甘生睿,王進(jìn)英*,董國(guó)鑫,雷風(fēng),李應(yīng)霞,蘇學(xué)民,白琴

1(青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院,青海 西寧,810016)2(青海通達(dá)油脂加工有限責(zé)任公司,青海 海東,810500)

菜籽是世界第二大油料作物,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、氨基酸組成平衡、功能特性良好[1]。2020/2021年度我國(guó)菜籽油的消費(fèi)量占全部植物油消費(fèi)量的20%[2]。菜籽餅粕是菜籽榨油之后的副產(chǎn)品。菜籽直接壓榨取油后得到的副產(chǎn)物稱為菜籽餅,而經(jīng)預(yù)榨,浸出取油的稱為菜籽粕[3]。菜籽餅粕營(yíng)養(yǎng)成分豐富,主要包含菜籽蛋白、菜籽多糖、礦物質(zhì),維生素、木質(zhì)素、總膳食纖維等[4]。菜籽餅粕粗蛋白含量一般在35%～40%[5],氨基酸組成均衡,與聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization, FAO)和世界衛(wèi)生組織(World Health Organization, WHO)的推薦值相近[6],不僅含硫氨基酸的含量豐富,賴氨酸含量也可觀[7],是一種擁有很高的潛在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的植物蛋白資源。菜籽餅粕中還含有大量的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)如植酸、芥子堿、單寧等,大大限制了氨基酸和能量的利用率,最重要的是菜籽餅粕中含有硫代葡萄糖甙,其本身無(wú)毒,但在芥子酶和水的作用下能降解,其降解產(chǎn)物具有毒性,對(duì)動(dòng)物機(jī)體有很大的損害,從而限制了其在動(dòng)物飼料中的應(yīng)用[8]。

目前菜籽餅粕的脫毒方法主要分為四類:a)物理法:利用高溫、高壓、擠壓膨化等方式使抗?fàn)I養(yǎng)因子自身發(fā)生降解反應(yīng),但此方法會(huì)對(duì)菜籽粕的營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生較大影響;b)化學(xué)法:利用酸堿溶液、有機(jī)溶劑等與抗?fàn)I養(yǎng)因子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而脫毒,此類方法成本較高,且安全性無(wú)法保證;c)生物法:添加酶活微生物進(jìn)行發(fā)酵分解抗?fàn)I養(yǎng)因子達(dá)到脫毒的目的,此方法能夠有效改善菜籽餅粕品質(zhì),但條件要求相對(duì)苛刻;d)遺傳育種法:培育出菜籽新品種,如現(xiàn)在大力推廣的“雙低”菜籽品種,因其芥酸含量較低,餅粕中硫苷含量較少[8],但因種植習(xí)慣問(wèn)題阻礙了其推廣[9]。

現(xiàn)階段對(duì)餅粕的脫毒方法研究主要集中在對(duì)餅粕的直接處理上,忽略了制油前預(yù)處理對(duì)餅粕品質(zhì)以及抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響。預(yù)處理工藝作為油料加工過(guò)程中的前端工藝,對(duì)油的品質(zhì)及餅粕品質(zhì)均有特異性影響[10-11]。常見(jiàn)的預(yù)處理工藝主要有焙炒、烘烤、微波、超聲、真空冷凍干燥、凍融等。焙炒是我國(guó)傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝,油料經(jīng)過(guò)高溫翻炒以后,細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到一定破壞,能夠有效提高出油率,但是高溫可能會(huì)影響餅粕的蛋白質(zhì)質(zhì)量,對(duì)內(nèi)源性生物活性成分造成破壞[12]。王未君等[13]研究了不同焙炒溫度對(duì)菜籽、菜籽油、菜籽粕及脫脂粕品質(zhì)的影響,結(jié)果表明菜籽粕中的總酚含量在150 ℃時(shí)達(dá)到最高,比未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的菜籽粕增加11%,160 ℃時(shí)菜籽粕芥子堿含量比未經(jīng)預(yù)處理的菜籽餅降低了17.4%;微波預(yù)處理是利用電磁波,使得物質(zhì)從內(nèi)部開(kāi)始受熱,能量能夠快速且均勻地傳輸?shù)接土系膬?nèi)部[14]。周琦等[15]研究表明菜籽油中的含量隨著微波預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng),呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì),并且硫代葡萄糖苷的降解過(guò)程非常復(fù)雜,可能在不同降解條件下會(huì)生成不同的降解產(chǎn)物。烘烤預(yù)處理是一種高效節(jié)能的方法,任志龍等[16]研究表明亞麻籽經(jīng)過(guò)烘烤預(yù)處理后,亞麻籽油得率得到提升,亞麻籽油中氧化產(chǎn)物的生成也會(huì)減少,提高了亞麻籽油貯藏穩(wěn)定性。真空冷凍干燥預(yù)處理是利用升華的原理,物料經(jīng)過(guò)快速冷凍后,在低溫低壓條件下進(jìn)行干燥,使得物料原有結(jié)構(gòu)和形狀得到最大程度的保護(hù),同時(shí)還可以減少物料中的熱敏成分和生物活性的損壞,減緩氧化[17]。黃明亞等[18]對(duì)比了熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、烤箱干燥對(duì)奇亞籽油品質(zhì)的影響,結(jié)果表明真空冷凍干燥預(yù)處理后制得的奇亞籽油酸價(jià)和過(guò)氧化值最低,多酚含量和DPPH自由基清除率最高,較好地保持了奇亞籽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,但由于真空冷凍干燥能耗較大,使其應(yīng)用受限。超聲提取是利用超聲波輻射產(chǎn)生的多級(jí)效應(yīng)加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶劑,提高提取效率的一種常見(jiàn)輔助方法,陳明等[19]利用超聲油提法提取迷迭香凈油,發(fā)現(xiàn)超聲油提法能豐富迷迭香凈油的組成成分,提高維生素E含量,同時(shí)也能提高抗氧化單體的含量,表現(xiàn)出更好的體外抗氧化活性。劉圣臣等[20]在提取海藻油前對(duì)小球藻進(jìn)行了反復(fù)凍融處理,與冷凍干燥組和未處理組對(duì)比發(fā)現(xiàn)凍融組提油率最高,相較于冷凍干燥預(yù)處理,凍融預(yù)處理易操作,設(shè)備簡(jiǎn)單,有著廣闊的應(yīng)用前景。

目前,對(duì)于制油前的預(yù)處理工藝對(duì)餅粕品質(zhì)影響的研究較少,對(duì)品質(zhì)的分析大都停留在基本理化指標(biāo)方面,本研究將對(duì)菜籽進(jìn)行烘烤(bake pretreatment screw press, BSP)、焙炒(roasting pretreatment screw press, RSP)、微波(microwave pretreatment screw press, MSP)、超聲(ultrasonic pretreatment screw press, USP)、凍融(freeze-thaw pretreatment screw press, FSP)、真空冷凍干燥(vacuum freeze-drying pretreatment screw press, VSP)預(yù)處理,與未處理菜籽(screw press, SP)經(jīng)螺旋壓榨后提取菜籽油,研究預(yù)處理對(duì)菜籽出油率、菜籽餅的基本營(yíng)養(yǎng)成分、蛋白氨基酸含量及其組成評(píng)價(jià)和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量的影響。研究結(jié)果為后續(xù)菜籽餅的高值化利用提供了一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青雜5號(hào)菜籽,青海省海東市互助縣。

氫氧化鉀、氫氧化鈉、無(wú)水碳酸鈉、磷酸二氫鉀、水硫酸銅、硫酸鉀、偏釩酸銨、鉬酸銨、磺基水楊酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑,上海展云化工有限公司;三氯化鐵,天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠;鎢酸鈉,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;磷鉬酸,合肥巴斯夫生物科技有限公司;羧甲基纖維素鈉,天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;氯化鈀,上海麥克林生化科技有限公司;95%(體積分?jǐn)?shù))乙醇、無(wú)水乙醇、石油醚、丙酮、鹽酸、硫酸、硼酸,冰乙酸均為分析純;甲醇為色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

XZ-Z505 W臥式榨油機(jī),廣州旭眾食品機(jī)械有限公司;SZC-D脂肪測(cè)定儀,上海纖檢儀器有限公司;JJ20130001烤箱,佛山市順德區(qū)陳村鎮(zhèn)華興實(shí)業(yè)有限公司;KQ-800D中型超聲微波清洗儀,東莞市科橋超聲波設(shè)備有限公司;MDS-6G多通量密閉微波化學(xué)工作站,上海新儀微波化學(xué)科技有限公司;K9840+8H220F+WD03自動(dòng)凱氏定氮儀,山東海能科學(xué)儀器有限公司;CS55-9冷凍干燥機(jī),基因有限公司;UV-1780紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),島津儀器有限公司;BCD-258 WDPM冰箱,青島海爾股份有限公司;QE-400克萬(wàn)能粉碎機(jī),浙江屹立工貿(mào)有限公司;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋,國(guó)華電器有限公司;101-3型電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱,上海新正機(jī)械儀器制造有限公司;FA2004B電子天平,上海佑科儀器儀表有限公司;S433D氨基酸分析儀,塞卡姆公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 菜籽預(yù)處理及菜籽餅制備

BSP[16]:將500 g菜籽置于烤箱中,在100 ℃下烘烤40 min;

RSP[13]:將500 g菜籽置于平底鍋中,設(shè)置電磁爐溫度為150 ℃,翻炒20 min;

MSP[21]:將500 g菜籽置于多通量密閉微波化學(xué)工作站中,調(diào)節(jié)微波功率為600 W,50 ℃處理7 min;

USP:將500 g菜籽放入密封袋中,設(shè)置功率為560 W超聲20 min;

FSP[22]:將500 g菜籽放入密封袋中,在-20 ℃的條件下冷凍48 h。將袋中冷凍菜籽加入蒸餾水500 mL,放入冰箱(4±1) ℃保存24 h,在相同的溫度和次數(shù)下重復(fù)3個(gè)冷凍解凍循環(huán)。處理后的菜籽用密封袋裝,4 ℃保存;

VSP:將500 g菜籽置于-41 ℃的冰柜中預(yù)凍24 h,再放置于-52 ℃的真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥10 h;

SP[11]:進(jìn)料漏斗處手動(dòng)少量進(jìn)樣,膛溫150 ℃下壓榨制油,所得菜籽餅粉碎過(guò)40目篩備用。

菜籽油出油率按公式(1)計(jì)算:

(1)

式中:w,亞麻籽油出油率,%;m0,菜籽油質(zhì)量,g;m1,菜籽質(zhì)量,g。

1.3.2 基本營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

菜籽餅粗灰分含量參照GB/T 6438—2007中馬弗爐法測(cè)定;水分及揮發(fā)物含量參照GB/T 10358—2008中電熱烘箱法測(cè)定;粗蛋白含量參照GB/T 6432—2018中凱氏定氮法測(cè)定;總磷含量參照GB/T 6437—2018中分光光度法測(cè)定。

1.3.3 氨基酸組成及含量測(cè)定

氨基酸組成及含量參照GB 5009.124—2016測(cè)定:稱取1 g菜籽餅于水解管中,加入10 mL 6 mol/L HCl、3滴苯酚溶液,冷凍5 min,充氮?dú)?擰緊螺絲蓋,放入(110±1) ℃的烘箱中水解22 h,冷卻后將其移入50 mL容量瓶,蒸餾水定容。吸取濾液1 mL于試管中,減壓濃縮,殘留物用2 mL蒸餾水溶解,加入2 mL 檸檬酸鈉緩沖溶液將其溶解并轉(zhuǎn)移到進(jìn)樣瓶中,進(jìn)行測(cè)定分析,計(jì)算菜籽餅總氨基酸含量(total amino acid, TAA)、必需氨基酸含量(essential amino acid, EAA)、非必需氨基酸含量(non-essential amino acid, NEAA)。

將不同預(yù)處理制得的菜籽餅氨基酸組成與1973年FAO/WHO提出的人體必需氨基酸模式進(jìn)行比對(duì),計(jì)算氨基酸比值(ratio of amino acid,RAA)、氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient of amino acid,RC)、氨基酸比值系數(shù)評(píng)分(score of ratio coefficient of amino acid,SRC)、必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index,EAAI)、生物價(jià)(biological value,BV)等[23-25]。

1.3.4 抗?fàn)I養(yǎng)成分測(cè)定

1.3.4.1 硫代葡萄糖苷

參照王寧惠[26]的氯化鈀法:稱取粉碎后的100 mg菜籽餅于l0 mL試管中,在沸水浴鍋中干蒸10 min,加入10 mL 90 ℃的熱水,在沸水浴鍋中蒸煮20 min,中間攪動(dòng)2次,取出冷卻后,用水稀釋至10 mL,搖勻。過(guò)濾后取0.5 mL溶液放入10 mL試管中,加入0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))羧甲基纖維素鈉溶液2 mL,再加入氯化鈀顯色溶液l mL,封口搖勻,在24 ℃恒溫箱中放置3 h,在540 nm波長(zhǎng)下用分光光度計(jì)測(cè)定消光值,以氯化鈀、羧甲基纖維素鈉空白溶液作空白對(duì)照。根據(jù)公式(2)計(jì)算菜籽餅中硫代葡萄糖苷含量:

A=185.2×M+0.2

(2)

式中:A,硫代葡萄糖苷含量,μmol/g;M,消光值;185.2,換算系數(shù);0.2,修正值。

1.3.4.2 植酸

參照王國(guó)蓉等[27]的三氯化鐵滴定法:稱取2.0 g菜籽餅于錐形瓶中,加入0.8 mol/L的鹽酸浸提液,在700 W、25 kHz條件下,超聲波處理15 min后,50 ℃水浴浸提1.5 h,以8 000 r/min的速度離心20 min,取上清液2 mL,用蒸餾水定容至10 mL。加入2滴10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))磺基水楊酸溶液,用EDTA標(biāo)樣標(biāo)定了濃度的三氯化鐵溶液滴定至紫色不褪色。根據(jù)公式(3)計(jì)算植酸含量:

(3)

式中:B,植酸含量,%;c,三氯化鐵溶液濃度,mol/L;V,滴定消耗的三氯化鐵溶液體積,mL;W,試樣質(zhì)量,g;0.235 7,每分子植酸可絡(luò)合2.8個(gè)Fe3+,1 mol三氯化鐵相當(dāng)于0.235 7 g植酸。

1.3.4.3 單寧

參照GB/T 27985—2011中分光光度法:以單寧酸濃度為橫坐標(biāo),吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。單寧酸工作液標(biāo)準(zhǔn)曲線:y=0.034 4x+0.011 1,R2=0.997 4。

樣品測(cè)定:稱取1 g菜籽餅于250 mL錐形瓶中,加入50 mL丙酮溶液,密封振蕩40 min,靜置過(guò)濾,棄去初濾液,收集續(xù)濾液。取1 mL試液于裝有30 mL水的50 mL容量瓶中,搖勻。依次加入2.5 mL鎢酸鈉-磷鉬酸混合溶液,5.0 mL碳酸鈉溶液,搖勻后定容。放置30 min后,以標(biāo)準(zhǔn)曲線為空白,在760 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。根據(jù)公式(4)計(jì)算單寧含量:

(4)

式中:C,單寧含量,mg/kg;c,試驗(yàn)測(cè)定液中單寧酸質(zhì)量濃度,mg/L;V,試樣定容體積,mL;D,試樣稀釋倍數(shù);m,試樣質(zhì)量,g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

各實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示;使用SPSS 27.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;使用Origin 2021繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 菜籽預(yù)處理方法對(duì)菜籽出油率及菜籽餅基本營(yíng)養(yǎng)成分的影響

不同預(yù)處理方對(duì)菜籽出油率及菜籽餅基本營(yíng)養(yǎng)成分的影響見(jiàn)表1。不同預(yù)處理菜籽出油率存在其顯著差異(P<0.05),RSP出油率最高,這是因?yàn)楦邷乇撼雌茐牧瞬俗逊N皮和油料細(xì)胞,使其更容易釋放出油脂;FSP出油率最低,可能是由于經(jīng)過(guò)反復(fù)凍融后,水分對(duì)菜籽的彈性、可塑性、機(jī)械強(qiáng)度等產(chǎn)生影響,菜籽可塑性低,籽粒結(jié)合松散,不利于菜籽油榨出[28]。3種熱處理組的出油率均顯著高于3種非熱處理組,在實(shí)際的生產(chǎn)中也會(huì)對(duì)菜籽進(jìn)行高溫炒制后,高溫預(yù)榨出油[29]。

表1 不同預(yù)處理對(duì)菜籽出油率及菜籽餅基本營(yíng)養(yǎng)成分的影響Table 1 Effect of different pretreatments on the oil yield of rapeseed and the basic nutrient composition of rapeseed cake

菜籽餅中水分的含量會(huì)影響其貯存期的質(zhì)量,不同預(yù)處理方法對(duì)制得的菜籽餅的水分及揮發(fā)物間存在顯著差異,3種熱處理后的菜籽餅的水分及揮發(fā)物含量顯著性低于3種非熱處理后的菜籽餅(P<0.05),原因可能是熱處理過(guò)程中隨著溫度的升高,菜籽水分受熱蒸發(fā),制得的菜籽餅中水分含量顯著低于低溫預(yù)處理制得的菜籽餅。粗灰分是評(píng)價(jià)油菜籽餅品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo),當(dāng)菜籽餅用作飼料時(shí),含量越低,飼料品質(zhì)越好。菜籽餅中的灰分主要為Ca、Mn、Se、P等礦物質(zhì)[24],不同預(yù)處理后的菜籽餅的粗灰分含量差異不顯著(P<0.05),7種菜籽餅粗灰分含量在6.93%～7.13%。

不同預(yù)處理方法對(duì)制得的菜籽餅的粗蛋白間存在顯著差異(P<0.05)。SP組粗蛋白含量最高,為35.98%,RSP組含量最低,為28.06%。何家爾[30]研究發(fā)現(xiàn)121 ℃條件下烘烤熱處理80 min對(duì)高粱的蛋白質(zhì)組分、降解和消化特性沒(méi)有顯著影響。初雷[31]對(duì)脫脂菜粕在100 ℃下分別處理1、2、3、4、5 h,發(fā)現(xiàn)菜粕蛋白在100 ℃以內(nèi)對(duì)溫度的敏感度相對(duì)較低。因此BSP和MSP蛋白質(zhì)中的氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)的概率較低,蛋白質(zhì)變性程度較低,而RSP由于溫度較高,加速了蛋白質(zhì)與還原糖之間的美拉德反應(yīng),導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性[8]。

磷是重要礦物質(zhì),參與了細(xì)胞構(gòu)成和動(dòng)物體內(nèi)的合成代謝[32]。不同預(yù)處理方法對(duì)制得的菜籽餅的磷含量間存在顯著差異(P<0.05),總磷含量在3.18%～7.11%,VSP的總磷含量最高,達(dá)到了7.11%。本研究中測(cè)得的菜籽餅中的總磷含量相對(duì)常規(guī)雙低菜籽餅粕中的總磷含量(1%～3%)偏高,可能和菜籽的品種、生長(zhǎng)環(huán)境、氣候條件、加工方式等因素有很大關(guān)系,同時(shí)可能由于菜籽餅中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)被降解,從而釋放出無(wú)機(jī)磷,增加總磷的含量[33]。

2.2 菜籽預(yù)處理方法對(duì)菜籽餅蛋白氨基酸的影響

2.2.1 菜籽預(yù)處理方法對(duì)菜籽餅蛋白氨基酸組成及含量的影響

菜籽餅粕是一種重要的植物蛋白飼料,可以用于動(dòng)物飼料部分替代大豆蛋白飼料,起到互補(bǔ)的作用[34],同時(shí)也可以提取菜籽蛋白用于生產(chǎn)多肽類和氨基酸類產(chǎn)品[35]。菜籽餅蛋白質(zhì)量的高低與菜籽餅蛋白的氨基酸組成的關(guān)系密切,通過(guò)氨基酸自動(dòng)分析儀對(duì)菜籽餅蛋白的17種氨基酸含量進(jìn)行檢測(cè),由表2可知,菜籽餅中的17種組成人體蛋白質(zhì)氨基酸中包括10種非必需氨基酸和7種必需氨基酸。7種必需氨基酸為蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸。

表2 不同預(yù)處理對(duì)菜籽餅蛋白氨基酸組成及含量的影響Table 2 Effect of different pretreatments on the amino acid composition and content of rapeseed cake protein

7種菜籽餅蛋白的氨基酸總量差異顯著(P<0.05),最高和最低分別為BSP(491.15 mg/g)和FSP(405.11 mg/g);BSP的必需氨基酸、非必需氨基酸總量均最高,為160.16、330.99 mg/g,可能是高溫作用使菜籽中蛋白質(zhì)的三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破壞,分子間結(jié)構(gòu)得到展開(kāi)、重組,二硫鍵、氫鍵部分?jǐn)嗔?導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生降解和不可逆變性,大分子降解成小分子而轉(zhuǎn)化成氨基酸,所以氨基酸含量升高[36];FSP的必需氨基酸總量和非必需氨基酸總量最低,分別為122.78、282.34 mg/g,可能是因?yàn)閮鋈谶^(guò)程中逐漸長(zhǎng)大的冰晶對(duì)油料細(xì)胞膜的擠壓作用導(dǎo)致其造成不可逆的機(jī)械損傷,蛋白質(zhì)等大分子束縛水分的能力減弱甚至喪失,部分蛋白隨胞內(nèi)細(xì)胞液流失;VSP的氨基酸組成最接近SP,石召華等[37]對(duì)地龍?zhí)崛∥锓謩e進(jìn)行真空減壓、微波、真空冷凍干燥,發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥處理得到的產(chǎn)品氨基酸損失率最小。

亮氨酸可以與異亮氨酸、纈氨酸協(xié)同合作,進(jìn)行肌肉的修復(fù)與血糖的控制,并且為機(jī)體組織提供能量[38];賴氨酸能夠提高食欲,促進(jìn)鈣的吸收、嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育[39]。在7種必需氨基酸中,BSP的亮氨酸、賴氨酸含量最高,分別為38.40、28.19 mg/g,由此可知賴氨酸對(duì)溫度的感知比較敏感,容易在處理過(guò)程中受到損失[37]。理想蛋白質(zhì)中的必需氨基酸的總量與氨基酸總含量的比值應(yīng)達(dá)到40%左右,必需氨基酸的總量與非必需氨基酸的總量的比值應(yīng)該達(dá)到60%左右[40]。結(jié)果表示,SP的EAA/TAA和EAA/NEAA值最大,MSP處理后得到的菜籽餅蛋白的EAA/TAA和EAA/NEAA值最小,SP組最接近理想蛋白質(zhì)比例和組成。

2.2.2 菜籽預(yù)處理方法對(duì)菜籽餅蛋白必需氨基酸組成的影響

根據(jù)FAO和WHO的必需氨基酸最佳配比模式,對(duì)7種菜籽餅蛋白的必需氨基酸的組成進(jìn)行評(píng)定,必需氨基酸含量與FAO/WHO推薦模式中對(duì)應(yīng)的必需氨基酸的含量越接近,則得到的蛋白質(zhì)的品質(zhì)越優(yōu)異[41]。由表3可知,7種菜籽餅蛋白的必需氨基酸組成均低于對(duì)應(yīng)的必需氨基酸的FAO/WHO推薦值,表明氨基酸組成不均衡,與已有研究差異較大。可能是由于菜籽的品種、生長(zhǎng)環(huán)境、種植方式等原因與預(yù)處理工藝的不同所造成的,因此不同品種菜籽之間存在較大的營(yíng)養(yǎng)差異[42]。BSP組最接近FAO/WHO推薦的必需氨基酸最佳配比模式。

表3 不同預(yù)處理對(duì)菜籽餅蛋白蛋白必需氨基酸組成的影響Table 3 Effect of different pretreatments on the essential amino acid composition of rapeseed cake protein

2.2.3 菜籽預(yù)處理方法對(duì)菜籽餅蛋白氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

氨基酸比值系數(shù)法是結(jié)合FAO/WHO的必需氨基酸評(píng)價(jià)模式,計(jì)算菜籽餅中的必需氨基酸的RAA、RC和SRC,以此對(duì)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)定,SRC值表示各種必須氨基酸偏離氨基酸模式的離散度,SRC值越接近100,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)越高,RC值最小者則為第一限制性氨基酸[43]。表4為7種菜籽餅蛋白氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)分。7種菜籽餅蛋白的異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、亮氨酸和賴氨酸的RC值均接近1,表明其均接近FAO和WHO推薦的必需氨基酸模式;SP、BSP、FSP和VSP的苯丙氨酸+酪氨酸、蛋氨酸+胱氨酸的RC值均大于1,表明其相對(duì)過(guò)剩。

表4 不同預(yù)處理對(duì)菜籽餅蛋白氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響Table 4 Effect of different pretreatments on the nutritional value of amino acids in rapeseed cake protein

MSP、USP、VSP的第一限制性氨基酸為亮氨酸,SP、BSP的第一限制性氨基酸為蘇氨酸,RSP、FSP的第一限制性氨基酸分別為異亮氨酸和賴氨酸;以SRC為評(píng)價(jià)指標(biāo),由高到低依次為RSP>SP>FSP>BSP>VSP>MSP>USP,RSP的氨基酸組成最接近FAO/WHO推薦的氨基酸模式,而USP的菜籽餅蛋白的氨基酸組成與FAO/WHO推薦的氨基酸模式相差最大。

EAAI是同時(shí)考慮樣品中各種必需氨基酸相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)中對(duì)應(yīng)的必需氨基酸比率的加權(quán)平均值,EAAI值越大,表示氨基酸的組成越平衡,蛋白質(zhì)質(zhì)量和利用率則越高[44],BV則表示食物蛋白質(zhì)消化吸收后的利用程度。以EAAI、BV作為評(píng)價(jià)依據(jù),7種菜籽餅后得到的EAAI值為41.33～55.36,BV值為33.35～48.65,說(shuō)明BSP的吸收的蛋白質(zhì)被機(jī)體的利用程度最高,FSP的蛋白質(zhì)被機(jī)體的利用程度最低。

2.3 菜籽預(yù)處理方法對(duì)菜籽餅抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響

不同預(yù)處理制得的菜籽餅的硫代葡萄糖苷、植酸、單寧含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。不同預(yù)處理后制得的菜籽餅的硫苷含量間存在顯著差異(P<0.05),本研究中菜籽餅的硫苷含量在22.81～30.85 μmol/g,其中,3種熱預(yù)處理后制得的菜籽餅的硫苷含量顯著低于3種非熱預(yù)處理后的硫苷含量,原因可能是加熱使得硫苷失活,有效降低了硫苷含量。NIU等[45]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)微波預(yù)處理能促進(jìn)菜籽中硫苷類物質(zhì)的降解,隨著微波處理時(shí)間的延長(zhǎng),菜籽溫度升高,硫苷會(huì)發(fā)生熱降解反應(yīng),這也能解釋3種熱預(yù)處理的菜籽餅硫苷含量顯著低于3種非熱預(yù)處理的現(xiàn)象。

圖1 不同預(yù)處理對(duì)菜籽餅抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響Fig.1 Effect of different pretreatments on antinutritional factors of rapeseed cake

7種菜籽餅中植酸含量為1.76%～3.06%。USP的含量最高,原因可能為超聲波在傳播過(guò)程中通過(guò)對(duì)溶劑的壓縮和拉伸作用會(huì)形成空化泡,當(dāng)空化泡破裂時(shí)產(chǎn)生極大的能量和負(fù)壓,從而強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。同時(shí),空化效應(yīng)還伴隨著一系列其他效果,如局部剪切力、侵蝕、破碎以及增強(qiáng)水合作用等,這些因素導(dǎo)致了溶液中整體反應(yīng)的增強(qiáng)和固體顆粒表面積增大,使目標(biāo)物質(zhì)更易溶出[46],在提取植酸時(shí),常用超聲輔助來(lái)增加植酸的提取率[47-48]。不同預(yù)處理制得的菜籽餅中的單寧含量差異顯著(P<0.05),其中VSP的單寧含量最高,可能是因?yàn)閱螌幵谳^低溫度下穩(wěn)定性強(qiáng),不易分解[49];RSP的單寧含量最低,原因可能是焙炒處于高溫環(huán)境,使得單寧受熱氧化分解速度加快,因此單寧降解加快,含量降低[50]。

3 結(jié)論

本研究以菜籽為原料,分別經(jīng)3種熱處理、3種非熱處理與未處理菜籽經(jīng)螺旋壓榨后提取菜籽油,獲得菜籽餅,測(cè)定菜籽餅的基本營(yíng)養(yǎng)成分、蛋白氨基酸含量及其組成評(píng)價(jià)和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。RSP出油率最高,為33.00%,3種熱處理組的出油率均顯著高于3種非熱處理組;預(yù)處理方法對(duì)菜籽餅粕水分及揮發(fā)性物質(zhì)、粗蛋白、總磷的含量帶來(lái)顯著性差異,對(duì)灰分含量無(wú)顯著影響(P<0.05)。焙炒預(yù)處理會(huì)使得菜籽餅粗蛋白含量損失較大,與SP相比,RSP粗蛋白含量減少了19.78%。7種菜籽餅蛋白的必需氨基酸組成不均衡,BSP的氨基酸總量、必需氨基酸總量、非必需氨基酸總量均最高,分別為491.15、160.16、330.99 mg/g,FSP的氨基酸總量、必需氨基酸總量、非必需氨基酸總量均最低,分別為405.11、122.78、2 834 mg/g;BSP的必需氨基酸組成最接近FAO/WHO的推薦模式;以SRC為評(píng)價(jià)指標(biāo),RSP的氨基酸組成最接近FAO/WHO推薦的氨基酸模式,USP相差最大;以EAAI、BV作為評(píng)價(jià)依據(jù),BSP的蛋白質(zhì)被機(jī)體的利用程度最高,FSP中的蛋白質(zhì)被機(jī)體的利用程度最低。熱處理能夠有效降低植酸、硫葡萄糖苷2種抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量,而非熱處理中真空冷凍干燥預(yù)處理能顯著降低植酸含量,只有1.76%,熱處理對(duì)于氧化性抗?fàn)I養(yǎng)因子單寧能夠起到保護(hù)作用。綜上,不同的預(yù)處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選用合適的預(yù)處理工藝。本研究為后續(xù)菜籽餅的高值化利用提供了一定的參考依據(jù)。