干燥方式對(duì)油茶籽油中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物及其抗氧化性的影響

楊 楠，羅 凡，費(fèi)學(xué)謙，鐘海雁

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400；2.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

油茶（Camema oleifera Abel.）為山茶科（Theaceae）山茶屬（Camellia L.）植物，是我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益俱佳的木本油料樹種[1-3]，油茶籽油中除了含有90%以上的不飽和脂肪酸，更富含多種維生素、微量元素、甾醇、角鯊烯和多酚等營(yíng)養(yǎng)成分，是聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織重點(diǎn)推廣的健康食用油[4-8]。隨著政府和社會(huì)的廣泛重視以及人們對(duì)油茶籽油營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值的日趨認(rèn)可，其市場(chǎng)價(jià)值也日漸升高，目前油茶籽油年產(chǎn)量已達(dá)60多萬 t[9]，是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的四大油種之一。

美拉德反應(yīng)也稱為羰氨反應(yīng)，是一種非酶褐變，本質(zhì)上是羰氨間的縮合反應(yīng)，主要指的是醛、酮、還原糖的羰基與氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等含氮化合物的游離氨基之間發(fā)生的一系列反應(yīng)[10-11]。該反應(yīng)的產(chǎn)物稱為美拉德反應(yīng)產(chǎn)物（Maillard reaction products，MRPs），主要包括揮發(fā)性香氣物質(zhì)、高活性且有紫外吸收的中間產(chǎn)物和復(fù)雜的黑色分子聚合物蛋白黑素[12]等。研究發(fā)現(xiàn)，MRPs具有很強(qiáng)的抗氧化性。陳海光等[13]研究了模式MRPs對(duì)油脂抗氧化性能的影響，發(fā)現(xiàn)向油脂中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%制得的MRPs可使油脂獲得良好的抗氧化性；Severini等[14]研究榛子MRPs在烘烤和貯藏過程中脂質(zhì)氧化的相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，150 ℃下的榛果油中MRPs可以減少榛果油的脂質(zhì)氧化；魏長(zhǎng)慶等[15]研究了亞麻籽油中美拉德反應(yīng)源揮發(fā)性香氣形成的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)炒制30～40 min后亞麻籽油會(huì)形成較多的醛類、酮類及雜環(huán)類揮發(fā)性化合物，認(rèn)為MRPs具有一定抗氧化的作用；Durmaz等[16]研究了焙烤對(duì)杏仁油氧化穩(wěn)定性和抗氧化能力的影響，發(fā)現(xiàn)180 ℃下，隨著焙烤時(shí)間延長(zhǎng)，杏仁油氧化穩(wěn)定性和抗氧化能力呈增強(qiáng)趨勢(shì)，得出通過適當(dāng)?shù)暮婵究梢愿纳朴托詧?jiān)果和種子的保質(zhì)期；李志曉[17]研究了加工過程對(duì)油茶籽油微量營(yíng)養(yǎng)成分和抗氧化性的影響，發(fā)現(xiàn)130 ℃下發(fā)生美拉德反應(yīng)的熱榨油茶籽油對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2'-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸陽離子自由基、氧化自由基吸收能力和鐵離子還原能力最強(qiáng)，抗氧化性最強(qiáng)。

在美拉德反應(yīng)的中期階段形成眾多活性中間體，如5-羥甲基糠醛[18]、葡萄糖醛酮[19]、3-脫氧奧蘇糖、還原酮類、不飽和醛和亞胺等。這些化合物都是美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物，它們極不穩(wěn)定，在反應(yīng)體系中會(huì)繼續(xù)與其他物質(zhì)反應(yīng)或自身進(jìn)一步發(fā)生氧化、環(huán)化、脫水、脫羧等一系列復(fù)雜的反應(yīng)，最后形成穩(wěn)定的終產(chǎn)物。在美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物中有一類具有共同特征的化合物，它們具有兩個(gè)相鄰的羰基官能團(tuán)，被稱為二羰基化合物，其抗氧化活性極高，比葡萄糖的活性高200～50 000 倍。

油茶籽在生產(chǎn)和壓榨過程中可能會(huì)經(jīng)過剝殼、破碎、蒸炒[20]等高溫工藝，具有產(chǎn)生美拉德反應(yīng)的溫度條件。在油茶籽油制備過程中，壓榨預(yù)處理階段對(duì)油茶籽的出油率和油茶籽油產(chǎn)品的品質(zhì)影響較大。因此本實(shí)驗(yàn)以油茶籽為材料，分別考察了熱風(fēng)干燥[21]、紅外輻射[22]和微波輻射[23]等不同干燥方式和條件對(duì)油茶籽美拉德反應(yīng)及油茶籽油中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量與抗氧化性的影響，以期探明油茶籽在加工過程中氧化穩(wěn)定性的變化規(guī)律，為優(yōu)化油茶籽油品質(zhì)以及油茶籽工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用MPRs提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮成熟的普通油茶籽購(gòu)自浙江省天臺(tái)山康能保健食品有限公司。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%） 上海源葉生物科技有限公司；DPPH（純度96%）、5-羥甲基糠醛 美國(guó)Sigma-Aldrich公司；3-脫氧奧蘇糖、乙二醛 美國(guó)TRC公司；丙酮醛溶液 上海麥克林公司；甲醇（色譜級(jí)） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9140熱風(fēng)烘箱、P70F20L-DG（S0）微波爐 廣東格蘭仕微波輻射生活電器制造有限公司；MG38-CB-AA烤箱 美的集團(tuán)股份有限公司；6YY-190自動(dòng)液壓榨油機(jī) 洛陽金廈液壓機(jī)械有限公司；S-114電子天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；UV-2550紫外分光光度計(jì)、LC-10AT型高效液相色譜儀、SPD-10A型紫外檢測(cè)器 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 油茶籽干燥處理

分別采用熱風(fēng)式烘箱、烤箱和微波爐對(duì)油茶籽進(jìn)行熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射3 種形式加熱處理，加熱結(jié)束后自然冷卻至室溫后剝殼、冷藏備用。液壓榨油后測(cè)定油茶籽油的各種相關(guān)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)所用加熱方式及條件見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)所用加熱方式及條件Table 1 Heating methods and conditions for experiments

1.3.2 MRPs提取

稱取5 g的1.3.1節(jié)中樣品，用甲醇定容至10 mL，得到MRPs提取液，冷藏備用[24]。

1.3.3 MRPs的抗氧化活性

采用DPPH法測(cè)定MRPs的抗氧化活性：取1 mL MRPs提取液，加入0.2 mmol/L DPPH-甲醇溶液3 mL。室溫條件避光反應(yīng)30 min，以甲醇作參比，于517 nm波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度。DPPH自由基清除率按下式[25]計(jì)算。

式中：A0為未加MRPs時(shí)DPPH溶液的吸光度；A1為DPPH溶液加入30 min后的吸光度；A2為未加DPPH溶液時(shí)MRPs提取液的吸光度。

1.3.4 高效液相色譜法測(cè)定MRPs含量

二羰基化合物的高效液相色譜檢測(cè)條件：流動(dòng)相A為體積分?jǐn)?shù)0.1%冰醋酸溶液、流動(dòng)相B為甲醇；流速0.8 mL/min；柱溫40 ℃；進(jìn)樣量10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)314 nm；色譜柱型號(hào)ZORBAX SB-Aq（250 mm×4.6 mm，5 μm）；檢測(cè)器為SPD紫外檢測(cè)器；洗脫程序?yàn)?.01～15.00 min，28%～43%流動(dòng)相B，15.01～31.00 min，43%～75%流動(dòng)相B，36.01～38.00 min，75%～28%流動(dòng)相B，38.01～60.00 min，28%流動(dòng)相B。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3 次，運(yùn)用Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗氧化性分析

DPPH自由基可以穩(wěn)定存在于有機(jī)溶劑中，其溶液一般為深紫色，在517 nm波長(zhǎng)處有最大吸收[26]，而當(dāng)抗氧化物質(zhì)存在時(shí)，DPPH自由基的單電子被捕捉導(dǎo)致顏色變淺，吸光度下降，從而可以反映抗氧化物質(zhì)的抗氧化性。不同干燥方式下油茶籽油的DPPH清除能力如圖1所示。

圖1 不同干燥方式下油茶籽油的DPPH自由基清除能力Fig. 1 DPPH radical scavenging capacity of camellia oils obtained by different drying methods

從圖1可以看出，經(jīng)過不同方式干燥后，油茶籽油的DPPH自由基清除率均有不同程度的升高，其中在90、120、150 ℃溫度下熱風(fēng)干燥120 min后油茶籽油的DPPH自由基清除率分別增加到60.02%、61.63%和65.40%，比初始相應(yīng)升高了15.16%、16.77%和20.54%；在90、120、150 ℃溫度下紅外輻射干燥120 min后，油茶籽油的DPPH自由基清除率分別由初始的44.86%增加到59.04%、60.44%和82.02%，比初始相應(yīng)增加了14.18%、15.58%和37.16%；不同火力微波輻射干燥20 min后，油茶籽油的DPPH自由基清除率分別增加到54.37%、56.25%、56.51%和81.29%，比初始相應(yīng)增加了9.51%、11.39%、11.65%和36.43%。從結(jié)果可以看出，加熱可增加油茶籽油的DPPH自由基清除率，且隨著溫度的升高，DPPH自由基清除率增加，這與Schl?rmann[27]和Vaidya[28]等的研究結(jié)果類似。在相同的條件下通過比較紅外輻射和熱風(fēng)加熱方式的DPPH自由基清除率，得出紅外輻射＞熱風(fēng)加熱。將3 種干燥方式下的最優(yōu)清除率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)加熱。

2.2 MRPs含量的分析

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的二羰基化合物的種類很多[29]，本實(shí)驗(yàn)以3 種最常見的二羰基化合物（3-脫氧奧蘇糖、乙二醛、丙酮醛）進(jìn)行研究。

從圖2可以看出，經(jīng)過不同加熱方式后，油茶籽油中丙酮醛含量均有不同程度增加，加熱溫度較高（120 ℃和150 ℃）時(shí)，增加更明顯，Ta?等[30]研究結(jié)果也表明加熱能夠提高二羰基化合物的含量。其中熱風(fēng)90、120、150 ℃下干燥120 min后，油茶籽油中丙酮醛含量分別為0.68、1.61 μg/g和9.20 μg/g，比初始相應(yīng)增加了0.01、1.03 μg/g和8.62 μg/g；120、150 ℃下，紅外輻射干燥120 min后油茶籽油中丙酮醛含量分別為1.78 μg/g和14.15 μg/g，比初始相應(yīng)增加了1.20 μg/g和13.57 μg/g；中低火、中火、中高火、高火微波輻射加熱20 min后，油茶籽油中丙酮醛含量分別為0.98、1.50、2.87 μg/g和12.15 μg/g，比初始相應(yīng)增加了0.40、0.92、2.29 μg/g和11.57 μg/g。從結(jié)果可以看出，3 種加熱方式到最大強(qiáng)度時(shí)丙酮醛含量增加由多到少依次為紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)加熱。將丙酮醛含量與DPPH自由基清除率作線性相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)加熱、紅外輻射、微波輻射中丙酮醛含量隨加熱時(shí)間變化的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.46、0.86和0.87。因此，丙酮醛含量影響油茶籽油的氧化穩(wěn)定性，其中對(duì)紅外輻射和微波輻射影響顯著。熱風(fēng)加熱、紅外輻射及微波輻射條件下乙二醛、3-脫氧奧蘇糖含量分別見表2、3、4。

圖2 不同干燥方式下油茶籽油的丙酮醛含量Fig. 2 Pyruvic aldehyde content of camellia oils obtained by different drying methods

表2 熱風(fēng)加熱條件下乙二醛、3-脫氧奧蘇糖含量Table 2 Contents of glyoxal and 3-deoxyglucosone in camellia oil obtained by hot air heating

表3 紅外輻射條件下乙二醛、3-脫氧奧蘇糖含量Table 3 Contents of glyoxal and 3-deoxyglucosone in camellia oil obtained by infrared radiation

表4 微波輻射條件下乙二醛、3-脫氧奧蘇糖含量Table 4 Contents of glyoxal and 3-deoxyglucosone in camellia oil obtained by microwave radiation

由表2～4可知，乙二醛和3-脫氧奧蘇糖只有在加熱到120 ℃或中高火以上的條件下才產(chǎn)生，并隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，3-脫氧奧蘇糖含量增加。在不同干燥方式下，乙二醛的含量變化不明顯，均約為7.0 μg/g；但3-脫氧奧蘇糖含量變化明顯，在150 ℃熱風(fēng)干燥120 min時(shí)為4.98 μg/g，在150 ℃紅外輻射干燥120 min時(shí)的含量為51.94 μg/g，在高火微波輻射20 min時(shí)的含量為12.64 μg/g。在最大加熱強(qiáng)度下3-脫氧奧蘇糖含量增加由多到少依次為紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)加熱。將3-脫氧奧蘇糖含量與DPPH自由基清除率結(jié)合分析，3 種加熱方式相比DPPH自由基清除率增加由多到少依次為紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)加熱，因此3-脫氧奧蘇糖的含量與油茶籽油的抗氧化性呈正相關(guān)。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)考察了熱風(fēng)、紅外輻射和微波輻射3 種干燥方式對(duì)油茶籽油MRPs抗氧化性的影響。通過測(cè)定油茶籽油中MRPs丙酮醛、乙二醛、3-脫氧奧蘇糖含量探究了油茶籽油在不同干燥方式中氧化穩(wěn)定性的變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，MRPs丙酮醛、3-脫氧奧蘇糖的生成量逐漸增多；經(jīng)過最高強(qiáng)度（紅外輻射和熱風(fēng)150 ℃加熱120 min以及微波輻射高火力加熱20 min）干燥處理后，3 種干燥方式中丙酮醛含量依次為紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)，3-脫氧奧蘇糖含量由大到小依次為紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)，在150 ℃熱風(fēng)加熱120 min時(shí)3-脫氧奧蘇糖的含量為4.98 μg/g，在150 ℃紅外輻射120 min時(shí)3-脫氧奧蘇糖的含量為51.94 μg/g，在高火微波輻射20 min時(shí)3-脫氧奧蘇糖的含量為12.64 μg/g；在150 ℃熱風(fēng)加熱120 min時(shí)丙酮醛的含量為9.20 μg/g，在150 ℃紅外輻射120 min時(shí)丙酮醛的含量為14.15 μg/g，在高火微波輻射20 min時(shí)丙酮醛的含量為12.15 μg/g；3 種干燥方式中乙二醛含量均約為7.0 μg/g。MRPs的抗氧化活性的測(cè)定結(jié)果表明，油茶籽油中丙酮醛和3-脫氧奧蘇糖均具有抗氧化活性，且3 種干燥方式DPPH自由基清除率由高到低依次為紅外輻射＞微波輻射＞熱風(fēng)加熱。

綜上，油茶籽油發(fā)生美拉德反應(yīng)后其產(chǎn)物具有一定的抗氧化性，能增強(qiáng)油茶籽油的氧化穩(wěn)定性。在油茶籽油中起抗氧化作用的MRPs可能是3-脫氧奧蘇糖和丙酮醛等美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物。然而美拉德反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)體系，MRPs的具體組成及對(duì)其的抗氧化物質(zhì)和抗氧化機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。