石 琢,官春云,黄 璜,唐忠海,郭时印
(1湖南食品药品职业学院,长沙 410208;2湖南农业大学农学院,长沙 410128;3湖南农业大学生物科技学院,长沙 410128;4湖南农业大学食品科技学院,长沙 410128)
油菜是我国的主要油料作物之一,是油料作物生产的主体。近几年来,我国油菜在种植面积、单产、总产等方面都呈现上升的趋势[1]。以湖南为例,湖南省油菜产业指导组的调研报告显示,从2010年到2016年,全省油菜种植面积实现年均4%的增速,种植面积从108.9万公顷扩大到130.7万公顷。全省油菜生产面积占全国总面积的比重由2010年的14.8%上升到2016年的17.8%,2015年以来稳居全国第一位。单产水平由2010年的1530 kg/hm2提高至 1611 kg/hm2,增幅为 5.3%。2016年湖南省油菜籽总产量为210.6万吨,居全国第三,比2010年增加了44.0万吨,增幅达26.4%。
油菜的生长阶段包括苗期、抽薹期、花期、盛花期和角果期。生长期不同、油菜部位不同,用处也不同。角果期生成的油菜籽是菜籽油的生产原料,菜籽油中富含植物甾醇、矿物质、维生素E、多酚类物质等。熊秋芳等[2]将菜籽油与不同食用植物油进行对比,发现低芥酸菜籽油具有合理的脂肪酸比例、丰富的矿物质和维生素E以及特有的菜籽多酚类物质,是“最健康的食用植物油”之一。油菜籽加工成菜籽油后,剩余的菜籽粕中富含蛋白质,是动物饲料的良好原料。孙林等[3]通过接种植物乳酸菌、黑曲霉菌、枯草芽孢杆菌得到了高蛋白、多肽、低毒的菜籽粕饲料。
油菜除油菜籽可以用于榨油外,还有菜用、花用、肥用等功能可以开发。湖南省油菜产业指导组的调研报告显示,油菜菜薹口感好、食味佳、营养高,南县、沅江、醴陵等地正在大力开发油菜菜用功能;衡阳县、双峰县、新化县等地利用丰富的油菜花资源举办了丰富多彩的油菜花节;湖南已有3个肥用的油菜品种用于生产,效果良好。指导组还指出,湖南油菜生产还存在生产效益相对不高、产业融合发展不深等问题。因此,深度开发和利用油菜各部位的功能性成分十分必要。本文对油菜各部位中的生物活性物质进行综述,以为进一步高效利用油菜,开发更多高价值功能性食品提供一定的理论依据。
油菜籽是我国的主要油料作物之一。根据国家统计局统计数据显示,2016年我国油菜籽产量为1454.56万吨[4]。目前,我国油菜籽的主要加工产物为菜籽油。菜籽油根据品质不同分为普通菜籽油和双低菜籽油(低芥酸、低硫甙)。双低菜籽油中含有丰富的油酸、亚油酸、亚麻酸等,且脂肪酸种类和比例较为合理[5],能有效的降低胆固醇、降低心血管疾病的发生[6],被称为“最健康的食用植物油”。湖南省油菜产业指导组指出,菜籽油中不含有镉,无重金属超标之忧,可作为湖南省镉污染区的替代种植作物。菜籽油也是人造奶油的良好原料之一。苏国忠[7]利用菜籽油、棕榈油、中链甘三酯为原料油,制备出新型低能量的人造奶油。Nadeem等[8]研究发现,用3%的菜籽油、1.5%的乳脂肪制备的冰淇淋在稳定性、酸度和口感等方面没有不利影响。
胚是植物种子的重要组成部分,因其含有丰富的营养价值而被开发出众多产品。近年来,小麦胚芽油、玉米胚芽油、大米胚芽油深受消费者的青睐,但菜籽胚芽油的开发尚未起步。研究表明,胚芽油中含有丰富的亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸和维生素E等[9~11],营养保健价值较高,是深受消费者喜爱的功能性食品。目前常见的产品形式为胚芽油胶囊,如汤臣倍健小麦胚芽油胶囊、天谷牌玉米胚芽油胶囊等。目前,菜籽油的加工工艺主要是整粒直接压榨出油而没有去壳处理过程,这可能是导致油菜籽胚芽油未做重点研究的原因之一。笔者认为,油菜籽中富含营养物质,且脂肪酸种类和比例较为适宜,是新型功能性食品的良好原料,油菜籽胚芽油的开发利用应有较好的发展前景。
菜籽粕又称菜籽饼,是油菜籽提取油脂后的主要副产物。菜籽粕中含有丰富的酚类物质[12,13]、蛋白质等,是精饲料的良好原料[14,15]。王刚等[16]利用菌种混合固态发酵菜籽粕,将菜籽粕粗蛋白的含量从39.99%提高到45.84%,且蛋白质的体外消化率提高了1.94%。菜籽粕中的蛋白质种类齐全、含量丰富,是一款优质的全价蛋白。但由于采用传统的蛋白质提取工艺得到的蛋白质残留有令人不愉快的气味,因此菜籽粕几乎专用于加工饲料[17]。国外有学者提出开发菜籽粕蛋白食品的理念,但具体加工工艺尚未研究[2]。
菜籽粕中还含有丰富的菜籽多肽。菜籽多肽具有多种生物活性作用,如抗氧化[18]、降血压[19]、抗肿瘤[20]、改善睡眠[21]等,是理想的功能性食品原料。杨雪等[22]利用酶解法,制备出了较高浓度的菜籽多肽。叶国栋等[23]利用菌酶协调作用制备出菜籽粕抗氧化肽,且抗氧化活性较好。
目前,提取菜籽粕中蛋白质、酚类物质、制备多肽等研究较多,但将其开发成功能性食品的报道较少。笔者认为,无论是菜籽粕中的蛋白质、酚类物质,还是其他功能性成分,都可利用提取纯化工艺开发功能性食品,提高菜籽粕的利用率和经济效益。
油菜花一般在每年的3、4月份盛开,观赏金黄灿烂的油菜花是人们踏春的首选,贵州、云南等地更是开发了油菜花旅游景点。除观赏价值外,油菜花的食用、药用价值也不断被发掘。油菜花粉是油菜的雄性生殖细胞,其中含有丰富的蛋白质、糖、黄酮类化合物等,是纯天然的保健食品[24]。但由于其有令人不愉悦的特殊气味,目前多数研究都是提取纯化油菜花粉中的功能性成分。杨必成等[25]通过研究发现,渗漉法适合油菜花粉中黄酮类物质的提取;熊夏宇等[26]采用脉冲电场辅助提取油菜花粉中黄酮类物质,提取率高达4.508%。
油菜花含有大量的天然色素,具有安全性高、色泽鲜亮等优点。史娟[27]运用超声波辅助技术提取油菜花色素,并对其稳定性进行检测,结果表明,油菜花色素对pH、金属离子等稳定性较好,但对光、热较为敏感。除此之外,史娟等[28]还研究了微波辅助提取油菜花黄色素及其抗氧化活性,结果表明油菜花色素有较强的抗氧化能力,能抑制植物油的氧化。
目前,油菜花粉在市场上较为常见,是一类具有抗氧化、抗衰老的功能性食品。李凤林等[29]将油菜花粉破壁后提取油菜花粉发酵液,研发出了一款功能饮料,但并未指出该饮料有何保健作用。吉挺等[30]以油菜花粉蛋白酶解液为基准,配制出了一款口感清爽的多肽功能性饮料,该产品具有良好的抗氧化活性。
油菜叶中含有丰富的蛋白质。王丽娟等[31]以甘蓝型油菜为原料,提取油菜叶中的蛋白质,其中可溶性蛋白的提取率高达85.7%。但王丽娟等人并未对蛋白质进行纯化,也未提及能否直接用于食品开发。王真等[32]发现,油菜叶乙醇提取物能抑制禽传染性支气管炎病毒(IBV)的增殖,为抗IBV中草药的研发提供了理论支撑。但文章并未提到具体是哪种或哪几种成分能抑制IBV,也未对抑制机理进行研究。
油菜秸秆是油菜籽采后的主要副产物,秸秆中含有大量纤维素和半纤维素,是生产生物燃料的优质原料[33]。此外,油菜秸秆中含有丰富的蛋白质、膳食纤维等,是粗饲料[34]和肥料[35,36]的良好来源。孟春花等[37]研究表明,在15%碳酸氢铵、30%水分条件下,油菜秸秆的氨化处理效果最好、最经济,较适合加工粗饲料。刘新等[38]通过研究发现,油菜秸秆外壳可以有效的吸附水溶液中的重金属铬,并对吸附性能和吸附机制做了初步研究,但研究未表明具体起吸附作用的成分。目前,我国大部分油菜秸秆都被直接焚烧,给生态环境带来极大的破坏。2017年农业部印发的《“十三五”农业科技发展规划》明确指出,要研制并推广秸秆的综合利用技术。笔者认为,油菜秸秆中含有丰富的营养成分,若将其中的功能性成分分离提纯,可以广泛应用于食品、医药、化妆品等。
目前,菜籽油的加工和油菜的育种是研究的热点,相对也较为成熟。随着生活水平的不断提高,人们对菜籽油品质的要求越来越高,菜籽油的加工和油菜的育种仍会是今后研究的重点。油菜含有丰富的营养物质,但研制出的食品产品较少,常见的也就是菜籽油。笔者认为,油菜各个部位都存在具有代表性的功能成分,如油菜花中的天然色素、油菜籽中的不饱和脂肪酸等,若能充分利用这些特点,开发研制出营养丰富、口感舒适的功能性食品,将极大的提高油菜的利用价值。
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