光照萌發(fā)對亞麻籽油中脂質(zhì)伴隨物含量的影響

劉曉晨,楊光*,楊波,周盛敏

1(上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院 上海,200093) 2(豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司 上海,200137)

亞麻籽油由亞麻籽制取，含有高達85%的不飽和脂肪酸,此外,還含有生育酚、黃酮、多酚、甾醇等微量營養(yǎng)成分,在預(yù)防和降低自身免疫性疾病、心血管疾病等發(fā)生中發(fā)揮重要作用。

種子在萌發(fā)初期酶活性增加,在酶的作用下,一些常量營養(yǎng)素(脂肪、碳水化合物等)分解代謝或者降解為簡單的化合物供胚吸收,并且在種子中也發(fā)生了許多生理代謝變化。萌發(fā)后不僅種子的營養(yǎng)價值得到了提高,蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)變得更容易被人類吸收與利用[1],種子中有毒、有害或抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)也被降解或消除[2]。此外,在種子中積累了一些次生代謝產(chǎn)物,例如多酚、維生素E、γ-氨基丁酸等[3-6],萌發(fā)的亞麻籽多酚和黃酮的含量顯著升高[7-9],脂質(zhì)伴隨物的含量也有所增加,但是這些營養(yǎng)物質(zhì)是否可以遷移到油中,從而整體改善亞麻籽油中營養(yǎng)價值,目前較少有學(xué)者報道。

光照會促進植物生長,同時也是調(diào)節(jié)植物體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的關(guān)鍵因素,它可以有效降低植物體內(nèi)的硝酸鹽濃度、提高維生素C、類胡蘿卜素、多酚、黃酮的含量[10],SIMLAT等[11]研究光照對甜葉菊種子萌發(fā)的影響,發(fā)現(xiàn)藍色LED燈對類胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b有積極影響,并且會積累大量的酚類和可溶性糖。光照會促進植物化學(xué)物質(zhì)的積累并且增加其抗氧化性[12-13]。所以,光照對于種子萌發(fā)過程中脂質(zhì)伴隨物的積累以及抗氧化活性是有一定效果的。

本研究在光照萌發(fā)條件下,探究亞麻籽萌發(fā)過程中所壓榨出的亞麻籽油的脂質(zhì)伴隨物成分以及抗氧化活性的變化,以期開發(fā)出一款營養(yǎng)豐富、高品質(zhì)的亞麻籽油。

1 材料與方法

1.1 材料

亞麻籽,產(chǎn)地俄羅斯；石油醚(30～60 ℃)、異丙醇、冰醋酸、三氯甲烷、KI、福林酚試劑、二氯甲烷、無水甲醇、無水乙醇、正己烷、Na2CO3、異辛烷、NaHSO4、乙酸乙酯、Na2SO4、沒食子酸標(biāo)品,純度≥90%,分析純,上海國藥集團；1.1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、α-,γ-生育酚標(biāo)品,純度≥99%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司；硅烷化試劑,純度≥99%,上海麥克林生化科技有限公司；β-膽甾烷醇,純度≥99%,西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器

FX7螺旋壓榨機,廣州旭眾食品機械有限公司；FD115烘箱,上海智鳶機電設(shè)備有限公司；UV1800紫外分光光度計,日本島津公司；臺式高速冷凍離心機,德國艾本德股份公司；全自動脂肪提取儀,美國ANKOM公司；Agilent 7890 配FID檢測器和自動進樣器、1200液相色譜儀,安捷倫科技有限公司；743 型食品氧化性儀,瑞士萬通中國有限公司PHILIPS GreenPower TLED DR/W 紅光/白光植物生長燈,飛利浦(中國)投資有限公司; ANKOM XT15i型自動脂肪分析儀, 美國安康公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 亞麻籽萌發(fā)方法

取大約30 g亞麻籽,挑揀出壞、不完整的種子,放入25 ℃水中浸泡4 h,流動水沖洗3遍,去除一部分膠,在發(fā)芽盤中盛1 000 g水,網(wǎng)盤格上平鋪一層濕潤紗布,將薄薄一層亞麻籽平鋪在紗布上,水不沒過亞麻籽,放置在(25±3) ℃的恒溫室內(nèi),種子需在植物生長燈(光照距離50 cm,光照強度24 μmol/s)下生長。光周期：黑暗8 h,光照16 h,1天噴5～6次水,使種子保持濕潤,每天換1次水,以防止長菌,分別在0、1、2、3、4天取樣、烘干(55 ℃),冷壓榨出亞麻籽油,6 000 r/min 離心,濾紙過濾,儲存在-18 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 理化指標(biāo)的測定

水分測定：參照 GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》[14]；根長測定：隨機選取10根萌發(fā)的亞麻籽，用直尺測量根長；酸價測定：參照 GB 5009.229—2016《食品中酸價的測定》[15]；過氧化值測定：參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》[16]；脂肪酸測定：參照GB 5009.168—2016 《食品中脂肪酸的測定》[17]；反式脂肪酸測定：參照GB 5009.257—2016 《食品中反式脂肪酸的測定》[18]；含油率測定：稱取(1.00±0.05)g樣品于濾袋中,記下樣品質(zhì)量m,濾紙袋與樣品總質(zhì)量m3,在烘箱105 ℃條件下干燥3 h,冷卻至室溫,稱質(zhì)量m1,將濾紙袋放入全自動脂肪分析儀中進行索氏提取,提取完畢后,取出濾袋,放在烘箱105 ℃下干燥1 h,冷卻至室溫,稱質(zhì)量m2。種子含油率按公式(1)計算:

(1)

1.3.3 典型脂質(zhì)伴隨物的測定

生育酚含量的測定：參照 GB/T 26635—2011 《動植物油脂生育酚及生育三烯酚含量測定高效液相色譜法》[19]；β-胡蘿卜素含量的測定:參照 GB 8821—2011《食品添加劑 β-胡蘿卜素》[20]；多酚的測定：參照 LST 6119—2017 《植物油中多酚的測定》[21],沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線：y=0.010 3x+0.021 9,R2=0.999 9。甾醇的測定：參照 NY/T 3111—2017 《植物油中的甾醇測定》[22]；葉綠素的測定：采用紫外分光光度全波長掃描法測定[23]。

1.3.4 油脂體外抗氧化活性的測定

采用王屋梁等[24]的方法測定亞麻籽油中的全油DPPH自由基清除能力。

1.3.5 油脂的氧化穩(wěn)定性(oxidative stability,OSI)的測定

OSI 的測定方法：準(zhǔn)確稱取(3.0±0.1)g樣品到反應(yīng)池試管中,接收槽加入60 g去離子水,按要求組裝好反應(yīng)容器,設(shè)定加熱溫度為110 ℃,進氣流量20 L/h。

1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有指標(biāo)測定均設(shè)3組重復(fù),采用 SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,用 Duncan 法對結(jié)果進行顯著性分析,P<0.05 時表示存在顯著性差異,運用 Origin 8.5 軟件作圖,數(shù)據(jù)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞麻籽中含水率、含油率、根長的變化

亞麻籽在萌發(fā)過程中,含水率、含油率、根長的變化見表1,隨著萌發(fā)時間增加,亞麻籽中的含水率呈現(xiàn)先快速升高后緩慢升高的趨勢,由6.91%增加到86.19%。相應(yīng)的,根長也不斷增加,發(fā)芽亞麻籽胚根的伸長表現(xiàn)出由快到慢的趨勢,亞麻籽的胚根長度增加(增加胚根長度占前1 d胚根長度)百分比為286.21%、257.14%、49.75%。隨著發(fā)芽時間的延長,其伸長趨勢逐漸下降。因此,亞麻籽最有效的伸長期可能是萌發(fā)初期。亞麻籽萌發(fā)過程中,含油率不斷下降,這是因為脂肪是種子萌發(fā)過程中參與分解代謝的主要成分,隨著萌發(fā)進行,種子中的脂肪酶活性增加,亞麻籽中的脂肪降解成脂肪酸,為種子萌發(fā)提供能量[25],在萌發(fā)第4天,含油率急劇下降到19.62%。

表1 在光照萌發(fā)條件下亞麻籽中的水分、粗脂肪和根長變化Table 1 The moisture,crude fat,and length of flaxseed during light germination

2.2 亞麻籽油中酸價、過氧化值的變化

過氧化值、酸價是衡量亞麻籽油品質(zhì)優(yōu)劣的基本指標(biāo)。由表2可知,亞麻籽油中的酸價、過氧化值隨著萌發(fā)時間的增加不斷增加,這進一步說明,隨著萌發(fā)的進行,油中游離脂肪酸含量會增加,亞麻籽油質(zhì)量降低。

表2 在光照萌發(fā)條件下亞麻籽油的酸值、過氧化值變化Table 2 Acid value and peroxide value of flaxseed oil during light germination

2.3 亞麻籽油中脂肪酸、反式脂肪酸的變化

由表3可知,通過萌發(fā)處理,亞麻籽油的脂肪酸含量和種類沒有明顯變化,但是,α-亞麻酸的含量有稍微降低,原因可能是α-亞麻酸從甘油酯上分離后轉(zhuǎn)運到特殊的過氧化物酶體—乙醛酸循環(huán)體中，在乙醛酸循環(huán)體(β-氧化)中，通過乙?；缸饔米罱K轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A，在這個過程中，植物細胞內(nèi)與乙醛酸循環(huán)相互偶聯(lián)促進糖異生作用，從而實現(xiàn)糖類再生，為種子萌發(fā)提供一部分能量[26]。此外,萌發(fā)過程中反式脂肪酸含量沒有明顯的變化,含量一直穩(wěn)定在0.32%左右。

表3 在光照萌發(fā)條件下亞麻籽油的脂肪酸含量變化 單位：%

2.4 亞麻籽油中生育酚含量的變化

生育酚是一種對人十分有益的植物活性成分，在所有的谷物組織(胚乳、胚芽和外層)中都有發(fā)現(xiàn)。其中,在胚乳中的濃度最低,在胚芽中的濃度最高[27]。目前,α-生育酚的活性很高,并且能夠滿足人類對維生素E的需求。維生素E可以與多不飽和脂肪酸在氧化過程中所產(chǎn)生的不利的氧化產(chǎn)物相互作用,抑制膜中的多不飽和脂肪酸的氧化,從而穩(wěn)定膜并捕獲自由基和脂質(zhì)氧化產(chǎn)物[28]。

由圖1可知,α-生育酚的含量隨著萌發(fā)時間的增加不斷增加,萌發(fā)4 d后增加到196 mg/kg,光照萌發(fā)是有利于促進α-生育酚的生成。此外,γ-生育酚含量是呈現(xiàn)不斷下降的趨勢,所以,光照萌發(fā)是促進α-生育酚和γ-生育酚異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化。

從整體來看,隨著萌發(fā)時間的增加,總生育酚含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,生物活性較高的α-生育酚含量明顯升高,相應(yīng)的伴隨著γ-生育酚含量下降,也有學(xué)者認(rèn)為γ-生育酚含量下降是因為γ-生育酚是α-生育酚直接前體,在發(fā)芽過程中γ-生育酚發(fā)生還原,轉(zhuǎn)化成異構(gòu)體α-生育酚[28]。

圖1 在光照萌發(fā)過程中亞麻籽油中的生育酚成分的變化Fig.1 Changes in tocopherol compositions of flaxseed oil during light germination

HAHM等[29]在研究萌發(fā)4 d的芝麻時也發(fā)現(xiàn),α-生育酚的含量增加到32 mg/100 g,而γ-生育酚的減少量超過50%,總生育酚含量在第4天達到最高。與本實驗的研究結(jié)果有著相似的趨勢。

2.5 亞麻籽油中β-胡蘿卜素含量的變化

β-胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)中含11個有效共軛雙鍵,因此具有較好的抗光敏氧化效果。并且,β-胡蘿卜素是植物中最重要和分布最廣的類胡蘿卜素,相比其他類胡蘿卜素能更有效地轉(zhuǎn)化為維生素A[30],所以,β-胡蘿卜素作為維生素A的前體,對亞麻籽油的營養(yǎng)品質(zhì)具有一定貢獻。

由圖2可知,光照可極大程度地促進β-胡蘿卜素的形成,萌發(fā)第4天升高至327.1 mg/kg。HERCHI等[31]在相同的研究中發(fā)現(xiàn),萌發(fā)4 d的亞麻籽油中的類胡蘿卜素含量是由2.23升高至6.27 mg/kg。WU等[32]也發(fā)現(xiàn)使用紅光輻射葉片,β-胡蘿卜素含量[(54.47±2.35)μg/g]顯著高于黑暗組[(6.16±0.11)μg/g]。所以,光照萌發(fā)確實可以大幅度提升亞麻籽油中β-胡蘿卜素的含量。

圖2 光照萌發(fā)過程中亞麻籽油的β-胡蘿卜素含量變化Fig.2 β-Carotene content of flaxseed oil during light germination

2.6 亞麻籽油中葉綠素含量的變化

在種子中，葉綠素的合成是通過還原型輔酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH)和原葉綠素氧化還原酶的活性復(fù)合物催化種子中原葉綠素還原為葉綠素，其中，光則是激發(fā)原葉綠素以觸發(fā)原葉綠素還原反應(yīng)序列的關(guān)鍵因素[33]。所以,光照萌發(fā)會使亞麻籽油產(chǎn)生豐富的葉綠素。

由圖3可知,在光照萌發(fā)條件下,隨著萌發(fā)時間的增加,亞麻籽油中的葉綠素出現(xiàn)大幅度的提高,在第4天達到了7.05 mg/kg,可見光照萌發(fā)能明顯提高亞麻籽油中的葉綠素含量。

圖3 光照萌發(fā)過程中亞麻籽油中葉綠素含量變化Fig.3 Chlorophyll content of flaxseed oil during light germination

2.7 亞麻籽油中甾醇、多酚、氧化穩(wěn)定性、DPPH的變化

亞麻籽油在長時間的儲存過程中可能會發(fā)生氧化,氧化過程中多不飽和脂肪酸的降解和自由基的生成,導(dǎo)致亞麻籽油的功能性質(zhì)和營養(yǎng)價值的喪失,但是亞麻籽油中含有多酚等物質(zhì),植物多酚是一種具有多元酚結(jié)構(gòu)的重要次生代謝產(chǎn)物，它具有強大的抗氧化性能，可以淬滅因脂質(zhì)氧化反應(yīng)而產(chǎn)生自由基[34]，進而可以有效的延緩或抑制亞麻籽油發(fā)生變質(zhì)。由表4可知,萌發(fā)的亞麻籽油中的多酚含量明顯增加,在第4天達到了最大值,與冷榨亞麻籽油相比,增加了約8.7倍。MANIVANNAN等[13]發(fā)現(xiàn)藍色和紅色LED處理會提高黃葉片和根提取物中總酚和黃酮的含量以及抗氧化能力,此外,還有很多學(xué)者也做了相關(guān)研究[2,7,9]。由此看來,隨著光照萌發(fā)時間增加,多酚含量不斷增加,且這種趨勢是可以從籽中轉(zhuǎn)移到油中,在一定程度上也增加了亞麻籽油中多酚含量。

植物甾醇是一種與動物性膽固醇結(jié)構(gòu)相似而功能完全不同的植物活性成分,由于植物甾醇是一種脂溶性物質(zhì),不會對植物油的感官性狀產(chǎn)生影響,且在高溫下性質(zhì)穩(wěn)定,所以能在油脂中最大程度發(fā)揮其抗氧化性能[35]。表4可知,甾醇含量隨著萌發(fā)時間增加出現(xiàn)先降低后升高的趨勢,萌發(fā)4 d的亞麻籽油中甾醇含量是冷榨亞麻籽油的1.23倍。ZHANG等[27]也發(fā)現(xiàn)在萌發(fā)期間,菜籽油組分中的總植物甾醇在黑暗和光照條件下增加了4.2～5.2倍。

氧化穩(wěn)定性是評估油脂質(zhì)量的重要參數(shù),而油脂氧化速度又與油中脂肪酸的不飽和程度有著密切聯(lián)系。亞麻籽油中含有豐富的多不飽和脂肪酸——亞麻酸,而亞麻酸的氧化速度是亞油酸的 2 倍,是油酸的25倍[36],這就導(dǎo)致亞麻酸在空氣和高溫條件下十分不穩(wěn)定。因此,可以通過測定油脂樣品誘導(dǎo)氧化時間來了解油脂氧化穩(wěn)定性的大小,誘導(dǎo)期越長表明油脂的氧化穩(wěn)定性越好,反之,油脂氧化穩(wěn)定性越差。由表4可知,在光照萌發(fā)的第3天,亞麻籽油的氧化穩(wěn)定性顯著提高，在第4天時降低,猜測是因為酸價的急劇升高,導(dǎo)致油中游離脂肪酸含量升高,從而使油的不穩(wěn)定性增加。總之,光照萌發(fā)3 d的亞麻籽油穩(wěn)定性得以提高。

隨著萌發(fā)時間增加,亞麻籽油中的抗氧化活性不斷增加,這與活性物質(zhì)的增加趨勢一致,說明經(jīng)過光照萌發(fā)處理的亞麻籽油抗氧化性能得以提高。此外,KHAN等[37]發(fā)現(xiàn)光照16 h/黑暗8 h條件下的種子抗氧化活性遠遠好于黑暗條件下,約增加30%，與本研究結(jié)果一致。

表4 在光照萌發(fā)過程中,亞麻籽油中的多酚、甾醇、氧化穩(wěn)定性、DPPH自由基清除率的變化Table 4 The polyphenols,sterol,oxidation stability and DPPH of flaxseed oil during the light germination

3 結(jié)論

光照萌發(fā)的亞麻籽能夠影響亞麻籽油的活性成分和抗氧化活性。光照萌發(fā)處理能顯著提高亞麻籽油中多酚、α-生育酚、β-胡蘿卜素、葉綠素、甾醇的含量,并且相應(yīng)增加油中的抗氧化活性,故光照萌發(fā)會增加亞麻籽油中脂質(zhì)伴隨物的含量,進而提高亞麻籽油的營養(yǎng)品質(zhì)。