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      油茶籽油多酚化合物研究進(jìn)展

      2021-03-02 07:06:22郭咪咪王雅朦段章群楊剴舟
      食品科學(xué) 2021年3期
      關(guān)鍵詞:油茶籽總酚油茶

      魏 征,郭咪咪,王雅朦,段章群,楊剴舟,欒 霞

      (國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院,糧油加工研究所,北京 100037)

      油茶(C a m e l l i a o l e i f e r aA b e l)為山茶科(Theaceae)、山茶屬(CamelliaL.)的常綠灌木或小喬木,與油棕、油橄欖和椰子并稱為世界四大木本油料[1-2]。我國(guó)油茶已有2 300多年的栽培史,種植面積占全球油茶種植面積的90%左右[3-4]。根據(jù)分布情況和生產(chǎn)現(xiàn)狀,以氣候條件為主要?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn),我國(guó)油茶物種栽培區(qū)可劃分為3 個(gè)帶9 個(gè)區(qū)[5]。主栽品種為普通油茶,次栽品種為越南油茶、小果油茶、浙江紅花油茶、廣寧紅花油茶和宛田紅花油茶等10余種[1,6-7]。栽培區(qū)普遍位于北緯18°28’~34°34’、東經(jīng)100°0’~122°0’,主要分布在我國(guó)長(zhǎng)江流域及其以南的14 個(gè)省、直轄市、自治區(qū)的1 100多個(gè)縣[8-9]。其中,湖南、江西、廣西三省種植面積占全國(guó)總種植面積的76.2%,油茶籽產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的60%以上[1,10]。2018年,我國(guó)油茶種植面積437萬(wàn) hm2,油茶籽和油茶籽油產(chǎn)量分別為263萬(wàn) t和65萬(wàn) t,油茶產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值860億 元,油茶加工發(fā)展?jié)摿薮?。但由于營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)和質(zhì)量安全研究較為滯后,造成油茶籽加工方法和技術(shù)水平受限,使得油茶籽油的價(jià)值未能得到充分利用[11]。

      油茶籽油是從油茶籽中提取的植物油,其營(yíng)養(yǎng)豐富,與橄欖油有相似的不飽和脂肪酸組成[7,12]。油茶籽油還含有角鯊烯、α-生育酚、β-谷甾醇、多酚等功能營(yíng)養(yǎng)伴隨物[2,13-14]。國(guó)內(nèi)外有較多研究分析了油茶籽油的抗氧化性能,發(fā)現(xiàn)油茶籽油的保健功效與其含有的天然抗氧化成分多酚關(guān)系密切[15-16]。但這些多酚化合物的種類、含量和性質(zhì)既與其自身遺傳特性[5,17]、氣候條件[18-19]等有關(guān),也受多酚提取條件[20-21]和鑒定水平[13,22],以及油茶籽制油工藝[23-24]、處理溫度[25-26]、精煉步驟[7,27]和預(yù)處理措施[28-29]等的影響。

      目前,由于檢測(cè)條件的限制,相關(guān)研究主要集中在油茶籽油總酚含量測(cè)定方面,而對(duì)其主要多酚的形態(tài)組成、鑒定和指紋圖譜分析報(bào)道不足[30]。為了進(jìn)一步了解油茶多酚的化學(xué)本質(zhì)及潛在利用價(jià)值,本文對(duì)油茶籽油多酚化合物的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,明確油茶籽油抗氧化與多酚的關(guān)系,探討油茶多酚提取和鑒定方法,闡述油茶多酚與品種來(lái)源和加工過(guò)程等的相關(guān)性,以期為天然、健康、營(yíng)養(yǎng)油茶籽油產(chǎn)品增效開發(fā)提供重要的理論依據(jù)。

      1 油茶籽油的功能營(yíng)養(yǎng)伴隨物

      1.1 油茶籽油的生理活性

      油茶籽油營(yíng)養(yǎng)豐富,富含不飽和脂肪酸(相對(duì)含量高于90%),特別是油酸(74%~87%)和必需的ω-6亞油酸[12],與橄欖油的脂肪酸組成高度相似(含76.0%~79.5%的油酸),有“東方橄欖油”的美譽(yù)[7,13]。同時(shí),油茶籽油還含有大量的功能營(yíng)養(yǎng)伴隨物,如角鯊烯、植物甾醇(如β-谷甾醇和菜油甾醇)、多酚(如酚酸和黃酮類)、生育酚(如α-、γ-和δ-生育酚)、類胡蘿卜素(如番茄紅素)、β-胡蘿卜素和葉黃素等[2,13-14]。這些活性物質(zhì)大多可作為強(qiáng)抗氧化劑延緩油茶籽油中不飽和脂肪酸的降解[31],也使其表現(xiàn)出一定的保健功能,如抗癌、抗炎、抑菌、抗氧化、降膽固醇、降血脂、預(yù)防高血壓、緩解便秘、減少肝臟和胃腸道損傷等[32-38](表1)。因此,油茶籽油可直接用于營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)、輔助改善機(jī)體相關(guān)功能,也可進(jìn)一步加工作為高級(jí)護(hù)膚品的基礎(chǔ)油[4]。

      表1 油茶籽油的生理活性Table 1 Physiological activity of C.oleifera seed oil

      1.2 油茶籽油抗氧化與多酚的關(guān)系

      油脂的抗氧化機(jī)制尚無(wú)定論,現(xiàn)有“極性悖論”及“膠體締合”假說(shuō)認(rèn)為抗氧化物極性決定其在油脂中的活性[39]。本課題組研究亦發(fā)現(xiàn),植物油中生育酚、類胡蘿卜素、磷脂等天然抗氧化成分普遍存在,但所起到的抗氧化作用比較有限,發(fā)揮抗氧化作用的一般是一些極性化合物[40]。在純粹的油脂體系中,極性強(qiáng)的抗氧化劑往往表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化活性,這可能與界面效應(yīng)有關(guān),因?yàn)槠湓谟椭械姆稚⒃跓崃W(xué)上是不穩(wěn)定的,容易被排斥至油-氣界面上,更有利于形成保護(hù)油脂的屏障[41]。

      目前,國(guó)內(nèi)外有較多研究分析了油茶籽油的抗氧化性能,認(rèn)為油茶籽油的保健功效與其含有的天然抗氧化成分多酚有密不可分的關(guān)系(表2)。如Siger等[42]認(rèn)為酚類化合物存在于所有植物油中,對(duì)植物油中多不飽和脂肪酸的氧化穩(wěn)定性起著重要作用;李志曉[43]觀察到冷榨油茶籽油甲醇提取物中多酚含量與1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力、2,2’-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2’-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)陽(yáng)離子自由基清除能力、氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC)和鐵離子還原能力(ferric ion reducing antioxidant power,F(xiàn)RAP)極顯著相關(guān),自由基清除能力為FRAP>ORAC>ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力>DPPH自由基清除能力,說(shuō)明其對(duì)基于不同抗氧化機(jī)制的影響程度不同;周晴芬等[44]在評(píng)價(jià)浸提油茶籽油乙醇提取物抗氧化活性時(shí)也有相似的發(fā)現(xiàn),且發(fā)現(xiàn)油茶多酚可顯著抑制血紅細(xì)胞溶血,延遲低密度脂蛋白氧化;黃佳聰?shù)萚45]發(fā)現(xiàn)冷榨油茶籽油乙醇提取物中的多酚物質(zhì)濃度越高,對(duì)羥自由基和氧自由基的清除作用越強(qiáng);劉靜等[46]研究了浸出油茶籽油微波輔助乙醇提取物中的多酚含量、抗氧化和防紫外輻射活性,認(rèn)為油茶籽油的抗氧化活性和防紫外輻射活性與其多酚含量相關(guān)。然而,目前對(duì)油茶籽油具有較好穩(wěn)定性的主要機(jī)理還未達(dá)成共識(shí),油茶籽油的氧化穩(wěn)定性可能是多酚、生育酚、角鯊烯和甾醇類物質(zhì)共同作用的結(jié)果,但如何發(fā)揮共同抗氧化作用還有待進(jìn)一步研究。

      表2 油茶籽油抗氧化與多酚的關(guān)系Table 2 Relationship between antioxidant activity and polyphenols of C.oleifera seed oil

      2 油茶籽油多酚的提取與鑒定

      2.1 油茶籽油多酚的提取

      植物多酚常以游離和結(jié)合態(tài)存在,貫序提取可依次獲取不同形態(tài)的多酚,傳統(tǒng)提取方法包括溶劑萃取、流體萃取和固相萃?。╯olid phase extraction,SPE)等,常用溶劑有水、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚和乙酸乙酯等[48-50]。但不同萃取方法所得結(jié)果差異明顯(表3),如周晴芬[51]發(fā)現(xiàn)乙醇體積分?jǐn)?shù)越高,對(duì)油茶籽油多酚的提取效果越好;Tsai等[52]發(fā)現(xiàn)油茶籽粕的乙醇+多元醇(丙二醇和丙三醇等)提取效果顯著優(yōu)于甲醇和乙醇單獨(dú)提取,且DPPH自由基清除率高于單一多元醇提取物。在結(jié)合酚提取方面,堿和酸水解是釋放結(jié)合酚最常見(jiàn)的方法,其中酸水解破壞糖苷鍵而不破壞酯鍵,但所需溫度較高,而堿水解主要破壞酯鍵和醚鍵,且能在室溫下進(jìn)行;因此堿水解更有利于結(jié)合酚釋放[53-54]。然而,油茶多酚研究還停留在游離酚層面,忽略了結(jié)合酚的存在,所得多酚含量低于實(shí)際含量,降低了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[48]。同時(shí),傳統(tǒng)萃取存在效率低、能耗高、污染嚴(yán)重、無(wú)法重復(fù)使用等缺點(diǎn),可與超聲、微波和負(fù)壓空化法等結(jié)合,提高效率并降低能耗[55-56]。

      近年來(lái),“綠色提取”理念深入人心。碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)作為一種新型一維納米材料,具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于分離科學(xué)領(lǐng)域。如許偉等[16]建立了一種利用CNTs超聲富集茶油多酚的前處理方法,發(fā)現(xiàn)提取的多酚含量與SPE相當(dāng)。磁固相萃取(magetic-SPE,M-SPE)也是一種新型預(yù)處理方法,可將Fe3O4/石墨烯磁性吸附劑直接添加到樣品溶液中,通過(guò)外部磁場(chǎng)攪拌吸附目標(biāo)物,再經(jīng)適當(dāng)溶劑洗脫分離[57],其已被用于亞麻籽油、茶籽油等10 種油脂[58]的多酚提取中。而低共熔溶劑是由氫質(zhì)子受體(氯化膽堿等)和供體(有機(jī)酸、醇和糖等)按一定比例混合而成的適宜極性的天然溶劑,可用于油脂中多酚等天然成分提取[55]。這些新型綠色提取方法具有成本低、易制備、可降解及產(chǎn)物活性高等優(yōu)點(diǎn),可推廣價(jià)值高、應(yīng)用前景廣泛。但如何實(shí)現(xiàn)富集過(guò)程中對(duì)多酚的完全吸附和解吸,尚需進(jìn)一步的研究。

      2.2 油茶籽油多酚的鑒定

      酚類化合物是一類重要的次生代謝產(chǎn)物,至少含有一個(gè)芳香環(huán)和羥基,根據(jù)其苷元結(jié)構(gòu),可分為酚酸、黃酮、黃酮醇、芪類和木質(zhì)素等[19,59]。多酚的種類、含量和性質(zhì)因油脂種類而異[42],如橄欖油中主要含有環(huán)烯醚、酚酸、苯乙烷、黃酮和木質(zhì)素類,而茶籽油中則主要是酚酸(如羥基苯甲酸和羥基苯乙酸類)和黃酮類,其中酚酸可達(dá)總多酚含量的76.2%~90.4%[13,23,60]。

      由于檢測(cè)條件的限制,現(xiàn)有報(bào)道主要集中在使用福林-酚法進(jìn)行總酚含量測(cè)定方面[2,61]。然而,要想全面了解各類別多酚的組成特征,則需要使用高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)/超高效液相色譜(ultra performance liquid chromatography,UPLC)、電噴霧電離質(zhì)譜(electrospray ionization mass spectrometry,ESI-MS)、單四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(quadrupole time of flight mass spectrometry,Q TOF-MS)/三重四極桿質(zhì)譜(triple quadrupole mass spectrometry,QQQ-MS)和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)等色譜和質(zhì)譜技術(shù)[7,20,22,54,62]。盡管油茶籽油中主要多酚化合物已有所報(bào)道,但其鑒定結(jié)果尚未被完全闡明,不同研究條件下也有較大差異(表3)。如羅凡等[63]建立了茶油水浴-甲醇和二巰基-固相萃取提取物中23 種酚類物質(zhì)的HPLC檢測(cè)方法,檢出限為41~379 ng/g;趙欣[58]使用M-SPE結(jié)合HPLC-ESI-MS法測(cè)定了10 種植物油中 8 種多酚, 檢出限為0.06~0.60ng/g ;W a n g X i a o q i n 等[13]使 用H P L C-Q T O F-M S和HPLC-QQQ-MS技術(shù),在我國(guó)3 個(gè)物種15 個(gè)地區(qū)冷榨油茶籽油甲醇提取物中表征到24 種多酚,檢出限和定量限分別為0.3~30.4 ng/mL和1~100 ng/mL;而Hong Chenchen等[64]利用UPLC-Q TOF-MS技術(shù),從3 種有機(jī)油茶籽粕甲醇提取物中鑒定出73 種多酚,檢出限和定量限分別為1~55 ng/g和14~197 ng/g。但油脂中結(jié)合酚研究還處于起步階段,相關(guān)研究?jī)H有橄欖油和茶葉籽油中結(jié)合酚的報(bào)道[65-66]。而油茶籽油中游離酚和結(jié)合酚究竟為何種結(jié)構(gòu),尚缺少足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

      3 油茶籽油多酚與品種的關(guān)系

      油茶籽油多酚含量達(dá)20.56~88.56 μg/g,與橄欖油(35.92~99.20 μg/g)十分相近,具有潛在的開發(fā)利用價(jià)值[2,67-68]。油茶籽油多酚受品種影響較大(表4),陳柏林[5]對(duì)比了南帶產(chǎn)區(qū)(廣西和海南)和中帶產(chǎn)區(qū)(湖南)冷榨油茶籽油SPE提取物的多酚特性,發(fā)現(xiàn)南帶產(chǎn)區(qū)的總酚含量較中帶產(chǎn)區(qū)更高,主要多酚物質(zhì)為兒茶素、3,4-二羥基苯乙酸和槲皮素(0.05~2.63 μg/g),表明不同產(chǎn)區(qū)油茶籽油多酚存在顯著差異。田瀟瀟等[17]對(duì)不同物種及品種浸出油茶籽油甲醇提取物的營(yíng)養(yǎng)特性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)11 個(gè)油茶物種油茶籽油的總酚含量差異(中位數(shù)7.2 4 μ g/g)明顯高于20 個(gè)普通油茶品種的總酚含量差異(中位數(shù)6.13 μg/g),但其多酚組成均主要為鄰香草醛和鄰香豆酸(0.23~12.02 μg/g),表明相對(duì)于品種,油茶多酚含量受物種影響更大。這種物種差異與其自身生物學(xué)特性有關(guān)[13]。本課題組前期發(fā)現(xiàn),圓葉葡萄從美國(guó)引種栽培到我國(guó)南方地區(qū)后,其多酚積累受氣候條件(如溫度、濕度和晝夜溫差)、栽培環(huán)境(如緯度和海拔)和農(nóng)藝學(xué)措施(如水分脅迫)等影響顯著[19]。油茶籽油多酚的品種差異應(yīng)該也受這些因素的影響,但鮮有這方面的深入報(bào)道。

      表3 油茶籽油多酚的提取與鑒定Table 3 Recent studies on extraction and identification of polyphenols from C.oleifera seed oil

      表4 油茶籽油多酚與品種的關(guān)系Table 4 Relationship between polyphenols in C.oleifera seed oil and cultivars

      在多酚形態(tài)上,Luo Fan等[30]從7 種山茶屬脫脂茶籽仁和殼甲醇-丙酮-水提取物中檢測(cè)到7~11 種游離、共軛和不溶結(jié)合酚,其中游離酚在普通油茶仁中最為豐富,主要為香豆素、對(duì)-香豆酸和表兒茶素(34.79~152.42 μg/g);共軛酚以廣寧紅花油茶仁含量最高,主要為反-肉桂酸、對(duì)-香豆酸和綠原酸(126.26~483.46 μg/g);而不溶結(jié)合酚則主要存在于浙江紅花油茶殼中,主要包括對(duì)-香豆酸、兒茶素和阿魏酸(44.02~262.98 μg/g),表明不同物種仁和殼中多酚形態(tài)存在顯著差異。Hong Chenchen等[64]從3 種有機(jī)油茶籽粕甲醇提取物中鑒定到50 種游離酚和23 種結(jié)合酚,其中對(duì)-香豆酸是‘舒城-01’油茶籽粕中最主要的游離酚(131.37 μg/g),還鑒定到兒茶素、表兒茶素、表兒茶素沒(méi)食子酸酯、槲皮素、柚皮素和山柰酚等多種黃酮(0.40~53.64 μg/g);而結(jié)合酚則在‘羅漢-03’油茶籽粕中更為豐富,主要是原兒茶酸和4-羥基苯甲酸,分別為39.99 μg/g和83.58 μg/g,表明油茶粕多酚形態(tài)組成也受品種影響。此外,油茶籽粕中的游離酚主要以黃酮類為主,而酚酸則更有優(yōu)勢(shì)形成結(jié)合酚,可能是羥基苯甲酸和羥基肉桂酸等更易通過(guò)羧基與結(jié)構(gòu)蛋白和碳水化合物形成醚鍵,或通過(guò)芳香環(huán)中的羥基與木質(zhì)素形成醚鍵[49]。但油茶籽油不同形態(tài)多酚含量如何,制油前后籽、油及粕中游離和結(jié)合酚含量有何相關(guān)性還有待研究。

      4 油茶籽油多酚與加工的關(guān)系

      4.1 制油方式對(duì)油茶籽油多酚積累的影響

      油脂的功能活性物質(zhì)種類和含量,既與其自身遺傳特性有關(guān),也與油脂加工的工藝條件相關(guān),如制油方式、處理溫度等(表5)[17,25,69-70]。目前工業(yè)上生產(chǎn)油茶籽油最常用的方法為壓榨法和溶劑浸出法[23]。通常以油茶籽為原料加工的采用壓榨法,以油茶粕或餅為原料的采用浸出法。壓榨法又有冷榨和熱榨之分,傳統(tǒng)生產(chǎn)中常采用熱榨。羅凡等[71]研究了含殼率(10%~40%)對(duì)130 ℃熱榨油茶籽油營(yíng)養(yǎng)成分變化的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)含殼率20%時(shí),出油率為28.1%,總酚(75.1 μg/g)、生育酚(17.8 mg/100 g)、角鯊烯(11.0 mg/100 g)和β-谷甾醇(36.7 mg/100 g)含量最高,表明適度帶殼壓榨能在一定程度上提高油脂抗氧化能力,并可增大物料散落性和彈性,保障壓榨穩(wěn)定性[72-73]。但傳統(tǒng)熱榨對(duì)原料中霉變的茶籽不能進(jìn)行有效分離,高溫炒制易使?fàn)I養(yǎng)成分、活性物質(zhì)和固有香味喪失[26],同時(shí)還可能殘留有苯并(a)芘、黃曲霉毒素B1和重金屬等有害物質(zhì)[24,31],導(dǎo)致油茶籽油品質(zhì)低、安全性差。

      溶劑浸出是另一種工業(yè)上廣泛使用的萃取方法,由于其蒸發(fā)方便、出油率高,可直接用于茶油提取或茶油餅的冷榨去油[7]。田瀟瀟等[17]采用溶劑浸出法,對(duì)不同物種及品種油茶籽油的營(yíng)養(yǎng)特性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)所得油茶籽油提油率為36.26%~61.39%,α-生育酚、角鯊烯、β-谷甾醇和總酚含量分別為60~290、100~530、50~240 μg/g和2.46~31.28 μg/g,但與熱榨相比,其總酚含量較低[74];Hu Bin等[56]通過(guò)微波+超聲波輔助溶劑萃取,可將多酚含量從原來(lái)的87.50 μg/g提高到125.72 μg/g,提高了43.68%。然而,浸出法有機(jī)溶劑難以完全去除,所得茶油污染嚴(yán)重,受歡迎程度較低。

      冷榨完全通過(guò)物理作用,整個(gè)過(guò)程在低溫下進(jìn)行,所得毛油無(wú)需精煉,是最常用的生產(chǎn)高品質(zhì)健康油的方法[7]。吳雪輝等[75]探討了古法(汽蒸)、螺旋和液壓壓榨對(duì)油茶籽油品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)多酚和黃酮含量在古法壓榨油中最高(66.19 μg/g和86.54 μg/g),在液壓油中最低(17.53 μg/g和32.03 μg/g),但植物甾醇和生育酚則分別在液壓油和螺旋壓榨油中最高;石曉麗等[70]發(fā)現(xiàn)相比汽蒸液壓壓榨,快速液壓壓榨萃取得到的α-生育酚含量提高,表明壓榨方式顯著影響茶籽油天然活性成分。而與熱榨和溶劑萃取相比,冷榨可最大程度地保留茶籽油中天然香味、口感及營(yíng)養(yǎng)成分[7],其加工產(chǎn)品受歡迎程度較高。

      水酶法省去了化學(xué)精制步驟,保持了較好的油脂營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[24]。如水酶法制得油茶籽油生育酚和角鯊烯含量分別達(dá)204 μg/g和114 μg/g,而冷榨法所得油茶籽油生育酚和角鯊烯含量則分別為213 μg/g和113 μg/g[69]。但水酶法制油總酚含量較低[56,74],酶的使用成本大、生產(chǎn)周期長(zhǎng),難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。水法提油不可避免產(chǎn)生乳化,且乳狀液非常穩(wěn)定,即使采用化學(xué)、物理或酶等方法也不能完全消除[76]。Yang Jianyuan等[24]探索了一種新型水法提取油茶籽油的方法:通過(guò)加水研磨提取、收集乳化油,經(jīng)冷凍/解凍循環(huán),得到游離油。發(fā)現(xiàn)其提油率可達(dá)89.37%,具有較高含量的生育酚(257.64 μg/g)、角鯊烯(163.16 μg/g)和多酚(17.40 μg/g),與冷榨和微波輔助水酶萃取相當(dāng),具有潛在的開發(fā)價(jià)值。

      此外,超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction,SFE)[77]、亞臨界水萃?。╯ubcritical water extraction,SWE)[78-79]和分子蒸餾(molecular distillation,MD)等現(xiàn)代技術(shù)也被應(yīng)用于茶油萃取中[7]。苗建銀等[78]發(fā)現(xiàn)SFE-CO2油茶籽油的總酚含量(6.26 mg/g)和壓榨油(8.33 mg/g)相當(dāng),但其抑制葵花籽油儲(chǔ)藏過(guò)程過(guò)氧化值和硫代巴比妥酸值增加的能力更強(qiáng);Wu Hong等[79]建立了SWE同時(shí)提取油茶籽油和茶皂素的方法,發(fā)現(xiàn)原料質(zhì)量濃度10.79 g/mL下經(jīng)133.59 ℃提取32.03 min,兩者得率分別為94.07%和71.38%,且該方法下油茶籽油DPPH自由基清除率可達(dá)112.17 mmol/L,是溶劑浸出法的2.48 倍;Zhou Dan等[31]發(fā)現(xiàn)與SFE山茶油相比,SFE+MD山茶油酸值由2.93 mg/g顯著降低至0.63 mg/g,γ-生育酚(0.65 mg/100 g)、β-谷甾醇(64.56 mg/100 g)和角鯊烯(2.98 mg/100 g)可以有效保存,且無(wú)苯并(a)芘殘留。但由于技術(shù)條件和成本的限制,這些現(xiàn)代萃取技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還十分有限。同時(shí),對(duì)于這些制油工藝過(guò)程如何影響油茶籽油不同形態(tài)多酚組成,以及如何改變工藝參數(shù)進(jìn)而提高多酚積累尚待進(jìn)一步研究。

      4.2 精煉對(duì)油茶籽油多酚積累的影響

      傳統(tǒng)提取方法得到的毛油,通常含有游離脂肪酸、有害雜質(zhì)和色素等,還需經(jīng)過(guò)一系列的精煉過(guò)程,包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭和脫臘等[7]。研究發(fā)現(xiàn),不同精煉工藝對(duì)油茶籽油多酚含量影響顯著。如劉靜等[46]發(fā)現(xiàn)水浴和微波油茶籽毛油中總酚質(zhì)量濃度分別為15.44 μg/mL和34.31 μg/mL,精煉后分別降低了35%和8.4%。李志曉等[27]發(fā)現(xiàn)油茶籽油多酚含量隨精煉工序進(jìn)行呈線性下降,堿煉和最終脫臭后多酚損失率分別達(dá)到了80.50%和97.83%,表明堿煉和脫臭是影響精煉過(guò)程多酚含量的主要環(huán)節(jié)??赡苁且?yàn)閴A解更有利于多糖中結(jié)合酚的釋放,有效地裂解了與細(xì)胞壁結(jié)合的多酚酯鍵[49]。羅凡等[47]發(fā)現(xiàn)壓榨適度精煉最終所得冬化油的多酚含量分別是壓榨精煉和浸出精煉的3.31 倍和5.85 倍,而抗氧化活性指數(shù)則分別是其1.98 倍和8.11 倍,表明適度精煉以及先脫臭再冬化可使油茶多酚得到有效保留。但精煉步驟及精煉順序如何影響油茶籽油中多酚形態(tài),以及如何通過(guò)適度加工有效減少精煉工序,進(jìn)而提高結(jié)合酚含量,仍需進(jìn)行有效研究。

      4.3 預(yù)處理對(duì)油茶籽油多酚積累的影響

      油茶籽油傳統(tǒng)制取方法為油茶果采收后經(jīng)晾曬、脫蒲、干燥、榨前蒸炒、去殼、壓榨等工藝獲得毛油,再經(jīng)適當(dāng)精煉得到成品油[11]。油料預(yù)處理是制油前十分必要的工藝步驟,通常為各種形式的熱處理,目的在于鈍化胞內(nèi)脂肪酶、破壞細(xì)胞壁的屏障以及疏松細(xì)胞結(jié)構(gòu),使油脂更易從細(xì)胞內(nèi)滲出[29,80]。高溫蒸煮亦稱為蒸炒,是油料預(yù)處理中最常見(jiàn)的方法。李志曉等[74]發(fā)現(xiàn)100 ℃和130 ℃熱榨油茶籽油中多酚含量分別達(dá)到20.1 μg/g和25.5 μg/g,與冷榨油相比分別提高了5.7%和36.4%。羅凡等[81]發(fā)現(xiàn),壓榨前對(duì)油茶籽進(jìn)行炒制處理,將明顯影響壓榨后油茶籽油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間。如在30、60、90、120 ℃和150 ℃條件下,油茶籽經(jīng)加熱60 min,其壓榨油的氧化穩(wěn)定時(shí)間分別比初始延長(zhǎng)了4.4、5.0、4.4、3.1 倍和5.8 倍。激光共聚焦顯微鏡顯示,高溫蒸煮可破壞油料細(xì)胞壁,分離結(jié)合態(tài)的油脂-蛋白復(fù)合體,使油脂呈游離態(tài)[79],表明適當(dāng)加熱前處理能提高油茶籽油的氧化穩(wěn)定性。

      相對(duì)于熱風(fēng)和蒸煮,微波和紅外輻照屬于內(nèi)部加熱方式,可直接破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其溶出率升高,具有加熱均勻、節(jié)能、速度快、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)[29-30]。羅凡等[11]比較了不同干燥方式對(duì)壓榨油茶籽油品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)在紅外150 ℃下加熱120 min和微波700 W加熱20 min時(shí),所得油茶籽油總酚含量分別達(dá)到94.34 μg/g和84.48 μg/g,與初始相比分別升高了12.38 倍和10.99 倍,而在熱風(fēng)150 ℃下加熱120 min,其總酚含量為26.84 μg/g,與初始相比僅升高了2.81 倍。表明相對(duì)于傳統(tǒng)干燥方式,油茶籽經(jīng)微波或紅外高溫/高火力加熱,更能顯著提高其壓榨油中的總酚含量。楊楠等[73]進(jìn)一步研究了紅外前處理對(duì)油茶籽仁油和含殼油氧化穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)在150 ℃下反應(yīng)120 min時(shí),其油茶籽仁油和含殼油的氧化穩(wěn)定時(shí)間分別為11.92 h和7.51 h,分別是未加熱條件下的1.84 倍和1.24 倍。表明紅外預(yù)處理顯著提高了兩種油的氧化穩(wěn)定性,且對(duì)油茶籽仁油的影響更大。

      蒸汽爆破是一種較好的生物質(zhì)預(yù)處理方法,其通過(guò)高溫蒸煮的熱化學(xué)作用耦合瞬時(shí)爆破的物理撕裂作用,改變分子物化特性,有效改善物料在后續(xù)利用中的傳質(zhì)和反應(yīng)可及性[80]。目前,已有少量蒸汽閃爆預(yù)處理運(yùn)用在油料提取的研究中。Ni Shuangshuang等[82]使用檸檬酸浸泡+蒸汽閃爆乙醇提取玉米胚芽油,發(fā)現(xiàn)提油率可達(dá)93.74%,與未處理相比提高了22.8%,對(duì)提取率的促進(jìn)作用與長(zhǎng)時(shí)間高溫蒸煮等同。張善英等[28]研究了蒸汽爆破對(duì)油茶籽水代法提油品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)油茶籽經(jīng)1.6 MPa蒸汽爆破30 s,多酚、α-生育酚和角鯊烯含量顯著提高,分別達(dá)到13.96 μg/mL、507.85 μg/g和1 883.40 μg/g,分別是對(duì)照組的2.79、1.59 倍和1.16 倍。微觀結(jié)構(gòu)表明,經(jīng)蒸汽爆破處理的油茶籽表面層次增加、結(jié)構(gòu)變得粗糙,表明蒸汽爆破可改變物料表面結(jié)構(gòu)、加速細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放,顯示出其在油料預(yù)處理方面的巨大潛力。

      然而,熱處理不可避免地會(huì)對(duì)油茶籽的內(nèi)部形態(tài)、油茶籽油的功能營(yíng)養(yǎng)伴隨物及風(fēng)味品質(zhì)產(chǎn)生重要影響,如高溫工藝可能產(chǎn)生苯并(a)芘和美拉德反應(yīng)等[26]。相關(guān)性分析表明,酸值、過(guò)氧化值、角鯊烯、β-谷甾醇含量與油茶籽油的氧化穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān),而總酚及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與油茶籽油氧化穩(wěn)定性呈正相關(guān)[81]。表明角鯊烯和β-谷甾醇等抗氧化物質(zhì)并不是提高油茶籽油氧化穩(wěn)定性的活性成分,總酚和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可能是延長(zhǎng)油茶籽油氧化穩(wěn)定性的主要成分。楊楠等[73]發(fā)現(xiàn)隨著紅外加熱時(shí)間的延長(zhǎng),油茶籽仁油中乙二醛、丙酮醛和3-脫氧奧蘇糖等美拉德產(chǎn)物生成量逐漸增多,在150 ℃下反應(yīng)120 min時(shí)最高,分別為7.23、14.15、51.94 μg/g;而油茶籽仁油中3-脫氧奧蘇糖和乙二醛分別在120 ℃和150 ℃下才產(chǎn)生,表明在溫度較低(<120 ℃)時(shí)油茶籽油的多酚等天然抗氧化組分中的熱敏性成分隨加熱溫度而引起含量或形態(tài)的改變,而150 ℃條件下美拉德反應(yīng)產(chǎn)物可能是提高油茶籽油氧化穩(wěn)定性的主要成分[26,72,81]。然而,多酚形態(tài)變化和美拉德反應(yīng)都是復(fù)雜的反應(yīng)體系,影響油茶籽油氧化穩(wěn)定性的主要多酚物質(zhì)以及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物尚不十分清楚,其在加熱過(guò)程中具體組成及其產(chǎn)物的抗氧化機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

      5 結(jié) 語(yǔ)

      油茶籽油多酚形態(tài)研究尚處于起步階段,酚類形態(tài)分布的意義亟待揭示,不同形態(tài)多酚的抗氧化作用機(jī)制尚待闡明。為了最大程度地保留油茶籽油中活性成分多酚、降低處理強(qiáng)度、提高其利用價(jià)值,未來(lái)研究應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面:1)基于新型綠色溶劑,建立油茶籽、油茶籽油和油茶籽粕中不同形態(tài)多酚提取、純化和鑒定技術(shù);2)構(gòu)建我國(guó)油茶籽資源多酚指紋圖譜,探明油茶籽油多酚與產(chǎn)區(qū)和品種等的相關(guān)性;3)明確不同形態(tài)多酚在油茶籽不同部位的保留特性及在制油前后的轉(zhuǎn)移特征;4)探討新型制油方式、適度預(yù)處理、減少和改變精煉步驟等適度加工途徑對(duì)油茶籽油不同形態(tài)多酚組成和含量保留的影響;5)兼用體內(nèi)外抗氧化模型,明確多酚形態(tài)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)油茶籽油抗氧化效應(yīng)的貢獻(xiàn)程度,闡明多酚存在形態(tài)(尤其是結(jié)合酚)對(duì)油茶籽油抗氧化作用的影響機(jī)制。這些研究將為油茶籽油抗氧化理論提供新視角新思路,也為適度加工過(guò)程多酚保留與調(diào)控,以及建立多酚定向轉(zhuǎn)化控制體系提供理論指導(dǎo)。

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