Modulating interfacial structure and lipid digestion of natural Camellia oil
body by roasting and boiling processes
烘烤和煮沸工艺对天然山茶油体界面结构和脂肪消化的影响
Abstract:
Oil body (OB) is the lipid-storage organelle in oilseed, and its stability is crucial for oilseed processing. Herein,effects of roasting and boiling on the structure, stability, and in vitro lipid digestion of Camellia OB were studied. The interfacial structure and physical stability of the extracted OB were investigated by electrophoresis, confocal-
Raman spectroscopy, zeta-potential, and surface hydrophobicity, etc. Boiling caused protein loss on the OB surfaces, forming a stable phospholipid interface, which resulted in coalescence of the droplets (d > 100 μm) and negative ζ-potential (-3 ~ -8 mV) values at a pH of 2.0. However, roasting partially denatured the proteins in the
seeds, which were adsorbed on the OB surfaces. The random coil structure of interfacial protein increased to ~20 % after thermal treatment. Besides, heating decreased the surface hydrophobicity of OB and improved lipid digestion. After boiling 60 min, the extent of lipolysis increased from 41.7 % (raw) to 57.4 %.
中文摘要：
油体是油料种子中储存脂肪的细胞器，其稳定性对油料加工至关重要。本文研究了烘烤和煮沸对山茶OB的结构、稳定性和体外脂肪消化的影响。用凝胶电泳法、共聚焦拉曼光谱、Zeta电位和表面疏水性等方法研究了OB的界面结构和物理稳定性。在pH=2.0时，煮沸使OB表面的蛋白质损失，形成稳定的磷脂界面，导致液滴合并(d>100μm)和负的ζ-电位(-3~-8 mV)。然而，烘烤使种子中的蛋白质部分变性，这些蛋白质吸附在OB表面。热处理后，界面蛋白的无规卷曲结构增加到~20%。此外，加热降低了OB的表面疏水性，改善了脂肪的消化。煮沸60min后，脂肪分解程度由原始的41.7%增加到57.4%。
论文简介：
油茶是我国广泛种植的木本油料作物。山茶油因富含油酸(72%-81%)和亚油酸，被誉为东方橄榄油。在山茶油中也发现了一些生物活性化合物，包括生育酚、植物甾醇和酚类化合物。传统上，山茶油被用于治疗胃肠道结肠炎，它具有抗炎、抗氧化和抗菌活性。在自然状态下，茶油储存在种子的亚细胞细胞器中，称为油体(OB)、脂滴或油脂体。通常情况下，OB的直径为几微米，广泛分布于油料种子中，如大豆、油菜籽等。OB具有类似于水包油乳液的结构，由磷脂和界面蛋白组成的单层膜稳定，如oleosin, caleosin, and steroleosin。
在传统烹饪中煮沸和烘烤是坚果和种子油的两个典型的热加工方式。目前的研究主要集中在热处理对减少过敏蛋白的影响，改变植物化学成分，以及获得消费者想要的质地、味道和颜色。煮沸促进细胞肿胀，增加生物活性化合物的总含量，但减少了体外的IgE免疫反应。此外，煮熟的大豆显著提高了蛋白质的消化率。通过脱水、蛋白质降解、脂肪氧化和美拉德反应，烘烤在许多方面影响种子的特性。在烘烤过程中，坚果或种子加热到100-180℃ 5-30 min。随着烘烤温度和时间的增加，坚果变脆，外观深色，有烧焦的味道。此外，烘焙可以增加坚果油中的游离脂肪酸(FFA)含量。因此，为了确定种子中油稳定性和脂肪消化，有必要探究热加工对OBs的影响。研究发现，加热使OBs的粒径增大，促进了游离脂肪酸的释放，但对OBs的Zeta电位没有显著影响。烘烤后，OB破裂，内质网被完全破坏，导致储存的油脂通过胞间连丝从一个细胞流向另一个细胞。此外，烘烤还会影响花生OBs的膜蛋白，这会破坏OBs膜的稳定性，改变OBs表面的蛋白质组成，并促进胃肠道中界面蛋白的蛋白质分解。
膜成分的变化直接决定了OBs的物理稳定性和脂质的消化。在脂质消化过程中，界面膜的破坏将导致OBs结合。Gallier和Singh发现杏仁OBs在胃的条件下会发生絮凝，但这种絮凝会被胆盐和胰腺脂肪酶的添加所破坏。这种现象归因于胆盐，它取代了十二指肠中的界面肽和磷脂，稳定了OBs。油体蛋白是一种主要的界面蛋白，具有穿透脂核的长疏水发夹结构，两个亲水的C-端和N-端延伸到OBs表面。油体蛋白的部分或完全变性导致脂肪界面暴露于脂肪酶，以及影响消化效率。然而，油体蛋白的胃蛋白酶靶位位于疏水区域，因此对蛋白质的水解性具有抵抗力。然而，油体蛋白的胃蛋白酶靶位位于疏水区域，因此对蛋白质的水解性具有抵抗力。
最近，OBs已广泛用于天然食品的加工，如植物奶、植物类蛋黄酱和高内相乳液。在本工作中，我们探索了烘烤和煮沸对山茶OBs稳定性和体外消化过程中脂质生物可及性的影响。用透射电子显微镜观察了茶籽经烘烤和煮沸处理后的显微结构。通过粒度分布、Zeta电位、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)、共聚焦拉曼光谱和INFOGEST pH-STAT研究了烘烤和煮沸对OB稳定性和脂类生物可及性的影响。本研究的结果为了解烘烤和煮沸后OBs的界面结构和物理稳定性，以及控制坚果脂肪消化的理论工艺参数提供了依据。
作者简介：
黄庆荣教授，博士，博士生导师。湖北省“百人计划”特聘专家，“楚天学者”讲座教授，现任美国新泽西州立罗格斯大学食品科学系教授。他的团队致力于食品高分子与纳米食品研究，通过应用基础学科的理论及实验手段，着力解决天然产物低溶解度，低载量，低生物活性和低生物可利用率等一系列难题。主要著作有《Micro/Nano Encapsulation of Active Food Ingredients》、《Nanotechnology in the Food, Beverage and Nutraceutical Industries》等。在国际权威杂志发表130多篇文章。
金伟平副教授，博士，硕士研究生导师。长期从事食品天然高分子基础理论、加工应用等方面的研究。近5年主持国家自然科学基金2项、湖北省省级科研项目2项、省级人才称号1项，主持参与纵向课题经费276万元，发表SCI检索论文70篇，其中以第一作者/通讯作者在学科主流期刊发表论文20余篇。
陈春玲：武汉轻工大学食品学院2020级专硕型硕士研究生，专业为食品加工与安全，目前以第一作者在《food Chemistry》期刊发表论文1篇。
