温度辅助结晶降低芥子油中芥酸含量及其对常储期间酚类化合物、甾醇和油脂氧化品质的影响

《Food Science & Nutrition》：Temperature-Assisted Crystallization of Mustard Oil for Erucic Acid Reduction and Its Impact on Phenolic Compounds, Sterols and Oxidative Quality of Oil During Ambient Storage

　　

芥子油（Mustard oil, MO）由非转基因芥菜种子压榨制得，芥菜属于十字花科（Brassicaceae）植物。MO中约含40%芥酸（Erucic acid, EA），被认为具有潜在负面健康影响。为开发更健康的MO，研究人员首次采用温度辅助结晶法降低EA含量。MO被缓慢冷却至?28°C（历时12 h）并在此温度下保持16 h。固液两相通过真空过滤（?600 mmHg，布氏漏斗）分离。滤液命名为油酸组分（Olein portion, OP），滤纸上的残留物命名为硬脂酸组分（Stearin portion, SP），随后装入棕色玻璃瓶中，在25°C–30°C条件下储存3个月。气相色谱分析显示，OP中EA（C22:1）含量为1.97 mg/100 g（p < 0.05）；而MO和SP中EA含量分别为41.23 mg/100 g和78.91 mg/100 g。高效液相色谱（HPLC）表征表明，温度辅助结晶对酚类化合物从MO向OP和SP的分布产生显著影响。OP中酚类化合物浓度最高，其次为MO和SP（p < 0.05）。OP中芥子酸（Sinapic acid）、对香豆酸（p-Coumaric acid）、鞣花酸（Ellagic acid）和肉桂酸（Cinnamic acid）含量分别为132.57、236.19、188.72和95.62 mg/100 g。在3个月储存期结束时，OP和SP的游离脂肪酸（Free fatty acids, FFA）含量分别为0.17%和0.18%（p > 0.05）。温度辅助结晶未影响MO的感官品质、色泽和气味特征，这些特性在OP和SP中得以保留（p > 0.05）。温度辅助结晶可用于降低MO中的EA含量，同时保持合理的氧化稳定性和可接受的感官特性。

近年来，油料作物因其在人类营养、经济重要性和全球粮食安全中的关键作用而受到研究者广泛关注。为应对持续增长的人口需求，多种油料作物基因型被改良以提高产量或改善化学成分。尽管已发现数百种食用油，但全球食用油工业大规模加工的仅五六种，其限制因素涉及原料可得性、文化社会因素、油的化学成分以及存在潜在有害化合物等。芥子油（Mustard oil, MO）作为十字花科作物，是全球消费量排名第三的食用油（仅次于棕榈油和大豆油），年均产量约1020万吨。MO中不饱和脂肪酸（Unsaturated fatty acids, USFAs）和生物活性化合物浓度显著高于动物脂肪，在印度和中国广泛使用，年消费量估计达2500–3000万吨。然而，MO含有约40%的芥酸（Erucic acid, EA），该单不饱和脂肪酸已被证实与心肌脂肪沉积和心脏损伤相关，被许多国家列为天然毒性物质并加以限量规定。欧盟和澳新食品标准联合法典分别允许EA含量为5%和2%。尽管已培育出低EA的油菜品种（如芥花油），但在发展中国家，遗传技术水平尚不足以实现基因层面的油料作物改良，且尚未建立有效的工业化降EA方法。因此，开发非遗传修饰的技术手段降低MO中EA含量成为亟待解决的问题。

在此背景下，研究人员在《Food Science》发表了关于温度辅助结晶降低MO中EA含量及其对油脂品质影响的研究。该研究旨在开发一种环境友好、可持续的技术方法，通过控制温度结晶分离MO中的高熔点组分，从而在保持传统风味的同时显著降低EA含量，拓展MO在食品工业中的应用。

研究采用的关键技术方法主要包括：以Brassica juncea种子为原料，经螺旋压榨机冷榨（25°C–30°C）制备MO；将MO缓慢冷却至?28°C保持16 h后，采用真空辅助过滤（?600 mmHg，布氏漏斗）分离固液两相，分别获得OP和SP；将样品包装于棕色玻璃瓶中，在25°C–30°C条件下储存90天，于0、45、90天进行各项指标检测。分析方法涵盖：气相色谱-质谱联用（GC–MS）测定脂肪酸组成；高效液相色谱（HPLC）分析酚类化合物；气相色谱-质谱联用（GC–MS）检测植物甾醇；磷钼酸法测定总抗氧化能力（Total antioxidant capacity, TAC）；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl, DPPH）自由基清除法评价抗氧化活性；Rancimat仪测定氧化诱导期；以及经培训的感官评价小组进行色泽和气味评分。

**3.1 化学特性**

研究人员分析了MO及其分馏产物OP、SP的化学特性。结果显示，三者水分含量均低于0.2%，符合原油标准。MO的FFA含量为0.14%，低于文献报道的大豆、 sunflower和棕榈油。温度辅助结晶对OP和SP的FFA含量无显著影响（p > 0.05），但显著改变了碘值（Iodine number, IN）：MO、OP和SP的IN分别为146.82、189.63和95.27 cg/100 g（p < 0.05）。不皂化物（Unsaponifiable matter, UM）含量呈现SP > MO > OP的趋势，分别为0.95%、1.35%和1.67%（p < 0.05），低熔点甘油三酯与不皂化物质存在亲和性。色泽方面三者无显著差异（p > 0.05），均符合国际食品法典委员会冷压油标准。

**3.2 脂肪酸组成**

温度辅助结晶显著改变了OP和SP的脂肪酸组成（p < 0.05）。MO中C22:1（EA）含量为41.23 mg/100 g，经分馏后OP中降至1.97 mg/100 g（p < 0.05），SP中富集至78.91 mg/100 g。OP中C18:1、C18:2和C18:3含量分别为45.19%、30.76%和18.12%，饱和脂肪酸含量低于2%。SP中则以EA（79.81%）和饱和脂肪酸为主。储存90天后，MO、OP和SP中USFAs含量均显著下降（p < 0.05），但饱和脂肪酸未受影响（p > 0.05）。

**3.3 酚类化合物**

HPLC分析鉴定出芥子酸、对香豆酸、鞣花酸和肉桂酸为MO的主要酚类化合物。温度辅助结晶显著影响酚类化合物在MO、OP和SP间的分布：OP中浓度最高，其次为MO，SP中最低（p < 0.05）。OP中上述四种酚酸含量分别为132.57、236.19、188.72和95.62 mg/100 g。这种分布模式与低熔点甘油三酯亲和性相关，UM与酚类化合物呈强相关性（R² = 0.985–0.993）。

**3.4 植物甾醇**

GC–MS分析显示，温度辅助结晶显著影响甾醇在OP和SP中的分布。所有检测甾醇（菜籽甾醇、菜油甾醇、菜油甾烷醇、β-谷甾醇、谷甾烷醇、Δ⁵-燕麦甾醇、环阿尔廷醇、24-亚甲基环阿尔廷醇）均向OP迁移。以β-谷甾醇为例，MO、OP和SP中含量分别为4387.37、5469.37和1082.16 mg/100 g（p < 0.05）。该现象同样归因于甾醇与低熔点甘油三酯的亲和作用。

**3.5 抗氧化能力**

OP、MO和SP的总抗氧化能力（TAC）和DPPH自由基清除能力呈现OP > MO > SP的顺序。新鲜样品中TAC分别为74.42%、46.19%和25.76%（p < 0.05），DPPH分别为34.73%、25.84%和17.89%。储存前45天抗氧化指标无显著变化，但90天后OP、SP和MO的TAC分别降至65.27%、20.15%和41.36%（p < 0.05），DPPH分别降至27.13%、10.12%和18.34%。

**3.6 脂质氧化**

新鲜样品中MO、OP和SP的FFA含量分别为0.14%、0.14%和0.15%（p > 0.05），均低于欧盟0.2%的限量标准。储存90天后，OP和SP的FFA分别为0.17%和0.18%（p > 0.05），仍在允许范围内。过氧化值（Peroxide value, PV）方面，新鲜样品为0.65–0.71 MeqO₂/kg，90天后MO、OP和SP分别升至2.56、3.84和1.35 MeqO₂/kg，其中OP的PV仍在欧盟10 MeqO₂/kg限值内。Rancimat测定的氧化诱导期显示，OP（3.62 h）低于MO（6.49 h）和SP（12.39 h），这与OP中USFAs含量高达98%有关。

**3.7 感官评价**

专业化感官实验室评价表明，在0、45和90天三个时间点，MO、OP和SP在色泽和气味上均无显著差异（p > 0.05），未检出氧化异味。色泽评分分别为7.6、7.7和7.7，气味评分分别为7.8、7.7和7.6。

讨论部分，研究人员指出温度辅助结晶作为分馏/干式结晶/冬化的一种形式，具有环境友好、健康安全、可持续的优势，在全球食用油加工领域已被广泛接受。该研究首次通过技术手段将MO中EA降至2%以下，使MO可纳入低芥酸菜籽油范畴。OP含有94.07%的USFAs，其中45.19%为油酸（C18:1），具有降胆固醇和心血管保护作用。OP中高水平的酚类化合物和植物甾醇赋予其良好的营养品质和抗氧化能力。尽管OP因高不饱和度导致氧化诱导期较短，但在3个月常温储存期间其FFA和PV仍保持在合理范围内。该工艺避免了精炼、脱色和脱臭处理，保留了MO的传统风味，同时省去了大量能源消耗（传统RBD工艺每吨原油需2吨饱和蒸汽）。OP可直接作为冷压油使用，或为食品工业提供低EA原料用于调配混合食用油和Vanaspati（植物黄油）等产品。未来需进一步研究其油炸稳定性和热稳定性，以及在体内外模型中的药理效应。

**研究结论**

MO中的EA含量通过温度辅助结晶降至<2%水平，该过程对FFA、PV和色泽无显著影响。富含酚类化合物的OP具有比MO和SP更高的抗氧化能力。储存期结束后，低EA变体OP的FFA和PV仍在欧盟限量范围内。温度辅助结晶可用于生产低EA变体MO。