加热对油茶籽油及饼粕总酚及其抗氧化能力的影响*

罗 凡 陈志吉 蓝丽丽 杜孟浩 王 超

(1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所 杭州 311400;2.浙江农林大学农业与食品科学学院 杭州 311300)

油茶(Camemaoleifera)是我国经济效益和生态效益俱佳的特有木本油料树种。目前，我国油茶籽油年产量已超过50万t，是国家重点发展的四大油种之一。茶油中不饱和脂肪酸的含量在90%以上，以油酸和亚油酸为主，含有维生素E、甾醇、角鲨烯、多酚等多种营养成分(Shenetal.,2012)，曾被《本草纲目》收录为医学用油，也被国际粮农组织推荐为卫生保健植物食用油(任传等,2015)。因此，大力发展油茶产业在助于改善食用油消费结构，提高百姓身体素质，具有广阔的前景。油茶饼粕是油茶籽榨油后的残余物，除含有油脂外，还有茶皂素、多酚等物质(邓桂兰等，2004)，年平均产量约为40万t(曹国锋等，2008)。目前少量用于茶皂素的提取，大部分被用作清塘剂或饲料，甚至被废弃，造成了很大的浪费。因此，加大对油茶籽副产物的研究和开发对于提高油茶资源综合利用率、延长产业链均具有重要意义。

多酚是分子结构中有若干酚性羟基植物成分的总称，它具有清除自由基、抑制脂质过氧化、增强其他抗氧化剂效果等功能(Pasinettietal.,2012)，除了延长货架期，还能调节食用者体内自由基代谢平衡，预防和治疗相关病症(Khademetal.,2010)，引起学者广泛关注(金青哲等，2011；Zhongetal.，2006)。近年来，对油茶多酚的研究主要围绕其组成(Zhuetal.,2018)、含量(Wangetal.,2017)、提取方法(曹耀强等，2012)、生物功效(Zhouetal.,2014)等方面。笔者课题组前期也对油茶籽油中多酚的提取分析方法(许伟等，2017)以及精炼工序(罗凡等，2016)等对多酚成分的影响进行了研究，探讨了油茶籽油中酚类物质在加工工艺中的变化规律。

在油茶籽加工的干燥、炒(蒸)制和压榨等过程中，温度不可避免地对油茶籽的内部形态及成分产生重要影响(Yangetal.,2018)。压榨前对油茶籽进行不同温度炒制处理，可能导致油茶籽中天然成分的变化(罗凡等，2016；Yangetal.,2018)，因此研究加热过程对油茶籽油中多酚的含量及抗氧化能力变化的影响对开发合理的前处理方法是非常必要的。热风、红外辐射和微波辐射均为广泛应用的物料干燥工艺(龙婷等，2016)，热风干燥以热空气为干燥介质，以自然或强制对流循环的方式与食品进行湿热交换；红外辐射干燥是通过辐射器发射的(0.75～1 000)μm的红外线照射物料，物料中的分子吸收能量后加剧分子运动，从而升高内部温度，促进水分子的蒸发；微波辐射干燥利用波长在(1～1 000)mm的电磁波辐射物料，使其中的极性分子吸收微波辐射的能量在极短时间内发生频繁且极快速的旋转，导致其与周围分子摩擦生热，使物料温度升高，促使水分蒸发(姚菲球等，2012)。本文旨在分析不同加热过程中油茶籽油或油茶饼粕内部多酚含量和性能的变化规律，为探索油茶籽理化变化机制提供理论参考，为油茶籽油加工工艺提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

试验所用油茶籽样品于2017年12月底采自浙江康能食品有限公司油茶基地，在原料清理时除去未成熟粒、破损粒和霉变粒，油茶籽仁含水率6.58%，含油率53.57%。

福林酚试剂购自国药集团化学试剂有限公司；2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS·+)(98%)，购自Sigma-Aldrich公司；二醇基固相萃取小柱(Diol-SPE)购自Agela公司(500 mg，3 mL)，其他试剂均为分析纯，实验用水为超纯水。

1.2 仪器与设备

热风加热：电热恒温鼓风干燥箱(DGG-9140，上海森信实验仪器有限公司)；红外加热：烤箱(MG38CB-AA，美的集团股份有限公司)；微波加热：微波炉(P70F20 L-DG(S0)，输出功率700 W，广东格兰仕微波生活电器制造有限公司)。其余设备包括：液压榨油机(6YY-190，洛阳金厦液压机械有限公司)，固相萃取仪(ASE-12：天津奥特赛恩斯仪器有限公司)和紫外检测器(SPD-10A型，日本岛津公司)等。

1.3 试验方法

1.3.1 加热条件及制油 称取一定量油茶籽，平铺于托盘中分别在一定温度条件下加热不同时间，加热后自然冷却至室温后剥壳，油茶籽仁液压榨油，分别得到油茶籽油和油茶饼，其中油茶饼经过粉碎，过筛和脱脂后得到油茶饼粕，所有样品冷藏备用。3种加热方式的不同条件见表1。

表1 实验所用加热方式及条件Tab.1 The heating methods and conditions used in the experiment

1.3.2 油茶籽油及饼粕中多酚的提取 油茶籽油中多酚的提取方法罗凡等(2011)，并略作修改：取2.0 g油茶籽油样品，加入5 mL正己烷溶解，样品过甲醇和正己烷活化的二醇基固相萃取柱，再用5 mL正己烷淋洗后，10 mL无水甲醇洗脱，将含多酚的洗脱液在200 mbar压强下45 ℃蒸发，残余物用甲醇-水(1∶1)溶液定容至10 mL冷冻、离心，待测。

参考GB/T 8313-2008方法提取油茶饼粕中的多酚。

1.3.3 总酚测定压榨油茶籽油的测定 采用福林酚比色法(Zhongetal.,2007)，并略作修改：取1 mL提取液于10 mL具塞试管内，加入5 mL 10%的福林酚试剂，反应3～8 min 后再分别加入4 mL浓度为7.5%的Na2CO3，振荡10 s后70 ℃水浴30 min，取出冷却后于分光光度计765 nm处测定吸光度，所测样液中总酚的浓度以没食子酸浓度来计算。

1.3.4 多酚的抗氧化性 ABTS·+清除率测定方法参考Elsy等(2018)并略作修改：配制10 mL的7 mmol·L-1的ABTS·+储备液并在使用前黑暗条件下储存过夜，使用前用50%乙醇溶液稀释ABTS·+工作液至734 nm下吸光度为0.75～0.80。

移取样品1 mL加入ABTS·+工作液3 mL，30 ℃水浴6 min，在734 nm波长处测定吸光值，空白以1 mL水代替样品。

ABTS·+清除率(%)=(A0-At)/A0×100。

式中，A0和At分别为空白和样品在734 nm波长处的吸光值。

1.4 数据处理及分析

所有数据在Excel 2003中进行统计、整理，运用Origin 8.6进行绘图，利用SPSS 9.0统计软件进行单因素分析(ANOVA)和最小显著性检验(LSD)。

2 结果与分析

2.1 油茶籽油中总酚及其抗氧化性的变化

2.1.1 热风加热 经测定热处理前油茶籽油中总酚含量为7.05 μg·g-1，ABTS·+清除率为6.87%。经过热风不同温度和时间加热后油茶籽油中总酚及其抗氧化性变化规律如图1。

90和120 ℃加热油茶籽后，压榨油茶籽油中总酚含量及其抗氧化性变化都不大，150 ℃加热60 min后总酚显著上升(P<0.05)，到120 min加热结束时总酚含量达到26.84 μg·g-1，比初始提高了2.8倍。经过150 ℃加热20 min后，油茶籽油中多酚的抗氧化性开始提升，加热40 min后ABTS·+清除率比初始升高104.8%，加热60 min后随着油中多酚含量的大幅提高，其抗氧化性也大幅提升，加热120 min后ABTS·+清除率达到48.91%，比初始提高6.11倍，加热90 min后提升变缓。

2.1.2 红外加热 经过红外不同温度和时间加热后油茶籽油中总酚及其抗氧化性变化规律如图2。90和120 ℃红外加热对油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性影响不大，但是经过150 ℃加热的油茶籽其压榨油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性逐渐上升，这与热风加热后的变化规律相似。150 ℃加热20 min后多酚的含量即呈现上升趋势，比热风加热提前40 min左右，加热到120 min结束时总酚含量达到94.34 μg·g-1，比初始提高了12.4倍，比同条件热风处理后的26.84 μg·g-1提高2.5倍；ABTS·+清除率也有相似的变化规律，在加热120 min后达到96.29%，分别比初始高13.0倍，比同条件热风处理提高96.87%，这可能说明红外相比热风处理热效率更高。

图1 热风加热后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的变化规律Fig.1 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in Camellia oleifera seed oil heated by hot air

图2 红外加热后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的变化规律Fig.2 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in C.oleifera seed oil heated by infrared

2.1.3 微波加热 经过微波不同温度和时间加热后油茶籽油中总酚及其抗氧化性变化规律如图3。经过245和420 W微波加热后油茶籽油中的总酚及其抗氧化能力随加热时间延长变化不大，经过560和700 W微波加热后总酚及其抗氧化能力分别在加热10和5min后逐渐上升，且在加热15 min后上升速度加快，560和700 W微波加热20 min后过的油茶籽，其压榨油茶籽油中总酚含量分别为24.56和84.51 μg·g-1，分别比初始提高2.5和11.0倍，其清除自由基的能力分别达到30.31%和97.01%，比初始提高3.4和13.1倍。与红外和热风相比微波在短时间内(20 min)内使多酚含量和抗氧化能力分别提高11.0和13.1倍，相比红外和热风处理有更高的热效率。酚类成分的提高可能是因为微波导致油料中酚类等物质的可提取性增强(Malgorzataetal.,2016)。

2.2 加热过程中油茶饼粕中多酚及其抗氧化活性

2.2.1 热风加热 油茶籽仁经过压榨产生油茶籽油和油茶饼粕，未经热处理的油茶籽压榨后的油茶饼粕中总酚含量为20.6 mg·g-1，ABTS·+清除率为63.5%。油茶仁中的多酚99.97%留在了油茶籽饼粕中，即油茶籽油中多酚含量不足油茶籽仁中的1%。由图4可知，经过热风不同温度和时间加热后油茶籽饼粕中总酚及其抗氧化性变化规律。90和120 ℃的热风加热对油茶饼粕中的多酚含量影响不大，当150 ℃加热油茶籽60 min后，压榨后的油茶饼粕中总酚含量略有上升，加热持续到120 min后，总酚含量相比加热前增加14.4%；油茶饼粕中多酚的抗氧化性与总酚的变化趋势相似，150 ℃热风加热120 min后，总酚的ABTS·+清除率分别比初始增加27.9%。

图3 微波加热后油茶籽油中总酚及其抗氧化性的变化Fig.3 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in C.oleifera seed oil heated by microwave

图4 热风加热后油茶籽饼粕中多酚及其抗氧化性的变化规律Fig.4 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in C.oleifera seed cake heated by hot air

2.2.2 红外加热 经过红外不同温度和时间加热后油茶籽饼粕中总酚及其抗氧化性变化规律如图5。与热风加热相似，90和120 ℃的红外加热对油茶饼粕中的多酚含量影响不大，当150 ℃加热油茶籽40 min后，其压榨后的油茶饼粕中总酚含量明显上升，加热持续到120 min后，总酚含量相比加热前增加了42.5%；不同温度红外加热后，油茶饼粕中总酚抗氧化性的变化规律不同，比如90 ℃加热时总酚的ABTS·+清除率略有上升，在加热到60 min时达到最高，随后又下降，总体来说变化不大；120 ℃加热的前40 min多酚的ABTS·+清除率略有上升，随后大幅下降，当加热时间达到90 min时，已下降到最高值的70.5%和初始值的77.6%，90 min后ABTS·+清除率略有上升，150 ℃加热20 min后多酚的ABTS+·清除率下降至初始值的79.3%，随后呈“S”型上升，加热至120 min结束时ABTS·+清除率达到92.8%，比初始上升了46.2%。

2.2.3 微波加热 经过微波不同温度和时间加热后油茶籽饼粕中总酚及其抗氧化性变化规律如图6。微波加热对油茶饼粕中的多酚含量影响不大，只有当700 W微波加热油茶籽15 min后，其压榨后的油茶饼粕中总酚含量明显上升，加热持续到20 min后，总酚含量相比加热前增加34.45%；不同微波火力加热后，油茶饼粕中多酚的ABTS·+清除率变化不大，且趋势相似，在加热5 min内抗氧化性增强，随后略有降低，加热15 min后略有增强，加热20 min结束时，4种火力加热后多酚的ABTS·+清除率分别达到72.20%、76.42%、77.07%和83.90%，比初始增加13.7%、20.4%、21.4%和32.1%，呈现随加热火力增加而升高的趋势。

图5 红外加热后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的变化规律Fig.5 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in camellia seed cake heated by infrared

图6 微波加热后油茶籽油中多酚及其抗氧化性的变化规律Fig.6 Changes of polyphenols and their antioxidant activity in camellia seed cake heated by microwave

3 讨论

3.1 油茶籽油总酚及其抗氧化性的变化规律

红外较低温度(90和120 ℃)加热后油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性影响不大，但高温(150 ℃)加热后油茶籽及其压榨油茶籽油中多酚的含量及其抗氧化性逐渐上升，这与热风加热后的变化规律相似，但比热风加热提前40 min左右；且红外加热120 min结束时总酚含量比同时同温热风处理提高了2.5倍；ABTS+.清除率在加热120 min后比同时同温热风处理提高96.87%，说明红外相比热风处理热效率更高。较低功率(245和420 W)微波处理后油茶籽油中的总酚及其抗氧化能力随加热时间延长变化不大，但较高功率(560 W和700 W)微波处理后总酚及其抗氧化能力逐渐上升，这与红外和热风处理类似，且在加热15 min后上升速度加快，560 W和700 W微波加热20 min后的油茶籽，其压榨油茶籽油中总酚含量分别比初始提高了2.5和11.0倍，其清除自由基的能力分别比初始提高了3.4和13.1倍。与红外和热风相比微波在短时间内(20 min)内使多酚含量和抗氧化能力分别提高11.0和13.1倍，具有更高的热效率。

加热后总酚含量升高的现象在花生(Arachishypogaea)(Zengetal.,2018)、木瓜(Chaenomelessinensis)(Carolineetal.,2019)、扁豆(Lablabpurpureus)(Lvetal.,2018)、红参(Panaxginseng)(Leeetal.,2018)等很多食品中有报道，一般认为是加热导致细胞壁水解，增加了酚类溶出，或者释放了结合态酚，微波导致油料中酚类等物质的可提取性增强(Malgorzataetal.,2016)。抗氧化性的增加除了多酚，还可能与美拉德反应发生及其产物的抗氧化性有关，而加热后期多酚含量的降低除热降解外也可能是参与了美拉德反应而引起含量的消耗(Mariantoneetal.,2014)。

3.2 油茶饼粕多酚及其抗氧化活性的变化规律

红外加热时，油茶饼粕中多酚抗氧化性的变化规律与其多酚含量的变化趋势相似，但是差异更加明显，这可能是因为多酚成分或形态组成发生改变导致其抗氧化性增强,酚含量与其抗氧化性不同步(Elsyetal.,2018)。微波加热对油茶饼粕中多酚含量影响不大，但高功率(700 W)微波加热一定时间后，油茶饼粕中总酚含量明显上升；油茶饼粕中多酚的ABTS·+清除率变化不大，且趋势相似，加热5 min内抗氧化性增强，随后略有降低，加热15 min后略有增强，加热20 min结束时，4种火力加热后多酚的ABTS·+清除率与微波功率正相关，呈现随加热火力增加而升高的趋势。

加热后油茶饼粕中多酚含量升高可能是因为加热导致细胞壁水解，增加了酚类溶出，或者释放了结合态酚，也可能是加热改变了与酚相关联的蛋白质，导致酚含量的增加，或加热水解单宁分解为小分子的酚(Idreesetal.,2017)，而且福林酚法测到的是酚羟基，因此总酚不限于酚类，而ABTS·+清除率也不限于酚类物质，也可能包括了美拉德产物等其他极性(甲醇/水提取)抗氧化物质的贡献(Elsyetal.,2018)，具体原因有待于进一步研究。

4 结论

压榨处理后油茶籽中绝大部分酚类物质留存于油茶饼粕中，因此开发油茶饼粕中的多酚成分具有较高的经济价值；对油茶籽高温加热可提高油茶籽油及饼粕中多酚含量及其抗氧化性，油茶籽经过3种方式加热后压榨茶油中总酚含量及其抗氧化后能力变化规律相似，低强度(热风和红外中90和120 ℃，245、420和560 W微波)加热油茶籽后，压榨油茶籽油中总酚含量变化不大，经过高强度(热风和红外中150 ℃和720 W微波)加热一段时间后，油茶籽油中总酚含量显著提升，3种加热工艺中热效率由高到低分别为微波>红外>热风，生产实践中可采用红外短时高温加热以提高茶油中的酚含量。