2024年9月19日，中国农业科学院油料作物研究所油料品质化学与加工利用创新团队在中文核心期刊《中国油料作物学报》上发表了题为《油料作物中植物甾醇及其加工中的变化研究进展》的综述性论文。王丹博士为本文的第一作者，魏芳研究员为本文的通讯作者。
该综述对植物甾醇的分析方法、油料作物加工过程对植物油中植物甾醇分布的影响等内容进行系统总结和探讨，旨在为油料作物的高值化加工和植物甾醇的高效分析提供科学依据。
前沿介绍
油料作物的种子富含大量脂肪，作为食用植物油、工业油脂和医药生产等产业的关键原材料，在经济贸易和工业生产中占据重要地位。全球油料产业主要包括大豆、油菜、棉花、花生和向日葵。油料作物的主要加工产品包括植物油和饼粕，其中植物油含有丰富的脂质和伴随物，是人类重要的膳食营养来源；而榨油过程中产生的饼粕含有大量蛋白质等营养物质，是优质的精饲料和肥料来源。为满足日益增长的植物油需求，油料作物的产量多年来保持持续增长。人们不仅关注植物油的产量，同时植物油的品质也是一个重要因素。植物油中植物甾醇、多酚、微量元素等相关物质的种类和含量直接关系到植物油的品质。
植物甾醇作为油料作物中的一类脂质伴随物，是一类四环三萜类化合物，其化学结构与胆固醇相似。植物甾醇具有调节植物细胞膜理化性质等功能，在人体生命活动中起到重要作用，如降低胆固醇、保护心血管、抗炎等。有研究表明，植物甾醇是人类饮食中重要的微量营养素，植物油则是植物甾醇的主要膳食来源之一。图1展示了油料作物中常见的植物甾醇结构，主要包括豆甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇和燕麦甾醇。
油料作物的品种、生长条件、收获时间、储存条件、种子干燥温度、制油工艺和精炼方法影响加工产品中植物甾醇的分布，从而决定植物油的营养品质。传统的制油技术主要是热榨法，由于存在高温处理过程，导致部分油脂氧化，从而引起植物油的品质较差。随着生活水平的提高，消费者对食品品质的要求越来越高，因此高品质食用油的加工技术不断涌现，如冷榨法、低温压榨法、溶剂浸出法、超临界萃取法等。植物油中植物甾醇的含量会随加工过程的不同而发生变化，进而影响植物油的品质特性和应用价值。因此，制油工艺的改进与创新以及油料加工产品的综合利用是油料作物加工创新的重点。
本文查阅了国内外有关油料作物中植物甾醇最新的研究成果，将相关数据进行对比和分析，内容涵盖了植物甾醇的生物学功能、不同油料作物中植物甾醇的组成和分布、植物甾醇的分析方法以及油料作物的主要加工过程及其对加工产品中植物甾醇组成的影响等方面，旨在为油料作物中植物甾醇的高效利用、精准分析和膳食摄入提供科学参考。
主要内容
1、植物甾醇的生物学功能
植物甾醇在植物细胞膜构成和生长发育过程中起着至关重要的作用。如（1）植物甾醇具有抗生物逆境的作用，可以帮助植物抵抗病虫害、盐碱、干旱等不利环境条件，提高植物的抗逆能力；（2）植物甾醇是植物细胞壁的重要组成成分，有助于细胞壁的稳定和强度，已有研究表明，植物甾醇，尤其是β-谷甾醇和菜油甾醇，对细胞膜内脂肪酸链的排列起到重要作用，影响细胞膜对水和离子的选择透过性，以及膜结合蛋白的活性；（3）植物甾醇具有抗氧化功能，可以保护植物细胞免受活性氧的损伤，维持植物的正常生长；（4）植物甾醇可以调节光合作用，提高植物的光合效率，从而增加产量；植物甾醇在植物花粉发育、雌蕊发育和种子发育过程中起到关键作用，有助于植物繁殖；（5）部分植物甾醇具有抗病毒活性，可以抑制病毒在植物体内的传播和繁殖；（6）植物甾醇作为植物激素的前体物质，参与植物激素的合成与调控，进而影响植物生长发育。总之，植物甾醇在植物生长、发育、抗逆等方面具有重要作用，对植物的生存和繁衍具有重要意义。
另外，植物甾醇在人体代谢活动中也发挥着关键作用。如（1）植物甾醇能有效调节胰岛素代谢和胆固醇调节过程，并降低与DNA修复机制相关的炎症和氧化应激损伤；（2）植物甾醇对人体具有较强的抗炎作用，它们可以抑制人体对胆固醇的吸收、促进胆固醇的降解代谢、抑制胆固醇的生化合成等；（3）植物甾醇具有抗氧化作用，有助于防止细胞受损，维护人体健康；（4）植物甾醇与胆固醇的物理化学特性相近，使它们可以在肠道的吸收过程中与胆固醇竞争，因此，植物甾醇有助于降低胆固醇水平，预防心血管疾病；（5）植物甾醇对免疫功能具有一定的调节作用，可以增强人体的免疫力。因此，植物甾醇对人体健康具有重要的促进作用。
游离态植物甾醇（free phytosterol，FPS）进入人体后直接参与生理功能调节，而植物甾醇酯（phytosterol ester，PSE）在人体肠道内可通过胰胆固醇脂肪酶的作用分解为脂肪酸和FPS，发挥FPS的作用，同时保持降低胆固醇的能力。但植物油中的FPS较PSE更容易氧化，氧化后的植物甾醇可能对人体健康产生潜在负面影响。此外，由于FPS的油溶性低，阻碍了其对人体健康的实际作用。而PSE具有较高的油溶性，因此PSE是植物甾醇强化食品中的主要存在形式。
2 不同油料作物中植物甾醇的组成和分布
油料作物中植物甾醇的组成和分布与作物的种类、产地和收获时间等因素密切相关。Yang等人的研究结果表明，中国人膳食中植物甾醇的摄入量约为392.3 mg/d，植物甾醇的主要来源是食用植物油，在食物摄入中占比46.3%。表1展示了8种具有商业价值的植物油中的植物甾醇组成，植物油中总甾醇含量在1439-11700 mg/kg之间。其中，玉米油（11700 mg/kg）、菜籽油（6119 mg/kg）、棉籽油（4258 mg/kg）中的植物甾醇含量较高。棕榈油、大豆油、葵花籽油和花生油中的植物甾醇含量相近（约为3000 mg/kg），橄榄油（1439 mg/kg）中的植物甾醇含量相对较低。这些结果表明，草本种子植物油中的植物甾醇含量高于木本种子植物油。另外，相关研究结果显示，不同植物油中植物甾醇含量差异较大，即使是同一种植物油，其植物甾醇含量也有明显差异，这可能是遗传物种、生长和储存条件、加工提炼过程和分析方法不同的结果。因此，植物甾醇的组成和分布是原始油脂来源的溯源特征之一，对植物油的来源鉴定具有重要意义。
油料作物中植物甾醇的存在形式通常是FPS和PSE，此外还有少量的植物甾醇糖苷（phytosterol glycoside，PSG）和酰化植物甾醇糖苷（acylated phytosterol glycoside，APSG）（图2）。在常见油料作物中，坚果和豆类以FPS为主，包括β-谷甾醇、菜油甾醇、麦角甾醇等；谷物中多含PSE，包括阿魏酸甾醇酯等；油菜籽及菜籽油中的FPS和PSE的含量相当，主要包括菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇。
3 油料作物中植物甾醇的主要分析方法
植物甾醇是广泛存在于油料作物中的脂类化合物，对植物的生长发育具有重要作用。因此，准确高效地鉴定和定量油料作物中的植物甾醇具有重要意义。植物甾醇的分析流程包括：提取、分离和分析。合适的提取和分离方法是分析的基础和必要步骤，对实验结果有直接影响。油料作物中植物甾醇的提取方法主要有：Folch、Bligh-Dyer和MTBE三种液-液提取方法。Li等人的研究结果表明，Folch法是油菜籽和菜籽饼粕中提取游离态/结合态植物甾醇比较好的方法。油料作物中植物甾醇的分离方法主要有：溶剂结晶法、层析法、皂化法、蒸馏法、超临界流体萃取法等。
常用的植物甾醇分析方法主要包括红外光谱法、毛地黄皂苷法、Liebermann-Burchard比色法、薄层色谱法、气相色谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱法、液相色谱-质谱法、质谱直接进样法等，下面主要对色谱法相关的现代仪器分析方法进行详细讨论：
3.1 气相色谱相关的分析方法
气相色谱法（gas chromatography，GC）是植物甾醇分离和定量分析中最常用的方法之一。在GC分析中，样品经气化后注入到装有固定相的色谱柱中，样品中的化合物根据它们与固定相的不同亲和力进行分离，并使用火焰离子化检测器进行检测。气相色谱适用于分析易挥发、低沸点且热稳定性好的化合物。气相色谱的检测器有很多种，包括：分析植物甾醇最常用的火焰离子化检测器、热导检测器、电子捕获检测器以及质谱检测器等。
植物甾醇的沸点相对较高，难以挥发。因此，在GC分析之前，通常需要对它们进行衍生化以获得低沸点的衍生物，将FPS分子转化为三甲基硅基醚或醋酸酯的衍生物。衍生后植物甾醇分子的挥发性、峰形和响应因子均有所改善，有助于避免热降解过程。在样品的制备过程中通常会添加内部标准品，常用的内标包括5α-胆甾烷、5α-胆甾烷-3-β-醇和5β-胆甾烷-3α醇，内标的结构与植物甾醇相似，但通常在植物提取物中不存在。通过将相对保留时间与已知标准品进行比较或将气相色谱与质谱联用（gas chromatography-mass spectrography，GC-MS）来确定样本中植物甾醇的结构。
3.1.1植物甾醇的直接分析
在没有使用任何化学衍生化策略的情况下，也可以对生物样品中的植物甾醇进行分析。例如，Naz等人测定了直接从菜籽油和棕榈油中提取的脱臭馏出物的成分，这些样品在80°C下使用氢氧化钾乙醇溶液皂化60 min，使用正己烷提取不皂化物，并在全扫描模式下进行GC-MS分析；通过与标准品的保留时间和相对丰度进行比较，以及匹配NIST数据库，在菜籽油中鉴定出菜籽甾醇、麦角甾醇和羊毛甾醇，而棕榈油中鉴定出豆甾醇和4,22-豆甾二烯-3-酮，在两种植物油中均鉴定出谷甾醇和豆甾醇-4-烯-3-酮。在不进行皂化和衍生化的情况下，Tan等人开发并验证了一种采用选择性离子监测的GC-MS方法，用于定量谷物胚芽油中的油酸樟脑酯、油酸豆甾醇酯和β-谷甾醇酯，具有良好的回收率（90%～98%）和精密度（<5.5%）。
3.1.2 植物甾醇的衍生化分析
基于皂化和衍生化的前处理过程，Schlag等人研发了一种新型的GC-MS选择离子监测方法对植物甾醇进行综合分析，通过对四种常见植物油（葵花籽油、大麻油、菜籽油和玉米油）的分析，可以检测到30种不同的植物甾醇和三萜类化合物。Xu等人使用GC×GC-MS技术测定植物油中游离甾体化合物。该方法比传统的一维GC分离效果好，灵敏度高，可一次同时分析31种植物甾醇和三萜醇。利用GC×GC系统，对红花籽油、大豆油、菜籽油、葵花籽油和花生油中游离植物甾醇和三萜醇的分布和浓度进行了较为详细、完整的分析。
3.1.3 不同形态植物甾醇的综合分析
由于植物甾醇具有不同的结合形态，如游离态、酯化态、糖苷态等。植物甾醇的形态与其生物活性密切相关，因此了解植物甾醇的不同形式非常重要。对不同形态的植物甾醇分别进行分析，对于植物甾醇的高效利用和加工过程优化具有重要意义。近年来，多项研究工作对油料作物中不同形态的植物甾醇进行详细分析。
（1）植物油中植物甾醇的综合分析：Wu等人基于固相萃取、皂化和GC-MS联用技术同时测定了15种常见植物油中的角鲨烯、生育酚和植物甾醇等14种功能性成分。作者详细分析了油样中游离态和结合态的植物甾醇组成，总甾醇含量在1902.47-13456.78 mg/kg，其中米糠油中的植物甾醇含量最高。在这15种植物油中，β-谷甾醇、油菜甾醇和豆甾醇是主要的植物甾醇，其中β-谷甾醇含量最高。植物甾醇的形态和含量随植物油种类的不同而不同，总体而言，植物油中的植物甾醇以结合态居多，其中米糠油中结合态植物甾醇含量最高，为10 256.15 mg/kg，占总甾醇含量的76.22%；菜籽油中的结合态甾醇（4698.94 mg/kg）占总甾醇的64.43%。
（2）油菜籽加工过程中植物甾醇的综合分析：Li等人使用固相萃取结合GC的方法研究了微波预处理对油菜籽加工过程中植物甾醇的流变规律的影响。结果表明，油菜籽中结合态植物甾醇和FPS的含量相当，微波预处理之后，FPS的含量会略有增加，微波预处理会促进结合态植物甾醇水解转化为FPS。油菜籽中55%以上的结合态植物甾醇和FPS在油脂加工过程中迁移到菜籽油中，且这一比例在油菜籽经微波预处理后会增加。此外，作者发现中油杂19和大地199的油菜籽中结合态植物甾醇和FPS的比例不同，加工过程中迁移到菜籽饼粕和菜籽油中的植物甾醇比例也不同。
（3）莲子油中植物甾醇的综合分析：Chen等人采用氢火焰离子化检测器的GC-MS对湖南莲、江西莲和福建莲3个品种的莲子油中的总植物甾醇、FPS和PSE的含量和组成进行了研究，分析了植物甾醇脂肪酸酯的脂肪酸组成。结果表明，莲子油中共鉴定出β-谷甾醇、豆甾醇等14种甾醇。莲子油的总甾醇含量(12.10～14.21 g/100 g)高于其他植物油(玉米胚芽油，1.11 g/100 g；3种莲子油中总甾醇含量无显著性差异(p<0.05)。大多数植物甾醇以酯类形式(81.8%～89.1%)存在，游离态形式(8.4%～10.1%)较少。FSP的主要成分为β-谷甾醇(71.4%～73.4%)和菜油甾醇(6.2%～7.5%)。PSE的主要组分为β-谷甾醇(41.3-53.7%)和∆5-avenasterol(27.1%～31.1%)，其次为油菜油甾醇(12.1%～13.0%)和∆7-avenasterol(3.4%～3.7%)。亚油酸（63.6%～65.8%），油酸(8.3%～10.4%)和山后酸(9.0%～9.9%)是植物甾醇脂肪酸酯中的主要脂肪酸。本研究结果表明，莲子油可能是一种良好的PSE资源，可作为功能性食品的补充成分。
（4）油茶籽油中植物甾醇的综合分析：Jia等人采用GC-MS联用技术对我国主要油茶籽产品中植物甾醇及存在形态进行分析，研究其在精炼和贮藏过程中的动态变化。结果显示：油茶籽油产品中共检测到9种甾醇，均以结合态植物甾醇和FPS形式存在，总含量为3072.87～5713.48 mg/kg，其中以结合态植物甾醇为主，占97.4%～99.4%，主要包括羊毛甾醇、β-香树脂醇、β-谷甾醇等；FPS受精炼工艺影响较大，精炼后含量降低了94.1%，结合态植物甾醇降低了25.1%；在贮藏过程中，结合态植物甾醇和FPS含量分别下降12.0%和40.9%，结合态甾醇表现出更强的氧化稳定性；通过主成分分析及各性状荷载分析发现，结合态羊毛甾醇和游离态β-谷甾醇是油茶籽油的最主要特征成分，在油茶籽油中存在最为稳定。
表2中总结了基于GC/GC-MS方法的不同类型植物油中植物甾醇的分析，主要包括菜籽油、棕榈油、谷物胚芽油、葵花籽油、大麻油、玉米油、红花籽油、大豆油、花生油等。
3.2 液相色谱相关的分析方法
液相色谱（liquid chromatography，LC）可以用来分析植物甾醇，具有快速、简单、准确、可重复等优点。LC技术可以确定简单混合物中植物甾醇的类型和浓度，然而，它难以将单个植物甾醇组分彼此分离，因此，不适合表征复杂混合体系中存在的不同种类的植物甾醇。在植物甾醇在LC分析中，通常采用紫外检测器或二极管阵列检测器进行定性和定量分析，也可以使用示差折光检测器或蒸发光散射检测器。高效液相色谱（high performance liquid chromatography, HPLC）法也被广泛用于分析植物甾醇，但其灵敏度和选择性存在一定的局限性，并且分离异构体或结构相似的FPS和结合态植物甾醇是很困难的。HPLC-质谱技术的发展有助于准确鉴定和量化植物甾醇，特别是有助于鉴定各种结合态的植物甾醇。正离子模式下的大气压化学电离是最常用的电离技术，FPS、SE、ASG或SG最丰富的离子是质子化的FPS减去水的离子[M+H-H2O]+。根据二级碎片信息和选择性离子监测，可增强识别植物甾醇和定量重叠峰的能力。
Liu等人报道了一种基于HPLC的植物甾醇定量方法，该方法使用苯甲酰基发色团作为衍生试剂，通过简单的衍生化，苯甲酰基被引入到植物甾醇结构中，这大大提高了植物甾醇在254 nm的紫外响应。Mo等人建立了一种基于正离子模式大气压化学电离串联质谱的LC方法，用来对食用油中的植物甾醇进行分析，结果表明菜籽油中含有菜籽甾醇、菜油甾醇、环阿屯醇、β-谷甾醇、豆甾，其中β-谷甾醇含量最高为3597 μg/g，其次是菜油甾醇1837 μg/g。Flakelar等人建立了一种基于HPLC的二极管阵列检测器方法，同时测定菜籽油中FPS和PSE，菜籽油中β-谷甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇和总甾醇的总含量分别为2740、3011、1647和7400 mg/kg。Münger等人利用基于电喷雾电离二级质谱的LC技术研究不同植物油中的PSG，根据油菜籽样品中加钠母离子m/z 583，子离子m/z 381的响应，确定为菜籽甾醇葡糖苷，同时也鉴定出24-亚甲基胆甾醇基葡萄苷。
3.3 新型质谱直接分析方法
近年来，新型仪器技术如质谱成像的发展，为生物样本的无损快速分析提供了一种先进的手段。Hailat等人建立了衍生化-基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱和串联质谱分析法，实现了直接分析生物样本中的植物甾醇，此项工作为植物甾醇的无损快速精准分析提供了技术基础。Vaclavik等人使用透射式实时直接分析-高分辨质谱技术，对各种植物油（橄榄油、菜籽油、大豆油和葵花籽油）在加热诱导氧化过程中的化学变化进行了监测，在菜籽油中检测到β-谷甾醇，菜籽甾醇，豆甾醇，燕麦甾醇的[M-H2O+H]+离子。此外，Alberici等人利用传输模式实时直接分析质谱技术对植物油、人造奶油、鱼油中的植物甾醇、植物甾烷醇、胆固醇和角鲨烯进行快速鉴定，该方法不需要衍生化步骤或样品提取步骤。
3.4 其他分析方法
薄层色谱是一种广泛应用、快速且相对廉价的方法，用于分离复杂混合物。薄层色谱已被用于定量分析包括β-谷甾醇在内的天然生物活性物质的混合物。核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMR）是一种强大且通用的分析技术，它可以在分子水平上无损快速地分析混合物，而无需进行分离和纯化步骤。NMR广泛应用于食品科学、生物、医药等领域，可评估和分析多种食品中的植物甾醇，如油脂、饮料、蔬菜、肉类和乳制品。相比于GC分析法，NMR无需对样品分离纯化，分析时间减少，但是也存在灵敏度和准确性较低等缺点。
3.2 液相色谱相关的分析方法
液相色谱（liquid chromatography，LC）可以用来分析植物甾醇，具有快速、简单、准确、可重复等优点。LC技术可以确定简单混合物中植物甾醇的类型和浓度，然而，它难以将单个植物甾醇组分彼此分离，因此，不适合表征复杂混合体系中存在的不同种类的植物甾醇。在植物甾醇在LC分析中，通常采用紫外检测器或二极管阵列检测器进行定性和定量分析，也可以使用示差折光检测器或蒸发光散射检测器。高效液相色谱（high performance liquid chromatography, HPLC）法也被广泛用于分析植物甾醇，但其灵敏度和选择性存在一定的局限性，并且分离异构体或结构相似的FPS和结合态植物甾醇是很困难的。HPLC-质谱技术的发展有助于准确鉴定和量化植物甾醇，特别是有助于鉴定各种结合态的植物甾醇。正离子模式下的大气压化学电离是最常用的电离技术，FPS、SE、ASG或SG最丰富的离子是质子化的FPS减去水的离子[M+H-H2O]+。根据二级碎片信息和选择性离子监测，可增强识别植物甾醇和定量重叠峰的能力。
Liu等人报道了一种基于HPLC的植物甾醇定量方法，该方法使用苯甲酰基发色团作为衍生试剂，通过简单的衍生化，苯甲酰基被引入到植物甾醇结构中，这大大提高了植物甾醇在254 nm的紫外响应。Mo等人建立了一种基于正离子模式大气压化学电离串联质谱的LC方法，用来对食用油中的植物甾醇进行分析，结果表明菜籽油中含有菜籽甾醇、菜油甾醇、环阿屯醇、β-谷甾醇、豆甾，其中β-谷甾醇含量最高为3597 μg/g，其次是菜油甾醇1837 μg/g。Flakelar等人建立了一种基于HPLC的二极管阵列检测器方法，同时测定菜籽油中FPS和PSE，菜籽油中β-谷甾醇、菜籽甾醇、菜油甾醇和总甾醇的总含量分别为2740、3011、1647和7400 mg/kg。Münger等人利用基于电喷雾电离二级质谱的LC技术研究不同植物油中的PSG，根据油菜籽样品中加钠母离子m/z 583，子离子m/z 381的响应，确定为菜籽甾醇葡糖苷，同时也鉴定出24-亚甲基胆甾醇基葡萄苷。
3.3 新型质谱直接分析方法
近年来，新型仪器技术如质谱成像的发展，为生物样本的无损快速分析提供了一种先进的手段。Hailat等人建立了衍生化-基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱和串联质谱分析法，实现了直接分析生物样本中的植物甾醇，此项工作为植物甾醇的无损快速精准分析提供了技术基础。Vaclavik等人使用透射式实时直接分析-高分辨质谱技术，对各种植物油（橄榄油、菜籽油、大豆油和葵花籽油）在加热诱导氧化过程中的化学变化进行了监测，在菜籽油中检测到β-谷甾醇，菜籽甾醇，豆甾醇，燕麦甾醇的[M-H2O+H]+离子。此外，Alberici等人利用传输模式实时直接分析质谱技术对植物油、人造奶油、鱼油中的植物甾醇、植物甾烷醇、胆固醇和角鲨烯进行快速鉴定，该方法不需要衍生化步骤或样品提取步骤。
3.4 其他分析方法
薄层色谱是一种广泛应用、快速且相对廉价的方法，用于分离复杂混合物。薄层色谱已被用于定量分析包括β-谷甾醇在内的天然生物活性物质的混合物。核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMR）是一种强大且通用的分析技术，它可以在分子水平上无损快速地分析混合物，而无需进行分离和纯化步骤。NMR广泛应用于食品科学、生物、医药等领域，可评估和分析多种食品中的植物甾醇，如油脂、饮料、蔬菜、肉类和乳制品。相比于GC分析法，NMR无需对样品分离纯化，分析时间减少，但是也存在灵敏度和准确性较低等缺点。
4 油料作物的主要加工过程及其对植物甾醇组成的影响
4.1不同预处理技术对植物油中植物甾醇的影响
在菜籽油的提取过程中，对油菜籽进行适当的预处理是高效生产高品质菜籽油的重要和必要步骤之一。制油之前对油料种子进行适当预处理可以提高得油率，增加功能性成分转移到油中的比例，赋予植物油独特的风味，提高植物油的品质。目前，油菜籽的预处理技术主要有烘焙、微波、膨爆、脉冲电场等。高效的预处理技术可以帮助油菜籽中的脂类伴随物转移到油中，进而提高菜籽油的品质，因此探究油菜籽的预处理效果是很有必要的。
4.1.1 烘焙 烘培是菜籽油生产过程中最简单经典的预处理技术之一，王兴国等人比较了油菜籽不同加工方法下得到菜籽油的品质指标，实验结果显示，烘焙-亚临界丁烷萃取组中植物甾醇的含量达2013.0 mg/kg，与未预处理的亚临界丁烷组中的植物甾醇含量高556.0 mg/k。
4.1.2 微波 微波技术应用于油菜籽加工过程中，可以显著提高油脂得率，增加油脂风味，提高油脂营养价值等。微波预处理时，菜籽油中植物甾醇含量随微波时间增加而先增加后降低趋势。油菜籽在800W功率下微波1-7分钟，植物甾醇在第5分钟时达到最高含量（922.48 mg/100 g），比未处理的油菜籽高140.96 mg/100 g。菜籽油微波8 min后与未处理的油菜籽相比，其菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇的含量分别上升44.11%、13.61%和17.96%，而经过100 min焙烤的油菜籽其甾醇含量仅上升20.51%，微波菜籽油植物甾醇的上升幅度明显大于焙烤菜籽油。油菜籽在经过微波预处理之后，FPS的含量会略有增加，可能是因为微波预处理会促进结合态植物甾醇水解转化为FPS。
4.1.3 蒸汽膨爆 蒸汽膨爆是一种高效的热处理技术，通常应用于温度为160-260°C，相应的压力为0.69-4.83 MPa，持续几秒到几分钟，然后材料迅速暴露在大气压力下。与其他预处理方法相比，它具有许多潜在的优势，包括更低的资金成本、更低的总体能源消耗和更低的潜在产品价格。郑畅等人将油菜籽的含水量调整为10%，并在1.0 MPa下进行蒸汽膨爆处理。与传统冷榨菜籽油相比，甘蓝型菜籽油、白菜型菜籽油和芥菜型菜籽油中的植物甾醇含量分别提高了2.1%、3.2%、5.1%。结果表明，蒸汽膨爆预处理对植物甾醇含量有显著影响。
4.1.4 脉冲电场 脉冲电场（pulsed electric field，PEF）不仅能够显著增加菜籽油的产率，对油菜籽中的植物甾醇具有显著的提高作用。Elez-Martínez等人以脱皮菜籽和未脱皮菜籽为研究对象，分别对比两者经过PEF处理后甾醇和生育酚含量的变化，当PEF强度为7 kV/cm时，经过120 s的脉冲处理后，两者甾醇和生育酚含量均显著增加，说明PEF对生育酚和甾醇含量具有显著影响。
4.2 不同提油工艺对菜籽油中植物甾醇的影响
4.2.1 物理压榨法
物理压榨法是从油料中提取油脂最为传统的方法，主要分为热榨法和低温冷榨法。传统的热榨制油工艺是指油料经过高湿蒸炒处理后，再进行物理压榨得到植物油的过程。该工艺在提高出油率的同时还能产生良好的风味。但是热榨制油工艺中的高温处理可能导致植物甾醇等生物活性物质的氧化，这些氧化产物对人体有潜在的危害，使得植物油的营养价值降低。冷榨制油是指在不加入有机溶剂和不经过热处理的情况下，将油料使用螺杆式压榨机或液压机压榨直接获得植物油。冷榨油中的亲脂性提取物具有较好的色泽和风味，且功能成分的降解损失最小。相比于传统热榨制油工艺，冷榨制油工艺可以最大程度地减少对油料中营养成分的破坏。赵丹等人以芝麻、花生、油茶籽、油菜籽为原料，通过热榨工艺与冷榨工艺制取油脂，比较分析不同工艺制取油脂的基本理化指标。结果表明，冷榨芝麻油、冷榨花生油、冷榨油茶籽油、冷榨菜籽油中植物甾醇含量分别是热榨工艺的1.21、1.29、1.27、1.20倍。但是，不足之处在于冷榨制油比热榨制油的出油率低，从而制约了冷榨制油工艺的发展。
压榨前对种子进行预处理（如微波、焙炒、膨爆），该过程称为低温压榨制油工艺。对油料种子进行预处理过程中，细胞膜被破坏并产生孔隙，使得油脂能够穿透可渗透的细胞壁，从而获得更高的出油率。多项研究结果表明，油菜籽在压榨之前进行微波预处理，菜籽油中植物甾醇的含量明显增加。因此微波预处理低温制油工艺广泛应用于高品质浓香型菜籽油的加工。黄凤洪等人基于油菜籽品质和加工特性，创新性地建立了包括微波预处理步骤在内的高品质浓香菜籽油7D产地绿色高效加工技术装备与自控系统，为油菜加工提质增效开拓了新途径。与传统榨油工艺相比，7D工艺高品质浓香菜籽油不仅色泽光亮、品相好，而且营养价值高，维生素E、植物甾醇、油菜多酚等多种活性营养成分的保留率也达到了85%以上，无反式脂肪酸等风险因子，为油菜加工提质增效开拓了新途径。
4.2.2 溶剂浸出法
浸出法制油是根据相似相溶的原理，使用食品级的有机溶剂对油料进行浸泡或喷淋来提取油脂的一种方式。溶剂萃取是油脂高效提取最有效的方法，使得饼粕中残留的油更少。但这种方法存在一些工业缺陷，例如加工温度高、操作复杂、挥发性有机化合物排放等安全问题。张亮等人研究了精炼、冷榨、热榨、水酶法、浸出法制油工艺对制得的菜籽油中植物甾醇含量的影响，结果表明，浸出法制得的菜籽毛油中总植物甾醇含量最高，达到6607.35 mg/kg，比其他方式高出10%左右。这是由于植物甾醇为脂溶性物质，在浸出过程中能溶于正己烷，和油一同浸出，从而使得浸出菜籽毛油中植物甾醇含量升高。
4.2.3 亚临界或超临界流体萃取技术
除了上述几种传统的制油工艺外，近些年兴起的超临界CO2萃取、亚临界流体萃取制油工艺也被用于植物油的加工过程。于坤等人考察冷榨、微波辅助冷榨、加速溶剂萃取、超临界CO2萃取、亚临界流体萃取5种不同制油工艺对亚麻籽油中植物甾醇含量的影响，结果表明，亚临界流体萃取油脂中植物甾醇总量较高（429.78 mg/100 g），相比于其他工艺增加了5.07%、9.34%、15.57%、30.26%（P＜0.05）。另外，Xu等人的研究结果表明，亚临界丁烷萃取的小麦胚芽油中植物甾醇含量为23.26 mg/g，明显高于超临界CO2萃取（13.81 mg/g）和正己烷萃取（9.21 mg/g），相比而言，亚临界丁烷较低的黏度和较高的扩散系数更有利于植物甾醇的溶出。
4.2.4 超声或微波辅助提取法
超声或微波辅助提取与其他新型非常规提取技术相比，具有操作简单、价格低廉、效率高的特点。超声波辅助提取法是利用超声波产生强烈振动、高加速度、空化以及搅拌作用加速提取液的振荡，促进溶质扩散，破坏细胞膜促进功能化合物的释放与溶出，目前在食品工业中应用较为广泛。微波辅助提取法利用不同物质吸收微波能力的差异，使得样品中某些组分被选择性加热，从而获得巨大能量，挣脱束缚从基体物质中分离出来。微波依据介质性质的不同，将产生反射、吸收以及穿透等现象，可快速破坏细胞壁，直接作用于分子，加剧分子之间的碰撞、挤压，使植物甾醇等有效成分快速浸出。
4.2.5 酶法提取
酶法提取可用于动植物及微生物油脂的制取，反应条件温和、对设备要求低且工艺十分简单，但是成本相对较高。有研究发现，与传统的浸出法相比，由水酶法提取的菜籽油，其酸价和过氧化值更低，碘值和皂化值更高，同时毛油中的磷脂含量也较低，其中的不饱和脂肪酸、植物甾醇、生育酚、谷维素和角鲨烯等含量均高于传统浸出方法，萃取所得油脂的抗氧化活性强。邱展英等人为提高菜籽油的得率，探讨应用复合酶法提取菜籽油的最佳工艺条件。以挤压处理后的油菜籽为原料，提油率为考察指标，对复合酶种类和配比进行筛选后，在单因素实验基础上，通过响应面优化实验得出最佳酶解条件。结果表明：以中性蛋白酶、果胶酶和α-淀粉酶为复合酶组成，在此条件下油菜籽清油的提油率可达92.333%，植物甾醇等活性物质的保留率高。
表3中总结了不同制油工艺的优点和缺点。热榨法具有出油率高、香味浓郁的优点，但是存在高温使得功能性成分氧化，产生苯并芘和反式脂肪酸等有害物质的缺点。冷榨法具有绿色健康，植物甾醇等功能性成分损失小，出油率低的特点。低温冷榨法具有植物甾醇等功能性成分含量高，出油率高的优点，但是需要压榨前进行微波或烘焙等处理。溶剂浸出法中植物甾醇等脂溶性成份含量高，出油率高，但是操作复杂、挥发性有机化合物的安全问题，香味和口感差。亚临界或超临界流体萃取技术萃取时间短，操作温度低，功能成份损失小，设备成本较高，操作条件要求较为严格，可能会有溶剂残留。超声或微波辅助提取法操作简单，价格低廉，效率高，可能会有溶剂残留。酶法提取反应条件温和、对设备要求低且工艺十分简单，氧化程度低，出油率高，功能物质保留程度好，但是成本较高。综合来看，低温冷榨法是一种相对健康高效的的制油工艺。
4.3 植物油精炼工艺对植物甾醇的影响
经典的精炼工艺包括脱胶、脱色、脱蜡、脱酸和脱臭。然而，在常规精炼过程中，毛油中的生育酚、植物甾醇等化合物会有一定程度的损失。例如，Gotor和Rhazi的研究结果表明，葵花籽油在精炼过程中，可能损失高达60%的植物甾醇、55%的生育酚和60%的角鲨烯。有研究表明，脱胶过程去除的磷脂和粘性物质在沉淀的过程中，会导致菜籽油的香气减小、植物甾醇含量降低。脱色过程会除去胡萝卜素、叶绿素，同时也会流失少量植物甾醇。而脱臭会导致醛、酮和其他氧化产物、色素、以及挥发性成分的损失。
因此，合适的制油工艺和适度的精炼工艺会对油料加工产品的品质具有重要的影响，可以使植物油中的总甾醇保留量较大，同时又能将游离态和结合态植物甾醇转化成更有利于人体吸收的比例，提高食用油的品质和营养价值，从而能生产出具有一定功能性的油脂。
5 总结与展望
综上所述，高效利用和精准分析油料作物中植物甾醇对提高植物油的品质特性和营养价值非常重要。研究者们已经开发出多种加工方式来提高油料作物中植物甾醇的高效利用，报道了多种分析方法来提高植物甾醇的分析效率和准确度。目前该领域依然一些瓶颈问题有待解决，主要包括：油料种子中植物甾醇的原位成像分析方法，直观监测预处理方式对油料种子不同区域结构组成的影响；油料作物加工过程中植物甾醇的快速追踪分析方法，实时监测植物甾醇在加工过程中的迁移变化方式；油料作物加工过程中植物甾醇结构的转变规律（氧化还原）；植物甾醇从膳食中摄入后被人体吸收和运输至各个器官的转运机制。因此，未来还需要在相关领域进行深入的研究，为油料作物中植物甾醇的高效分析和高质量利用提供数据支持。
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供稿：王丹
责任编辑：魏芳
论文链接：https://link.cnki.net/urlid/42.1429.S.20240918.1317.004
