紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油品質及抗氧化活性的影響

賈曉倩，張 琪，劉和平，王新順，曾云軍，鐘 耕

(1.西南大學 食品科學學院，重慶 400715; 2.重慶市紅蜻蜓油脂有限責任公司，重慶 400010;3.重慶市糧油質量監督檢驗站，重慶 400037)

紫蘇(PerillafrutescensL. Britt.)為唇形科草本植物，是我國傳統的中藥材及油料作物，主要分布于重慶、貴州、陜西、遼寧等地，其種植范圍廣，資源豐富。由紫蘇籽制得的油被稱為紫蘇籽油，其α-亞麻酸含量可達70.9%，且富含多酚、黃酮、生育酚、甾醇等活性成分[1-2]，不僅可以改善國人因傳統飲食導致的ω-6與ω-3脂肪酸比例失衡問題，還具有抗氧化[3]、降血脂[4]、抗炎[5]等功效，是一種良好的保健食用油。

食用油制備工藝中，油料預熱處理對油脂的品質有重要影響[6-7]。紅外預熱處理通過紅外輻射直接以電磁波方式加熱物料，熱效率高、無污染，能避免熱風傳導引起的熱損失，且具有紅外線可控性好的特點[8]，是一種有效的預熱處理方式。目前紅外預熱處理已在油料中有所應用，如：Suri等[6]研究表明，紅外預熱處理黑孜然籽提高了黑孜然籽油美拉德反應產物、葉綠素及類胡蘿卜素含量；王龍祥等[7]研究表明，紅外預熱處理制備的壓榨油茶籽油VE含量高于微波預熱處理的。紅外預熱處理效果因油料種類不同有所差異，為充分利用紫蘇籽油營養及活性成分，研究紅外預熱處理對紫蘇籽油品質的影響具有重要意義，但目前未見相關研究報道。

本文在不同條件(120、150、180℃分別預熱0、10、20、30 min)下紅外預熱處理紫蘇籽，采用壓榨法制備紫蘇籽油，研究紅外預熱處理前后紫蘇籽油理化指標、脂肪酸組成的變化規律，著重探討紅外預熱處理對紫蘇籽油褐度程度、活性成分含量、體外抗氧化活性及氧化穩定性的影響，旨在為紅外預熱處理在紫蘇籽中的應用提供依據，為探索紫蘇籽油抗氧化機理及影響氧化穩定性的因素提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

紫蘇籽，重慶市彭水苗族土家族自治縣黔中道紫蘇種植專業合作社；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-聯氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)，合肥博美生物科技有限責任公司；沒食子酸標準品、蘆丁標準品、β-谷甾醇標準品、γ-生育酚標準品、水溶性生育酚(Trolox)標準品，北京索萊寶科技有限公司；氫氧化鉀、三氯甲烷、冰乙酸、乙醇、甲醇，分析純，重慶川東化工(集團)有限公司。

1.1.2 儀器與設備

D02螺旋榨油機，東都寶電器科技有限公司；X3U格蘭仕電烤箱，廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；5804R高速冷凍離心機，德國Eppendorf公司；Agilent1200高效液相色譜儀、Agilent7890氣相色譜儀，美國安捷倫科技有限公司；UV-759紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；OXITEST油脂氧化分析儀，意大利VELP公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 紫蘇籽的紅外預熱處理

取適量除雜的紫蘇籽，于電烤箱120、150、180℃分別紅外預熱處理0、10、20、30 min(每隔5 min翻動一次)(0 min即未紅外預熱處理樣品，為對照)，取出于干燥器自然冷卻至室溫，分別用自封塑料袋封存備用。

1.2.2 紫蘇籽油的制備

取紅外預熱處理的紫蘇籽，用螺旋榨油機壓榨，經離心(5 000 r/min,10 min)、除雜后得紫蘇籽油，低溫避光儲存。

1.2.3 紫蘇籽油理化指標測定

酸值測定參考GB 5009.229—2016；過氧化值測定參考GB 5009.227—2016；碘值測定參考GB/T 5532—2008；皂化值測定參考GB/T 5534—2008。

1.2.4 紫蘇籽油脂肪酸組成測定

甲酯化：稱取紫蘇籽油0.060 0 g于10 mL離心管，加4 mL異辛烷、200 μL 2 mol/L氫氧化鉀-甲醇，振蕩30 s，靜置30 min，加1 g硫酸鈉，靜置澄清，上清液過0.22 μm濾膜，待測。

氣相色譜條件：SP-2560色譜柱(100 m×0.32 mm×0.25 μm)；進樣量1 μL；分流比60∶1；進樣口溫度225℃；FID檢測器溫度285℃；升溫程序為初始溫度100℃，保持4 min，以3℃/min升溫至240℃，保持15 min。以脂肪酸標樣保留時間定性，峰面積歸一化法定量。

1.2.5 紫蘇籽油褐變程度測定

參照Suri等[6]的方法，將紫蘇籽油與三氯甲烷按質量體積比1∶20混合，420 nm波長處測定吸光度。用吸光度表示紫蘇籽油的褐變程度，吸光度越大，表明紫蘇籽油褐變程度越深。

1.2.6 紫蘇籽油活性成分含量測定

多酚含量測定采用福林酚比色法[2]；黃酮含量測定采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法[2]；甾醇含量測定采用醋酐-濃硫酸法[9]；γ-生育酚含量測定參考GB 5009.82—2016。

1.2.7 紫蘇籽油抗氧化活性測定

1.2.7.1 紫蘇籽油甲醇提取液的制備

參考文獻[10]的方法并稍作修改。稱取2 g紫蘇籽油，加入3 mL無水甲醇，渦旋振蕩1 min，于25℃、4 500 r/min離心5 min，取上清液；殘余物以相同的方法重復提取兩次，合并上清液，低溫避光保存，測定DPPH自由基、ABTS自由基清除能力前分別用無水甲醇將提取液稀釋15、10倍。

1.2.7.2 DPPH自由基清除能力的測定

參考文獻[10]的方法并稍作修改。將3 mL提取液與2 mL 0.1 mmol/L DPPH無水甲醇溶液混合，劇烈搖動混勻，室溫避光靜置30 min，以無水甲醇為空白，采用分光光度計于517 nm波長處測定吸光度。按式(1)計算DPPH自由基清除率(Y)。

Y=(A1-A2)/A1×100%

(1)

式中：A1為2 mL DPPH無水甲醇溶液與3 mL無水甲醇混合的吸光度；A2為2 mL DPPH無水甲醇溶液與3 mL提取液反應的吸光度。

以Trolox為標準品繪制標準曲線，紫蘇籽油對DPPH自由基的清除能力以Trolox當量表示。

1.2.7.3 ABTS自由基清除能力的測定

參考文獻[11]的方法并稍作修改。將1 mL提取液與4 mL ABTS自由基工作液混合，室溫暗處反應7 min，以無水甲醇為空白，采用分光光度計于734 nm波長處測定吸光度。按式(2)計算ABTS自由基清除率(W)。

W=(A1-A2)/A1×100%

(2)

式中：A1為4 mL ABTS自由基工作液與1 mL無水甲醇混合的吸光度；A2為4 mL ABTS自由基工作液與1 mL提取液反應的吸光度。

以Trolox為標準品繪制標準曲線，紫蘇籽油對ABTS自由基的清除能力以Trolox當量表示。

1.2.8 紫蘇籽油氧化穩定性測定

采用油脂氧化分析儀測定紫蘇籽油的氧化誘導期(OSI)。測定條件：油樣10 g，溫度110℃，氧氣壓力0.6 MPa。

1.2.9 數據處理

所有試驗均重復3次，采用Excel 2016軟件處理數據，GraphPad Prime7作圖，SPSS19.0進行顯著性分析和雙變量Pearson相關性分析，P<0.05表示顯著，P<0.01表示極顯著。

2 結果與討論

2.1 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油理化指標的影響

2.1.1 對壓榨紫蘇籽油酸值的影響(見圖1)

由圖1可以看出，120℃下，酸值隨處理時間延長先升高后降低。鞠陽等[12]采用微波處理芝麻，結果發現，芝麻油酸值隨處理時間延長先升高后降低，與本研究結果一致。這可能是因為在水分和脂肪酶作用下，甘油三酯的酯鍵被水解產生游離脂肪酸，酸值升高；隨著處理時間延長，紫蘇籽水分含量降低、脂肪酶活性降低甚至失活[13]，甘油三酯水解減少，產生的游離脂肪酸隨之減少，酸值降低；另外，紫蘇籽預熱處理過程中酚酸類小分子酸的揮發也會導致酸值降低[14]。150、180℃下，酸值隨處理時間延長逐漸升高，可能是高溫條件下，油脂發生熱降解和氧化產生烷烴、醛、酯和羧酸等物質[14]，導致酸值升高，說明溫度過高會降低油脂品質。紅外預熱處理導致酸值升高，但處理前后壓榨紫蘇籽油酸值(KOH)在0.93～1.49 mg/g之間，符合LS/T 3254—2017《紫蘇籽油》中酸值(KOH)小于等于3 mg/g的限值規定。

圖1 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油酸值的影響

2.1.2 對壓榨紫蘇籽油過氧化值的影響(見圖2)

由圖2可以看出：120、150℃下，過氧化值均隨處理時間延長先升高后降低，可能是紫蘇籽油中的不飽和脂肪酸在熱、酶作用下被氧化生成氫過氧化物，過氧化值升高，處理時間繼續延長，發生二級氧化，氫過氧化物分解[14]，過氧化值降低；180℃下，過氧化值隨處理時間延長不斷降低，這可能是因為此條件下氫過氧化物生成速度始終小于其分解速度所致。紅外預熱處理前后紫蘇籽油過氧化值在0.021～0.061 g/100 g之間，遠低于LS/T 3254—2017《紫蘇籽油》中一級紫蘇籽油過氧化值小于等于0.15 g/100 g的限值規定。

圖2 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油過氧化值的影響

2.1.3 對壓榨紫蘇籽油碘值的影響(見圖3)

碘值在一定程度上反映了油脂的不飽和程度，碘值越大，說明油脂的不飽和脂肪酸含量越高。由圖3可以看出，紫蘇籽油碘值隨處理溫度升高和處理時間延長有所降低，180℃處理30 min時碘值降幅最大，原因是紅外預熱處理使油脂氧化和水解速度加劇，導致不飽和脂肪酸的損失[15]，從而使油脂品質降低。紅外預熱處理前后壓榨紫蘇籽油碘值(I)在188.5～204.8 g/100 g之間，說明紫蘇籽油不飽和脂肪酸豐富，營養價值較高，且碘值(I)均符合LS/T 3254—2017《紫蘇籽油》規定的152～208 g/100 g。

圖3 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油碘值的影響

2.1.4 對壓榨紫蘇籽油皂化值的影響(見圖4)

皂化值反映了油脂脂肪酸相對分子質量的大小或油脂中不皂化物含量的多少，皂化值越小，說明脂肪酸相對分子質量越大或油脂中不皂化物含量較高。由圖4可以看出，不同紅外預熱處理條件下壓榨紫蘇籽油皂化值均有一定程度的降低，說明不皂化物[16](甾醇、酚類、色素)含量增多。紅外預熱處理前后壓榨紫蘇籽油皂化值(KOH)在187.5～193.7 mg/g之間，符合LS/T 3254—2017《紫蘇籽油》規定的187～197 mg/g。

圖4 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油皂化值的影響

2.2 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油脂肪酸組成的影響

油脂的脂肪酸組成可作為評價其營養價值的重要指標。紅外預熱處理對紫蘇籽油主要脂肪酸組成的影響如表1所示。

表1 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油主要脂肪酸組成的影響

由表1可知，未紅外預熱處理制備的壓榨紫蘇籽油主要脂肪酸分別為α-亞麻酸(62.45%)、亞油酸(14.31%)、油酸(14.07%)、棕櫚酸(6.53%)、硬脂酸(1.88%)，均滿足LS/T 3254—2017《紫蘇籽油》脂肪酸組成及含量要求，其中α- 亞麻酸含量最高。紅外預熱處理對紫蘇籽油脂肪酸組成無顯著影響，紅外預熱處理后的紫蘇籽油仍可作為人體補充ω-3脂肪酸的良好來源。紅外預熱處理后不飽和脂肪酸占比有輕微降低，可能是因為不飽和脂肪酸降解。Suri等[6]采用紅外預熱處理后制備的黑孜然籽油脂肪酸含量變化趨勢與本研究結果類似。

2.3 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油褐變程度的影響(見圖5)

圖5 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油褐變程度的影響

紫蘇籽在紅外預熱處理過程中會發生美拉德反應，在高級階段生成棕褐色物質類黑精，使紫蘇籽油色澤加深，420 nm波長處的吸光度可表征紫蘇籽油褐變程度及類黑精的生成量。此外，研究表明，類黑精具有抗氧化活性，且與熱處理油脂色澤呈正相關[17-18]。由圖5可以看出，180℃紅外預熱處理條件下，紫蘇籽油褐變程度顯著增加。

龐莊水庫上游沒有排污口，點源污染基本不會發生，但也存在。如正在修建的太焦鐵路工程，就出現過污水排入水體情況。

2.4 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油活性成分含量的影響

2.4.1 對壓榨紫蘇籽油多酚含量的影響(見圖6)

圖6 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油多酚含量的影響

由圖6可以看出，180℃紅外預熱處理30 min條件下，紫蘇籽油多酚含量為114.3 mg/kg，比未紅外預熱處理樣品顯著增加77.0%(P<0.05)，原因可能是紅外預熱處理破壞了紫蘇籽細胞，且使結合態酚類物質的共價鍵斷裂生成游離酚類，增加了酚類物質的遷移率[17-20]。此外，紅外預熱處理過程中可能會生成具有酚類物質結構的美拉德反應產物，導致多酚含量增加[21]。多酚是一種天然的抗氧化物質，具有清除自由基、抗癌等生理活性[22]，試驗結果說明適當紅外預熱處理可提高紫蘇籽油品質。

2.4.2 對壓榨紫蘇籽油黃酮含量的影響(見圖7)

圖7 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油黃酮含量的影響

由圖7可以看出，180℃紅外預熱處理30 min條件下，紫蘇籽油黃酮含量為107.3 mg/kg，是未紅外預熱處理樣品的2.46倍，變化顯著(P<0.05)。黃酮是一種良好的抗氧化劑，紅外預熱處理導致紫蘇籽水分含量降低、脆性增加，細胞更易破裂，黃酮類物質向油脂的遷移率增加[21]，從而增加紫蘇籽油的黃酮含量，有益于紫蘇籽油生理功能提高。

2.4.3 對壓榨紫蘇籽油甾醇含量的影響(見圖8)

圖8 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油甾醇含量的影響

由圖8可以看出，120、150℃下，紫蘇籽油甾醇含量總體隨著處理時間延長而增加，180℃下，甾醇含量隨處理時間延長先增加后減少，180℃紅外預熱處理10 min條件下紫蘇籽油甾醇含量最高，為4 539.0 mg/kg，比未紅外預熱處理樣品增加9.03%。甾醇含量變化原因可能是，紅外預熱處理使嵌入紫蘇籽細胞質蛋白網的脂蛋白膜損傷和蛋白質體結構改變，破壞了其細胞結構，促進了甾醇溶出[23-24]，但隨著處理溫度升高和處理時間延長，甾醇氧化或異構化[25]，導致紫蘇籽油中甾醇含量降低。王楠楠等[26]采用高溫焙炒芝麻，結果發現，芝麻油甾醇含量隨焙炒時間延長先增加后減少，與本研究結果類似。甾醇具有降血糖、抗炎等生理功能[2]，且側鏈帶有乙烯基的甾醇具有抗聚合作用[25]，能保護油脂不被氧化，生產中可通過預熱處理提高紫蘇籽油甾醇含量，提高其品質。

圖9 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油γ-生育酚含量的影響

生育酚能夠阻止自由基鏈式反應，抑制脂質過氧化且增強機體免疫力[22]，紫蘇籽油含有3種生育酚，即α-、β-、γ-生育酚，其中γ-生育酚含量最高[1]。由圖9可以看出：120、150℃下，γ-生育酚含量隨處理時間延長降低，這是因為高溫易破壞生育酚結構，導致其含量降低；180℃下，γ-生育酚含量先增加后減少，原因是紅外預熱處理導致連接生育酚與蛋白質或磷脂的鍵被破壞[15]，紫蘇籽細胞結構發生熱損傷，使遷移到紫蘇籽油的生育酚含量增加，但長時間高溫預熱處理會導致生育酚大量熱降解，使其含量降低[27]，這可能會影響紫蘇籽油的抗氧化活性。

2.5 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油抗氧化活性的影響(見圖10)

由圖10可以看出，隨紅外預熱處理溫度的升高和處理時間的延長，紫蘇籽油抗氧化活性逐漸增強。180℃紅外預熱處理30 min，紫蘇籽油的DPPH、ABTS自由基清除率分別為未紅外預熱處理樣品的1.82、2.41倍，抗氧化能力變化顯著(P<0.05)，與已有研究結果相符[28]，該變化可能與酚類物質含量增加及具有抗氧化活性的美拉德反應產物[18]的生成有關。

2.6 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油氧化穩定性的影響(見圖11)

圖11 紅外預熱處理對壓榨紫蘇籽油氧化穩定性的影響

由圖11可以看出，紅外預熱處理可以顯著提高壓榨紫蘇籽油的氧化穩定性，延長貨架期。180℃紅外預熱處理30 min條件下，紫蘇籽油的氧化誘導期為1.74 h，為未紅外預熱處理樣品的3.74倍。雖然高溫導致壓榨紫蘇籽油γ-生育酚含量降低，但多酚、黃酮、甾醇含量增加，且高溫使紫蘇籽發生羰氨縮合反應，可能生成類黑精等美拉德反應產物[18]，各因素共同作用使紫蘇籽油氧化穩定性增強，但影響氧化穩定性的主導因素及機理需進一步探究。

2.7 紫蘇籽油抗氧化活性、氧化穩定性與褐變程度、活性成分含量的相關性分析

對紫蘇籽油抗氧化活性(DPPH、ABTS自由基清除能力)及氧化穩定性與褐變程度、活性成分(多酚、黃酮、甾醇、生育酚)含量作Pearson相關性分析，結果如表2所示。

表2 紫蘇籽油抗氧化活性、氧化穩定性與褐變程度、活性成分含量的相關性

從表2可以看出，紫蘇籽油的DPPH、ABTS自由基清除能力與褐變程度、多酚含量、黃酮含量呈極顯著正相關(P<0.01)，氧化穩定性與黃酮含量、多酚含量、褐變程度呈極顯著或顯著正相關(P<0.01,P<0.05)。Suri等[29]采用微波預熱處理亞麻籽，結果發現，亞麻籽油的DPPH自由基清除能力與多酚含量呈顯著正相關(r=0.887，P<0.05)，與褐變程度呈極顯著正相關(r=0.980，P<0.005)，與本研究結果類似。本研究結果說明多酚、黃酮是影響紫蘇籽油抗氧化活性的重要因素，且紅外預熱處理可能生成了具有抗氧化活性的美拉德反應產物[30]，紫蘇籽體系內各因素相互作用，提高了紫蘇籽油氧化穩定性，延長其貨架期，同時表明紫蘇籽油酚類物質對其生物活性和生理功能的發揮具有一定貢獻。

3 結 論

紫蘇籽預熱處理是影響紫蘇籽油品質的重要工序，紅外預熱處理能夠保證紫蘇籽油的理化品質符合紫蘇籽油質量標準，同時增加紫蘇籽油多酚、黃酮、甾醇含量和褐變程度，并提高其抗氧化活性及氧化穩定性，且抗氧化活性、氧化穩定性與紫蘇籽油黃酮、多酚含量和褐度程度呈極顯著或顯著正相關(P<0.01,P<0.05)。180℃紅外預熱處理紫蘇籽30 min，壓榨紫蘇籽油多酚含量、黃酮含量、DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、氧化穩定性分別為未紅外預熱處理樣品的1.77、2.46、1.82、2.41、3.74倍，且對脂肪酸組成無顯著影響，適宜于紫蘇籽預熱處理。該研究結果可為紫蘇籽油的制備提供一定參考。