微波处理对小米油不饱和脂肪酸及抗氧化活性的影响

李良玉，罗枨，刘晚霞，李朝阳

（1.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心，大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学食品学院；3.粮食副产物加工与利用教育部工程研究中心）

小米富含蛋白质、膳食纤维、维生素、矿物质、多酚、黄酮、不饱和脂肪酸等多种营养物质，具有预防心血管疾病、提高免疫力、消炎、促消化、降血脂等多种功能作用[1]。小米在我国种植与食用历史悠久，是我国重要的杂粮之一，因此，受到了国内外学者的关注。单璐[2]研究不同加工方式对小米营养成分的变化，研究了抗氧化性的变化及氨基酸组成变化；王海棠等[3]在小米油中发现了二亚油酸甘油酶、亚麻酸甘油酯等活性物质，实验证明其对皮肤、中枢神经系统具有良好的保护作用，而且对动脉硬化和肝硬化也有预防的效果；李娜[4]曾经研究油脂食品的卫生质量会受到油脂氧化的影响，而食品质量与安全中的一个重要研究方向就是如何保证油脂的稳定性。Ren 等[5]研究了沸腾，蒸汽、挤压等不同加工方式对小米淀粉消化特性的影响，以体外消化率及升糖指数为指标，结果表明沸腾，蒸汽和挤压的加工方式会减少抗性淀粉的生成，提高升糖指数，但是通过实验发现长期食用小米粥对糖尿病有一定的益处。微波是一种电磁波具有适用范围广、重现性好、污染小等优势，是一种先进的干燥加工技术。目前广泛应用的技术，常用浓缩、干燥、熟化等工艺当中[6-10]，为人们的生活带来方便，也为相关工业生产带来便利。但是，由于微波处理会产生瞬间的高温效应，会对食物中的脂肪酸产生破坏作用，影响脂肪酸的组成及相关活性[11-13]，因此，如何正确的将微波技术应用到小米加工中具有重要的实际意义。研究以小米为原料，采用微波技术处理小米，通过对小米油中不饱和脂肪酸及其抗氧化活性的变化，探索不同微波处理条件对小米油加工的影响规律，为小米及小米油的综合加工利用提供了理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

小米：超市购买。

1.1.2 试剂

DPPH、ABTS sigma 公司；正己烷、无水乙醇、Vc、过硫酸钾、Tris 碱、邻苯三酚、FeSO4、水杨酸、盐酸等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

ZX41-415 型秒表：深圳市盟康宝电子有限公司；FA2104N 型电子分析天平：上海民桥精密科学仪器有限公司；EMS-40A 型电热恒温水浴锅：广州市康恒仪器有限公司；RE52CS 型旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；UV-1800 型分光光度计：日本岛津公司；7890A-5975C 型气质分析色谱仪：安捷伦公司。

1.3 方法

1.3.1 小米油提取方法

精密称取100 g 小米放置在烧杯内，加入200 mL的正已烷，置于30 ℃的电热恒温水浴锅内不段搅拌提取，每次提取2 h，提取3 次，合并提取液，后用旋转蒸发仪蒸发，蒸出正己烷，得到油水混合物，并采用无水硫酸钠处理后，得到小米油备用[14]。

1.3.2 微波处理对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响

1.3.2.1 微波液料比对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响

称取一定量的小米，清洗除去灰尘和杂质，以液料比分别为3∶1、6∶1、9∶1 加水，并在微波功率400 W下，微波处理9 min。得到小米粥样品，按照1.3.1 的方法进行脂肪酸提取，采用气质分析方法测定样品中脂肪酸的组成，并对样品油的抗氧化活性进行测定，探讨微波处理对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响[15]。

1.3.2.2 微波功率对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响

称取一定量的小米，清洗除去灰尘和杂质，微波液料比为6∶1 加水，并分别在微波功率分别为200、400、600 W 下，微波处理9 min。得到小米粥样品，按照1.3.1 的方法进行脂肪酸提取，采用气质分析方法测定样品中脂肪酸的组成，并对样品油的抗氧化活性进行测定，探讨微波处理对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响。

1.3.2.3 微波时间对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响

称取一定量的小米，清洗除去灰尘和杂质，微波液料比为6∶1 加水，微波功率400 W，分别微波处理3、9、15 min。得到小米粥样品，按照1.3.1 的方法进行脂肪酸提取，采用气质分析方法测定样品中脂肪酸的组成，并对样品油的抗氧化活性进行测定，探讨微波处理对小米油脂肪酸组成与抗氧化活性的影响。

1.4 抗氧化性的测定方法

1.4.1 清除DPPH 自由基能力的测定

参考文献［16］-［20］中所涉及到的一些方法，并作出适当调整。用无水乙醇配制0.04 g·L-1的DPPH溶液，将小米油配制成不同质量浓度的溶液（无水乙醇混合溶剂溶解），作为待测样品。取2 mL 的小米油样品溶液于试管中，再加入2 mL 的DPPH 溶液，摇匀，暗处反应30 min 后，于517 nm 比色测其吸光值记为Ai，2 mL 小米油样品加入2 mL 乙醇溶液反应后的吸光值记为Aj，2 mL 乙醇加入2 mL 的DPPH溶液反应后的吸光值记为Ao，每个样品测定3 次，取平均值，以乙醇为空白，VC 为对照。样品对DPPH·的清除能力（SA） 表示为：

式中：A0为空白的吸光值；Ai为样品添加DDPH的吸光值；Aj为样品添加乙醇的吸光值。

1.4.2 清除ABTS 自由基的测定

参考文献［21］～［25］中所涉及的一些方法，并作出适当调整。取4 mL 的ABTS 工作液与1 mL 的样品混合（用无水乙醇溶解），在室温下避光放置6 min，于734 nm 处测定吸光值。无水乙醇作为空白，清除率（%）以下式汁算：

式中：A0为空白的吸光值；A1为样品的吸光值。

1.4.3 清除羟基自由基能力的测定

参考文献［26］～［29］中所涉及的一些方法，并作出适当调整。将小米油配制成不同质量浓度的样品液（用无水乙醇溶解）。取2.0 mL 小米油样品于试管中，加入6 mmol·L-1的水杨酸溶液2.0 mL，再加入6 mmol·L-1的FeSO4溶液2.0 mL，3.5 mL 蒸馏水，加入2.0 mL 的6 mmol·L-1H2O2并用振荡器混匀，使之启动Fenton 反应，反应后在510 nm 波长处测定吸光度即为Ai；取2.0 mL 的无水乙醇代替浓度为6 mmol·L-1水杨酸，在510 nm 处所测得吸光度即为Aj；取2.0 mL 无水乙醇代替样品乳化液，在510 nm处所测得的吸光度即为A0；以VC为对照，根据下式计算各待测物对轻基自由基的清除率SA。

式中：A0为空白的吸光值；Ai为样品添加水杨酸的吸光值；Aj为样品添加乙醇的吸光值。

1.5 小米油不饱和脂肪酸的组成成分分析方法

1.5.1 甲酯化方法

准确称取油样品0.2 g，加入异辛烷4.0 mL 充分溶解，然后超声波处理10 min，加入0.8 mL 氢氧化钾甲醇溶液（11 g 氢氧化钾溶于100 mL 甲醇中），超声波处理10 min，最后加入0.5 g 的无水硫酸钠，混匀，静止分层取上层液。

1.5.2 气质连用测定方法

色谱条件如下，温度：汽化室250 ℃，接口温度250 ℃；载气：高纯氦气，流速1.9 mL·min-1；色谱柱：DB-23（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱温：程序升温50 ℃保持1 min，25 ℃·min-1升至180 ℃，2 ℃·min-1升至230 ℃，保持5 min；吹扫流量3 mL·min-1；进样体积1 μL；分流比1∶30。

质谱条件：离子源：220 ℃；EI：70 eV；扫描范围：29～500 m·z-1；容积延迟：5 min；定性：NIST 检索保留指数;定量：峰面积归一化。

2 结果与分析

2.1 小米油脂肪酸组成的GC-MS 分析结果

原料小米油的脂肪酸组成的气质分析图及分析结果，分别见图1、表1。

图1 小米油脂肪酸组成的气质分析图Fig.1 The GC-MS of millet oil fatty acid

图2 小米油脂肪酸组成的质谱图Fig.2 The mass spectrogram of millet oil fatty acid

表1 小米油脂肪酸组成GC-MS 分析结果Table1 The GC-MS of millet oil fatty acid

由图1、图2、表1 可知，小米油的脂肪酸中主要含有6 种成分，经色谱工作站NIST 谱库检索鉴定上述成分分别为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸和亚麻酸，其中含量最高的是亚油酸，其次为油酸，不饱和脂肪酸含量达到了85%以上，饱和脂肪酸只有15%左右，可见小米油中含有大量的不饱和脂肪酸，因此小米油具有较高的利用价值。

2.2 微波加工处理对小米油不饱和脂肪酸的影响

微波处理对小米油不饱和脂肪酸的影响，见表2。

表2 不同处理对小米脂肪酸组成的影响Table 2 Effects of different processing interventions on fatty acids composition in millet

由表2 可以看出，微波处理对小米油中的油酸与亚油酸组成影响差异不显著，而对亚麻酸具有一定影响，这是由于亚麻酸为n18∶3 结构相对于油酸与亚油酸已被分解破坏，高温易造成结构的变化。研究发现在微波功率及微波液料比对小米油中的亚麻酸含量影响较大，较大存在差异显著（P＜0.05），二微波时间差异不显著。这是可能由于微波处理过程中会出现瞬间高于250 ℃的高温，在高功率及低水分的情况下出现的频率更大一些，造成了料液中瞬间温度过高，这与温度超过200 ℃后α-亚麻酸开始降解的研究结果一致[30]，因此导致小米油中的α-亚麻酸含量下降。

2.3 微波处理对小米油抗氧化活性的影响

2.3.1 微波液料比对小米油抗氧化活性的影响

微波液料比对小米油抗氧化活性影响的实验结果，见图3。

由图3 可以看出，随微波液料比升高，小米油清除DPPH、-OH 的能力差异不大，且显著低于未处理的小米油与Vc 对照组，但是小米油清除ABTS 自由基的能力存在显著的差异（P＜0.05），呈逐渐减弱的趋势，且低于未处理的小米油清除率与Vc 对照组，说明小米油清除ABTS 自由基能力随着微波液料比的增大而下降。这是由于随着液料比的增大，物料中水含量不断增加，水分子的极性较强会影响一些弱极性活性物质的提取，导致随着液料比的增大小米油中活性物质含量降低，清除ABTS 自由基能力逐步降低。

2.3.2 微波功率对小米油抗氧化活性的影响

微波功率对小米油抗氧化活性影响的实验结果，见图4。

图3 微波液料比对小米油抗氧化活性的影响Fig.3 Effect of microwave liquid-to-material ratio on antioxidant activity of millet oil

图4 微波功率对小米油抗氧化活性的影响Fig.4 Effect of microwave power on antioxidant activity of millet oil

由图4 可以看出，随微波功率升高，小米油清除DPPH、-OH 的能力差异不大，且显著低于未处理的小米油与Vc 对照组，但是小米油的清除ABTS 的能力存在显著的差异（P＜0.05），呈显著减弱的趋势，且低于未受微波处理的小米油清除率与Vc 对照组，说明小米油清除ABTS 的能力随着微波功率的增大而下降。这是由于随着功率的升高，小米油中多酚等活性物质破坏。在微波条件下，高功率时温度会瞬间增高，小米油中的黄酮、多酚及其他具有较强清除ABTS 能力的活性物质在热作用下结构遭到破坏或者发生降解，因此，小米油的清除ABTS 能力减弱。

2.3.3 微波时间对小米油抗氧化活性的影响

微波时间对小米油抗氧化活性影响的实验结果，见图5。

图5 微波时间对小米油抗氧化活性的影响Fig.5 Effect of microwave time on antioxidant activity of millet oil

由图5 可以看出，随微波时间延长，小米油清除DPPH、-OH 的能力差异不大，且显著低于未处理的小米油与Vc 对照组，同时发现未处理的小米油与Vc 对照组的差异不大，说明小米油具有较强的清除DPPH、-OH 能力。但是小米油的清除ABTS 的能力存在显著的差异（P＜0.05），呈逐渐减弱的趋势，且远低于未受微波处理的小米油清除率与Vc 对照组，说明小米油清除ABTS 的能力随着微波时间的延长而下降，这是由于随处理微波时间加长，小米油中的黄酮、多酚及其他具有较强清除ABTS 能力的活性物质在热作用下结构遭到破坏或者发生降解，导致小米油抗氧化能力减弱。

研究为合理高效的利用小米油资源、健康食用小米油具有一定的指导作用，为小米及小米油脂的综合加工利用提供了理论参考依据。

3 结论

通过气质分析小米油的脂肪酸组成，结果表明其中主要含有棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸和亚麻酸等六种脂肪酸，不饱和脂肪酸含量达到了85%以上。研究表明微波液料比及微波功率对小米油不饱和脂肪酸中的亚麻酸影响显著，随着微波液料比及微波功率的提高，小米油中亚麻酸含量显著下降。抗氧化试验表明，小米油具有较强的清除DPPH、ABTS、-OH 自由基的能力，处理后小米油抗氧化活性显著低于未经处理的小米油的抗氧化活性。各处理方式对小米油清除DPPH、-OH 自由基能力的影响差异不显著，而对清除ABTS 自由基能力的影响显著。经分析这可能与小米油中抗氧化活性物质的稳定性及抗氧化活性的针对性有关，需要进一步筛查抗氧化活性与活性物质的关联，并建立相关的体内外模型。

研究仅进行了体外抗氧化研究，微波处理对小米油的影响，在体内是否也同样成立，还需要进一步研究加以验证。此外，小米油在其他加工过程中的调控及活性保持技术等方面的研究需要进一步的研究，以指导实际的生产，保证将加工过程中的营养损失降到最低。