干燥方式对油茶籽油中美拉德反应产物及其抗氧化性的影响

杨 楠，罗 凡，费学谦，钟海雁

（1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江 杭州 311400；2.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南 长沙 410004）

油茶（Camema oleifera Abel.）为山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia L.）植物，是我国特有的经济效益和生态效益俱佳的木本油料树种[1-3]，油茶籽油中除了含有90%以上的不饱和脂肪酸，更富含多种维生素、微量元素、甾醇、角鲨烯和多酚等营养成分，是联合国粮食及农业组织重点推广的健康食用油[4-8]。随着政府和社会的广泛重视以及人们对油茶籽油营养保健价值的日趋认可，其市场价值也日渐升高，目前油茶籽油年产量已达60多万 t[9]，是国家重点发展的四大油种之一。

美拉德反应也称为羰氨反应，是一种非酶褐变，本质上是羰氨间的缩合反应，主要指的是醛、酮、还原糖的羰基与氨基酸、肽、蛋白质等含氮化合物的游离氨基之间发生的一系列反应[10-11]。该反应的产物称为美拉德反应产物（Maillard reaction products，MRPs），主要包括挥发性香气物质、高活性且有紫外吸收的中间产物和复杂的黑色分子聚合物蛋白黑素[12]等。研究发现，MRPs具有很强的抗氧化性。陈海光等[13]研究了模式MRPs对油脂抗氧化性能的影响，发现向油脂中添加质量分数1%制得的MRPs可使油脂获得良好的抗氧化性；Severini等[14]研究榛子MRPs在烘烤和贮藏过程中脂质氧化的相互作用时发现，150 ℃下的榛果油中MRPs可以减少榛果油的脂质氧化；魏长庆等[15]研究了亚麻籽油中美拉德反应源挥发性香气形成的机理，发现炒制30～40 min后亚麻籽油会形成较多的醛类、酮类及杂环类挥发性化合物，认为MRPs具有一定抗氧化的作用；Durmaz等[16]研究了焙烤对杏仁油氧化稳定性和抗氧化能力的影响，发现180 ℃下，随着焙烤时间延长，杏仁油氧化稳定性和抗氧化能力呈增强趋势，得出通过适当的烘烤可以改善油性坚果和种子的保质期；李志晓[17]研究了加工过程对油茶籽油微量营养成分和抗氧化性的影响，发现130 ℃下发生美拉德反应的热榨油茶籽油对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸阳离子自由基、氧化自由基吸收能力和铁离子还原能力最强，抗氧化性最强。

在美拉德反应的中期阶段形成众多活性中间体，如5-羟甲基糠醛[18]、葡萄糖醛酮[19]、3-脱氧奥苏糖、还原酮类、不饱和醛和亚胺等。这些化合物都是美拉德反应的中间产物，它们极不稳定，在反应体系中会继续与其他物质反应或自身进一步发生氧化、环化、脱水、脱羧等一系列复杂的反应，最后形成稳定的终产物。在美拉德反应的中间产物中有一类具有共同特征的化合物，它们具有两个相邻的羰基官能团，被称为二羰基化合物，其抗氧化活性极高，比葡萄糖的活性高200～50 000 倍。

油茶籽在生产和压榨过程中可能会经过剥壳、破碎、蒸炒[20]等高温工艺，具有产生美拉德反应的温度条件。在油茶籽油制备过程中，压榨预处理阶段对油茶籽的出油率和油茶籽油产品的品质影响较大。因此本实验以油茶籽为材料，分别考察了热风干燥[21]、红外辐射[22]和微波辐射[23]等不同干燥方式和条件对油茶籽美拉德反应及油茶籽油中美拉德反应产物含量与抗氧化性的影响，以期探明油茶籽在加工过程中氧化稳定性的变化规律，为优化油茶籽油品质以及油茶籽工业生产中应用MPRs提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜成熟的普通油茶籽购自浙江省天台山康能保健食品有限公司。

葡萄糖标准品（纯度98%） 上海源叶生物科技有限公司；DPPH（纯度96%）、5-羟甲基糠醛 美国Sigma-Aldrich公司；3-脱氧奥苏糖、乙二醛 美国TRC公司；丙酮醛溶液 上海麦克林公司；甲醇（色谱级） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他试剂均为国产分析纯，实验用水为超纯水。

1.2 仪器与设备

DHG-9140热风烘箱、P70F20L-DG（S0）微波炉 广东格兰仕微波辐射生活电器制造有限公司；MG38-CB-AA烤箱 美的集团股份有限公司；6YY-190自动液压榨油机 洛阳金厦液压机械有限公司；S-114电子天平北京赛多利斯仪器系统有限公司；UV-2550紫外分光光度计、LC-10AT型高效液相色谱仪、SPD-10A型紫外检测器 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 油茶籽干燥处理

分别采用热风式烘箱、烤箱和微波炉对油茶籽进行热风、红外辐射和微波辐射3 种形式加热处理，加热结束后自然冷却至室温后剥壳、冷藏备用。液压榨油后测定油茶籽油的各种相关指标。实验所用加热方式及条件见表1。

表1 实验所用加热方式及条件Table 1 Heating methods and conditions for experiments

1.3.2 MRPs提取

称取5 g的1.3.1节中样品，用甲醇定容至10 mL，得到MRPs提取液，冷藏备用[24]。

1.3.3 MRPs的抗氧化活性

采用DPPH法测定MRPs的抗氧化活性：取1 mL MRPs提取液，加入0.2 mmol/L DPPH-甲醇溶液3 mL。室温条件避光反应30 min，以甲醇作参比，于517 nm波长处测其吸光度。DPPH自由基清除率按下式[25]计算。

式中：A0为未加MRPs时DPPH溶液的吸光度；A1为DPPH溶液加入30 min后的吸光度；A2为未加DPPH溶液时MRPs提取液的吸光度。

1.3.4 高效液相色谱法测定MRPs含量

二羰基化合物的高效液相色谱检测条件：流动相A为体积分数0.1%冰醋酸溶液、流动相B为甲醇；流速0.8 mL/min；柱温40 ℃；进样量10 μL；检测波长314 nm；色谱柱型号ZORBAX SB-Aq（250 mm×4.6 mm，5 μm）；检测器为SPD紫外检测器；洗脱程序为0.01～15.00 min，28%～43%流动相B，15.01～31.00 min，43%～75%流动相B，36.01～38.00 min，75%～28%流动相B，38.01～60.00 min，28%流动相B。

1.4 数据处理与分析

各项指标重复测定3 次，运用Origin软件进行数据处理并作图。

2 结果与分析

2.1 抗氧化性分析

DPPH自由基可以稳定存在于有机溶剂中，其溶液一般为深紫色，在517 nm波长处有最大吸收[26]，而当抗氧化物质存在时，DPPH自由基的单电子被捕捉导致颜色变浅，吸光度下降，从而可以反映抗氧化物质的抗氧化性。不同干燥方式下油茶籽油的DPPH清除能力如图1所示。

图1 不同干燥方式下油茶籽油的DPPH自由基清除能力Fig. 1 DPPH radical scavenging capacity of camellia oils obtained by different drying methods

从图1可以看出，经过不同方式干燥后，油茶籽油的DPPH自由基清除率均有不同程度的升高，其中在90、120、150 ℃温度下热风干燥120 min后油茶籽油的DPPH自由基清除率分别增加到60.02%、61.63%和65.40%，比初始相应升高了15.16%、16.77%和20.54%；在90、120、150 ℃温度下红外辐射干燥120 min后，油茶籽油的DPPH自由基清除率分别由初始的44.86%增加到59.04%、60.44%和82.02%，比初始相应增加了14.18%、15.58%和37.16%；不同火力微波辐射干燥20 min后，油茶籽油的DPPH自由基清除率分别增加到54.37%、56.25%、56.51%和81.29%，比初始相应增加了9.51%、11.39%、11.65%和36.43%。从结果可以看出，加热可增加油茶籽油的DPPH自由基清除率，且随着温度的升高，DPPH自由基清除率增加，这与Schlörmann[27]和Vaidya[28]等的研究结果类似。在相同的条件下通过比较红外辐射和热风加热方式的DPPH自由基清除率，得出红外辐射＞热风加热。将3 种干燥方式下的最优清除率进行比较，发现红外辐射＞微波辐射＞热风加热。

2.2 MRPs含量的分析

目前已经发现的二羰基化合物的种类很多[29]，本实验以3 种最常见的二羰基化合物（3-脱氧奥苏糖、乙二醛、丙酮醛）进行研究。

从图2可以看出，经过不同加热方式后，油茶籽油中丙酮醛含量均有不同程度增加，加热温度较高（120 ℃和150 ℃）时，增加更明显，Taş等[30]研究结果也表明加热能够提高二羰基化合物的含量。其中热风90、120、150 ℃下干燥120 min后，油茶籽油中丙酮醛含量分别为0.68、1.61 μg/g和9.20 μg/g，比初始相应增加了0.01、1.03 μg/g和8.62 μg/g；120、150 ℃下，红外辐射干燥120 min后油茶籽油中丙酮醛含量分别为1.78 μg/g和14.15 μg/g，比初始相应增加了1.20 μg/g和13.57 μg/g；中低火、中火、中高火、高火微波辐射加热20 min后，油茶籽油中丙酮醛含量分别为0.98、1.50、2.87 μg/g和12.15 μg/g，比初始相应增加了0.40、0.92、2.29 μg/g和11.57 μg/g。从结果可以看出，3 种加热方式到最大强度时丙酮醛含量增加由多到少依次为红外辐射＞微波辐射＞热风加热。将丙酮醛含量与DPPH自由基清除率作线性相关分析，发现热风加热、红外辐射、微波辐射中丙酮醛含量随加热时间变化的线性相关系数分别为0.46、0.86和0.87。因此，丙酮醛含量影响油茶籽油的氧化稳定性，其中对红外辐射和微波辐射影响显著。热风加热、红外辐射及微波辐射条件下乙二醛、3-脱氧奥苏糖含量分别见表2、3、4。

图2 不同干燥方式下油茶籽油的丙酮醛含量Fig. 2 Pyruvic aldehyde content of camellia oils obtained by different drying methods

表2 热风加热条件下乙二醛、3-脱氧奥苏糖含量Table 2 Contents of glyoxal and 3-deoxyglucosone in camellia oil obtained by hot air heating

表3 红外辐射条件下乙二醛、3-脱氧奥苏糖含量Table 3 Contents of glyoxal and 3-deoxyglucosone in camellia oil obtained by infrared radiation

表4 微波辐射条件下乙二醛、3-脱氧奥苏糖含量Table 4 Contents of glyoxal and 3-deoxyglucosone in camellia oil obtained by microwave radiation

由表2～4可知，乙二醛和3-脱氧奥苏糖只有在加热到120 ℃或中高火以上的条件下才产生，并随着加热时间的延长，3-脱氧奥苏糖含量增加。在不同干燥方式下，乙二醛的含量变化不明显，均约为7.0 μg/g；但3-脱氧奥苏糖含量变化明显，在150 ℃热风干燥120 min时为4.98 μg/g，在150 ℃红外辐射干燥120 min时的含量为51.94 μg/g，在高火微波辐射20 min时的含量为12.64 μg/g。在最大加热强度下3-脱氧奥苏糖含量增加由多到少依次为红外辐射＞微波辐射＞热风加热。将3-脱氧奥苏糖含量与DPPH自由基清除率结合分析，3 种加热方式相比DPPH自由基清除率增加由多到少依次为红外辐射＞微波辐射＞热风加热，因此3-脱氧奥苏糖的含量与油茶籽油的抗氧化性呈正相关。

3 结 论

本实验考察了热风、红外辐射和微波辐射3 种干燥方式对油茶籽油MRPs抗氧化性的影响。通过测定油茶籽油中MRPs丙酮醛、乙二醛、3-脱氧奥苏糖含量探究了油茶籽油在不同干燥方式中氧化稳定性的变化规律。结果表明：随加热时间的延长，MRPs丙酮醛、3-脱氧奥苏糖的生成量逐渐增多；经过最高强度（红外辐射和热风150 ℃加热120 min以及微波辐射高火力加热20 min）干燥处理后，3 种干燥方式中丙酮醛含量依次为红外辐射＞微波辐射＞热风，3-脱氧奥苏糖含量由大到小依次为红外辐射＞微波辐射＞热风，在150 ℃热风加热120 min时3-脱氧奥苏糖的含量为4.98 μg/g，在150 ℃红外辐射120 min时3-脱氧奥苏糖的含量为51.94 μg/g，在高火微波辐射20 min时3-脱氧奥苏糖的含量为12.64 μg/g；在150 ℃热风加热120 min时丙酮醛的含量为9.20 μg/g，在150 ℃红外辐射120 min时丙酮醛的含量为14.15 μg/g，在高火微波辐射20 min时丙酮醛的含量为12.15 μg/g；3 种干燥方式中乙二醛含量均约为7.0 μg/g。MRPs的抗氧化活性的测定结果表明，油茶籽油中丙酮醛和3-脱氧奥苏糖均具有抗氧化活性，且3 种干燥方式DPPH自由基清除率由高到低依次为红外辐射＞微波辐射＞热风加热。

综上，油茶籽油发生美拉德反应后其产物具有一定的抗氧化性，能增强油茶籽油的氧化稳定性。在油茶籽油中起抗氧化作用的MRPs可能是3-脱氧奥苏糖和丙酮醛等美拉德反应中间产物。然而美拉德反应是一个复杂的反应体系，MRPs的具体组成及对其的抗氧化物质和抗氧化机理还有待进一步研究。