陈 浩,李再贵,程永强,郦金龙,邱 爽,殷丽君
(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)
燕麦,学名为Avena sativa L,一般分为带稃型皮燕麦和裸粒型裸燕麦两大类。燕麦脂质含量约为3%~10%,平均含量为6%~7%,在世界上4000种燕麦中,90%以上燕麦的脂质含量为5%~9%,明显高于其它谷物。燕麦油具有良好的脂肪酸组成,良好的稳定性和温和的气味,亚油酸含量为24%~53%,因此,对燕麦油的开发具有巨大的意义[1]。未经精炼的油脂称为毛油(新国家标准GB/T 8929-2006中称之为原油),毛油的主要成分是甘油三酸酯(油脂或称中性油),此外还含有较多的非甘油三酸酯成分,如游离脂肪酸、磷脂、糖脂质、脂蛋白、色素、糖蜡等,这些物质的存在导致粗油形成了色泽深、酸价高、含蜡的缺点。严重影响了油脂的食用品质及储藏稳定性。油脂精炼就是依据不同杂质与油脂在物理和化学性质上的差异,利用不同的工艺和设备,将杂质从油脂中分离除去。本文采用脱胶除去燕麦油中的磷脂等胶溶性杂质,脱酸除去游离脂肪酸,来达到对燕麦油精炼的目的,同时对其还原力与DPPH·清除率都做了研究比较,以期为燕麦油的工业化生产和在保健食品等领域的广泛应用提供理论基础。
燕麦 白燕2号,吉林省白城市农科院提供;大豆 市售;脂肪酸甲酯混标物、1,1-二苯基-2-苦基苯肼(DPPH·)Sigma公司;石油醚、正己烷、乙酸乙酯、异丙醇、无水乙醇、三氯化铁、铁氰化钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三氯乙酸 均为分析纯;氢氧化钾、甲醇 色谱纯。
RE-52-99型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;AR2140型电子天平 OHAUS Crop.;Model 550型酶标仪 BIO-RAD;PB-21型PH计 SARTORIUS Crop.;FW 135型中草药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司;Tu-1901型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器公司;NS-P型微孔板混合器日本ASONE有限公司;KDY-9820型凯氏定氮仪 JIRCAS;Anke GL-20G-II型离心机 上海安亭科学仪器厂。
1.2.1 燕麦籽粒理化性质测定 酸价测定:参照《动植物油脂 酸值和酸度测定》GB/T5530-2005/ISO 660:1996;水分含量:水分测定仪;灰分含量:参照《动植物油脂灰分测定》GB/T 17375-2008/ISO 6884:1985;总糖含量:硫酸苯酚法;蛋白质测定:凯氏定氮法;脂肪含量:参照《粮食、油料检验粗脂肪测定法》GB/T5512-1985索氏抽提法。
1.2.2 油脂提取 将粉碎的大豆和燕麦粉过40目筛,置于70℃烘箱中加热1h钝化脂肪酶[2]。精确称取5份钝化后的燕麦粉50g,分别用石油醚、正己烷、异丙醇、乙酸乙酯和乙醇为提取溶剂提取。另称取50g大豆粉,用正己烷提取。提取条件:溶剂250m L,温度30℃,时间24h,避光。过滤,40℃减压蒸溶至干,回收提取溶剂。
1.2.3 油脂的精制[3]
加水量:加水量=(2~3.5)×粗油胶质含量
1.2.3.2 油脂的脱酸 脱胶油→加入适量碱液→缓慢搅拌20min→升温至70℃→恒温保温、静置20min→冷藏静置12h→离心分出油层(3000r/min,15min)→水洗2~3次以pH试纸测洗液至中性→分液漏斗分出油层→脱酸燕麦油加碱量:实际总碱量=(7.13×10-4×酸价+0.5%) ×油重
1.2.3.3 DPPH·清除能力[4-6]将样品用无水乙醇稀释50倍。DPPH·完全溶于无水乙醇溶液中,配成200μmol/L的溶液,在96孔板中,按表1加样,加样后放在暗处振荡20min,取出后用酶标仪在520nm波长下,测定吸光度,平行三次,取平均值。此后,每隔20m in测量一次,100m in后每隔100m in测定一次,测至6h后结束。
表1 DPPH·清除能力加样表(μL)Table1 Sample table of DPPH·scavenging activity assay(μL)
1.2.3.4 还原力测定[7]将样品用无水乙醇稀释50倍,取0.1m L,加入2.5m L磷酸盐缓冲液(0.2mol/L,pH6.6)。然后加入2.5m L浓度为1%(W/V)的铁氰化钾溶液,混匀,置于50℃水浴锅中,保温20min,加入2.5m L浓度为10%(W/V)的三氯乙酸,终止反应。取反应液2.5m L陆续加入2.5m L蒸馏水,0.5m L浓度为0.1%(W/V)的氯化铁溶液,于700nm下测定吸光值,吸光值越高,说明样品的还原力越强。
从表2中可以看出,燕麦中的脂肪和蛋白质含量都非常高。有研究[1]称,燕麦蛋白营养价值位居植物蛋白前列,并在促进人体生长发育,提高免疫力方面优于一般谷物蛋白。而燕麦脂肪中80%以上为不饱和脂肪酸,亚油酸含量尤其丰富。燕麦油不皂化物中的β-谷甾醇含量约为40%,具有抑菌效能,且营养安全,因此可以作为皮肤营养剂应用于化妆品[8]。
表2 燕麦基本物质含量(±SD,%)Table2 Oat cultivars basic substance content(±SD,%)
表2 燕麦基本物质含量(±SD,%)Table2 Oat cultivars basic substance content(±SD,%)
蛋白质 脂肪 水分 灰分 总糖14.0±0.5 10.5±0.2 9.6±0.6 2.0±0.3 63.9±1.6
如图1所示,由五种不同溶剂提取的燕麦油,随着提取溶剂极性的增大,其DPPH·清除率大致呈增长趋势,说明对于能够清除DPPH·的抗氧化物质,溶剂极性有很大的选择性,极性越强,提取的该类物质越多。图2中,各种油脂的还原力与DPPH·清除率呈现大致相同的趋势。说明溶剂极性是影响抗氧化成分提取的重要因素。燕麦中含有大量具有抗氧化性成分,如酚类、植酸、甾醇、维生素E等,而其中最主要抗氧化成分是酚类物质,主要包括简单的酚类,如以游离或结合态存在阿魏酸、咖啡酸、p-香豆酸和香草醛,还有黄酮类化合物如莰菲醇和槲皮素及邻氨基苯甲酸和N-肉桂酰相连物质等[9]。甾醇被誉为“生命的钥匙”,具有十分重要的生理功能,如保持生物体内环境稳定,控制糖原和矿物质的代谢,调节应激反应等。同时,植物甾醇在拮抗胆固醇,预防心血管疾病等方面也有一定效果[10]。综上所述,提取溶剂的极性越强,提取的抗氧化物质越多,即提取燕麦油的品质越好。
图1 不同油脂的粗油对DPPH·清除率随时间的变化Fig.1 DPPH·scavenging ability changes of different crude oil during 100min
图2 不同油脂的粗油还原力比较Fig.2 Reducing power of different crude oil
如图3、图4所示,脱胶后的油脂与粗油相比,DPPH·清除能力和还原力都有所降低,但其总的抗氧化趋势,即油脂的抗氧化性随溶剂极性的变化没有改变,而且燕麦油的抗氧化能力显著高于大豆油(p<0.05)。究其原因,毛油中的胶质主要是磷脂,其他还有蛋白质及其分解产物、黏液质以及胶质与多种微量金属形成的配合物和盐类,在脱除胶质的过程中,必然会带来抗氧化物质的损失。
图3 不同油脂的脱胶油对DPPH·清除率随时间的变化Fig.3 DPPH·scavenging ability changes of different degummed oil during 100min
图4 不同油脂的脱胶油还原力比较Fig.4 Reducing power of different degummed oil
图5 不同油脂的脱酸油对DPPH·清除率随时间的变化Fig.5 DPPH·scavenging ability changes of different deacidified oil during 100min
如图5、图6所示,脱酸后的油脂与粗油相比,DPPH·清除能力和还原力都有所降低,但其总的抗氧化趋势,即油脂的抗氧化性随溶剂极性的变化没有改变,而且燕麦油的抗氧化能力显著高于大豆油(p<0.05)。因为在脱酸的过程中,主要由游离脂肪酸与碱液发生中和反应,它在本质上是一种胶体界面的反应。一开始在碱滴表面反应形成单分子肥皂膜通过扩散,继续反应,并能吸附毛油中的色素、胶质及其他杂质形成一定厚度的胶态离子膜。皂膜在搅拌的作用下,相互碰撞、吸引、聚集,由小变大形成皂脚。而抗氧化物质在此过程中,也必然会被吸附,造成损失[11]。
图6 不同油脂的脱酸油还原力比较Fig.6 Reducing power of different deacidified oil
如图7、图8所示,脱胶、脱酸燕麦油的抗氧化性趋势与粗油相同,同时各种油脂的抗氧化能力测定与粗油相比又有一定下降,但其抗氧化能力始终高于大豆油。且脱胶过程对于油脂的DPPH·清除能力影响较小,但对其还原力影响较大。而脱酸过程对燕麦油DPPH·清除能力影响较大,但对其还原力影响较小。这可能是由于在这两个精炼过程中,损失了不同的抗氧化物质。脱胶过程失去了较多的胶溶性杂质,可能包含一些水溶性抗氧化物质,而还原力测定是在水系中进行;脱酸主要脱去游离脂肪酸及其他脂溶性物质,也会吸附一些脂溶性抗氧化成分,对油脂的DPPH·清除能力产生较大影响。
图7 不同油脂精炼过程中对DPPH·清除能力的变化比较Fig.7 DPPH·scavenging ability changes of different oil during refining process
图8 不同油脂精炼过程中还原力的变化比较Fig.8 Reducing power changes of different oil during refining process
油脂的脱胶、脱酸过程中都会造成抗氧化成分的损失,对其抗氧化能力产生较大影响。由于燕麦油中的80%油脂存在于麸皮中,其酸价较高,若能有更好的方法降低毛油酸价,必然使其在脱酸过程中形成的皂脚更少,损失的抗氧化物质也会随之减少。此外,由于提取的油脂色泽较浅,及实验条件所限,并未对油脂进行脱色,由于脱色对油脂造成的抗氧化性的影响,也有待进一步研究。
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