金麗娜,李琳,郭佩佩,范艷麗,傅婧

(寧夏大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏回族自治區(qū) 銀川,750021)

亞麻籽(LinumusitatissimumL.),又稱胡麻籽,主要用作油料作物[1]。在我國(guó),亞麻籽主要分布在華北和西北地區(qū),甘肅、內(nèi)蒙、山西和寧夏種植面積較大[2]。亞麻籽油中不飽和脂肪酸含量高達(dá)90%,主要為α-亞麻酸(54.93%)、油酸(19.92%)以及亞油酸(16.26%),這些不飽和脂肪酸在參與代謝、維持機(jī)體正常生理功能等方面均發(fā)揮著重要作用[3]。

常用的油脂提取方法有壓榨法和浸出法,其中壓榨法分為冷榨法和熱榨法。餅粕是從油籽中提取油后的副產(chǎn)物,其中含豐富的蛋白質(zhì)、纖維等成分。我國(guó)目前研究和應(yīng)用較為廣泛的植物類餅粕有大豆餅粕[4]、花生餅粕[5]、棉籽餅粕[6]等,但大豆餅粕價(jià)格昂貴,其中所含的蛋白質(zhì)具有致敏性,限制了部分人群的食用,而花生餅粕、棉籽餅粕在貯存時(shí)極易感染黃曲霉毒素。亞麻籽餅粕中蛋白質(zhì)的潛在致敏性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大豆蛋白,且含木酚素、亞麻籽膠和膳食纖維等功能成分[7],具有極高的利用價(jià)值,長(zhǎng)期以來多作為動(dòng)物飼料或者肥料中的低價(jià)值蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑,造成了資源的極大浪費(fèi)[8]。

近年來,國(guó)內(nèi)外對(duì)于亞麻籽餅粕的研究多集中于冷榨亞麻籽餅粕。HIJAZI等[9]從冷榨亞麻籽餅粕中提取亞麻籽膠,將其與向日葵混合油、卵磷脂按比例混合后均質(zhì)化3 min制得低脂素食蛋黃醬。ZARZYCKI等[10]在意大利面中加入冷榨亞麻籽餅粕,研究發(fā)現(xiàn)盡管添加亞麻籽餅粕的意大利面在感官上與消費(fèi)者習(xí)慣的傳統(tǒng)意面不同,但它提高了產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),且不影響質(zhì)量特性,有可能被視為意大利面生產(chǎn)的重要營(yíng)養(yǎng)成分來源。許光映[11]從冷榨亞麻籽餅粕中提取蛋白質(zhì)及木酚素,為冷榨亞麻籽餅粕的綜合加工利用探索出了一條新的工藝路線。趙勝男等[12]研究了脫毒冷榨亞麻籽餅粕對(duì)掛面品質(zhì)的影響,結(jié)果表明,添加合適比例亞麻籽餅粕后的掛面,其蒸煮損失率明顯降低且營(yíng)養(yǎng)更均衡。然而,至今對(duì)于冷榨和熱榨亞麻籽餅粕的營(yíng)養(yǎng)成分及結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析還未見報(bào)道。因此,本研究以冷榨、熱榨亞麻籽餅粕為原料,對(duì)其常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸、蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,以期為亞麻籽餅粕的綜合利用、提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值尋找到新的可能性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷榨、熱榨亞麻籽餅粕,由君星坊食品科技有限公司提供,經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎后過80目篩后避光常溫保存?zhèn)溆谩?/p>

溴化鉀,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;石油醚(沸點(diǎn)30～60 ℃),分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

SE-750高速粉碎機(jī),圣象電器有限公司;MFLC-7/12D馬弗爐,天津市泰斯特儀器有限公司;GZX-9246MBE 電熱鼓風(fēng)干燥箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司;SZF-06A脂肪測(cè)定儀,上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司;Foos2300全自動(dòng)凱氏定氮儀,丹麥福斯分析儀器有限公司;L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀,日本Hitachi公司;Zeiss Sigma300場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡,卡爾蔡司管理有限公司;Smart Lab0303050201型智能轉(zhuǎn)靶X-射線衍射儀,日本理學(xué)公司;TENSOR Ⅱ傅里葉變換紅外光譜儀,德國(guó)布魯克公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)與方法

1.3.1 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定

水分采用GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中“第一法 直接干燥法”進(jìn)行測(cè)定;灰分采用GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》中“第一法 食品中總灰分的測(cè)定”進(jìn)行測(cè)定;粗脂肪采用GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中“第一法 索氏提取法”進(jìn)行測(cè)定;粗蛋白采用GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中“第一法 凱氏定氮法”進(jìn)行測(cè)定;粗纖維采用GB 5009.10—2003《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物類食品中粗纖維的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 氨基酸組成及含量的測(cè)定

生活服務(wù)平臺(tái)充分利用的是社區(qū)商戶擁有的商品及服務(wù)資源，這些資源通過信息平臺(tái)，其潛在的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到更好的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)整體社會(huì)資源價(jià)值的再創(chuàng)造。對(duì)于商家來說，企業(yè)產(chǎn)品的銷售量加大，服務(wù)渠道更廣，使用價(jià)值和經(jīng)營(yíng)收益增加，服務(wù)質(zhì)量也得到了提升；對(duì)于配送員來說，通過“眾包物流”，在完成訂單過程中通過對(duì)社區(qū)閑置人力資源價(jià)值進(jìn)行再利用，將無形勞動(dòng)力釋放出來，并轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)價(jià)值的再創(chuàng)造；對(duì)于平臺(tái)來說，促進(jìn)用戶價(jià)值提升的同時(shí)也使平臺(tái)經(jīng)營(yíng)效益、服務(wù)質(zhì)量、信譽(yù)、品牌知名度得到了提升。

參照GB/T 18246—2019《飼料中氨基酸的測(cè)定》,采用全自動(dòng)分析儀對(duì)冷、熱榨亞麻籽餅粕中的氨基酸進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定

食物中蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的好壞主要取決于所含必需氨基酸的種類、含量及組成比例。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization,FAO)修訂的理想蛋白質(zhì)人體必需氨基酸模式譜(1973年版本),參照陳守一等[13]方法,主要采用以下指數(shù)和公式(1)～公式(4)進(jìn)行計(jì)算,評(píng)估冷、熱榨亞麻餅粕中蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

必需氨基酸(essential amino acid,EAA)/氨基酸總量(total amino acid,TAA)=待評(píng)蛋白質(zhì)中EAA含量/TAA

(1)

必需氨基酸比值(ratio of essential amino acid,RAA)=待評(píng)蛋白質(zhì)中某種必需氨基酸含量(mg/g)/(WHO/FAO)模式中相應(yīng)必需氨基酸的含量(mg/g蛋白)

(2)

氨基酸比值系數(shù)(ratio coefficient of amino acid,RC)=必需氨基酸比值/必需氨基酸比值的均值氨基酸

(3)

式中:RC最小值對(duì)應(yīng)的氨基酸為第一限制氨基酸,RC大于或小于1,說明該種必需氨基酸相對(duì)過?；蛳鄬?duì)不足,RC=1表明其組成比例與模式譜一致。

(4)

式中:CV為RC的變異系數(shù),CV=標(biāo)準(zhǔn)差/均數(shù),SRC越小說明營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越低,SRC接近100則營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高。

表1 FAO/WHO模式中氨基酸組成Table 1 Amino acid composition in FAO/WHO pattern

1.3.4 結(jié)構(gòu)測(cè)定

1.3.4.1 掃描電鏡分析

將樣品用導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上,真空噴金處理,然后將樣品置于掃描電子顯微鏡下,分別在×500和×10 000觀察其顯微結(jié)構(gòu)。

1.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜分析

參考孔慧廣[14]方法并略作修改。分別稱取1 mg冷榨、熱榨亞麻籽餅粕與干燥后的溴化鉀按照1∶100的質(zhì)量比混勻壓片,在分辨率4 cm-1、掃描次數(shù)16次的條件下,在4 000～500 cm-1內(nèi)進(jìn)行紅外光譜掃描。采用Peakfit v4.12軟件進(jìn)行分析,計(jì)算蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)含量。

1.3.4.3 結(jié)晶特性

采用日本理學(xué)公司Smart Lab0303050201型智能轉(zhuǎn)靶X-射線衍射儀,衍射條件為銅靶,電壓:40 kV,電流40 mA,衍射角掃描區(qū)域2θ=0～80°,掃描速度4(°)/min。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進(jìn)行表格繪制;Origin 2021b用于作圖;SPSS 17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。每個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù),結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差[mean±standard deviation(SD)]來表示,P<0.05表示為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷榨、熱榨亞麻籽餅粕常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分分析

冷榨與熱榨亞麻籽餅粕常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分見表2。由表2可知,不同壓榨方式對(duì)亞麻籽餅粕的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分均有顯著性差異(P<0.05)。冷榨亞麻籽餅粕中的水分、粗脂肪含量分別較熱榨亞麻籽餅粕高出了3.46%和0.95%,這是由于冷榨過程中,壓榨溫度較熱榨低,水分散失少且出油率低,使得冷榨亞麻籽餅粕水分和粗脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高[15],但冷榨亞麻籽餅粕的灰分、粗蛋白及粗纖維含量低于熱榨亞麻籽餅粕。冷榨、熱榨亞麻籽餅粕中蛋白質(zhì)含量雖較大豆餅粕、芝麻餅粕低,但其蛋白質(zhì)均達(dá)到了35%以上。有研究表明亞麻蛋白具有良好的功能特性,如持水性、起泡性、凝膠特性等[16],在食品加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,其衍生肽具有抗氧化能力、抗菌活性和抗糖尿病作用[17]。因此,亞麻籽餅粕是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白來源,可以滿足提取蛋白或蛋白產(chǎn)品開發(fā)的需求或者將其加工成功能性食品。

表2 冷榨與熱榨亞麻籽餅粕中的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分 單位:%

2.2 冷榨、熱榨亞麻籽餅粕中氨基酸組成及含量分析

冷榨與熱榨亞麻籽餅粕氨基酸組成及含量見表3。色氨酸在酸水解的過程中被破壞,因此未檢測(cè)到色氨酸,但中國(guó)飼料成分及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表(第31版)中數(shù)據(jù)表明[18],亞麻籽餅粕中色氨酸含量約為4.8 mg/g。由表3可知,亞麻籽餅粕中氨基酸含量豐富、種類齊全。冷榨與熱榨亞麻籽餅粕中均檢測(cè)出17種氨基酸,包括7種必需氨基酸(其中組氨酸為兒童必需氨基酸)和10種非必需氨基酸。除賴氨酸、丙氨酸、脯氨酸外,其他氨基酸含量不存在顯著性差異。冷榨亞麻籽餅粕中各氨基酸含量均比熱榨亞麻籽餅粕中各氨基酸含量低(賴氨酸除外)。

冷、熱榨亞麻籽餅粕均以谷氨酸[(63.06±2.71)、(68.17±1.86) mg/g]為主要氨基酸,其次為精氨酸[(28.51±0.45)、(28.97±0.97) mg/g]。最新研究表明,谷氨酸不僅是大腦中主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和關(guān)鍵的神經(jīng)調(diào)節(jié)劑,還是正常調(diào)節(jié)胰島素分泌所必需的物質(zhì)[19]。熱榨亞麻籽餅粕中賴氨酸與精氨酸比例為0.29,低于冷榨亞麻籽餅粕。馬得坤等[20]研究發(fā)現(xiàn)較低的賴氨酸與精氨酸比例有助于降低血液膽固醇水平,增強(qiáng)心血管健康。亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸統(tǒng)稱為支鏈氨基酸(branched-chain amino acids,BCAAs),冷榨和熱榨亞麻籽餅粕中支鏈氨基酸含量分別達(dá)45.59%、48.54%。WHITE等[21]研究表明支鏈氨基酸可作為在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、肌肉萎縮綜合征和衰老過程中增強(qiáng)肌肉蛋白質(zhì)合成和質(zhì)量的藥物。

表3 冷榨與熱榨亞麻籽餅粕中氨基酸組成及含量Table 3 Amino acid composition and content in cold-pressed and hot-pressed flaxseed meal

2.3 冷榨、熱榨亞麻籽餅粕蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

冷榨與熱榨亞麻籽餅粕蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)各指標(biāo)見表4。根據(jù)1973年FAO/WHO提出的理想模式,EAA/TAA值越接近40%,表明其蛋白質(zhì)質(zhì)量越優(yōu)。冷榨、熱榨亞麻籽餅粕中EAA/TAA分別為31.02%、30.42%,可見冷榨亞麻籽餅粕中的蛋白質(zhì)比熱榨亞麻籽餅粕更為接近理想值。RAA是指食物中的氨基酸含量相當(dāng)于模式氨基酸的倍數(shù)[22]。由表4可知,冷榨、熱榨亞麻籽餅粕中必需氨基酸比值均低于模式氨基酸,氨基酸含量較為不均衡。

RC可以反映食物中氨基酸含量與模式氨基酸的偏離程度,而SRC表示必需氨基酸偏離氨基酸模式的離散程度[23]。通過比較冷榨與熱榨亞麻籽餅粕中RC值數(shù)據(jù)可知,冷、熱榨亞麻籽餅粕中的第一限制性氨基酸均為蛋氨酸和胱氨酸,且冷、熱榨亞麻籽餅粕中相對(duì)過剩的必需氨基酸一致,均為異亮氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸,熱榨亞麻籽餅粕中亮氨酸與模式譜基本一致,而冷榨亞麻籽餅粕中亮氨酸含量相對(duì)不足。通過計(jì)算得到冷榨亞麻籽餅粕中的SRC為76.91,而熱榨亞麻籽餅粕中的SRC為70.98,進(jìn)一步表明冷榨亞麻籽餅粕中蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于熱榨亞麻籽餅粕。

表4 冷榨和熱榨亞麻籽餅粕中EAA/TAA、RAA、RC及 SRC比較Table 4 Comparison of EAA/TAA, RAA, RC, and SRC in cold pressed and hot pressed flaxseed meal

2.4 電鏡顯微觀察

冷榨、熱榨亞麻籽餅粕在2種不同放大倍數(shù)的電鏡掃描圖如圖1所示。低倍(×500)下,冷榨亞麻籽餅粕多呈現(xiàn)大小不一的不規(guī)則塊狀結(jié)構(gòu),熱榨亞麻籽餅粕的塊狀結(jié)構(gòu)大小較為一致。高倍(×10 000)下,2種樣品表面均有孔洞結(jié)構(gòu),可能是由于油脂被壓榨提取后造成的[24],且熱榨亞麻籽餅粕呈現(xiàn)出高孔隙率和大孔徑,說明熱榨工藝出油率高,亞麻籽餅粕中殘留脂肪含量少,這與2.1節(jié)營(yíng)養(yǎng)成分中粗脂肪的測(cè)定結(jié)果相一致。冷榨與熱榨亞麻籽餅粕表面均附著塊狀物質(zhì),這種塊狀物質(zhì)可能是亞麻籽餅粕中的蛋白質(zhì)[25]。

2.5 紅外光譜分析

a-冷榨亞麻籽餅粕(×500);b-熱榨亞麻籽餅粕(×500); c-冷榨亞麻籽餅粕(×10 000);d-熱榨亞麻籽餅粕(×10 000)圖1 冷榨和熱榨亞麻籽餅粕的掃描電子顯微鏡 (×500、×10 000)圖Fig.1 The scanning electron microscope (×500, ×10 000) photograph of cold pressed and hot pressed flaxseed meal

將冷、熱榨亞麻籽餅粕FT-IR圖譜的酰胺Ⅰ帶進(jìn)行分峰去卷積二階求導(dǎo),統(tǒng)計(jì)擬合峰面積計(jì)算百分比得到各類二級(jí)結(jié)構(gòu)的含量(表5)。2種樣品的二級(jí)結(jié)構(gòu)中β-折疊含量高于其他二級(jí)結(jié)構(gòu),說明亞麻籽餅粕中二級(jí)結(jié)構(gòu)以β-折疊為主[30]。相較于冷榨亞麻籽餅粕,熱榨亞麻籽餅粕的α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量較低,β-折疊含量較高,說明高溫使其他結(jié)構(gòu)β-折疊轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[31]。

表5 冷榨、熱榨亞麻籽餅粕二級(jí)結(jié)構(gòu)

2.6 結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析

X-射線衍射(X-ray diffraction,XRD)是一種用于分辨樣品性質(zhì)的技術(shù),可以預(yù)測(cè)它是結(jié)晶態(tài)還是非晶態(tài),其特點(diǎn)是對(duì)晶體產(chǎn)生尖銳的峰[32]。圖2為冷榨、熱榨亞麻籽餅粕的XRD圖譜。由圖可知,2種亞麻籽餅粕均有一個(gè)特征X射線衍射峰。冷榨亞麻籽餅粕的特征X射線衍射峰為20.19°,熱榨亞麻籽餅粕的特征X射線衍射峰為19.96°,2種亞麻籽餅粕出峰度數(shù)無太大差異,但熱榨亞麻籽餅粕的衍射峰強(qiáng)度降低,且峰形較為平緩,說明經(jīng)熱榨制得的亞麻籽餅粕的結(jié)構(gòu)缺乏結(jié)晶度,可能是由于高溫破壞了其晶體結(jié)構(gòu)[33]。

圖2 冷榨和熱榨亞麻籽餅粕的XRD圖譜Fig.2 XRD patterns of cold pressed and hot pressed flaxseed cake

3 結(jié)論

通過對(duì)比冷榨和熱榨亞麻籽餅粕中的水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維等營(yíng)養(yǎng)成分可知,熱榨亞麻籽餅粕中的灰分、粗蛋白、粗纖維含量比冷榨亞麻籽餅粕分別高出了3.12%、6.90%、3.43%,而水分和粗脂肪含量低于冷榨亞麻籽餅粕。冷榨和熱榨亞麻籽餅粕中氨基酸種類齊全、含量豐富。冷榨亞麻籽餅粕中除賴氨酸外,其他氨基酸含量均比熱榨亞麻籽餅粕低,因此,冷榨亞麻籽餅粕可以作為賴氨酸補(bǔ)充劑,與缺乏賴氨酸的食物搭配食用,提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

綜合EAA、RAA、RC、SRC等指標(biāo)來看,冷榨亞麻籽餅粕中必需氨基酸占總氨基酸比例為31.02%,高于熱榨亞麻籽餅粕,表明冷榨亞麻籽餅粕中的蛋白質(zhì)比熱榨亞麻籽餅粕更為接近理想值。由RAA值可知,亞麻籽餅粕中氨基酸含量較為不均衡,通過RC值的計(jì)算得到2種亞麻籽餅粕中第一限制性氨基酸均為Met+Cys。冷榨亞麻籽餅粕中SRC為76.91,高于熱榨亞麻籽餅粕,進(jìn)一步說明冷榨亞麻籽餅粕中蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。此外,通過掃描電鏡、紅外光譜及X-射線衍射分析,結(jié)果表明,熱榨亞麻籽餅粕塊狀結(jié)構(gòu)更小,表面孔洞結(jié)構(gòu)更大,孔隙率更高。然而,對(duì)亞麻籽餅粕的二級(jí)結(jié)構(gòu)影響無太大差異,但對(duì)結(jié)晶度有一定影響,其中冷榨比熱榨亞麻籽餅粕的結(jié)晶度更好。綜上,冷榨亞麻籽餅粕品質(zhì)和結(jié)構(gòu)較好,本實(shí)驗(yàn)可為不同壓榨方式制得的亞麻籽餅粕的精深加工和綜合利用提供一定的理論依據(jù)。