不同富硒方法对茶油品质特性及功能性成分的影响

王彦花,刘 娟,马小灵,蒋晶明,吴立潮,刘 芳

(1.中南林业科技大学林学院教育部经济林培育与保护重点实验室,湖南长沙 410004;2.广西壮族自治区国有三门江林场,广西柳州 545006;3.中南林业科技大学食品科学与工程学院稻谷及副产物深加工国家工程实验室,湖南长沙 410004)

不同富硒方法对茶油品质特性及功能性成分的影响

王彦花1,2,刘 娟1,2,马小灵1,2,蒋晶明3,吴立潮1,刘 芳2,*

(1.中南林业科技大学林学院教育部经济林培育与保护重点实验室,湖南长沙 410004;2.广西壮族自治区国有三门江林场,广西柳州 545006;3.中南林业科技大学食品科学与工程学院稻谷及副产物深加工国家工程实验室,湖南长沙 410004)

以施肥富硒与生物化学富硒两种方法制得的富硒茶油为样本,测定硒含量、感官品质、理化指标、脂肪酸组成及功能性成分,探讨两种富硒方法对茶油的品质特性及功能性成分的影响。实验结果表明:施肥富硒法、生物化学富硒法茶油的硒含量分别提高至0.11 mg/kg及0.49 mg/kg,达到了我国相关富硒标准,生物化学方法的富硒效果比施肥富硒更显著;施肥富硒方法所得茶油具有更好的感官品质;两种富硒方法均降低了茶油的酸值、过氧化值,对茶油的碘值、皂化值、脂肪酸组成无明显影响;两种富硒方法对茶油中豆甾醇含量、谷甾醇含量及茶多酚含量整体上无明显影响,但生物化学富硒方法制得的茶油中α-生育酚及角鲨烯含量明显降低。总的来讲,两种富硒方法均显著提高了茶油硒含量,达到了富硒水准,其中施肥富硒方法富硒周期长,所得茶油具有更好的感官品质;生物化学富硒方法更快捷、效果更显著,但对茶油中的部分功能性成分造成了破坏。

茶油,富硒,品质特性,功能性成分

硒(Se)是人体不能合成且必需的微量元素之一,茶油是一种健康优质的食用油,通过富硒方法提高茶油中的硒含量可以提高居民日常饮食中的硒摄入量。生物化学富硒方法简便快捷,克服了传统方法富硒周期长的弊端,但是对茶油的品质及功能性成分的影响尚不明确。

油茶(Camelliaoleifera)是我国特有的山茶科油料树种,是与油棕、橄榄、椰子齐名的世界四大食用木本油料树种之一。以油茶籽仁加工生产的茶油具有很高的营养价值和保健功能。现代研究表明,茶油中饱和脂肪酸含量低于国际营养标准对食用油脂饱和脂肪酸含量11.9%的界定,亚油酸和亚麻酸的比例接近中国营养学会的推荐比例,其脂肪酸组成也与橄榄油相似,所以又有“东方橄榄油”的美称[1-2]。长期食用茶油,具有降低血脂、减轻动脉硬化、延缓老年痴呆症和中枢神经系统功能失调等功效,还具有抑制肿瘤细胞生长、强化肝脏的特殊功效[3-4]。2009年11月国家正式出台了《全国油茶产业发展规划(2009-2020)》,使油茶产业拥有了更广阔的发展空间。

硒是人体中一些抗氧化酶(如谷胱甘肽过氧化物酶)和硒-P蛋白质的重要组成部分,参与人体生化反应,对人体健康具有重要的生物学意义[5-7]。世界上有40多个国家和地区存在缺硒或严重缺硒的情况,中国更是有近2/3的地区土壤存在硒含量偏低现象[8-9],严重制约着当地居民膳食硒的摄入量。美国、芬兰等国家上世纪80年代起通过喷洒亚硒酸钠及施硒肥的方式提高农作物及牧草的硒含量水平以满足人和动物的需求[10-11]。我国学者也积极探索采用施硒肥、喷洒富硒营养素等方法增加作物的硒含量,提高居民硒摄入量[12-13]。茶油作为一种健康优质的食用油深受消费者的喜爱,且我国油茶种植区域多为土壤缺硒或少硒的地区,通过各种富硒方法提高茶油中的硒含量可以有效改善居民日常饮食中缺硒问题。

目前茶油的富硒方式主要有两种,即天然富硒与人工富硒。我国大部分地区土壤缺硒,天然富硒受到了极大的限制,因此茶油富硒主要采用人工富硒法。人工富硒又分为直接在食品中添加硒化合物以及植物生长过程中施硒肥、叶面喷洒富硒营养素两种方式。虽然研究表明无机硒与有机硒都能被人体吸收,且无机硒常以硒酸盐等形式添加于乳粉、含乳饮料、大米及小麦制品等领域中,但由于硒酸盐等硒添加剂有一定的毒性,对使用量也有严格要求,所以茶油富硒通常采用施硒肥的方式,通过油茶的生物转化作用提高油茶籽及茶油的硒含量[14-15]。长沙福山农业科技有限公司研制出活性硒元[16],用低毒的磷酸硒钾及其衍生物代替毒性强的硒酸盐来进行菜籽油、茶油等的富硒,大大提高了安全性,克服了传统硒添加剂的缺点,为茶油的人工富硒带来了更广阔的发展前景。

本研究在前期油茶施肥富硒研究的基础上[17-19],将施肥富硒法与生物化学富硒法制得的富硒茶油进行比较研究,旨在了解两种富硒方法对茶油的品质特性及功能性成分的影响,为今后进一步研究和探讨生物化学富硒技术的可行性以及富硒茶油的推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料 实验所用的对照组茶油以采摘自广西柳州三门江油茶基地的普通油茶果为原料,采用物理冷压榨法制得,根据茶油的硒含量从低到高的顺序编号为1～6号;施肥富硒组茶油以采摘自广西柳州三门江富硒施肥(含腐殖酸水溶性硒钛肥及含腐殖酸水溶性硒酶肥)样地的油茶果为原料,采用物理冷压榨法制得,根据茶油的硒含量从低到高的顺序编号为1～6号;生物化学富硒组茶油由长沙福山农业科技有限公司制备提供,将该公司研制的磷酸硒钾及其衍生物加入对照组茶油中制得混合脂质体,根据茶油的硒含量从低到高的顺序编号为1～6号。

1.1.2 试剂 正庚烷、三氯甲烷:色谱纯,国药集团化学试剂北京有限公司;硝酸、盐酸、硼氢化钾:优级纯,国药集团化学试剂北京有限公司;30%过氧化氢、氢氧化钾、铁氰化钾、无水乙醇、酚酞、碘化钾、硫代硫酸钠、正己烷、冰乙酸、一氯化碘、甲醇、无水硫酸钠、抗坏血酸、乙醚:分析纯,国药集团化学试剂北京有限公司;可溶性淀粉 国药集团化学试剂北京有限公司;硒标准储备液(100 mg/L)、角鲨烯、谷甾醇、豆甾醇 国家标准物质中心;α-生育酚 阿拉丁公司;福林酚试剂盒 北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司。

1.1.3 仪器 CA59榨油机 德国KOMET公司;PF6-3super原子荧光光谱仪 北京普析通用有限责任公司;TP-214电子分析天平 美国丹福公司;ETHOS-A微波消解仪 意大利Mikestone公司;HH-S6型水浴锅 郑州长城科工贸有限公司;RE-52A旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;UV-1800紫外可见分光光度计 日本岛津制作所;GC2014气相色谱仪 日本岛津制作所。

1.2 实验方法

1.2.1 茶油的制备 分别将对照组样地及富硒施肥样地的油茶籽进行低温干燥、脱壳、低温压榨、过滤、精滤,得到纯天然油茶籽油即为对照组茶油及施肥富硒组茶油;将长沙福山科技有限公司研发的磷酸硒钾及其衍生物加入对照组茶油中进一步制得的混合脂质体即为生物化学富硒组茶油。制得的茶油均置于具塞锥形瓶中,常温避光保存。

1.2.2 茶油硒含量的测定 参照GB/T5009.93《食品安全国家标准:食品中硒的测定》氢化物原子荧光光谱法进行。准确称取0.1 g茶油经酸加热消化后,在原子荧光光谱仪中测定其荧光值。

1.2.3 茶油的感官评价 参照GB/T 5525-2008《植物油脂:透明度、气味、滋味鉴定法》,并对比茶油色泽。

1.2.4 茶油理化指标的测定 酸值参照GB/T5530-2005《动植物油脂:酸值和酸度测定》热乙醇滴定法测定,过氧化值参照GB/T5538-2005《动植物油脂:过氧化值测定》硫代硫酸钠滴定法测定,碘值参照GB/T5532-2008《动植物油脂:碘值的测定》中和滴定法测定,皂化值参照GB/T5534-2008《动植物油脂:皂化值的测定》中和滴定法测定。

1.2.5 茶油脂肪酸组成的测定 参考文献[20]，茶油甲酯化定容之后,过0.45 μm的滤膜,进行气相色谱分析。通过与同等条件下各种脂肪酸标样保留时间的对比确定待分析样品中脂肪酸组成,用峰面积归一化法计算茶油脂肪酸的相对含量。

色谱条件 色谱柱:SP2340(60 m×0.25 mm×0.2 μm);升温程序:初始温度50 ℃,保持2 min,以10 ℃/min升至170 ℃,保持10 min,以2 ℃/min升至180 ℃,保持10 min,以4 ℃/min升至220 ℃;检测器:FID;进样量:1 μL;进样口:250 ℃,检测器温度:300 ℃。

1.2.6 茶油功能性成分的测定

1.2.6.1α-生育酚的测定 参考文献[21]，精确称取1 g油样,加入20 %抗坏血酸及KOH乙醇溶液,经皂化后取不皂化物,蒸干后用三氯甲烷定容,准确吸取1 μL注入气相色谱仪。以标准物浓度为横坐标,对应峰面积为纵坐标进行线性回归分析,得到线性回归方程及相关系数。利用外标法计算样品中α-生育酚的含量。

色谱条件 色谱柱:Rtx-5(30 m×0.25 mm);升温程序:初始温度180 ℃,以8 ℃/min升至265 ℃,保持50 min;进样量:1 μL;进样口温度:290 ℃;检测器温度:300 ℃。

1.2.6.2 甾醇及角鲨烯的测定 参考文献[21]，精确称取1 g油样,经2 mol/L的KOH乙醇溶液皂化1 h后,用乙醚提取不皂化物,蒸干后经三氯甲烷定容,准确吸取1 μL注入气相色谱仪。利用外标法计算样品中甾醇及角鲨烯的含量。

色谱条件 色谱柱:Rtx-5(30 m×0.25 mm);升温程序:初始温度180 ℃,以8 ℃/min升至265 ℃,保持50 min;进样量:1 μL;分流比1∶40;柱流速1.73 mL/min;进样口温度:290 ℃;检测器温度:300 ℃。

1.2.6.3 茶多酚含量的测定 将茶油溶于正己烷中,用甲醇与水(1∶1)的溶液萃取后取下层液。吸取2 mL样品加入0.5 mL的福林酚,摇匀静置5 min,再加入10%的NaCO31 mL,摇匀后加水补足10 mL,暗处,避光1 h后,765 nm处测波长。同时做空白实验。

1.3 数据分析

数据采用Excel软件的绘图工具进行直观对比,并用SPSS 17.0检测数据间的差异性。

2 结果与分析

2.1 茶油的硒含量

生物化学富硒组茶油的硒含量与对照组和施肥富硒组都存在显著性差异(图1,p<0.05),施肥富硒组茶油的硒含量虽然高于对照组,但不存在显著性差异(p>0.05)。说明施肥富硒及生物化学富硒两种方法均能有效提高茶油中的硒含量,且相对于施肥富硒(0.11 mg/kg),生物化学富硒方法的富硒(0.49 mg/kg)效果更为显著。

图1 不同富硒方法对茶油硒含量的影响Fig.1 Selenium content of camellia oil by different selenium-rich methods

湖北省富硒食品地方标准指出富硒食用植物油的硒含量应达到10.0～50.0 μg/100 g或100 mL[22],显然生物化学富硒组茶油符合此标准,施肥富硒组茶油也基本符合标准要求。

2.2 茶油的感官评价

施肥富硒茶油的感官品质与对照组相近,具有茶油固有的清香,澄清,颜色略深(表1)。生物化学富硒茶油以对照组茶油为原料经过生物化学的富硒方法制备,虽仍具有茶油固有清香,但颜色明显变深,且个别高浓度样本久置之后有少量的杂质沉淀下来,可能是硒的添加量达到了饱和或者在茶油富硒的工艺当中引入了污染所致。所以今后采用生物化学方法制备富硒茶油的过程中要注意硒的添加量以及仪器设备的杀菌消毒。

表1 不同富硒方法所得茶油的感官评定

2.3 茶油的理化指标值

茶油的理化性质可以反映茶油的品质。

施肥富硒方法和生物化学富硒方法制得的茶油酸值都明显低于对照组,且施肥富硒组与对照组茶油的酸值存在显著性差异(图2,p<0.05),生物化学富硒组与对照组茶油的酸值也存在显著性差异(p<0.05),但施肥富硒组与生物化学富硒组茶油的酸值无显著性差异(p>0.05)。施肥富硒方法和生物化学富硒方法制得的茶油过氧化值也都低于对照组。且生物化学富硒组与施肥富硒组茶油的过氧化值存在显著性差异(p<0.05),生物化学富硒组与对照组茶油的过氧化值存在显著性差异(p<0.05),但施肥富硒组与对照组茶油的过氧化值却不存在显著性差异(p>0.05)。

图2 不同富硒方法所得茶油的酸值和过氧化值Fig.2 Acid value and peroxide value of camellia oil from different selenium-rich methods

不同富硒方法对茶油的富硒效果不同,所得富硒茶油的过氧化值高低也不同。生物化学富硒方法比施肥富硒方法的富硒效果更显著,所得富硒茶油的过氧化值也更低。因此根据本实验可以推测不管是通过植物的生物转化作用还是通过生物化学方法添加入茶油中的硒都具有提高茶油氧化稳定性,达到延长货架期的作用。

施肥富硒方法和生物化学富硒方法对茶油的碘值和皂化值整体上无明显影响(图3)。施肥富硒组和生物化学富硒组茶油的碘值和皂化值与对照组茶油均不存在显著性差异(p>0.05)。

图3 不同富硒方法所得茶油的碘值和皂化值Fig.3 Iodine value and saponification value of camellia oil by different selenium-rich methods

两种富硒方法在提高茶油硒含量的同时并没有破坏茶油脂肪酸的化学键及碳链结构。但是两种富硒方法有没有改变茶油中脂肪酸的组成及比例则需要进一步对茶油的脂肪酸组成进行对比和分析。

2.4 茶油的脂肪酸组成

施肥富硒方法和生物化学富硒方法对茶油脂肪酸的含量和组成无明显影响,各组之间各种脂肪酸的含量均不存在显著性差异(图5,p>0.05)。马艳弘等人[23]采用外源硒对发芽大豆进行的硒强化实验证实,外源硒对发芽大豆的脂肪酸组成没有明显影响。本实验中施肥富硒及生物化学富硒方法均是采用外源硒,说明在油茶生长过程中施加硒肥不会明显改变茶油脂肪酸的积累和转化,而且通过生物化学方法富硒也没有破坏茶油的脂肪酸组成及比例。

图4 茶油的脂肪酸气相图谱Fig.4 Chromatogram of fatty acid methylester in species of Camellia oleifera

图5 不同富硒方法对脂肪酸组成的影响Fig.5 Effect of different selenium-rich methods on composition of fatty acids

2.5 茶油的功能性成分

施肥富硒组与对照组茶油的α-生育酚及角鲨烯的含量不存在显著性差异(图6,p>0.05),而生物化学富硒组与对照组茶油的α-生育酚及角鲨烯的含量则存在显著性差异(p<0.05),生物化学富硒方法制得的茶油中α-生育酚及角鲨烯的含量明显降低。宋亚蕊等人[21]研究得出茶油中的硒含量与α-生育酚、角鲨烯含量没有显著相关性。这说明施肥富硒方法不能显著提高茶油中的α-生育酚及角鲨烯的含量,而生物化学富硒方法可能由于在生物化学制备过程中的某个工艺条件破坏了α-生育酚及角鲨烯这两种活性成分而导致其含量下降。

图6 不同富硒方法所得茶油的生育酚及角鲨烯含量Fig.6 The content of α-tocopherol and squalene of camellia in different Se-rich methods

施肥富硒方法和生物化学富硒方法对茶油中豆甾醇和谷甾醇的含量无明显影响,各组之间均不存在显著性差异(图7,p>0.05)。王伟等人[24]在进行地生枝顶孢深层培养富硒的研究中发现,当有机硒含量提高908.64%时,麦角甾醇的含量相应提高了31.10%。说明施肥富硒不能达到积累甾醇的目的,生物化学富硒方法虽不能提高茶油中的甾醇含量,但在生物化学制备过程中也没有破坏茶油中的甾醇成分。

图7 不同富硒方法所得茶油的豆甾醇及谷甾醇含量Fig.7 The content of stigmasterol and sitosterol of camellia oil of different selenium-rich methods

生物化学富硒方法对茶油中的茶多酚含量无明显影响,而施肥富硒方法在一定的硒含量范围内可明显提高茶油中的茶多酚含量(图8)。余芳等人[25]在对富硒绿茶的研究中发现,茶叶中的硒元素在一定范围内能促进茶多酚的合成与积累。说明施肥富硒与生物化学富硒方法整体上不会对油茶的茶多酚含量产生显著影响。施肥富硒方法仅在一定的硒含量范围内可提高茶油中的茶多酚含量,而生物化学富硒方法虽不能提高茶油中的茶多酚含量,但在生物化学制备过程中也没有破坏茶油中的茶多酚。

图8 不同富硒方法所得茶油的茶多酚含量Fig.8 The content of polyphenols of camellia oil of different selenium-rich methods

3 结论

本文将施肥富硒方法与生物化学富硒方法得到的茶油进行硒含量、感官品质、理化指标、脂肪酸组成、功能性成分等方面的对比。与不富硒的对照组茶油相比,两种富硒方法均能有效提高茶油中的硒含量,降低茶油的酸值、过氧化值,且对茶油的碘值、皂化值、脂肪酸组成、谷甾醇含量、豆甾醇含量及茶多酚含量整体上无明显影响。两种富硒方法相比,施肥富硒方法得到的茶油有更好的感官品质,但是生产周期长,富硒效果不如生物化学方法;而生物化学富硒方法更便捷、富硒效果更显著,但是对茶油中的α-生育酚及角鲨烯成分造成了破坏。

将低毒的磷酸硒钾及其衍生物代替传统的高毒性亚硒酸钠[26]等硒酸盐加入茶油中制得富硒茶油,并进行了对比实验,表明该富硒方法简便可行,并且明显缩短了茶油富硒周期。本实验首次进行生物化学方法制备富硒茶油的研究,对于磷酸硒钾及其衍生物在茶油中的添加量、能不能长期稳定存在以及富硒后茶油的毒理性实验、体内代谢途径等尚不明确,仍需要进一步研究。

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Effects of different selenium-rich methods on quality characteristics and functional components ofCamelliaoleiferaoil

WANG Yan-hua1,2,LIU Juan1,2,MA Xiao-ling1,2,JIANG Jing-ming3,WU Li-chao1,LIU Fang2,*

(1.College of Forestry,The Ministry of Education Key Laboratory of Economic Forest Cultivation and Protection,Central South University of Forestry&Technology,Changsha 410004,China;2.Guangxi State-owned Sanmen River Forestry Centre,Liuzhou 545006,China;3.College of Food,National Engineering Laboratory of Rice and By-product Deep Processing,Central South University of Forestry &Technology,Changsha 410004,China)

Based on the two methods of fertilizing selenium and biochemistry of selenium enriched selenium,selenium content,sensory quality,physicochemical index,fatty acid composition and functional components in Camellia oleifera oil were determinated to investigate quality characteristics and functional ingredients of the two methods.The results showed that selenium content in camellia oleifera was 0.11 mg/kg and 0.49 mg/kg,respectively. The two methods meet national standards,and biochemistry method was significant higher than fertilization.Camelliaoleiferaoil by the fertilizer method had better sensory quality.Acid value,peroxide value were reduced by the two method,but the iodine value,saponification value and fatty acid composition of tea oil had no significant difference.There was no significant difference in the content of stigmasterol,sitosterol and tea polyphenols of the two methods,and the alpha tocopherol and squalene content in the camellia oleifera oil of biochemistry method were decreased obviously.Above all,the two methods significantly improved the content of selenium inCamelliaoleifera,which was up to the selenium-rich levels,and selenium-enriched fertilization method had a long selenium-rich period and the tea oil had better sensory quality.Biochemistry selenium-rich method can get the arms quickly and effectively,but which can damage some of the functional components of theCamelliaoleifera.

Camelliaoleiferaoil;selenium-riched;quality characteristics;functional components

2016-09-09

王彦花(1985-)，女，在读硕士研究生，研究方向：粮食油脂与蛋白工程，E-mail：422359049@qq.com。

*通讯作者:刘芳(1964-)，女，博士，教授，研究方向：食品生物技术、食品营养与安全、功能性食品等，E-mail：1113152185@qq.com。

国家林业公益性行业科研专项(201404702)；湖南省科技重大专项(2013FJ1006-3)。

TS225.1

A

1002-0306(2017)05-0054-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.05.002