热处理对亚麻籽粕关键品质及营养组分的影响.pdf
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1、研究论文热处理对亚麻籽粕关键品质及营养组分的影响王晓彤1.2,杨波,杨光,周盛敏(1.上海理工大学医疗器械与食品学院,上海2 0 0 0 9 3;2.丰益(上海)生物技术研发中心有限公司,上海2 0 0 137)摘要:为了探究热处理对亚麻籽粘品质的影响,作者采用不同温度对亚麻籽进行预焙炒并压榨得到亚麻籽粘,利用液相色谱和气相色谱仪等对其营养成分、热特性及挥发性成分进行分析。结果表明,热处理温度在150 以内仅引起亚麻籽粘中游离氨基酸和木酚素的小幅度减小,同时促进亚麻籽粘中可溶性膳食纤维、总酚、总黄酮质量分数及醛类、酮类化合物种类增多。热处理温度达18 0 会引起亚麻籽粘中酮类及杂环类等低阅值物
2、质增多,同时也会造成总游离氨基酸、木酚素、总酚和总黄酮等有益成分的显著降低,降低了亚麻籽粘的营养价值。关键词:热处理;亚麻籽粘;营养成分;生物活性成分;挥发性成分中图分类号:TS218文章编号:16 7 3-16 8 9(2 0 2 3)0 7-0 0 9 5-0 9 DOl:10.39 6 9/j.i s s n.16 7 3-16 8 9.2 0 2 3.0 7.0 11Effects of Heat Treatment on Key Quality andNutritional Components of Flaxseed MealWANG Xiaotong2,YANG Bo,YANG
3、Guang,ZH O U Sh e n g mi n?(1.School of Medical Instrument and Food engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China;2.Wilmar(Shanghai)Biotechnology Research and Development Center Co.,Ltd.,Shanghai 200137,China)Abstract:To explore the effect of heat treatment on t
4、he quality of flaxseed meal,flaxseed meal wasobtained by pre-roasting and pressing flaxseed at different temperatures.The nutritional composition,thermal characteristics and volatile components of flaxseed meal were analyzed by liquidchromatography and gas chromatography.The results showed that heat
5、 treatment below 150 Ccaused only a slight decrease in the contents of free amino acids and lignan in flaxseed meal,andpromoted the contents of dietary soluble fiber,total phenol,total flavonoids and the types ofaldehydes and ketone compounds in flaxseed meal.At 180 C,the low threshold substances su
6、ch asketones and heterocyclic substances increase,and the beneficial components such as total free aminoacids,lignan,total phenols and total flavonoids decrease significantly,which reduces the nutritionalvalueof flaxseed meal.Keywords:heat treatment,flaxseed meal,nutrient composition,bioactive ingre
7、dients,volatilecomponents收稿日期:2 0 2 1-0 8-2 8基金项目:上海市人才发展资金资助项目(2 0 18 12 6);上海市青年科技启明星计划资助项目(19 QB1400200)。*通信作者:杨波(19 6 8 一),女,博士,副教授,硕士研究生导师,主要从事食品生物技术及功能性食品开发研究。E-mail:食品与生物技术学报2 0 2 3年第42 卷第7 期95RESEARCHARTICLEWANG Xiaotong,et al:Effects of Heat Treatment on Key Quality andNutritional Component
8、s of Flaxseed Meal亚麻为一年生草本植物,原产于中亚和地中海地区,目前有50 多个国家种植。2 0 12 2 0 17 年中国亚麻籽产量年均38 40 万吨2。亚麻籽中含有质量分数34%47%的脂肪、2 0%35%的膳食纤维3、10%31%的蛋白质4。亚麻籽中木酚素(SDG)是极性化合物,大多存在于亚麻籽壳或其饼粕中5,亚麻中SDG含量远高于芝麻和豆类,具有降低胆固醇、抗氧化、抗癌和调节激素平衡等功能。此外亚麻籽中还含有多酚、黄酮等生物活性物质7。亚麻籽粕是亚麻籽经过加工后完全或部分脱脂的副产物,蛋白质及一些活性物质大多留在亚麻籽粕中,因此含有众多有益成分的亚麻籽粕值得被高值化
9、利用。但是我国亚麻籽主要用于制油,产生的大量亚麻籽粕多用作饲料、肥料或者丢弃,未得到很好的开发利用,造成资源浪费。热处理是芝麻、花生和豆类等油料作物加工的重要步骤,可导致物理结构、化学结构和风味变化。经过预热处理可改善油脂及其饼粕的风味,有利于蛋白质变性及多酚类物质的增加18-9 。温贺等分析冷榨与热榨紫苏粕营养成分时发现,热榨紫苏粕比冷榨紫苏粕蛋白质及灰分高,粗脂肪、氨基酸含量比冷榨紫苏粕低u0。Ba b ik e r 等研究焙烤对大麻籽抗氧化性能和多酚影响时发现,加热温度在16 0 内可提高大麻籽的蛋白质含量和出油率,且经过热处理增加了其总酚、总黄酮含量。李翠翠等研究炒籽温度对葵花籽酱挥发
10、性风味成分的影响中发现,未焙炒样品主要风味成分为正已醇和乙酸,140 焙炒的样品中主要含醛类物质,具有油脂味,17 0 和2 0 0焙炒的样品主要含吡嗪类物质,具有焙烤风味2 。目前大多数研究都关注加工工艺对亚麻油品质的影响3-14,对亚麻籽关注的较少。因此,作者主要研究热处理对亚麻籽粕品质的影响,了解加工过程中亚麻籽粕营养成分、热特性及挥发性物质的变化,为提升亚麻籽的附加值,拓展其在食品领域的应用提供参考。材料与方法1.1材料亚麻籽(哈萨克斯坦):由丰益(上海)生物技术研发中心有限公司提供;石油醚(沸点30 6 0)、硫酸钾、五水硫酸铜、碳酸钠、硝酸铝、亚硝酸钠、正已烷、氢氧化钠、无水乙醇、
11、福林酚、没食子酸标准96JOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY Vol.42 IsSue 7 2023品(纯度9 0%)、芦丁(纯度9 5%)、氨基酸混合标准溶液:上海国药集团化学试剂有限公司产品;木酚素标准品(纯度 9 9%):上海阿拉丁生化科技股份有限公司产品。Genecaf小型家用咖啡烘焙机:广东大正咖啡集团有限公司产品;FX7螺旋压榨机:广州旭众食品机械有限公司产品;DINEN研磨机:艾卡(广州)仪器设备有限公司产品;ANKOMXT4全自动脂肪提取仪:美国ANKOM公司产品;FOSSKjeltec8400型自动凯氏定氮仪:上海展仪仪器设备有限
12、公司产品;LA8080氨基酸分析仪:日立高新技术公司产品;Agilent1200型液相色谱仪、Agilent7890B-5977MSD气质联用仪:美国安捷伦科技有限公司产品;UV-1800紫外-可见分光光度计:日本岛津公司产品;Q2000差式扫描量热仪:美国TA公司产品。1.2方法1.2.1热处理及亚麻籽粕制备方法称取经过挑选的亚麻籽2 50 g,将其置于滚筒咖啡机中,分别在90、12 0、150、18 0 下翻炒30 min,取出备用。亚麻籽粕的制取:利用压榨机榨取未加热及加热后的亚麻籽,所得物质即为亚麻籽粕。实验以未进行热处理的冷榨亚麻籽粕为对照1.2.2基本营养成分的测定水分测定:参照G
13、B5009.3一2 0 16 中直接干燥法测定15;脂肪测定:参照GB5009.62016中索氏抽提法测定16 ;蛋白质测定:参照GB5009.5一2 0 16 中凯氏定氮法测定17 ;膳食纤维测定:参考GB5009.882014方法中的酶质量法测定8 。1.2.3游离氨基酸的测定分别称取2 0 g样品于烧杯中,按1g:4mL添加正已烷并搅拌2 h后进行抽滤,重复提取1次,待滤渣中溶剂挥发完全,备用。参考GB/T182462019中的方法测定氨基酸19 。色谱条件:色谱柱ZORBAXEclipseXDB-Cis(60mmX4.6mm);反应温度:150;流量:0.4mL/min;流动相:柠檬酸
14、锂缓冲溶液;衍生试剂:三酮;进样量:20L;外标法定量。1.2.4游离糖的测定利水,超声15min后离心并转人容量瓶中,加入1mL0.01g/mL柠檬酸水溶液,定容至10 0 mL。固相萃取柱依次用5mL甲醇和10 mL水活化,样品液润洗,待溶液留至与硅胶面齐平后,再加入样品溶液10mL,收集后上机。色谱条件:色谱柱Carbohydratel称取10 0 mg样品,加30 mL研究论文王晓彤,等:热处理对亚麻籽粕关键品质及营养组分的影响(150mmx4.6mm);流动相:氢氧化钠-醋酸钠水溶液;流量:1mL/min;柱温:30;进样量:2 0 L;外标法定量。1.2.5SDG的测定参考付亚琦的
15、方法2 0 略微修改。称取1.0 0 g样品于50 mL离心管中,加人15mL体积分数6 0%乙醇,超声15min,6 0 0 0 r/m in 离心5min,转移上清液并重复提取3次,体积分数6 0%乙醇定容至50 mL,取1.0 0 mL提取液到15mL离心管,加50 L0.2mol/L氢氧化钠溶液,6 0 反应20min,离心5min,有机相膜过滤并上机。SDG标准曲线:y=6.7465x+1.0528,r=0.99995,线性范围为1 50 0 g/g。色谱柱:ZORBAX Eclipse Plus-Cis(4.6mmx250mmx5m);流量:0.7 mL/min;柱温箱:2 5;检
16、测波长:2 8 0 nm;流动相:分别为体积分数1%的甲酸溶液和体积分数1%的甲醇溶液;进样体积:10 L;外标法定量。1.2.6总酚及总黄酮的测定参考刘仙俊等的方法2 1 稍微修改。提取液制备:准确称取1.0 0 g样品于离心管中,加入10 mL体积分数7 0%的乙醇超声提取2 h,5000r/min离心5min,收集上清液,重复上述操作提取1h,合并两次提取的上清液定容至25mL,备用。总酚标准曲线为:y=114.74x+0.0244,r2=0.9998,线性范围为1 6 g/mL。总黄酮标准曲线为:y=11.11x-0.0032,r=0.9995,线性范围为8 80 g/mL。1.2.7
17、热特性测定称取样品3 5mg,按质量比1:2加超纯水,置于DSC中,压盖密封。扫描温度范围为15 140,升温速率为5/min。1.2.8挥发性成分测定参考曾著莉等的方法进行挥发性成分测定2 2 。色谱条件:色谱柱为HP-5MS(60mx0.25mmx0.25m);载气:高纯氨气;流量1.0mL/min;进样温度:2 50,不分流;进样量:1L;离子源温度:2 40;电子能量:7 0 eV。通过比较NIST14.L谱库的质谱数据,只记录匹配度8 0 0 的结果。1.2.9数据统计分析挥发性成分测定实验设2组重复,其余均设3组重复。采用SPSS25软件进行统计学分析。采用Origin2021软件
18、绘图,数据结果均以平均值标准偏差表示。2结果与分析2.1热处理对亚麻籽中基本营养成分的影响亚麻籽粕营养丰富、全面,能够改善血糖上升水平、肥胖和其他慢性疾病,因此在食品中应用具有很大潜力。亚麻籽粕的基本营养成分也因品种、生长环境和加工工艺的不同而有所不同。由图1可知,随着热处理温度的增加,亚麻籽中水分逐步降低,温度升高有利于水分从亚麻籽中挥发,从而降低水分质量分数。脂肪质量分数也随着温度升高逐步降低,与对照(冷榨亚麻籽粕)相比,经18 0 处理的亚麻籽粕中脂肪质量分数从23.2%下降到17.3%,这是因为高温会对细胞壁结构造成不同程度的破坏,使细胞间距变大、细胞壁变薄,压榨过程中更多的油脂从细胞
19、中挤出,从而降低亚麻籽中的残油2 3。亚麻籽粕中蛋白质的质量分数随着温度的升高而逐步增加,这是因为亚麻籽粕中脂肪和水的质量分数减少,从而使蛋白质的质量分数得到提高。35对照9030120%/1502518020151050图1热处理对亚麻籽粕中基本营养成分的影响Fig.1EEffect of heat treatment on basic nutrients inflaxseed meal2.2热处理对亚麻籽粮中膳食纤维的影响由图2 可知,经超过9 0 处理后,不溶性膳食纤维质量分数呈下降趋势,可溶性膳食纤维质量分数随着温度的上升逐渐呈上升趋势,与对照相比(质量分数11.33%),150 处理
20、的亚麻籽增加了36.92%,18 0 处理的样品增加了8 3.8 3%,这是因为在焙炒及压榨过程中,物料受到高温作用,以及强烈的剪切力和高压作用,会使物料的多糖糖苷键迅速裂解,使物料中的大分子物质转化为小分子化合物2 4,从而提高了可溶性膳食纤维质量分数。从总膳食纤维来看,与对照(质量分数44.9 4%)相比,热处理温度在150 以内的亚麻籽粕中总膳食纤维略微上升,18 0 处理的亚麻籽粕有明显增大。2.3热处理对亚麻籽粕中游离氨基酸的影响游离氨基酸是热处理过程中产生挥发性物质的前体物质。图3为热处理对亚麻籽粕中总游离氨食品与生物技术学报2 0 2 3年第42 卷第7 期97水分脂肪蛋白质RE
21、SEARCHARTICLEWANG Xiaotong,et al:Effects of Heat Treatment on Key Quality andNutritional Components of Flaxseed Meal50403020100不溶性膳食纤维可溶性膳食纤维图2 热处理对亚麻籽中膳食纤维质量分数的影响Fig.21Effect of heat treatment on the mass fraction ofdietaryfiber in flaxseed meal基酸质量分数的影响。不同的热处理温度会引起亚麻籽中总游离氨基酸不同程度的损失。与对照相比(17 种游离氨基酸
22、总质量分数40 8 4.33mg/kg),150处理的亚麻籽中总游离氨基酸质量分数下降到2 8 7 3.0 9 mg/kg,损失了2 9.6 6%。18 0 处理的亚麻籽粕中总游离氨基酸质量分数为7 7 8.0 5mg/kg,与对照相比,损失了8 0.9 5%。500040003000200010000对照组90120150180处理组 处理组处理组处理组图3热处理对亚麻籽粕中总游离氨基酸质量分数的影响Fig.3Effect of heat treatment on the mass fraction oftotal free amino acid in flaxseed meal100080
23、0(3x/Bu)/陈(鲁里6004002000对照90120150180由图4可知,对照中主要的游离氨基酸为谷氨酸、精氨酸、苏氨酸和天冬氨酸,其中谷氨酸质量分数最高,为9 6 1.8 8 mg/kg,其次是精氨酸、苏氨酸和天冬氨酸,质量分数分别为6 6 1.2 6、47 1.2 1、40 7.9 8mg/kg。与对照相比,150 处理的亚麻籽粕中谷氨酸质量分数降低了2 6.33%,18 0 处理组中谷氨酸质量分数降低了9 1.6 0%。与对照相比,150 和总膳食纤维180处理的亚麻籽粕中精氨酸质量分数分别降低了36.6 0%和6 7.41%。苏氨酸在9 0 处理后就开始出现明显变化,150
24、时质量分数降低了8 5.8 2%。天冬氨酸在150 处理时质量分数仅降低了12.72%,但18 0 时,天冬氨酸质量分数发生大幅度降低(降低7 4.6 3%)。这些氨基酸在加热过程中会发生一系列的美拉德反应,从而使游离氨基酸质量分数降低,形成挥发性风味物质及褐色大分子物质等,最终使亚麻籽粕具有特殊的风味和颜色2 5-2 。2.4热处理对亚麻籽粕中游离糖的影响游离糖也是挥发性物质的前体物质,会和氨基酸在焙炒过程中发生美拉德反应,质量分数也会随之改变。由表1可知,对照中含有少量的蔗糖和葡萄糖,果糖、麦芽糖未检出。150 及以下焙炒亚麻籽粕中总游离糖质量分数未出现显著差异。与对照相比,18 0 焙炒
25、的亚麻籽粕中总游离糖质量分数下降了46.2 2%。与对照相比,热处理温度在150 以内的亚麻籽粕中蔗糖质量分数未出现明显差异,但18 0 处理组较对照降低了43.46%。随着焙炒温度的增加,葡萄糖质量分数呈先上升后下降趋势,90处理组中葡萄糖质量分数最高,150 处理组中葡萄糖质量分数较对照降低了2 7.2 7%,而18 0 对照90120150180苏氨酸(Thr)丝氨酸(Ser)谷氨酸(Glu)脯氨酸(Pro)甘氨酸(Gly)丙氨酸(Ala)天冬氨酸(Asp)半胱氨酸(Cys)17种氨基酸缬氨酸(Val)蛋氨酸(Met)异亮氨酸(l)亮氨酸(Leu)酪氨酸(Tyr)苯丙氨酸(Phe)赖氨酸
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