不同制油方法对青海亚麻籽油品质及货架期的影响

王淑珍，李应霞，王兴瑞，韩玉泽，董国鑫，甘生睿，王进英,2,*

（1.青海大学农牧学院，青海 西宁 810016；2.青海大学 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁 810016）

亚麻（L.）是一年生草本植物，根据使用类型可分成纤维用亚麻、油用亚麻和油纤兼用亚麻3种类型。油用亚麻为世界十大油料作物之一，其产量居世界第7位，亚麻籽油中含有45%～65%的-亚麻酸，-亚麻酸是亚麻籽油中起保健功能的有效成分之一，也是人体的必需脂肪酸。

调制前处理是植物油加工中的关键环节，对植物油出油率和品质有显著影响。前处理方法主要有焙炒、烘烤、真空冷冻干燥、高压高温湿热处理、脱胶等。焙炒处理能够破坏细胞结构，提高油脂得率，经焙炒处理的植物油香味浓郁，氧化稳定性增强。王楠楠等研究表明，经焙炒处理后，芝麻酚、美拉德反应产物、多酚等物质含量增多，显著提高了芝麻油的氧化稳定性。烘烤处理使油料中蛋白质部分变性，水分含量降低，油料硬度、脆度改变，且对油脂的理化指标、脂肪酸组成及含量没有显著影响，而VE有一定的损失。真空冷冻干燥前处理在较低温度下降低油料中的水分含量，且不会造成活性成分的损失，但操作复杂，目前无法进行大规模工业生产。贾雪峰等研究表明真空冷冻干燥处理的番茄籽油抗氧化活性最高。高温高压湿热处理能够钝化亚麻籽中过氧化氢酶和脂肪氧化酶的活性，过氧化氢酶是一种氧化还原酶，脂肪酶对脂肪的转化速率起着调控的作用，因此抑制这两种酶的活性很有必要。亚麻籽油在贮藏过程中易产生苦味，研究表明主要的苦味是由环亚油肽E引起的，水化脱胶过程会损失环肽类物质，且磷脂具有乳化性，在脱除磷脂后，环肽类物质在亚麻籽油中溶解度相应降低，因此水化脱胶前处理有利于抑制亚麻籽油出现苦味。

近年来对亚麻籽油提取方法及工艺优化的研究较多，主要有超临界CO萃取法、超高压提取法、水酶法、超声波辅助萃取法、物理压榨法等。物理压榨法由于其设备简单、容易操作、适用性广、无溶剂残留等优点广泛应用于食品工业中。溶剂提取法存在溶剂残留的安全性问题，超高压提取技术存在设备造价高的问题。目前针对亚麻籽油货架期的研究较少，市售亚麻籽油的货架期多是参考大宗食用油而得到的。预测货架期的方法主要有货架期预测模型法、外推法、电子舌化学计量学法等，张建等研究樱桃仁油的氧化稳定性，结合一级反应动力学模型、Arrhenius方程，建立樱桃仁油的氧化动力学模型，预测了樱桃仁油的货架期。马攀等使用烘箱法研究了不同贮存温度下汉麻籽油过氧化值达到诱导期的时间，用外推法预测出汉麻籽油的货架期。

本研究系统评价焙炒、烘烤、湿热、脱胶、冻干前处理与螺旋压榨、液态静压压榨工艺对亚麻籽油出油率及品质的影响，基于亚麻籽油氧化动力学模型预测货架期，以期为亚麻籽油的提取及货架期预测提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

青海亚麻籽（品种：宿根）产自青海省湟源县。

氢氧化钾 上海广诺化学科技有限公司；95%乙醇、三氯甲烷、冰乙酸 天津市富宇精细化工有限公司；硫代硫酸钠、无水碳酸钠 天津市河东区红岩试剂厂；无水硫酸钠 天津市致远化学试剂有限公司；正庚烷（色谱纯） 天津市大茂化学试剂厂；甲醇（色谱纯） 山东禹王和天下新材料有限公司；十一酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯和亚麻酸甲酯标准品 美国西格玛奥德里奇贸易有限公司；福林-酚试剂 北京索莱宝科技有限公司；没食子酸 上海迈坤化工有限公司。

1.2 仪器与设备

XZ-YZ200液压榨油机、XZ-Z505W卧式榨油机广州旭众食品机械有限公司；HH-6数显恒温水浴锅常州市金坛友联仪器研究所；YM50立式压力蒸汽灭菌锅 上海三申医疗器械有限公司；CS55-9冷冻干燥机 香港基因有限公司；JA1003-电子天平 上海良平仪器仪表有限公司；101-3电热鼓风恒温干燥箱上海新正机械仪器制造有限公司；GC-2030气相色谱（gas chromatography，GC）仪、QP2020 NX气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用仪、UV-1780紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷萃取纤维头、固相微萃取手柄、固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）专用磁力加热搅拌装置、15 mL采样瓶 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 亚麻籽前处理

焙炒法：参考余盖文等的方法，将亚麻籽置于电炉，100 ℃焙炒3 min。

烘烤法：参考姜爱莉等的方法，将亚麻籽置于远红外电热食品烤炉，100 ℃烘烤30 min。

高压高温湿热法：参考张会彦等的方法，将亚麻籽置于灭菌锅，121 ℃处理15 min。

冷冻干燥法：参考高雅等的方法，将亚麻籽置于－7 ℃预冻17 h后用真空冷冻干燥机干燥7 h。

水化脱胶法：参考王兴国等的方法，以料水比1∶10、浸泡温度65 ℃、浸提时间30 min处理亚麻籽，期间不断搅拌，脱胶2 次后纱布过滤，脱胶后的亚麻籽薄铺于报纸上，自然晒干至水分质量分数小于3%。

1.3.2 亚麻籽油提取

螺旋压榨法：利用XZ-Z505W型卧式榨油机，进料漏斗处手动少量进样，温度150 ℃，压榨、过滤得到亚麻籽油。

液态静压法（以下简称液压压榨法）：利用XZ-YZ200型液压榨油机，将亚麻籽置于榨膛内，压榨条件为温度70 ℃、压力50 MPa、压榨时间15～20 min。静置、过滤得到亚麻籽油。

按照式（1）计算出油率。

式中：为亚麻籽的质量/g；为亚麻籽油的质量/g。

1.3.3 亚麻籽油品质指标测定

1.3.3.1 基础理化指标测定

过氧化值参照GB 5009.227ü2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》中氢氧化钾滴定法测定；酸价参照GB 5009.229ü2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》中热乙醇指示剂滴定法测定；水分及挥发物质量分数参照GB 5009.236ü2016《食品安全国家标准 动植物油脂水分及挥发物的测定》中电热干燥箱法测定。

1.3.3.2 脂肪酸含量测定

脂肪酸甲酯化：精密称取（100.0±0.1）mg油样置于圆底烧瓶中，加入40 mL甲醇及1 mL KOH-甲醇溶液（1 mol/L），加入0.5 mL质量浓度为10 mg/mL的十一酸甲酯内标物。50 ℃条件下静置分层，此时上层为酯层，下层为水层，下层溶液用10 mL正庚烷再萃取一次，萃取后冷凝回流60 min，回流过程中不间断摇动烧瓶，反应完成后，取出烧瓶冷却至室温，进行分液萃取，用10 mL正庚烷洗涤烧瓶，并向分液漏斗中加入10 mL蒸馏水，充分振摇后的上层溶液与酯层合并。合并后的酯层用10 mL蒸馏水洗涤，分离出酯层并加入适量无水硫酸钠干燥、过滤收集滤液，用正庚烷定容至25 mL棕色容量瓶中。

GC条件：Wonda Cap WAX色谱柱（60 mh 0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；检测器温度250 ℃；分流比46∶1；色谱柱流速1 mL/min；进样量1 μL；升温程序为100 ℃保持13 min，以10 ℃/min速率升至180 ℃保持6 min，再以1 ℃/min速率升至200 ℃并保持20 min，再以4 ℃/min速率升至230 ℃保持10.5 min。

根据5种脂肪酸甲酯标准品的保留时间进行定性分析，采用内标法进行定量分析。

1.3.3.3 挥发性组分测定

SPME条件：将萃取头置于260 ℃进样口老化60 min，直至无干扰峰出现。取6.0 g青海亚麻籽油样品加入到15 mL采样瓶中，放入磁力搅拌子后立即用带有聚四氟乙烯硅胶隔垫的盖子将其密封压紧，将样品瓶置于80 ℃磁力加热搅拌器上，以400 r/min的速率搅拌加热20 min，使亚麻籽油挥发性组分充分平衡，将活化好的萃取头穿过硅胶隔垫，推出纤维头，顶空萃取40 min。迅速将萃取头插入GC进样口，在250 ℃条件下解吸5 min。每两次进样分析间需将萃取头置于250 ℃进样口洗脱10 min，以保证纤维头的高效性。

GC-MS条件：InertCap pure-wax色谱柱（30 mh0.25 mm，0.25 μm）；升温程序为初始温度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至220 ℃，保持10 min。载气为高纯氦气（99.999%），色谱柱流速1.0 mL/min，分流比50.0∶1，进样口温度250 ℃；电子电离源；离子源温度150 ℃；灯丝发射电流200 μA；电子能量70 eV；传输线温度为260 ℃；扫描质量范围/35～350。

定性与定量：样品经GC-MS分析，由NIST 14标准谱库检索各化合物，与标准谱图进行对照，得到定性结果，采用峰面积归一化法对其定量。

1.3.3.4 总酚含量测定

参照赵丹等的方法绘制没食子酸质量浓度-吸光度标准曲线，总酚提取参照黄丽等所用的福林-酚法，根据标准曲线方程计算出总酚含量。没食子酸质量浓度-吸光度标准曲线方程为＝0.079 9＋0.036 8，＝0.998 1。

1.3.4 货架期预测

利用Schaal烘箱法，分别在40、60、80、100 ℃下密封棕色瓶中贮存油样20 d，每天测定过氧化值。所得数据利用一级反应动力学方程（式（2））进行拟合，得到各贮藏温度下化学反应速率常数。

式中：为食用油的初始过氧化值/（mmol/kg）；为相应贮藏时间食用油的过氧化值/（mmol/kg）；为食用油贮藏时间/d。

由Arrhenius方程（式（3））可知ln与1/呈线性关系，作图并由斜率与截距得到与ln，由此得到亚麻籽油在贮藏过程中化学反应速率常数与温度之间的关系方程，将其带入一级反应动力学方程，得到亚麻籽油货架期模型，结合国家动植物油卫生标准中规定的过氧化值最高限量即可得到对应的货架期。

式中：为反应速率常数；为摩尔气体常数（8.314 kJ/mol）；为热力学温度/K；为指前因子/频率因子；为表现活化能/（kJ/mol）。

1.4 数据处理与分析

各实验重复3 次，结果以平均值±标准差表示；采用SPSS 26.0软件通过单因素方差分析法进行差异显著性分析；用Origin 2018软件统计分析数据、绘制图表。

2 结果与分析

2.1 不同制油方法对亚麻籽油出油率和理化指标的影响

实际生产中出油率影响经济效益的重要因素，理化指标是评价油脂品质的重要指标之一，不同制油方法制得的亚麻籽油出油率及基本理化指标见表1。

表1 不同制油方法对亚麻籽油出油率和基础理化指标的影响Table 1 Effects of different preparation methods on oil yield and physicochemical indexes of flaxseed oil

不同制油方法亚麻籽油的出油率、过氧化值、酸价、水分及挥发物质量分数总体存在显著性差异（＜0.05），其中焙炒螺旋压榨法出油率与其他制油方法相比增加了4.85%～57.36%（＜0.05），这是因为焙炒处理破坏了亚麻籽细胞结构，使出油率提高。各制油方法的过氧化值在0.36～1.69 mmol/kg之间，酸价在0.48～6.60 mg KOH/g之间，水分及挥发物质量分数在0.02%～0.67%之间，其中焙炒螺旋压榨法制得的亚麻籽油过氧化值、酸价最低，分别为0.36 mmol/kg、0.48 mg KOH/g，这是因为焙炒过程产生美拉德反应产物、多酚等抗氧化物质。冻干液压压榨法制得的亚麻籽油酸价约是焙炒螺旋压榨法的13 倍，这是因为提取过程处于高压高温环境，且冻干液压压榨法制得的亚麻籽水分及挥发物质量分数高，为0.67%，高的水分含量使油脂水解反应加速，分解出更多的游离脂肪酸，因此酸价上升。这与陈青云等的研究结果相似，其发现新鲜海鳗鱼片样品经3种不同的干燥方法（冰温真空干燥、真空冷冻干燥和热风干燥）处理，酸价由1.22 mg KOH/g分别提高到1.74、3.60、4.33 mg KOH/g。

2.2 制油方法对亚麻籽油脂肪酸组成的影响

亚麻籽油中主要脂肪酸有5种，分别是棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸（图1）。不同制油方法制得的亚麻籽油5种主要脂肪酸含量见表2。

图1 亚麻籽油脂肪酸GC图Fig.1 Gas chromatogram of fatty acids in flaxseed oil

表2 不同制油方法对亚麻籽油脂肪酸及其含量的影响Table 2 Effects of different preparation methods on fatty acid composition of flaxseed oil

由图1和表2可以看出，不同制油方法制得的亚麻籽油脂肪酸组成差异不明显，且亚麻籽油中富含大量亚麻酸，含量为54.71～61.03 g/100 g，其次是油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸，含量分别是13.55～16.51、14.04～16.11、4.21～4.88、2.88～3.39 g/100 g，亚麻籽油中不饱和脂肪酸含量较高，为83.56～90.54 g/100 g，是饱和脂肪酸的11 倍，不同制油方法制得的亚麻籽油中5种主要脂肪酸的含量差异不明显，与周洋的研究结果相似，其研究表明冷榨、热榨、浸出3种制油工艺对亚麻籽油脂肪酸组成无显著影响。焙炒螺旋压榨法亚麻酸含量最高，达61.03 g/100 g，这与余盖文等的研究结果相似，其发现80 ℃焙炒前处理亚麻籽油比未处理、微波和压力焙炒组亚麻籽油亚麻酸含量高。

2.3 制油方法对亚麻籽油挥发性组分及相对含量的影响

挥发性组分及相对含量作为构成油脂风味的重要因素之一，是油脂品质的重要指标。不同的制油方法对油脂挥发性组分影响见图2。

图2 制油方法对亚麻籽油挥发性组分及相对含量的影响Fig.2 Effects of preparation methods on volatile components of flaxseed oil and relative content

由图2可以看出，亚麻籽油中主体风味物质主要是醛类、酸类、醇类、杂环类、烷烃类。焙炒螺旋压榨处理组的挥发性组分种类最多，为72种，其他处理组为40～60种。醛类物质是脂肪氧化的产物，其含量反映脂肪氧化的程度，螺旋压榨处理组制得的亚麻籽油中醛类物质相对含量均低于液压压榨处理组，品质较好。酸类物质赋予亚麻籽油酸味，在各处理组中占7.89%～26.36%。醇类物质主要存在于螺旋压榨法制备的亚麻籽油中，赋予其清香风味；杂环类化合物是美拉德反应的产物，能提高油脂的氧化稳定性，主要存在于焙炒螺旋压榨法、脱胶螺旋压榨法、焙炒液压压榨法制备的亚麻籽油中，酮类、酯类、烯类物质相对含量较小，对油的风味影响小。不同制油方法对挥发性物质的相对含量有明显的影响，这与彭常梅等的研究结果一致，其研究表明，5种不同的加工方式对牡丹籽油挥发性组分有显著影响。

2.4 制油方法对亚麻籽油总酚含量的影响

采用福林-酚法测定不同制油方法亚麻籽油的总酚含量，结果见图3。

图3 制油方法对亚麻籽油总酚含量的影响Fig.3 Effects of preparation methods on total phenol content of flaxseed oil

结果表明，螺旋压榨法制得的亚麻籽油总酚含量均高于液压压榨法，其中焙炒螺旋压榨法制得的亚麻籽油总酚含量高于其他处理组，为252.86 μg/g，是其他处理组的1.03～1.36 倍。原因在于高温焙炒过程中内源性生物活性成分的溶出率提高，释放出更多的酚类物质，同时美拉德反应的产物在某种程度上可以保护酚类物质不被氧化。这与赵丹等的研究结果相似，其研究制油工艺对油脂品质的影响时发现，经焙炒处理后的油脂中酚类物质含量升高。

2.5 货架期预测结果

随着贮藏时间的延长，亚麻籽油的过氧化值逐渐升高，温度越高，亚麻籽油过氧化值升高的速率越快，这与徐晓圆的研究结果一致。将亚麻籽油的过氧化值随温度变化的曲线分别与零级动力学和一级反应动力学方程拟合，结果表明亚麻籽油氧化酸败过程符合一级反应动力学方程，拟合得到亚麻籽油氧化反应速率常数值，温度越高，值越大。

由Arrhenius方程可知ln与1/呈线性关系，以1/为横坐标，ln为纵坐标作图，由斜率与截距得到与ln，进而得到亚麻籽油在贮藏过程中氧化反应速率常数与温度之间的关系方程，即表3中氧化反应动力学模型，将其带入一级反应动力学方程，得到货架期模型，结合国家动植物油卫生标准中规定的过氧化值最高限量得到对应的货架期，货架期模型及货架期见表3。

表3 不同制油方式对亚麻籽油货架期的影响Table 3 Influence of different preparation methods on the shelf life of flaxseed oil

焙炒螺旋压榨法制得的亚麻籽油货架期最长，为353 d，是其他处理组的1.83～20.76 倍，原因可能是湿热、烘烤处理热处理时间长，造成亚麻籽油中活性成分，如VE、多酚损失，使得油脂的抗氧化能力下降。液压压榨法压榨时间、压榨压力均高于螺旋压榨法，长时间的高温处理使得油脂品质劣变、抗氧化物质损失。因此抗氧化能力降低，货架期缩短。可见，从制油方法来看，螺旋压榨法优于液压压榨法。从不同前处理方法来看，焙炒法能显著延长油脂货架期，而脱胶法、真空冷冻干燥法对货架期影响不大。

2.6 货架期预测效果验证

烘烤螺旋压榨法和脱胶液压压榨法在实验过程中达到氧化上限值，因此，以烘烤螺旋压榨法和脱胶液压压榨法为例，对预测货架期与实测货架期的相符性进行分析，结果如图4所示。

图4 烘烤螺旋压榨法和脱胶液压压榨法得到的亚麻籽油货架期实测值与预测值比较Fig.4 Comparison between measured and predicted shelf life of flaxseed oil prepared by degumming combined with hydraulic pressing versus electric oven baking combined with screw pressing

由图4可知，烘烤螺旋压榨法和脱胶液压压榨法制得的亚麻籽油实测货架期与预测货架期的线性拟合方程的决定系数均大于0.99，且斜率分别为0.985 3和1.013 5，说明二者间具有较好的拟合性，表明基于氧化稳定性分析预测油脂货架期是可行的。

3 结 论

本实验采用不同制油方法制取亚麻籽油，测定其出油率、酸价、过氧化值、水分及挥发物质量分数、脂肪酸含量、挥发性组分相对含量、总酚含量并预测货架期，以研究不同制油方法对亚麻籽油品质及货架期的影响。结果表明，焙炒螺旋压榨法制得的亚麻籽油出油率与其他处理组相比增加了4.85%～57.36%（＜0.05），过氧化值、酸价、水分及挥发物质量分数均低于其他处理组，总酚含量最高，为252.86 μg/g，货架期最长，为353 d，亚麻籽油中主要脂肪酸是亚麻酸（54.71～61.03 g/100 g）、亚油酸（14.04～16.11 g/100 g）、油酸（13.55～16.51 g/100 g）、棕榈酸（4.21～4.88 g/100 g）和硬脂酸（2.88～3.39 g/100 g），不饱和脂肪酸含量高达83.56～90.54 g/100 g，是饱和脂肪酸的11 倍，不同制油方法制得的亚麻籽油中5种主要脂肪酸的相对含量差异不大。此外，亚麻籽油中主体风味物质主要是醛类、酸类、醇类、杂环类、烷烃类。焙炒螺旋处理组的挥发物种类最多，为72种，其他处理组挥发物种类为40～60种，螺旋压榨处理组制得的亚麻籽油中醛类物质相对含量均低于液压压榨处理组，品质较好，不同制油方法对挥发性物质相对含量有明显的影响。综上，焙炒螺旋压榨法制得的亚麻籽油品质较好，本实验可为选择合适的亚麻籽油加工方式提供理论依据。