曹偉偉,黃慶德,田光晶,鄧乾春
(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所,油料脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430062)
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微波預(yù)處理亞麻籽對(duì)其壓榨餅生氰糖苷含量及壓榨油品質(zhì)的影響
曹偉偉,黃慶德*,田光晶,鄧乾春
(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所,油料脂質(zhì)化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430062)
優(yōu)化了微波預(yù)處理亞麻籽降低其壓榨餅生氰糖苷含量的條件,并比較了甘肅亞麻籽在最佳微波條件下微波前后壓榨油的品質(zhì)變化,同時(shí)對(duì)比了另外五個(gè)不同品種亞麻籽在最佳微波條件下其壓榨餅生氰糖苷含量在微波前后的變化。結(jié)果表明:最佳微波條件為功率700 W,時(shí)間6 min,亞麻籽水分17%。在此微波條件下,甘肅亞麻籽壓榨餅生氰糖苷含量降低至(4.18±0.23)mg/kg,其壓榨油的酸價(jià)顯著升高,過(guò)氧化值顯著降低,黃色值、紅色值均微弱增加。脂肪酸組成、甾醇含量沒(méi)有顯著性變化,總酚含量是直接壓榨亞麻籽油的1.42倍;另外五個(gè)不同品種亞麻籽僅哈爾濱亞麻籽壓榨餅中生氰糖苷的含量為(15.40±0.47)mg/kg,其余四個(gè)品種的壓榨餅生氰糖苷含量均在5 mg/kg以下。
微波預(yù)處理,壓榨餅,生氰糖苷,壓榨油
亞麻籽中含有豐富的亞麻酸,是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的特種油料。但亞麻籽中含有對(duì)人體有害的生氰糖苷,亞麻籽經(jīng)壓榨制取油后,生氰糖苷幾乎全部殘留在壓榨餅中。生氰糖苷是由氰醇衍生物的羥基和D-葡萄糖縮合形成的,包括β-龍膽二糖丙酮氰醇、β-龍膽二糖甲乙酮氰醇、亞麻苦苷和百脈苦苷[1]。生氰糖苷具有極強(qiáng)的毒性,因?yàn)樗鼤?huì)在水解酶存在下生成氫氰酸,氫氰酸會(huì)造成細(xì)胞中毒性缺氧、心率紊亂、肌肉麻痹等癥狀[2]。目前,亞麻籽的脫毒方法有烘烤法[3-5]、溶劑法[6-7]、發(fā)酵法[8-9]、水煮法[10-11]、擠壓膨化法[12-13]等,但是烘烤法效果差,溶劑法存在溶劑殘留的問(wèn)題,發(fā)酵法需要特定的菌種、且周期長(zhǎng),水煮法會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失,擠壓膨化法會(huì)造成部分油脂的損失,而微波法[14-15]作為一種新型的食品加工方法,對(duì)生氰糖苷的去除效率最高[16]。因此,微波預(yù)處理亞麻籽降低其壓榨餅中生氰糖苷的含量高效、可行。雖然關(guān)于微波脫除亞麻籽粕的生氰糖苷已有報(bào)道,但亞麻籽的水分對(duì)微波脫除生氰糖苷的影響研究較少,且微波預(yù)處理亞麻籽對(duì)其壓榨餅生氰糖苷含量及壓榨油的影響鮮有人研究。因此,該研究旨在優(yōu)化微波預(yù)處理亞麻籽降低其壓榨餅中生氰糖苷含量的條件及研究微波對(duì)壓榨油的品質(zhì)影響,以期為亞麻餅的開(kāi)發(fā)利用提供借鑒。
1.1材料與儀器
甘肅亞麻籽、哈爾濱亞麻籽、伊亞4號(hào)、壩亞9號(hào)、寧亞17號(hào)、隴亞10號(hào)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室收集的亞麻籽;正己烷、石油醚、氫氧化鉀、乙醇、冰乙酸、碘化鉀、三氯甲烷均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;異丙醇、5α-膽甾烷購(gòu)自Sigma公司。
Avanti J-26XP高效離心機(jī)美國(guó)Beckman公司;WLS-2A羅維朋比色儀上海索光光電技術(shù)有限公司;氣相色譜(Agilent 7890A)美國(guó)Agilent公司;CA59G冷榨機(jī)德國(guó)Komet公司;密閉式微波消解儀美國(guó)CEM公司;LC-6AD液相色譜儀日本島津儀器公司;DU800紫外分光光度計(jì)美國(guó)Beckman Coulter公司。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1微波預(yù)處理亞麻籽及亞麻餅的壓榨以甘肅亞麻籽為原料,優(yōu)化微波條件。將調(diào)成一定水分的亞麻籽放入直徑為9.5 cm的平皿,每個(gè)平皿裝入等量的40 g亞麻籽,每次放入微波爐4個(gè)平皿,并在不同的功率和時(shí)間下進(jìn)行微波。測(cè)定微波后亞麻籽的水分,將160 g籽的水分統(tǒng)一調(diào)節(jié)至7%,置4 ℃冰箱12 h后,一起入榨油機(jī)進(jìn)行壓榨,收集壓榨餅,粉碎,過(guò)40目篩,測(cè)定其生氰糖苷的含量。生氰糖苷的含量以HCN(mg/kg)計(jì),考慮到壓榨餅中水分和殘油含量的差異會(huì)導(dǎo)致不同處理?xiàng)l件下壓榨餅HCN含量的不同,最終HCN含量須按脫脂亞麻餅干基計(jì),即扣除亞麻餅中的殘油和水分含量,計(jì)算公式如下:
最終HCN含量=壓榨餅HCN含量/(1-殘油含量-水分含量)
式中:壓榨HCN含量單位為mg/kg,殘油、水分單位均為%。
1.2.2理化指標(biāo)分析方法生氰糖苷參照GB/T 13084-2006及HJ 484-2009;水分參照GB/T10358-2008,殘油參照GB/T 10359-2008;色澤參照GB/T 5525-2005;酸價(jià)參照GB/T5530-2005;過(guò)氧化值參照GB/T 5538-2005;脂肪酸組成參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN14103方法;維生素E參照AOCS Official Method Ce 8-89;植物甾醇參照Azadmard-Damirchi[17]等的方法,稍作修改;總酚參照方法Koski[18]和 Kaur and Kapoor[19],稍作修改。
1.2.3單因素實(shí)驗(yàn)
1.2.3.1微波時(shí)間對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響將亞麻籽的水分(初始水分為7.9%)調(diào)至11%,固定微波功率500 W,在不同時(shí)間下微波亞麻籽,然后調(diào)節(jié)微波后亞麻籽水分至7%進(jìn)行壓榨,考察不同微波時(shí)間對(duì)壓榨餅中生氰糖苷含量的影響。
1.2.3.2亞麻籽的水分含量對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響固定微波功率500 W,時(shí)間6 min,將亞麻籽的水分調(diào)成不同水分后放置于微波爐內(nèi),然后調(diào)節(jié)微波后亞麻籽水分至7%進(jìn)行壓榨,考察亞麻籽的不同水分對(duì)壓榨餅中生氰糖苷含量的影響。
1.2.3.3微波功率對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響調(diào)節(jié)亞麻籽的水分為17%,微波時(shí)間6 min,在不同功率下微波亞麻籽,然后調(diào)節(jié)微波后亞麻籽水分至7%進(jìn)行壓榨,考察不同微波功率對(duì)壓榨餅中生氰糖苷含量的影響。
1.2.4正交實(shí)驗(yàn)在微波功率(A)、微波時(shí)間(B)、亞麻籽的水分(C)單因素的基礎(chǔ)上,以HCN含量為指標(biāo),以微波功率、微波時(shí)間、亞麻籽的水分為實(shí)驗(yàn)因素,進(jìn)行四因素三水平L9(34)正交實(shí)驗(yàn),以確定最佳微波預(yù)處理?xiàng)l件。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表1所示。
表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 The factor level table of orthogonal test
1.3數(shù)據(jù)處理
采用SPSS18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及分析。
2.1微波預(yù)處理亞麻籽單因素實(shí)驗(yàn)
2.1.1微波時(shí)間對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知,微波時(shí)間達(dá)到6 min前,亞麻籽壓榨餅中的生氰糖苷含量隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)迅速下降,超過(guò)6 min后,生氰糖苷含量基本不變。這是因?yàn)槲⒉訜崾箒喡樽训臏囟壬撸纸馍杼擒盏奶擒彰富钚宰兇?,生氰糖苷分解成HCN的速度加快[20],但微波時(shí)間過(guò)長(zhǎng),亞麻籽的水分含量就會(huì)越低,從而影響了生氰糖苷的分解。另外,適當(dāng)?shù)奈⒉訜峥梢允刮锪蟽?nèi)外同時(shí)加熱,物料的外表面不會(huì)形成焦糊堅(jiān)硬的外殼,從而使水分和生成的氫氰酸比較容易釋放出來(lái)。但當(dāng)微波時(shí)間達(dá)到8 min時(shí),微波爐內(nèi)溫度過(guò)高,亞麻籽出現(xiàn)焦糊狀態(tài),營(yíng)養(yǎng)破壞嚴(yán)重,故選擇微波時(shí)間5~7 min為宜。
圖1 微波時(shí)間對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響Fig.1 Effect of microwave time on the content of cyanogenic glycosides in pressed cakes
2.1.2亞麻籽水分含量對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知,隨著亞麻籽水分含量的增加,壓榨餅中生氰糖苷的含量呈先下降后上升的趨勢(shì)。這與微波化學(xué)法脫除菜籽餅粕硫甙的趨勢(shì)一致,生氰糖苷與硫甙均為含糖苷與碳氮鍵的抗?fàn)I養(yǎng)因子[21],在適宜的水分下可以得到較好的分解。因?yàn)閬喡樽训乃趾吭礁?糖苷酶水解生氰糖苷的反應(yīng)速度就會(huì)越快,同時(shí)較高的水分會(huì)促使分解的HCN隨著水分的急劇揮發(fā)釋放出來(lái),所以在亞麻籽的水分含量未達(dá)到17%時(shí),生氰糖苷的含量隨著水分的增加而降低。但是,亞麻籽的水分含量超過(guò)17%時(shí),會(huì)使微波爐內(nèi)的溫度下降過(guò)大,從而影響生氰糖苷的分解,造成其含量的上升。因此,選擇亞麻籽水分含量15%~19%為宜。
圖2 亞麻籽水分含量對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響Fig.2 Effect of flaxseed moisture on the content of cyanogenic glycosides in pressed cakes
2.1.3微波功率對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知,隨著微波功率的增加,壓榨餅中生氰糖苷的含量迅速下降,700 W以后基本不變。這是因?yàn)楣β试酱?微波爐內(nèi)溫度越高,越有利于生氰糖苷結(jié)構(gòu)的破壞,同時(shí)分解生氰糖苷的糖苷酶活性越高,生成的 HCN揮發(fā)的速度也越快。在一定功率下,微波加熱的均勻性使得亞麻籽的表殼不會(huì)形成焦糊的外殼,更有利于HCN的釋放。但當(dāng)微波功率達(dá)到800 W時(shí),亞麻籽處于焦糊狀態(tài),不僅生氰糖苷沒(méi)有完全被脫除,可能影響亞麻籽油及壓榨餅的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。因此,選擇微波功率500~700 W為宜。
圖3 微波功率對(duì)壓榨餅生氰糖苷含量的影響Fig.3 Effect of microwave power on the content of cyanogenic glycosides in pressed cakes
2.2正交實(shí)驗(yàn)
正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:各因素對(duì)生氰糖苷含量的影響為:微波功率(A)>水分(C)>微波時(shí)間(B),最佳微波預(yù)處理?xiàng)l件為A3B2C2,即微波功率為700 W,微波時(shí)間為6 min,亞麻籽的水分含量為17%。在最佳條件下進(jìn)行三次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得到壓榨餅的生氰糖苷含量達(dá)(4.18±0.23)mg/kg,與未經(jīng)微波處理的亞麻籽壓榨餅(生氰糖苷含量為241.84±1.92 mg/kg)相比,生氰糖苷的含量顯著降低。
表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 The results of orthogonal test
2.3最佳微波條件下壓榨亞麻籽油品質(zhì)微波前后的對(duì)比
由2.2可知,最佳微波預(yù)處理?xiàng)l件可以顯著降低亞麻籽壓榨餅生氰糖苷的含量,但是否會(huì)對(duì)壓榨油的品質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞仍是值得研究的。因此,將甘肅亞麻籽在2.2最佳條件下進(jìn)行微波處理,得到的壓榨油與其不經(jīng)微波處理直接壓榨的亞麻籽油進(jìn)行理化指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表3。
由表3可知,微波后甘肅亞麻籽壓榨油的酸價(jià)顯著升高、過(guò)氧化值顯著降低,黃色值、紅色值微弱升高。脂肪酸組成、菜油甾醇、β-谷甾醇、Δ5-燕麥甾醇、環(huán)阿屯醇、2,4-亞甲基環(huán)阿屯醇、總甾醇沒(méi)有顯著性變化,總酚含量是直接壓榨亞麻籽油的1.42倍。這表明適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚韥喡樽巡粌H可以大大降低其壓榨餅中生氰糖苷的含量,還可以增加壓榨油中的多酚含量[22],提高壓榨油的抗氧化能力。
表3 壓榨亞麻籽油微波前后品質(zhì)的對(duì)比Table 3 Comparison of the quality of pressed flaxseed oil before and after microwave treatment
注:*代表差異顯著(p<0.05)。
2.4五個(gè)不同品種亞麻籽在最佳微波條件下壓榨餅的脫毒效果
為了考察最佳微波條件是否對(duì)不同生氰糖苷含量的亞麻籽壓榨餅具有相同的脫毒效果,故選取另外五種含有高、中、低不同生氰糖苷含量的亞麻籽,在2.2取得的最佳微波條件下進(jìn)行處理,測(cè)定微波后亞麻籽壓榨餅生氰糖苷的含量,并與不經(jīng)微波處理直接壓榨亞麻籽得到的亞麻餅生氰糖苷含量作對(duì)比,其結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 亞麻籽微波前后壓榨餅生氰糖苷含量的對(duì)比Table 4 Comparison of cyanogenic glycosides content in flaxseed cakes before and after microwave treatment
注:**代表差異極顯著(p<0.01)。
由表4可知,微波處理亞麻籽會(huì)大大降低其壓榨餅生氰糖苷的含量,經(jīng)過(guò)微波處理后,五個(gè)不同品種亞麻籽壓榨餅生氰糖苷的含量均得到了極顯著的降低。五個(gè)品種僅哈爾濱亞麻籽壓榨餅中生氰糖苷的含量為(15.40±0.47)mg/kg,其余四個(gè)品種的壓榨餅生氰糖苷含量均在5 mg/kg以下。這可能是因?yàn)楣枮I亞麻籽本身含有較高的生氰糖苷,微波脫除到較低水平時(shí),效果變得不太明顯,但與未經(jīng)微波處理的亞麻籽壓榨餅相比,生氰糖苷含量顯著降低,其余四種亞麻籽經(jīng)微波處理得到的壓榨餅中生氰糖苷的含量均在5 mg/kg以下,滿(mǎn)足了糧食中氰化物(低于5 mg/kg)的限量要求[23]。
優(yōu)化了微波預(yù)處理亞麻籽降低其壓榨餅中生氰糖苷含量的條件,在單因素基礎(chǔ)上,通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到的最佳微波條件為:功率700 W,時(shí)間6 min,亞麻籽的水分含量為17%,在此條件下甘肅亞麻籽壓榨餅中的生氰糖苷含量從(241.84±1.92)mg/kg降低至(4.18±0.23)mg/kg。
在最佳微波條件下,甘肅亞麻籽壓榨油的酸價(jià)顯著升高、過(guò)氧化值顯著降低,黃色值、紅色值微弱升高。總酚含量是直接壓榨亞麻籽油的1.42倍,脂肪酸組成、菜油甾醇、β-谷甾醇、Δ5-燕麥甾醇、環(huán)阿屯醇、2,4-亞甲基環(huán)阿屯醇、總甾醇沒(méi)有顯著性變化。
五種含有高、中、低不同生氰糖苷含量的亞麻籽在最佳微波條件下進(jìn)行壓榨,得到的壓榨餅與未經(jīng)微波處理亞麻籽壓榨餅相比,生氰糖苷得到了有效的脫除。僅哈爾濱亞麻籽壓榨餅中生氰糖苷的含量為(15.40±0.47)mg/kg,其余四個(gè)品種亞麻籽的壓榨餅生氰糖苷含量均在5 mg/kg以下。
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Effects of microwave pretreatment on the content of cyanogenic glucosides in pressed flaxseed cakes and the quality of pressed oil
CAO Wei-wei,HUANG Qing-de*,TIAN Guang-jing,DENG Qian-chun
(Oilcrops Research Institute,Chinese Academy of Agriculture Sciences,Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition,Wuhan,430062,China)
The parameters of microwave pretreatment applied in lowering cyanogenic glucosides of pressed flaxseed cakes were optimized,and the quality of pressed Gansu flaxseed oil before and after being treated under the best condition of microwave treatment was compared.Moreover,the effects of lowering cyanogenic glucosides in other five different varieties of pressed flaxseed cakes under the optimal condition of microwave treatment were compared.Results showed the optimal condition of microwave pretreatment was established:power 700 W,time 6 min,flaxseed moisture 17%.Under the optimal condition,the content of cyanogenic glucosides in pressed Gansu flaxseed cakes was reduced to(4.18±0.23)mg/kg.The acid value of pressed Gansu flaxseed oil was significantly increased,while peroxide value was decreased.Meanwhile,the yellow value and red value were also increased.But fatty acid composition,the content of sterols had no significant changes,total phenols content was 1.42 times as the phenols of directly pressed flaxseed oil.In addition,the cyanogenic glycosides content in pressed Haerbin flaxseed cakes was(15.40±0.47)mg/kg,but cyanogenic glycosides content in other four different varieties of flaxseed cakes all remained lower than 5 mg/kg.
microwave pretreatment;pressed cakes;cyanogenic glucosides
2015-10-16
曹偉偉(1990-),女,碩士研究生,研究方向:食品科學(xué),E-mail:weiweihappy2@163.com。
黃慶德(1964-),男,研究員,研究方向:胡麻加工利用,E-mail:huangqd@oilcrops.cn。
國(guó)家胡麻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-17)。
TS229
B
1002-0306(2016)09-0134-05
10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.018