压榨出油率,使
更多的酚酸随油脂溶出,因此,微波预处理火麻籽使
得油中总酚含量增加了约 1 倍。Teh 等人[3]发现火
麻籽油中总酚含量达到 188. 23mg /100g(没食子酸
当量) ,显著高于本文结果,这可能与品种及成熟
度、分析方法等因素有关。微波预处理显著改善了
火麻籽油的氧化稳定性,提高了其抗氧化活力,DP-
PH自由基清除活力和 FRAP 总抗氧化能力分别增
加了约 8. 46 和 81. 85μmol /100g,这与微波预处理
增加了油中总酚、天然维生素 E 和植物甾醇含量
有关。
本文研究表明,采用微波技术预处理火麻籽对
火麻籽油的脂肪酸组成没有显著影响,可增加油中
天然维生素 E、植物甾醇和多酚含量并提高油的氧
化稳定性和抗氧化活性,因此是一种适宜的预处理
方式,但微波预处理条件和工艺参数尚需要进一步
系统研究和优化。此外,油中还有一些植物甾醇未
能定性,可进一步采用气质联用技术、标准物质进行
定性定量,同时多酚的分布情况包括游离多酚、结合
283 中国油料作物学报 2016,38(3)
多酚等的分布及在加工过程的变化也需要加强研
究,为火麻籽的高效加工利用提供依据。
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(责任编辑:郭学兰)
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