热处理时间对牡丹籽油理化性质及抗氧化活性的影响

2024-08-22 00:00:00崔彩芳孙兆岳王云富徐奔陈富春沈维军万发春程安玮
南方农业学报 2024年4期
关键词:理化性质抗氧化活性微波

摘要:【目的】研究比较微波和烘烤预处理对牡丹籽油理化性质及抗氧化活性的影响,以期为牡丹籽油的制备及 品质控制提供科学指导。【方法】采用微波(700W,0.5、1、1.5、2min)和烘烤(120℃,10、20、30、40min)对油用牡丹籽 进行预处理后分离牡丹籽油,以未经任何预处理为对照,分析2种方式的处理时间对牡丹籽油理化性质(提油率、水分 及挥发物、酸值、碘值等)和抗氧化活性的影响。【结果】经微波和烘烤处理后的牡丹籽油总提取率均有所增加,在微波 2min和烘烤30min时增加幅度最大,分别提高9.44%和12.08%。在微波处理下,随着处理时间的延长,牡丹籽油的酸 值、水分及挥发物含量、多酚含量及抗氧化活性均呈下降趋势,多酚和水分及挥发物含量在微波处理2min时最低,分 别为2.52 μg/mL和11.59%;但碘值、2-硫代巴比妥酸(TBA)值和p-茴香胺值表现出明显增加趋势,TBA值和p-茴香胺 值在微波处理2min时达最大值,分别为261.39和2.14,皂化值呈先上升后趋于平缓的变化趋势。在烘烤处理下,随着 处理时间的延长,牡丹籽油的酸值和水分及挥发物含量明显增加,而碘值、皂化值、TBA值和p-茴香胺值呈降低趋势, 酸值在烘烤40min时达最高值(162.28mg/g),在10min时碘值和皂化值达峰值,分别为147.96g/100g和173.35mg/g; 多酚含量和抗氧化活性呈先上升后下降的变化趋势,在烘烤20 min时最高,多酚含量为5.25μg/mL。【结论】微波和烘 烤预处理均对牡丹籽油的理化性质及抗氧化活性产生明显影响,且2种处理方式的影响效果具有明显差异性。综合 考虑,油用牡丹籽微波预处理在700W下以1.5~2min适宜,烘烤预处理在120℃下以20~30min适宜。

关键词:牡丹籽油;微波;烘烤;理化性质;抗氧化活性

文章编号:2095-1191(2024)04-1118-11

中图分类号:S565.909.2

文献标志码:A

Effects of heat treatment time on physicochemical properties and antioxidant activity of peony seed oil

CUI Cai-fang1, SUN Zhao-yue1, WANG Yun-fu1, XU Ben1, CHEN Fu-chun1,SHEN Wei-jun2, WAN Fa-chun2, CHENG An-wei1*

(1College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2College of Animal Science Technology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

Abstract:[Objective] By comparing the effects of microwave and roasting pretreatments on the physicochemical properties and antioxidant activity of peony seed oil (PSO), the aim was to provide scientific guidance for the production and quality control of PSO. 【Method】The oil of peony seeds was isolated after pretreatment by microwave (700 W for 0.5, 1, 1.5, 2 min) and roasting (120 ℃ for 10, 20, 30, 40 min) , without any pretreatment was as control , and the ef- fects of the treatment times of the two methods on physicochemical properties (oil extraction rate, moisture and volatile matter, acid value and iodine value) and antioxidant activity were analyzed. 【Result】 The total extraction rate of the peony seed oil increased after microwave and roasting treatment. The extraction rate of PSO increased by 9.44% and 12.08% after microwave for 2 min and roasting for 30 min, respectively. Under microwave treatment, with the increase of treatment time, the acid value, moisture and volatile matter contents, polyphenol content and antioxidant activity of PSO decreased, the lowest contents of polyphenol, moisture and volatiles were detected at microwave treatment for 2 min(2.52 ug/mL and 11.59%, respectively), while the iodine value, saponification (TBA) value, and p-aniside value increased greatly, the value of TBA and p-anisidine reached the maximum value of 261.39 and 2.14, respectively under microwave treatment for 2 min. The saponification value showed a trend of rising first and then flatten. Under roasting treatment, the acid value, moisture and volatile matter contents of PSO increased greatly with the increase of treatment time, however, iodine, saponification, TBA, and p-anisidine values decreased. The acid value reached the highest value of 162.28 mg/g at 40 min of roasting, and the iodine value and saponification value reached the peak of 147.96 g/100 g and173.35 mg/g at 10 min respectively. The polyphenol content and antioxidant activity showed a first increasing and then decreasing trend, the highest polyphenol content(5.25 ug/mL) was observed at roasting for 20 min. 【Conclusion】The physi- cochemical properties and antioxidant activities of PSO were greatly affected by microwave and roasting, and the effects of the two heat treatment methods have obvious differences. In general, the microwave pretreatment on oil peony seeds at 700 W is suitable for 1.5 to 2 min, and the roasting pretreatment at 120 ℃ is the best for 20 to 30 min.

Key words: peony seed oil; microwave; roasting; physicochemical property; antioxidant activity

Foundation items: National Key Research and Development Program of China(2022YFD1301101-1); Hunan Science and Technology Innovation Team Project(2021RC4060)

0 引言

【研究意义】油用牡丹是一种新兴的木本油料作 物,具有产籽量大、含油率高、品质优、抗性强等特 点,主要种植品种有凤丹和紫斑(刘玉军等,2020)。 牡丹籽的含油量均在20%以上,最高可达35%(彭常 梅等,2021)。牡丹籽油中含有多种脂肪酸成分,其 中不饱和脂肪酸占80%以上,以亚麻酸含量最高,而 饱和脂肪酸仅占14%左右,主要功效体现在抗氧化、 抗肿瘤、抗菌消炎、降血脂、降血糖、保护肝脏等方面 (Su et al.,2016;Deng et al.,2022)。毒理学研究表 明,牡丹籽油无急性毒性和亚急性毒性,是一种非常 安全的食用油(乔舒敏等,2023)。相较常规烘烤,微 波烘烤具有减少加工时间和生产成本,并保留食品 成分等优点(Cong et al.,2019;Hou et al.,2021),但 也会导致油脂发生分解、挥发性成分损失等(刘国琴 等,2005)。为提高出油率和改善油脂的品质,实际 生产中通常将提取油脂的原料进行热处理。因此, 研究热预处理对牡丹籽油品质及抗氧化活性的影 响,筛选合适的加热方式,对牡丹籽的开发利用具有 重要意义。【前人研究进展】烘烤和微波预处理种籽 会对该种籽油产生一定的影响。烘烤预处理方面,随着核桃仁烘烤温度升高和时间延长,核桃油色泽逐渐加深,其酸值和过氧化值升高,维生素E(V2)含量减少,适当烘烤有利于增加核桃油氧化稳定性(徐月华等,2014);随着烘烤温度升高和烘烤时间延长,奇亚籽油色泽加深,酸价和过氧化值均呈上升趋势,且180℃烘烤50min以上的油脂酸价和过氧化值较其他条件下显著升高(姚宏燕等,2019);烘烤预处理不仅能提高亚麻籽油得率,还可降低亚麻籽油中氧化产物的生成,从而具有提高亚麻籽油贮藏稳定性的作用(任志龙和王涵,2021);随烘烤温度升高,油莎豆油的过氧化值、反式脂肪酸含量和多环芳烃含量持续升高,V含量在160℃时最高,甾醇含量在180°℃时最高,在150℃烘烤温度下油莎豆油中挥发性成分的种类和含量最丰富(陈璐等,2022)。微波预处理方面,冯山山等(2013)采用微波加热植物油后,其V。含量受影响最大,含量明显降低;杨湄等(2016)采用微波预处理火麻籽可显著增加火麻籽油的酸价和过氧化值,降低油的水分和挥发物含量,使油脂色泽变深,改善其氧化稳定性,提高抗氧化活性,使得氧化诱导期延长1.05h;微波预处理奇亚籽,原料的水分含量、微波时间和微波功率对奇亚籽出油率和奇亚籽油的理化性质及营养指标有一定影响,对奇亚籽油脂肪酸相对含量影响较小(李娜等,2020);对于米糠油,微波处理显著降低其脂肪酶活力,抑制酸价增长,对谷维素含量和脂肪酸组成无显著影响,说明微波处理后的米糠油仍保持较好的品质(余诚玮等,2020);在南瓜籽油中,适当的微波预处理可显著增加其油脂伴随物含量,提高油脂的氧化稳定性和抗氧化能力(孔凡等,2021);在油茶籽油中,微波700W20min时多酚含量及抗氧化能力最高,美拉德产物随着微波功率的增加而增加(王龙祥等,2022)。【本研究切入点】目前关于烘烤和微波预处理对多种植物油品质及抗氧化活性的影响研究已有不少,但针对牡丹籽油品质及抗氧化活性的影响研究尚未见相关报道。[拟解决的关键问题]基于微波和烘烤2种热处理的热传导方式不同,选用不同处理时间对油用牡丹籽进行预处理,采用有机溶剂法提取牡丹籽油,比较微波和烘烤时间对牡丹籽油提取、理化性质、多酚含量及抗氧化活性的影响,为牡丹籽油的制备及品质控制提供科学指导。

1 材料与方法

1.1试验材料

油用丹凤牡丹籽采收于2022年8月,产地山东菏泽。正己烷、乙醚、异丙醇、环己烷、冰乙酸、氢氧化钾标准溶液、韦氏试剂、碘化钾、硫代硫酸钠标准溶液、0.5mol/L氢氧化钾—乙醇标准溶液和0.5mol/L盐酸标准溶液均为分析纯,以及福林酚和碳酸钠均购自国药集团化学试剂有限公司;可溶性淀粉、没食子酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐(ABTS)和2,4,6-三吡啶基-1,3,5-三嗪(TPTZ)均购自上海麦克林生化科技有限公司。

主要仪器设备:M1-L213C美的微波炉(2450MHZ)(广东美的厨房电器制造有限公司);DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱(上海培因实验仪器有限公司);FW100高速粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司);KQ-800DE数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);H1850台式离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);RE-52AA旋转蒸发器、SHZ-3型循环水真空泵(上海亚荣生化仪器厂);HH-4A数显恒温磁力搅拌水浴锅(常州荣华仪器制造有限公司);UV-5200紫外分光光度计(上海元析仪器有限公司)。

1.2试验方法

1.2.1油用牡丹籽预处理及质量变化计算

称取一定量的油用牡丹籽分别放入微波炉和电热恒温鼓风干燥箱,微波固定700W分别处理0.5、1、1.5和2 min;电热恒温鼓风干燥箱恒定120 C,烘烤时间分别为10、20、30 和40 min,冷却后用粉碎机粉碎至60目储藏备用,以未经任何预处理为对照,计算预处理前后油用牡丹籽的质量变化。

1.2.2 牡丹籽油制备

将牡丹籽粉末与正己烷按1:10的料液比混合,用数控超声波清洗器560 W下超声1 h后,以5000 r/min进行离心,用旋转蒸发器进行蒸发浓缩(35 ℃),为第1次提取牡丹籽油;继续按上述料液比加入正己烷,重复提取1次,为第2次提取牡丹籽油,根据公式(1)分别计算 2次提油率。总提油率为2次提油率的总和。

提油率(%)=M,+M,-M(1)

式中,M,为不同处理下测定的提油率(%),M,为不同处理条件下1.2.1测定的牡丹籽质量损失率(%),M,为微波或烘烤处理的牡丹籽最大损失量(%)。

1.2.3牡丹籽油理化指标测定

水分及挥发物含量采用 GB5009.2362016《食品安全国家标准动植物油脂水分及挥发物的测定》中的电热干燥箱法进行测定;酸值采用GB5009.229-2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》中的冷溶剂指示剂滴定法进行测定;碘值参照GB/T5532-2022《动植物油脂碘值的测定》进行测定;皂化值参照GB/T5534-2008《动植物油脂皂化值的测定》进行测定; 2-硫代巴比妥酸(TBA)值参照GB/T35252-2017 《动植物油脂2-硫代巴比妥酸值的测定直接法》进 行测定;P-茴香胺值参照GB/T24304-2009《动植物 油脂茴香胺值的测定》进行测定。

1.2.4牡丹籽油中多酚提取

参考张东等(2016) 的方法略有改进,准确称取1.25g牡丹籽油于离心 管中,加入1.5mL正己烷和1.5mL80%甲醇水溶液 后于室温漩涡混合5min,5000r/min离心10min后, 将上层油样转移至另一支离心管,相同条件下重复 提取3次,最后将3次提取液合并混匀待测。

1.2.5多酚含量测定

采用Folin-酚试剂法进行测定(崔文玉等,2022),取2.0mL蒸馏水和200μL福 林酚试剂混匀,加入多酚提取液,吹打均匀后静置 3min,加入20%Na2CO3溶液900μL并混匀,在暗处 放置2h后于765nm处测定吸光值。以没食子酸为 标样,在0~10.00μg/mL范围内绘制标准曲线(y=0.0871x+0.1181,R=0.9941),计算提取液中多酚含量。

1.2.6牡丹籽油多酚提取物的抗氧化活性测定

DPPH自由基清除活性:参考张乐乐等(2022)的方法略加改进,取牡丹籽油多酚提取液0.5mL与0.2mmol/LDPPH乙醇溶液2.5mL,混匀,避光反应60 min后,于517nm处测定吸光值,根据公式(2)计算 清除率。

DPPH自由基清除率(%)=(A。-A1)/A。×100(2)

式中,A。为初始吸光值(未添加多酚提取液),A1 为添加多酚提取液时的吸光值,公式(3)和公 式(4)同。

ABTS自由基清除活性:参考王龙祥等(2023)的方法略加改进,取3.0mLABTS应用液和0.2mL牡丹籽油多酚提取液,避光反应6min后,于734nm 处测定吸光值,根据公式(3)计算清除率。

ABTS自由基清除率(%)=(A。-A1)/A。×100(3)

FRAP还原力:参考张乐乐等(2022)的方法略加改进,先配制10mmol/LTPTZ工作液,再与醋酸缓冲溶液(pH3.6)和氯化铁溶液按1:10:1的比例配制FRAP试剂。测定时取4.9mL FRAP试剂加入30μL 牡丹籽油多酚提取液混合,37℃水浴10min后,于 593nm处测定吸光值,根据公式(4)计算FRAP还原力。

FRAP还原力(%)=(A1-A。)/A,×100 1.3统计分析(4)

1.3统计分析

所有试验重复3次,结果以均值±标准差表示,采用SPSS 27.0进行单因素方差分析(One-wayANOVA),以Excel 2019制图。

2结果与分析

2.1微波和烘烤预处理时间对油用牡丹籽质量变化的影响

油用牡丹籽经微波和烘烤处理不同时间后,其 质量变化如表1所示,预处理后质量变化率范围为 0.65%~3.92%,同一处理的质量变化率随处理时间 延长呈显著上升趋势(Plt;0.05,下同)。恒定700W 微波处理不同时间后,牡丹籽质量变化率在0.65%~ 2.90%,微波2min的质量变化最大;牡丹籽在120℃ 烘烤10~40min后,质量变化率在2.18%~3.92%,烘 烤40min的质量变化最大。随着处理时间越长,油用 牡丹籽的质量变化越大,牡丹籽中剩余水分含量越低。

2.2微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油提取率的 影响

试验结果2.1中油用牡丹籽质量的变化主要来 源于水分损失和易挥发成分,提油过程中,这些水分 及易挥发物会有很大一部分转移至油脂中,一定程 度上导致油脂提取率的增加,为尽量降低这部分水 分及易挥发物对真实提油率的影响,本研究以2.1结果微波处理组最大损失率2.90%和烘烤处理组最大损失率 3.92%作为平衡值,同时考虑不同处理条件下本身的损失率,避免双重去掉该损失率。油用牡丹籽经微波和烘烤处理不同时间,其提油率见表2。不同处理条件下第1次提油率范围为15.26%~19.21%,牡丹籽经热处理后油脂提取率处于较高水平,且烘烤后牡丹籽油的提取率整体高于微波处理。微波处理的牡丹籽油第1次提取率随处理时间延长而逐渐增加,微波0.5 min时提油率最低,较对照显著降低10.08%;而烘烤处理的牡丹籽油第1 次提取率随着处理时间的延长呈先上升后降低的变化趋势,在烘烤 20 min时最高,较对照显著升高 13.20%。

对于第 2 次提油,不同处理条件下提油率范围为 3.77%~5.35%。微波处理除了在 1 min 时提油率偏低,其他时间无显著差异(Pgt;0.05,下同);而烘烤处理以 30 min条件下提油率最高,显著高于其他烘烤时间。从表2还可看出,烘烤条件下,牡丹籽油总提取率随处理时间的延长呈先上升后降低的变化趋势,以烘烤30 min 的总提油率最高,为23.75%,较对照显著提高12.08%;在微波处理中,以2 min的总提油率最高,为23.19%,较对照显著提高9.44%。

2.3微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油中水分及挥发物的影响

如图1所示,不同处理条件下牡丹籽油中水分及挥发物含量范围为11.59%~14.23%,对照的牡丹籽油中水分及挥发物含量最高,为16.67%,微波和烘烤处理后原料中的水分含量降低,相应的油中水分及挥发物含量也显著降低。在微波处理时间0.5~2min范围内,油脂中的水分及挥发物含量随处理时间延长而显著降低,含量在11.59%~14.23%;烘烤处理的牡丹籽油中水分及挥发物含量在11.75%~14.56%,以烘烤40min的含量最高。

2.4微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油酸值的影响

由图2可知,经微波和烘烤处理后,牡丹籽油的 酸值在15.81~162.28mg/g,随着微波时间的延长,酸 值显著降低,而烘烤时间的延长使牡丹籽油酸值呈 显著上升趋势。与对照相比,微波处理和较短时间 烘烤处理(10~20min)均可有效降低牡丹籽油的酸 值,在微波2min时,较对照显著降低77.19%,在烘 烤10min时显著降低55.11%;而在烘烤40min时酸 值高达162.28mg/g,较对照显著升高134.10%,可能 是持续的高温条件下,油脂发生水解酸败。预处理 后的牡丹籽油酸值降低可能是短时间高温过程,导 致某些游离脂肪酸蒸发减少。

2.5微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油碘值的影响

如图3所示,油用牡丹籽经不同时间的微波和烘烤热处理后,油脂碘值显著增加;对照的牡丹籽油 碘值为138.17g/100g,不同微波时间处理的牡丹籽 油碘值在140.34~145.03g/100g,随微波时间延长而 显著增加,微波2min时较对照显著提高4.96%;不 同烘烤时间处理的牡丹籽油碘值在142.28~147.96 g/100g,随烘烤时间延长而逐渐下降,烘烤10min时较对照显著提高7.09%。

2.6微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油皂化值的影响

不同微波和烘烤处理时间对牡丹籽油皂化值的 影响如图4所示。对照的牡丹籽油皂化值最低,为 145.46mg/g;经微波和烘烤处理后,牡丹籽油的皂化 值均显著高于对照,表明经微波和烘烤处理后牡丹 籽油的平均分子质量降低。不同微波时间处理的牡 丹籽油皂化值在154.82~169.14mg/g,微波处理后, 牡丹籽油皂化值先显著上升后趋于平缓,微波2min 时较对照显著提高16.28%;烘烤后牡丹籽油的皂化 值先显著上升后降低趋于平稳,烘烤10 min的皂化 值(173.35mg/g)较对照显著提高19.17%。

2.7微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油TBA值的影响

油脂受光、热、氧的作用发生酸败反应,分解出 丙二醛等二次氧化产物,能与TBA反应形成缩合 物,在530nm波长处有最大吸收峰(马芸等,2022)。 如图5所示,对照的牡丹籽油TBA值为164.67;经微波和烘烤处理后,牡丹籽油的TBA值在92.64~261.39。微波时间越长,TBA值越高,微波1~2min和烘烤10min时的TBA值均显著高于对照,在微波2min时达峰值,较对照显著增加58.74%,表明微波处理和短时间烘烤处理使牡丹籽油中的二次氧化产物增加;随着烘烤时间的延长,TBA值呈显著降低趋势,在烘烤40min时较对照降低43.74%。

2.8微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油p-茴香胺值的影响

如图6所示,不同处理条件下牡丹籽油p-茴香胺值范围为1.04~2.14,随着微波时间延长,p-茴香胺值显著增加,范围为1.42~2.14,微波2min的p-茴香胺值较对照显著提高105.77%;烘烤时间越长,牡丹籽油p-茴香胺值逐渐减少,范围为1.38~2.12,烘烤20~40min的p-茴香胺值无显著差异。2种预处理后的牡丹籽油p-茴香胺值均显著高于对照,表明经微波和烘烤处理后牡丹籽油中醛类化合物的含量升高。

2.9微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油多酚含量的影响

如图7所示,不同微波和烘烤处理时间对牡丹籽油多酚含量有明显影响,对照的牡丹籽油多酚含量为3.85ug/mL。不同微波时间处理的牡丹籽油多酚含量在2.52~3.77 μg/mL,与对照相比,短时间微波处理(0.5min)对多酚含量无显著影响,1min后多 酚含量显著下降,微波2min时显著降低34.55%,可 能是过高的微波功率和较长的微波时间使得多酚发 生氧化分解;不同烘烤时间处理的牡丹籽油多酚含 量范围为3.06~5.25μg/mL,随着烘烤时间延长,多 酚含量呈先上升后下降的变化趋势,烘烤20min 的含量最高,较对照显著提高36.36%,但烘烤20和 30min的多酚含量无显著差异。

2.10微波和烘烤预处理时间对牡丹籽油多酚提取液 抗氧化活性的影响

分别通过DPPH自由基清除率、ABTS自由基清 除率和FRAP还原力法测定微波和烘烤处理时间对 牡丹籽油多酚提取液抗氧化活性的影响,结果如图8 所示。随着微波时间的延长,牡丹籽油多酚提取液 的抗氧化活性逐渐下降;而随着烘烤时间的延长,多 酚提取液的抗氧化活性呈先上升后下降的变化趋 势,在烘烤20min时最高,与多酚含量变化趋势基本 一致。

经微波和烘烤处理的牡丹籽油多酚提取液的 DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率和FRAP 还原力的范围分别为16.13%~20.59%、8.50%~26.72% 和46.86%~71.28%;微波处理后DPPH和ABTS自由基清除率均高于对照,而FRAP还原力低于对照,在微波 0.5 min 时 DPPH自由基清除率达最高值,较对照显著提高 16.20%;烘烤 20 min时 ABTS 自由基清除率显著提高 214.35%,FRAP还原力显著提高8.30%。

3讨论

烘烤炒制是目前油脂制备中的最常用方法,如花生油制备工艺中的炒胚环节;由于微波处理具有时间短、效率高的特点,也有加工企业开始将其应用于油脂制备。微波和烘烤处理对一些稀有植物油及果蔬种籽油的影响已有研究,拓展在油脂加工业的应用,如研究证实微波处理对南瓜籽油(孔凡等,2021)和黑种草籽油(Suri et al.,2022),烘烤处理对油莎豆油(陈璐等,2022)等理化性质及营养品质具有一定的影响。本研究主要利用微波和烘烤预处理油用牡丹籽,对比分析2种预处理对牡丹籽油理化性质及抗氧化活性的影响。常规烘烤加热是热量由外部慢慢渗透到内部,而微波辐射通过形成一个微波能量场,以高频率振荡极性分子,极性分子的重复高速运动瞬间从内到外产生大量能量,实现迅速升温,二者的加热原理有着本质不同(冯山山等,2013)。微波热处理受热面均匀,效率更高、能耗更

小、速度更快,具有减少加工时间和运营成本,并保留食物成分等优点,如使油脂的酸值和水分含量降低,但也会导致油脂发生分解,碘值、皂化值、TBA值和p-茴香胺值增加,使得产生次级氧化产物的量增加,从而多酚化合物被消耗,测得的抗氧化能力呈降低趋势(Cong et al.,2019)。相比而言,烘烤热处理所需时间长、能耗大、受热面不均,使得油脂酸值、多酚含量和抗氧化活性增加,但加热时间过长,有部分氧化产物生成,多酚含量和抗氧化活性又呈下降趋势,碘值、皂化值、TBA值和p-茴香胺值降低;其优点是在高温过程中原料会参与美拉德反应,使得油脂产生更多的风味物质,后续可进行风味物质等活性成分研究(刘国琴等,2005;李娜等,2020)。

经热处理后获得的牡丹籽提油率较对照有所提升,主要原因在于热处理导致水分蒸发,会使原料的质地空隙有所增大、结构变得相对疏松,有利于油脂析出。进一步延长热处理时间,油脂提取率无明显提升,一方面是原料中残存的油脂越来越少,析出变得越来越困难;另一方面,热处理时间过长或瞬时功率过高,牡丹籽中的蛋白质会发生一定程度的变性(许朝阳等,2023),增加原料的焦化程度,导致油脂析出通道堵塞,从而影响油脂溶出(何雅静等,2019)。随着微波时间延长,牡丹籽油酸值降低,可能是因为高温下生成的游离脂肪酸稳定性差,与空气中的氧气接触而被氧化,因而游离脂肪酸含量减少;亚麻籽油的酸价在高温时也有相似的结果(王振等,2022);也可能是因为微波抑制了脂肪酶活性,牡丹籽的水分含量降低,减少了甘油三酯的水解量,使得游离脂肪酸生成量较少(余诚玮等,2020);而烘烤处理使牡丹籽油酸值升高可能是因为在烘烤过程中甘油三酯水解,进一步导致游离脂肪酸积累(安珈怡,2022)。相比对照,微波和烘烤热处理增加牡丹籽油碘值,但随烘烤时间的延长碘值有降低趋势,可能由于热处理温度升高和时间延长促使油脂氧化及水解反应,长链脂肪酸的氧化、聚合或断裂导致不饱和位点数量减少(安珈怡,2022)。牡丹籽油的TBA值随烘烤时间的延长表现出逐渐降低趋势,主要是由于短时间的烘烤以形成二级氧化产物为主,如在烘烤10 min内,TBA值呈上升趋势;继续延长烘烤时间,使得产生的二级氧化产物成为进一步反应的底物,发生聚合、降解等反应形成其他产物,相应的二级氧化产物减少,TBA值表现出下降趋势。而微波处理时间相比烘烤时间很短,仅几十秒到几分钟,在短的热处理时间内以形成二级氧化产物为主,因此表现出TBA值增加(陈升荣,2013;孔凡等,2021)。同样地,热处理后的牡丹籽油p-茴香胺值高于对照,是因为热处理诱导过氧化氢分解为不挥发性羰基,促使二级氧化产物的生成与积累。微波处理时间很短以增加二级氧化产物为主,表现出p-茴香胺值增加;随着烘烤时间的延长,使得二级氧化产物被分解,p-茴香胺值表现出逐渐降低趋势,在奶蓟籽油(Fathi-Achachlouei et al.,2019)、黑种籽油(Suriet al.,2022)中也得到类似结论。

需要提及的是,本研究测得的碘值、皂化值等理化指标明显低于GB/T40622-2021《牡丹籽油》中的数值范围,分析其原因主要是提取后油脂还需经过多个处理步骤才能成为国标中的成品油,如精炼过程中四脱工艺,其中多个步骤涉及到热处理及加入化学试剂等过程,会进一步导致碘值、皂化值等指标的上升;而在本研究中,原料经简单的热处理后进行油脂提取,未经制备成品油的后续多个精炼步骤,因此几个理化指标相对于国标成品油的数值有所偏低。

微波过程中牡丹籽油多酚含量降低可能是因为高功率条件下处理时间延长使得油脂氧化增加,导致多酚损耗(孔凡等,2021);烘烤过程中,多酚含量升高可能是由于高温使得与酚类化合物相关的蛋白质变性或是高温热膨胀效应致使酚类化合物与细胞壁之间的共价键被破坏,从而促进酚类化合物释放,烘烤30~40min多酚含量下降可能是热处理时间过长导致多酚损耗;经微波处理的牡丹籽油,其多酚提取液的抗氧化活性高于对照可能是因为微波处理加速牡丹籽抗氧化物质从细胞中溶出至原油中,但随着处理时间的延长逐渐降低,可能是抗氧化物质因氧化消耗不断减少,导致抗氧化活性逐渐降低(王龙祥等,2023),与Juhaimi等(2018)研究微波处理杏仁油的结果一致。

4结论

经微波和烘烤预处理后的油用牡丹籽,其油脂提取率稍有提高。微波和烘烤预处理均对牡丹籽油的理化性质和抗氧化活性产生明显影响,且2种处理方式的影响效果具有明显差异性。综合考虑,油用牡丹籽微波预处理在700W下以1.5~2min适宜,烘烤预处理在120°℃下以20~30min适宜。在加工处理过程中,应根据实际的生产需要及品质控制要求,选择合适的热处理方式和处理条件。

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