葵花籽炒籽條件對(duì)其油脂3-氯丙醇酯產(chǎn)生及品質(zhì)的影響

安 浩，馬宇翔，汪學(xué)德，鄭永戰(zhàn)

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001； 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，鄭州 450002)

葵花籽油是一種優(yōu)質(zhì)的食用油，其中壓榨葵花籽油最大程度上保留了葵花籽中的天然成分?？ㄗ延椭胁伙柡椭舅岷窟_(dá)80%以上，而且富含維生素E、胡蘿卜素以及鎂、磷、鈉、鈣、鐵、鉀、鋅等營養(yǎng)物質(zhì)，易被人體吸收，有“健康食用油”之稱[1-3]。

炒籽作為增強(qiáng)油脂風(fēng)味的關(guān)鍵工序，能夠賦予葵花籽油濃郁的香味，然而過高的炒籽溫度會(huì)使得油脂產(chǎn)生不良?xì)馕渡踔廉a(chǎn)生有害物質(zhì)，如3-氯丙醇酯。3-氯丙醇酯進(jìn)入人體后，會(huì)在腸道脂肪酶的作用下水解為3-氯丙醇(3-MCPD)，這是一種毒害作用更強(qiáng)的物質(zhì)，具有遺傳毒性、腎毒性甚至致癌性，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)將其劃分為2B類致癌物[4-6]。為應(yīng)對(duì)植物油中3-氯丙醇酯對(duì)人體的毒害作用，國際上多個(gè)國家和地區(qū)對(duì)其限量進(jìn)行評(píng)估，如歐盟委員會(huì)建議將食用油中3-氯丙醇酯的限量要求設(shè)定為1.25 mg/kg，嬰幼兒食品及配方食品中的限量要求設(shè)定為0.75 mg/kg[7]。同樣，聯(lián)合國食品添加劑專家委員會(huì)(JECFA)也制定了3-氯丙醇酯的限量標(biāo)準(zhǔn)，每日容許攝入量(TDI)為不超過2 μg/kg(以體重計(jì))。劉春梅等[8]研究了炒籽溫度對(duì)菜籽油風(fēng)味和3-氯丙醇酯、維生素E、甾醇含量的影響，王永瑞[9]對(duì)炒籽胡麻油中3-氯丙醇酯的消長規(guī)律進(jìn)行了研究。以上研究均表明3-氯丙醇酯的產(chǎn)生與炒籽溫度具有極強(qiáng)的相關(guān)性，3-氯丙醇酯含量隨炒籽溫度的升高而增加。炒籽過程不僅影響油脂風(fēng)味，而且影響油脂中風(fēng)險(xiǎn)成分和營養(yǎng)成分。在高溫條件下油脂發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致葵花籽油污染物水平大幅度提高，并且油中的營養(yǎng)成分如維生素E等會(huì)發(fā)生損失，所以對(duì)葵花籽炒籽溫度和炒籽時(shí)間進(jìn)行調(diào)控，對(duì)于生產(chǎn)高品質(zhì)的葵花籽油具有重要意義。因此，本文研究炒籽條件對(duì)壓榨葵花籽油3-氯丙醇酯產(chǎn)生及品質(zhì)的影響，以期對(duì)生產(chǎn)高品質(zhì)葵花籽油提供一定理論參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

葵花籽原料，產(chǎn)地為中國甘肅(澳葵33號(hào)帶殼葵花籽)、中國內(nèi)蒙古(無殼葵花籽)和保加利亞(無殼葵花籽)，由當(dāng)?shù)赜椭a(chǎn)企業(yè)提供。

苯基硼酸(PBA)(純度≥97%)，Aladdin公司；1,2-二油酸-3-氯丙醇酯(純度≥98%)、1,2-二油酸-3-氯丙醇酯-D5(純度≥98%)標(biāo)準(zhǔn)品，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；農(nóng)殘級(jí)正己烷，甲醇、乙酸乙酯、異丙醇、甲基叔丁基醚均為色譜純，美國VBS公司；氯化鈉為優(yōu)級(jí)純；α-、β-、γ-、δ-生育酚和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%)，Sigma Aldrich公司；其余試劑為分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

Trace1310-ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、ICS-2100離子色譜儀，美國Thermo Fisher公司；e2695高效液相色譜儀，美國Waters公司；7890B氣相色譜儀，美國Agilent公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葵花籽原料主要組分分析

水分含量測定參照GB 5009.3—2016；粗脂肪含量測定參照GB/T 6433—2006；粗蛋白質(zhì)含量測定參照GB/T 6432—2018。

1.2.2 葵花籽油的制備

每次稱取約500 g葵花籽進(jìn)行炒籽，設(shè)定炒籽溫度分別為200℃和220℃，炒籽時(shí)間分別為15、20、30 min和40 min。炒籽之后的葵花籽用液壓榨油機(jī)進(jìn)行壓榨，再離心分離去渣后得到葵花籽油，置于-4℃冰箱冷藏備用。

1.2.3 葵花籽油中3-氯丙醇酯含量的測定

3-氯丙醇酯含量的測定參照GB 5009.191—2016中第三法及苗雨田等[10]的方法。

1.2.4 葵花籽原料和葵花籽油中氯離子含量的測定

葵花籽原料中氯離子含量的測定參照DB37/T 1555—2010。

葵花籽油中氯離子含量測定參考王璐陽[11]的方法。

1.2.5 葵花籽油中甘油酯組成測定

甘油酯組成測定參考馬靖軒等[12]的方法。取2滴葵花籽油并用1 mL色譜純正己烷溶解，渦旋混勻后加入適量無水硫酸鈉除水，濾膜過濾進(jìn)氣相小瓶備用，待氣相色譜測定。

色譜條件：DB-1ht色譜柱(30 m×250 μm×0.1 μm)；載氣為高純氮?dú)?純度≥99.99%)，流速4 mL/min；柱升溫程序?yàn)槌鯗?0℃，以20℃/min升至200℃，再以10℃/min升至240℃，再以40℃/min 升至360℃，保持10 min；進(jìn)樣量1 μL；分流比40∶1；進(jìn)樣口溫度350℃，檢測器溫度400℃。各組分含量采用峰面積歸一化法計(jì)算。

1.2.6 葵花籽油中維生素E組分含量的測定

維生素E組分含量測定參照GB/T 26635—2011及溫運(yùn)啟等[13]的方法。

1.2.7 葵花籽油酸值、過氧化值和色澤的測定

酸值測定參照GB 5009.229—2016；過氧化值測定參照GB 5009.227—2016；色澤測定參照GB/T 22460—2008。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010、IBM SPSS Statistics 21和Origin 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和繪圖，采用Duncan法進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葵花籽原料的主要組分

3個(gè)不同產(chǎn)地葵花籽原料的主要組分含量如表1所示。

表1 葵花籽原料的主要組分含量 %

由表1可知，葵花籽原料中粗脂肪含量最高(約占油料質(zhì)量的50%)，其次是粗蛋白質(zhì)，水分含量最低。保加利亞葵花籽粗脂肪含量最高，為59.29%，中國甘肅葵花籽粗脂肪含量最低，為47.24%；中國內(nèi)蒙古葵花籽粗蛋白質(zhì)含量最高，為18.83%，中國甘肅葵花籽粗蛋白質(zhì)含量最低，為17.11%；中國甘肅葵花籽水分含量最高，為3.99%，保加利亞葵花籽水分含量最低，為2.55%。

2.2 葵花籽原料中氯離子含量和炒籽條件對(duì)葵花籽與葵花籽油中氯離子含量的影響

3個(gè)不同產(chǎn)地葵花籽原料中氯離子含量見表2。

表2 葵花籽原料中氯離子含量

由表2可以看出，3個(gè)不同產(chǎn)地葵花籽均含有氯離子，且不同產(chǎn)地葵花籽氯離子含量有較大的差別。中國內(nèi)蒙古無殼葵花籽中氯離子含量最高，達(dá)到了388.44 mg/kg，而中國甘肅澳葵33號(hào)帶殼葵花籽中氯離子含量最低，為179.13 mg/kg。灌溉、降水與含氯化肥的使用等是土壤中氯來源的重要部分。植物體內(nèi)的氯元素既可以通過常規(guī)的土壤根系吸收，也可以通過葉面吸收，有著極高的吸收效率，在植物體內(nèi)多以離子形態(tài)存在[14]。土壤、空氣、施肥和灌溉用水等都有可能是油料作物中氯離子的來源，從而影響油料中氯離子含量。

油料中氯離子含量對(duì)3-氯丙醇酯的生成具有重要影響。王永瑞等[15]研究了加熱條件下氯化鈉添加量對(duì)初榨胡麻油中3-氯丙醇酯產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明，隨著氯化鈉添加量的增加，初榨胡麻油中3-氯丙醇酯的含量呈上升趨勢，且上升趨勢明顯。其原因可能是氯離子親核攻擊甘油三酯上的?；?，或是氯離子親核攻擊甘二酯、甘一酯上的羥基，導(dǎo)致了3-氯丙醇酯的形成[16-17]。

表3為不同炒籽條件對(duì)葵花籽原料中氯離子含量的影響，表4為不同炒籽條件對(duì)葵花籽油中氯離子含量的影響。

表3 不同炒籽條件對(duì)葵花籽原料中氯離子含量的影響

表4 不同炒籽條件對(duì)葵花籽油中氯離子含量的影響

由表3可知：3個(gè)產(chǎn)地葵花籽原料在經(jīng)過不同炒籽過程后其氯離子含量大幅度下降，并且中國內(nèi)蒙古葵花籽中氯離子含量下降幅度最大，為330.86～348.00 mg/kg；保加利亞葵花籽下降幅度次之，為184.22～207.36 mg/kg；中國甘肅葵花籽下降幅度最小，為134.02～140.96 mg/kg。這是因?yàn)樵诟邷爻醋堰^程中，葵花籽原料中氯離子通過親核反應(yīng)大量生成污染物3-氯丙醇酯。

由表4可以看出，3個(gè)產(chǎn)地葵花籽原料經(jīng)高溫炒籽壓榨后其油脂中氯離子含量位于0.28～1.26 mg/kg之間，其中保加利亞葵花籽油中氯離子含量較高，為0.46～1.26 mg/kg，其次是中國內(nèi)蒙古葵花籽油，氯離子含量為0.32～0.87 mg/kg，氯離子含量最低的是中國甘肅葵花籽油，為0.28～0.58 mg/kg。

2.3 炒籽條件對(duì)壓榨葵花籽油中甘油酯組成的影響

在高溫炒籽過程中，根據(jù)環(huán)酰氧鎓離子中間體機(jī)制，認(rèn)為甘一酯、甘二酯和甘三酯去羥基或者?；纬森h(huán)酰氧鎓離子，氯離子對(duì)環(huán)酰氧鎓離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行親核攻擊形成3-氯丙醇酯。Rahn等[18]將純甘油酯在ZnCl2存在條件下加熱到90℃時(shí)形成3-氯丙醇酯和2-氯丙醇酯，經(jīng)過紅外光譜分析檢測到環(huán)酰氧鎓離子的特征吸收峰，證實(shí)了這一機(jī)制。又或者甘油酯在高溫環(huán)境下發(fā)生一系列水解反應(yīng)，產(chǎn)生的甘一酯和甘二酯作為3-氯丙醇酯的前體物質(zhì)參與反應(yīng)生成3-氯丙醇酯。表5為不同炒籽條件下葵花籽油甘油酯組成。

由表5可以看出：中國甘肅葵花籽油中甘三酯含量為95.20%～97.35%，甘一酯含量為0.52%～0.82%，甘二酯含量為1.83%～4.12%，在200℃和220℃的炒籽溫度下，炒籽時(shí)間對(duì)甘二酯和甘三酯含量有顯著性影響(P<0.05),而對(duì)甘一酯含量無顯著性影響；中國內(nèi)蒙古葵花籽油中甘三酯含量為95.36%～98.21%，甘一酯含量為0.46%～0.72%，甘二酯含量為1.33%～3.92%，在200℃炒籽溫度下，炒籽時(shí)間對(duì)甘一酯、甘二酯和甘三酯含量都存在顯著性影響(P<0.05)，在220℃炒籽溫度下，炒籽時(shí)間對(duì)甘二酯和甘三酯含量有顯著性影響(P<0.05),而對(duì)甘一酯含量無顯著性影響；保加利亞葵花籽油中甘三酯含量為94.75%～97.96%，甘一酯含量為0.69%～0.98%，甘二酯含量為1.35%～4.53%，在2個(gè)炒籽溫度下，炒籽時(shí)間對(duì)甘一酯、甘二酯和甘三酯含量都存在顯著性影響(P<0.05)。

表5 不同炒籽條件對(duì)葵花籽油中甘油酯組成的影響

張家楓等[19]分析不同食用油的甘油酯組成，結(jié)果表明，甘三酯含量最高，為81.26%～99.11%，甘二酯和甘一酯含量分別為0.79%～13.94%和ND～4.84%，本實(shí)驗(yàn)測定葵花籽油中甘油酯組成的結(jié)果與之類似。

2.4 炒籽條件對(duì)葵花籽油中3-氯丙醇酯含量的影響

炒籽條件對(duì)葵花籽油中3-氯丙醇酯含量的影響如表6所示。

表6 不同炒籽條件對(duì)葵花籽油中3-氯丙醇酯含量的影響

由表6可知，中國內(nèi)蒙古葵花籽油中3-氯丙醇酯含量最高，與炒籽過程其原料中氯離子含量下降幅度最大一致。在200℃炒籽溫度下，3個(gè)產(chǎn)地葵花籽原料壓榨制取的油脂中3-氯丙醇酯含量隨炒籽時(shí)間延長而增加，其中中國甘肅和保加利亞2個(gè)產(chǎn)地的原料經(jīng)過15 min的炒籽其油脂中未檢出3-氯丙醇酯；3個(gè)產(chǎn)地葵花籽油中3-氯丙醇酯含量范圍為ND～1.08 mg/kg，未超過歐盟限定標(biāo)準(zhǔn)(1.25 mg/kg)。220℃炒籽溫度下不同炒籽時(shí)間對(duì)葵花籽油中3-氯丙醇酯含量的影響與炒籽溫度為200℃時(shí)相同，均為3-氯丙醇酯含量隨炒籽時(shí)間延長而增加，但3個(gè)產(chǎn)地葵花籽油3-氯丙醇酯含量增長幅度有所不同，其中，中國甘肅葵花籽油中3-氯丙醇酯含量在炒籽時(shí)間15～40 min范圍內(nèi)由0.27 mg/kg增長到9.72 mg/kg，增加了35倍，中國內(nèi)蒙古葵花籽油中3-氯丙醇酯含量由2.98 mg/kg增長到20.85 mg/kg，增加了6倍，保加利亞葵花籽油中3-氯丙醇酯含量由2.06 mg/kg增長到14.32 mg/kg，增加了6倍，3個(gè)產(chǎn)地葵花籽油中3-氯丙醇酯含量以中國甘肅葵花籽油增長幅度最大。

2.5 炒籽條件對(duì)壓榨葵花籽油中維生素E含量的影響

維生素E是一種天然的脂溶性維生素，結(jié)構(gòu)中含有酚羥基，具有很強(qiáng)的抗氧化能力，是食用油脂中最主要的抗氧化成分之一[20]。所以，在油脂生產(chǎn)加工過程中要盡量減少維生素E的損失。不同炒籽條件對(duì)葵花籽油中維生素E含量的影響如表7所示。

表7 不同炒籽條件對(duì)葵花籽油中維生素E含量的影響

從表7可以看出，葵花籽油中檢測出的維生素E主要有α-生育酚、(β+γ)-生育酚、(α+β+γ)-生育三烯酚，其中α-生育酚含量最高。中國甘肅葵花籽油中維生素E總量為82.1～157.7 mg/kg，中國內(nèi)蒙古葵花籽油中維生素E總量為91.1～152.1 mg/kg，保加利亞葵花籽油中維生素E總量為51.2～167.7 mg/kg。對(duì)3個(gè)產(chǎn)地葵花籽油來說，隨炒籽溫度的升高，維生素E總量均降低，可能的原因是維生素E受到高溫氧化而發(fā)生損耗。另外，在同一炒籽溫度條件下，隨炒籽時(shí)間的延長維生素E總量增加，可能的原因是長時(shí)間加熱破壞了細(xì)胞膜，從而使維生素E從油料中釋放出來，也可能是因?yàn)榫S生素E和蛋白質(zhì)或磷脂之間的結(jié)合在高溫環(huán)境受到破壞，使得維生素E成為游離狀態(tài)[21]。

2.6 炒籽條件對(duì)壓榨葵花籽油酸值、過氧化值和色澤的影響

不同炒籽條件對(duì)壓榨葵花籽油酸值、過氧化值和色澤(紅值)的影響如表8所示。

由表8可知：葵花籽油的酸值隨炒籽溫度的升高和炒籽時(shí)間的延長呈上升趨勢，這可能是因?yàn)楦邷剡^程促進(jìn)甘三酯氧化和分解，生成更多酸類成分如游離脂肪酸；過氧化值隨炒籽時(shí)間的延長呈上升趨勢，但隨炒籽溫度的升高而下降，這是因?yàn)橛椭械牟伙柡椭舅岬任镔|(zhì)在熱作用下分解，進(jìn)而與空氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致油脂的過氧化值升高，但當(dāng)溫度過高時(shí)，初級(jí)氧化產(chǎn)物如氫過氧化物結(jié)構(gòu)受到破壞發(fā)生分解，生成次級(jí)氧化產(chǎn)物，故過氧化值出現(xiàn)下降趨勢[22]。油脂色澤隨著炒籽溫度的升高和炒籽時(shí)間的延長而加深，可能的原因是在高溫焙炒過程中產(chǎn)生大量的褐變產(chǎn)物，同時(shí)還有可能伴隨著炭化過程，正是由于這些反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入壓榨葵花籽油中才導(dǎo)致油脂色澤加深，此外維生素E在高溫條件下被氧化形成深紅色的苯并呋喃5,6-醌，進(jìn)一步加深了油脂的色澤[23]。

表8 不同炒籽條件對(duì)葵花籽油酸值、過氧化值和色澤(紅值)的影響

3 結(jié) 論

研究了炒籽條件(炒籽溫度、炒籽時(shí)間)對(duì)葵花籽原料氯離子含量及壓榨葵花籽油中3-氯丙醇酯、氯離子、維生素E含量及甘油酯組成、酸值、過氧化值和色澤(紅值)的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過炒籽后中國內(nèi)蒙古葵花籽中氯離子含量下降幅度最大；隨著炒籽溫度升高和炒籽時(shí)間的延長，壓榨葵花籽油中3-氯丙醇酯含量逐漸增多，中國內(nèi)蒙古葵花籽油中3-氯丙醇酯含量最高；3個(gè)不同產(chǎn)地葵花籽原料經(jīng)高溫炒籽壓榨后油脂中氯離子含量為0.28～1.26 mg/kg，其中保加利亞葵花籽油中氯離子含量較高，為0.46～1.26 mg/kg，其次是中國內(nèi)蒙古葵花籽油，氯離子含量為0.32～0.87 mg/kg，氯離子含量最少的是中國甘肅葵花籽油，為0.28～0.58 mg/kg；葵花籽油中甘油酯組成受炒籽時(shí)間的影響顯著；營養(yǎng)成分維生素E受炒籽條件的影響顯著，維生素E總量隨著炒籽時(shí)間的延長而增加，隨著炒籽溫度的升高而降低；理化指標(biāo)如酸值、過氧化值和色澤(紅值)隨炒籽溫度升高和炒籽時(shí)間延長而出現(xiàn)規(guī)律性的變化。綜合葵花籽油安全品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)，建議葵花籽油生產(chǎn)以炒籽溫度不超過200℃、炒籽時(shí)間不超過30 min為佳。