榨前微波处理对油茶粕活性成分及抗氧化性的影响

罗 凡，王龙祥，，郭少海，钟海雁

(1.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所,杭州 311400; 2.中南林业科技大学 食品学院,长沙 410004)

油茶(Camemaoleifera)，为山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)植物，是我国经济效益和生态效益俱佳的特有木本油料树种。油茶饼粕是油茶籽榨油后的残余物，仅2018年产量就超过150万t[1]，但大部分油茶饼粕被用作清塘剂或饲料，甚至被废弃，造成了很大的浪费。油茶饼粕中除含有少量油脂外，还含有茶皂素[2]、多糖[3]、蛋白质[4]、多酚[5]等物质。加大对油茶副产物的研究和开发对于提高油茶资源综合利用，延长产业链均具有重要意义。

在油茶籽加工的干燥、炒(蒸)制和压榨等过程中，温度不可避免地对油茶籽内部形态及成分产生重要影响[6]。本研究组在研究压榨条件对油茶籽油品质的影响中发现，榨前热处理可能导致油茶籽中天然成分显著变化[7]，因此研究加热过程对油茶粕中活性成分的影响对副产物的合理开发利用是非常必要的。热风、红外辐射和微波辐射均为广泛应用的物料干燥工艺[8]。与传统方式相比，微波加热速度快、时间短、处理温度低、节约能量[9]，可较好地保持物料原有的色、香、味和营养物质。目前关于微波应用于油茶加工的报道主要集中在微波辅助提油[10-11]以及微波对油茶籽油品质的影响[12]等研究，对于微波处理影响油茶饼粕等副产物活性成分及其利用的报道较少。

本文探索了不同微波功率和时间处理油茶籽后，油茶粕中茶皂素、多酚、蛋白质、多糖和糠氨酸[13]等成分含量及DPPH自由基清除能力的变化规律，旨在摸清微波处理过程中油茶籽(饼粕)内部活性成分的变化规律，为探索油茶籽理化性质变化机理提供理论基础，为油茶副产物加工利用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料与试剂

油茶籽，于2018年11月底购自浙江康能食品有限公司油茶基地，清理除去未成熟粒、破损粒和霉变粒，油茶籽仁平均含水率8.81%，含油率37.17%。

福林酚试剂，购自国药集团化学试剂有限公司；DPPH酶联免疫分析试剂盒，购自江苏科特生物科技有限公司；其他试剂均为分析纯；实验用水为超纯水。

1.1.2 仪器与设备

P70F20L-DG(S0)微波炉，输出功率700 W，广东格兰仕微波生活电器制造有限公司；6YY-190液压榨油机，洛阳金厦液压机械有限公司；E-816 Sox索氏提取仪，瑞士步琦有限公司；ASE-12固相萃取仪，天津奥特赛恩斯仪器有限公司；UV-2550紫外分光光度计，日本岛津公司；LC-10AT高效液相色谱仪，日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 加热条件及样品准备

称取一定量油茶籽，平铺于托盘中并分别在微波功率245、420、560、700 W条件下加热0、5、10、15、20 min，自然冷却至室温后剥壳，油茶籽仁液压榨油，得到油茶饼，经过粉碎、过筛和脱脂后得到油茶粕，冷藏备用。

1.2.2 油茶粕中茶皂素含量的测定

取一定量油茶粕，研磨，取少量粉状试样用滤纸包好，置于60℃烘箱中保温4 h，烘干至恒重，过60目筛，准确称取4.5～5.5 g放入索氏提取器中，用150 mL无水乙醇回流提取4 h，提取液冷却后，于500 mL容量瓶中用80%乙醇定容。取1.0 mL参考SN/T 1852—2006方法测定茶皂素含量。

1.2.3 油茶粕中蛋白质的测定

参考GB 5009.5—2016方法测定油茶粕中的蛋白质含量。

1.2.4 油茶粕中粗多糖的测定

参考SN/T 4260—2015方法测定油茶粕中的粗多糖含量。

1.2.5 油茶粕中总酚的测定

参考GB/T 8313—2008方法提取油茶粕中的总酚，采用福林酚法[14]进行含量测定。

1.2.6 油茶粕中糠氨酸的测定

取适量样品于水解管中，加入10 mL 8 mol/L盐酸，充氮气封管，110℃水解24 h。取出冷却后，将溶液转移至比色管中定容至10 mL，取1 mL清液，75℃水浴氮吹吹干，用1 mL乙腈-水(1∶1)复溶，过膜上机待HPLC测定。HPLC条件：进样量10 μL，Agilent C18 Aq色谱柱(4.6 mm×250 μm，5 μm)，柱温40℃，波长280 nm，流动相为1%甲酸水溶液。

1.2.7 油茶粕的抗氧化性测定

取一定量油茶粕水提过滤后，滤液采用DPPH酶联免疫分析试剂盒测定计算DPPH自由基清除率。

1.2.8 数据处理及分析

所有数据在Excel 2003中进行统计、整理，运用Origin 8.6进行绘图，利用SPSS 9.0统计软件进行单因素分析(ANOVA)和最小显著性检验(LSD)。

2 结果与分析

2.1 油茶粕中主要成分随微波处理的变化规律

2.1.1 茶皂素含量的变化规律(见图1)

图1 微波处理后油茶粕中茶皂素含量的变化

从图1可以看出，油茶粕初始茶皂素含量为19.17 g/100 g。低功率微波(245、420 W)处理油茶籽后，油茶粕中茶皂素含量短时内稍有上升，然后下降，至20 min加热结束时，含量分别降至14.12、16.93 g/100 g，分别下降26.3%和11.7%；较高功率微波(560、700 W)处理油茶籽后，油茶粕中茶皂素含量总体呈现上升趋势，其中560 W处理油茶籽后，油茶粕中的茶皂素含量逐渐上升，到加热结束，含量达到59.57 g/100 g，比初始提高2.11倍；700 W处理初期茶皂素含量上升快速且显著，在加热10 min后，茶皂素含量达到最高，为58.73 g/100 g，比初始提高2.06倍，随后略有波动，加热20 min时，含量为45.31 g/100 g，仍比初始提高1.36倍。高强度微波处理对油茶粕中茶皂素含量的影响可能是微波破坏了细胞壁，增加了茶皂素的提取和可测含量。

2.1.2 蛋白质含量的变化规律(见图2)

图2 微波处理后油茶粕中蛋白质含量的变化

从图2可以看出，油茶粕初始蛋白质含量为14.5 g/100 g，经过20 min加热，低功率微波(245、420 W)处理的油茶籽，粕中蛋白质含量分别为14.3、14.2 g/100 g，略低于初始含量，较高功率微波(560、700 W)处理油茶籽后粕中蛋白质含量分别为14.7、14.6 g/100 g，略高于初始含量。这可能是微波处理后水分减少引起蛋白质含量的变化。但整体上微波处理对油茶粕中蛋白质含量影响不大。

2.1.3 粗多糖含量的变化规律(见图3)

图3 微波处理后油茶粕中粗多糖含量的变化

从图3可以看出，油茶粕中粗多糖初始含量为2.75 g/100 g，经过420、560、700 W微波加热后粗多糖分别在加热20、5、10 min时升高到4.59、4.94、5.94 g/100 g，比初始升高66.9%、79.6%和116.0%，但是预测整体含量呈现下降趋势(420 W处理20 min 后无数据)，可能源于其热不稳定性。粗多糖含量的升高可能是因为微波的热效应，含量降低源于多糖的降解[15]，或是部分成分参与了美拉德反应。

2.1.4 总酚含量的变化规律(见图4)

图4 微波处理后油茶粕中总酚含量的变化

从图4可以看出，油茶粕中总酚初始含量为1.1 g/100 g，经过微波处理其含量整体呈现先降低后升高再降低的趋势。微波处理初期，总酚含量略有下降，其中245、420、560 W加热5 min后含量降至最低，分别为初始的70.91%、79.09%、82.73%，而700 W微波处理总酚含量在10 min后降至最低，为初始含量的66.36%；之后总酚含量呈现短暂上升趋势，基本在微波加热15 min时4个功率处理后的总酚含量均达到最大值，分别为0.98、1.82、1.74、2.03 g/100 g，为初始含量的89.09%、1.65倍、1.58倍和1.85倍。姚菲等[16]研究热处理油茶籽对油茶籽油营养品质的影响时也发现加热后多酚含量上升的现象。微波加热15 min后油茶粕中总酚含量又呈现下降趋势，加热20 min时，含量分别为0.78、0.86、1.07、1.26 g/100 g，微波功率越高，总酚含量越高。加热后油茶粕中总酚含量升高可能是因为加热破坏了细胞壁，增加了酚类溶出，或者释放了结合态酚，也可能是加热改变了与酚相关的蛋白质，导致酚含量的增加，或是单宁热解为小分子酚[17]。

2.1.5 糠氨酸含量的变化规律(见图5)

图5 微波处理后油茶粕中糠氨酸含量的变化

从图5可以看出：油茶粕中糠氨酸初始含量为246.95 mg/kg，当微波功率为245 W，加热5 min时，油茶粕中糠氨酸含量下降至初始含量的47.83%，后随加热时间延长其含量逐渐上升，至20 min加热结束时，其含量比最低点时升高95.39%，比初始含量低6.55%；当微波功率为420、560 W时，油茶粕中糠氨酸含量随加热时间延长而升高，并分别在加热5 min和10 min时达到最高点510.02、585.74 mg/kg，分别比初始含量升高了1.07倍和1.37倍，随后下降，并分别在加热10、15 min降至最低，分别为178.33、232.92 mg/kg，分别为初始含量的72.21%和94.32%，随后略有升高，至20 min加热结束时，含量分别为初始含量的1.37倍和99.64%；当微波功率为700 W时，油茶粕中糠氨酸含量随加热时间延长先上升后下降，在加热5 min时含量最高达630.45 mg/kg，随后逐渐下降，至加热结束时含量比最高点下降57.50%，但仍比初始含量高8.51%。糠氨酸作为美拉德反应的中间产物，其含量的变化反映了美拉德反应中糠氨酸生成和降解的进程[18]。从本实验数据可以推测：当微波功率较低(245 W)时，加热5 min后少量美拉德反应发生，产生糠氨酸，且至20 min加热结束，美拉德反应几乎没有进一步深入；当微波功率较高(420、560、700 W)时，短时内发生美拉德反应产生大量糠氨酸，且在加热5～15 min后美拉德反应进入下一个阶段，糠氨酸参与反应，含量降低。

2.2 油茶粕抗氧化活性的变化规律

图6为微波处理油茶籽后油茶粕对DPPH自由基清除率的变化规律。

从图6可以看出：微波功率为245 W和700 W时，油茶粕对DPPH自由基的清除率先升高后降低，并分别在加热5 min和10 min时升到最高，为71.48%和72.38%，比初始值高12.46%和13.87%，之后DPPH自由基清除率随加热时间的延长逐渐降低，并在加热20 min时分别降低到62.34%和60.88%，比初始降低1.92%和4.22%；微波功率为560 W时，油茶粕对DPPH自由基清除率随加热时间延长呈现整体上升的趋势，最高点出现在加热20 min时，为74.00%，比初始升高16.43%；微波功率420 W时，油茶粕对DPPH自由基清除率呈现先上升后下降再上升的变化趋势，最高点和最低点分别出现在加热5 min和10 min时，DPPH自由基清除率分别为70.14%和60.60%，比初始升高了10.35%和降低了4.67%。DPPH自由基清除率的升高是因为微波使油茶籽中部分活性成分溶出，或美拉德反应产物的生成提高了油茶粕的抗氧化活性。

3 结 论

研究了榨前微波处理油茶籽对副产物油茶粕中多种活性成分含量及抗氧化能力的影响规律。研究结果表明：低功率(245、420 W)微波处理后，油茶粕中茶皂素含量短时内稍有上升，然后下降；较高功率(560、700 W)微波处理后，油茶粕中茶皂素含量整体呈上升趋势，加热20 min时，含量分别比初始提高2.11和1.36倍；微波处理对油茶粕中蛋白质含量的影响不大；245 W微波处理后油茶粕中粗多糖含量整体呈下降趋势，经420、560、700 W微波加热20、5、10 min时含量有所升高；微波处理后油茶粕中总酚含量呈现先降低后升高再降低的趋势，且微波功率越高，总酚含量越高；微波功率较低(245 W)时，糠氨酸含量先下降后稍微提高，当功率较高(420、560、700 W)时，糠氨酸含量先升高后下降，其中420、560 W分别处理10 min和15 min后含量又有略微提高，反映了美拉德反应经历了不同阶段。245、700 W微波处理，油茶粕对DPPH自由基清除率先升高后降低，560 W时呈整体上升趋势，420 W呈波动状态。