干法炒籽对油菜籽多酚和菜籽油品质的影响

王未君 李文林 刘昌盛 郑 畅 周 琦 李黄祥

(中国农业科学院油料作物研究所，农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，油料脂质化学与营养湖北省重点实验室1，武汉 430062) (湖南湘山生物科技有限公司2，娄底 417000)

油菜是我国重要的油料作物之一，油菜籽富含多酚，是其他油料种子的10～30倍[1]。菜籽多酚有抗氧化、抗肿瘤和降血糖等多种功能活性[2-4]。芥子酸和芥子碱是油菜籽中最重要的内源性多酚，其中芥子酸的含量占游离酚酸的70%以上[5]，芥子碱是油菜籽中主要的酯化酚酸，含量约占总酚的80%[6]。Koski等[7]首次报道了2，6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚，认为其是由芥子酸在高温高压下脱羧产生，后来Wakamatsu等[8]将这一物质命名为Canolol。Canolol的抗氧化活性更高，且具有抗诱变等生理活性[9]，具有非常重要的应用价值。

研究发现对菜籽进行热处理能钝化种子中酶的活性，使蛋白质变性，加速细胞壁的渗透性，在压榨时能促进菜籽中微量成分的释放，增加油中的多酚含量，从而显著改善菜籽油的氧化稳定性[10]。在工业生产中，为了提高压榨油的得率和油脂的营养品质，会在压榨前对菜籽进行一定的热处理，主要包括干法炒籽、高温蒸炒和微波调质等。研发适宜的加工技术生成更多Canolol，对于改善菜籽油的营养品质和提高氧化稳定性具有重要意义。

目前，炒籽-压榨工艺仍然是我国主要的传统的菜籽制油工艺。因此，本研究对油菜籽进行了不同温度(110～160 ℃)的干法炒籽预处理(炒籽时间20 min)后压榨制油，研究了干法炒籽对菜籽中多酚的变化及对菜籽油品质的影响，并对炒籽和制油过程中Canolol含量与芥子酸、芥子碱含量以及芥子酸、芥子碱的减少量进行了相关性分析，旨在为油菜籽高值化加工技术的发展和高品质、高附加值菜籽油产品开发和应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甘蓝型油菜籽，正己烷、冰乙酸、无水碳酸钠、福林酚试剂，均为分析纯；甲醇为色谱纯；芥子酸、芥子碱、Canolol、生育酚、植物甾醇，均为标准品。

1.2 主要实验仪器

MS-5型炒货机，LTP 205靓太榨油机，XS 205万分之一电子天平，Avanti J-26 XP型高速离心机，TDA-8002型水浴锅，纯水制备机，KQ-500DB型数控超声波清洗器，台式恒温振荡器，BGF-100万能粉碎机，超高效液相色谱仪，Agilent 7890气相色谱仪，DU 800型紫外分光光度计。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的制备

参照王振等[11]的方法并稍作修改。将原料菜籽清理除杂后，分别在110、120、130、140、150、160 ℃的炒籽温度下炒籽20 min。菜籽经室温压榨获得压榨油和压榨饼，压榨油在10 000 r/min条件下离心15 min，分离后置于4 ℃冰箱待用。取部分压榨饼用索氏抽提法除去残留的菜籽油，获得脱脂粕，置于4 ℃冰箱待用。

1.3.2 多酚的提取与测定

参照Khattab等[5，7]的方法，稍作修改。

油菜籽、压榨饼和脱脂粕中的多酚提取：准确称取0.5 g粉碎后的样品于塑料离心管中，加入5 mL 70%甲醇溶液，在漩涡混合仪中混合20 min，再在5 000 r/min条件下离心10 min，将上清液转移至另一个塑料离心管，在相同的条件下重复提取3次，将3次提取液合并在一起混匀。

菜籽油中的多酚提取：准确称取1.25 g油样于塑料离心管中，加入1.5 mL正己烷和1.5 mL 80%甲醇溶液，在漩涡混合仪中混合5 min，再在5 000r/min条件下离心10 min，将上层油样转移至另一个塑料离心管，在相同的条件下重复提取3次，将3次的提取液合并在一起混匀。

液相色谱分析条件：色谱柱为Waters Acquity BEH Shield RP18柱(100 mm×2.1 mm×1.7 μm)；以2%乙酸溶液为流动相A，纯甲醇为流动相B，控制流速为0.21 mL/min，柱温30 ℃，进样量3 μL，进行梯度洗脱。检测波长为Canolol 280 nm、芥子酸330 nm、芥子碱330 nm。

1.3.3 总酚含量的测定

采用Folin-Ciocalteau法[12]。取0.5 mL菜籽多酚提取液加入到10 mL比色管中，然后加入5 mL蒸馏水、0.5 mL福林酚试剂，混合均匀，放置3 min，再加入1 mL澄清的饱和碳酸钠溶液并用蒸馏水定容至10 mL，混匀后于室温下静置60 min，在765 nm处测定样品的吸光度，结果用芥子酸当量表示为mg(芥子酸当量)/kg(样品)(mgSA/kg)。

1.3.4 脂肪酸组成的测定

采用EN14103的方法。塑料滴管取3滴待测油样于10 mL离心管中，加入4 mL正己烷和800 μL 0.5 mol/L甲醇钠溶液，旋涡混合5 min，在5 000r/min条件下离心10 min，取上清液待测。气相色谱分析条件：色谱柱为HP-INNOWAX毛细管柱(30.0 m×0.32 mm×0.25 μm)，进样器温度250 ℃，柱温210 ℃，保持9 min，然后以20 ℃/min升温到250 ℃，保留10 min，载气为氮气，流速为1.5 mL/min，分流比为80∶1，分流流量为120 mL/min。

1.3.5 生育酚含量的测定

采用AOCS Official Method Ce 8-89的方法。称取约2 g待测油样于25 mL的棕色容量瓶中，用正己烷定容至刻度，充分摇匀，过0.22 μm滤膜，滤液用于高效液相色谱分析。液相色谱分析条件：流动相为正己烷∶异丙醇=99.5∶0.5，进样量20 μL，流速为1.0 mL/min。

1.3.6 甾醇含量的测定

甾醇提取方法参考Azadmard-Damirchi等[13]的方法。称取0.03 g油样(精确到0.000 1 g)于玻璃管中，加入3 mL 2 mol/L KOH-95%乙醇溶液、150 μL 5α-胆甾醇内标溶液，旋涡混合30 s，然后在90 ℃水浴摇床(160 r/min)中皂化20 min，冷却，加蒸馏水2 mL、正己烷1.5 mL，旋涡5 min后在5 000 r/min条件下离心10 min，取上层清液。重复提取3次，合并3次上清液进行气相色谱分析。气相色谱分析条件参考杨春英等[14]的方法并稍作修改。色谱柱为Agilent DB-5HT毛细管柱(30.0 m×320 mm×0.10 μm)，进样器温度为260 ℃，柱温为60 ℃，保持1 min，然后以40 ℃/min升温到310 ℃，保留6 min，载气为氦气，流速为2 mL/min，分流比为25∶1，分流流量为37.5 mL/min。

1.3.7 数据统计与分析

采用Excel 2010统计数据，实验重复3次，取其平均值。采用Origin 8.5作图，SPSS 19.0进行显著性分析，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 油菜籽在炒籽和制油过程中总酚的变化

油菜籽中总酚的变化见表1。随着炒籽温度的升高，菜籽油中的总酚含量逐渐增加，在160 ℃时增加了27.4倍。油中总酚含量增加可能是由于菜籽细胞结构被破坏，压榨出油率增加，多酚随油脂溶出更多，或者因为一些结合酚的交联结构遭到破坏，结合酚变成游离酚而更容易随油脂的压榨过程释放到油中[15]。油菜籽中的总酚含量逐渐增加，在160 ℃时增加了23.7%。油菜籽中总酚增加也可能是因为炒籽预处理破坏了油菜籽的细胞壁和细胞膜结构，使得结合酚的交联结构遭到破坏，结合酚变成游离酚。

表1 油菜籽在炒籽和制油过程中总酚的变化/mgSA/kg

2.2 油菜籽在炒籽和制油过程中芥子酸的变化

油菜籽中芥子酸的变化见表2。随着炒籽温度的升高，菜籽油中的芥子酸含量先增加后减少，在120 ℃时达到最大值，比对照增加80.4%。而油菜籽、菜籽粕和脱脂粕中的芥子酸含量均逐渐下降，在160 ℃时，分别下降了90.5%、94.4%、95.4%。这可能是因为物料温度升高，芥子酸发生热脱羧反应生成Canolol[7]，因此芥子酸含量随炒籽温度的升高而降低。

表2 油菜籽在炒籽和制油过程中芥子酸的变化/mg/kg

2.3 油菜籽在炒籽和制油过程中芥子碱的变化

油菜籽芥子碱的变化见表3。随着炒籽温度的升高，菜籽油中的芥子碱含量先增加后减少，在150 ℃时增加了6.7倍。菜籽油中芥子碱含量增加可能是因为经过热处理的油菜籽的压榨出油率增加[16]。油菜籽中的芥子碱含量逐渐减少，在160 ℃时减少了26.5%。这可能是由于高温加工过程会对芥子碱产生影响，温度升高到一定程度时会使芥子碱发生部分水解或降解[17]。

表3 油菜籽在炒籽和制油过程中芥子碱的变化/mg/kg

2.4 油菜籽在炒籽和制油过程中Canolol的变化

油菜籽中Canolol的变化见表4。随着炒籽温度的升高，菜籽油中的Canolol含量先增加后减少，在140 ℃时达到最大值，增加了191.4倍。油菜籽和菜籽粕中的Canolol含量也是先增加后减少，分别在130 ℃和140 ℃达到最大值，分别比对照增加了55.4倍和7.3倍。菜籽油中Canolol含量随温度升高而增加是由于其较强的脂溶性以及压榨出油率增加，而温度继续升高会使Canolol含量降低，则是因为Canolol具有热不稳定性，温度过高使得Canolol热分解[18]。

表4 油菜籽在炒籽和制油过程中Canolol的变化/mg/kg

2.5 炒籽过程中Canolol的形成与芥子酸和芥子碱的相关性分析

炒籽过程中油菜籽中Canolol含量和芥子酸含量、芥子碱含量的相关性见表5。在炒籽过程中，油菜籽中的Canolol含量与芥子酸和芥子碱含量均呈负相关关系，其中与芥子碱含量呈显著负相关关系，相关系数为-0.819(P<0.05)，而芥子酸和芥子碱含量呈正相关关系。

表5 炒籽过程中油菜籽中Canolol含量和芥子酸含量、芥子碱含量的相关性

炒籽过程中油菜籽中Canolol增加量和芥子酸减少量、芥子碱减少量的相关性见表6。油菜籽中的Canolol增加量与芥子酸和芥子碱的减少量均呈显著正相关关系，相关系数分别为0.839和0.825(P<0.05)，而芥子酸减少量和芥子碱减少量呈极显著正相关关系，相关系数为0.964(P<0.01)。这些结果与张苗等[19]的研究结果相似，表明Canolol的形成与油菜籽的初始芥子酸、芥子碱的含量以及炒籽过程中芥子酸、芥子碱的减少量有一定的相关性，且可能有芥子碱也转化为芥子酸并热脱羧形成了Canolol。

表6 炒籽过程中油菜籽中Canolol增加量和芥子酸减少量、芥子碱减少量的相关性

2.6 炒籽温度对菜籽油脂肪酸组成的影响

炒籽温度对菜籽油脂肪酸组成的影响见表7。随着炒籽温度的升高，菜籽油的脂肪酸组成没有发生明显的变化，这表明炒籽预处理对菜籽油的脂肪酸组成无显著影响(P<0.05)。

表7 炒籽温度对菜籽油脂肪酸组成的影响

2.7 炒籽温度对菜籽油生育酚的影响

炒籽温度对菜籽油生育酚的影响如图1所示。随着炒籽温度的升高，菜籽油中的α-生育酚和γ-生育酚含量均先略微下降然后有所增加，而β-生育酚含量逐渐增加，最高比对照增加了52.7%。该实验结果与Aleksander等[20]报道的结果不同，可能是因为菜籽原料和处理条件不同导致。

图1 炒籽温度对菜籽油生育酚的影响

2.8 炒籽温度对菜籽油植物甾醇的影响

炒籽温度对菜籽油植物甾醇的影响如图2所示。随着炒籽温度的升高，菜籽油中的菜籽甾醇、菜油甾醇和谷甾醇含量均有所增加，分别在140、130、130 ℃最高增加了29.2%、17.7%、18.7%。

图2 炒籽温度对菜籽油植物甾醇的影响

3 结论

随着炒籽温度的升高，菜籽油中的总酚含量增加，在160 ℃时增加了27.4倍，芥子酸、芥子碱和Canolol含量先增加后减少，最高分别在120、150、140 ℃时增加了80.4%、6.7倍和191.4倍。油菜籽中的总酚含量增加，在160 ℃时增加了23.7%，芥子酸和芥子碱含量减少，在160 ℃时分别下降了90.5%和26.5%，Canolol含量先增加后减少，在130 ℃增加了55.4倍。炒籽预处理对菜籽油的脂肪酸组成无显著影响(P<0.05)，而使得β-生育酚含量增加52.7%，菜籽甾醇、菜油甾醇和谷甾醇含量分别增加29.2%、17.7%和18.7%。炒籽过程中Canolol的形成与油菜籽的初始芥子酸、芥子碱的含量以及芥子酸、芥子碱的减少量高度相关，且可能有芥子碱也转化为芥子酸并热脱羧形成了Canolol。