計算機輔助營養均衡菜籽調和油的研制

王立琦，張 青，任 悅，江連洲，張昭煒，石克榮,*，于殿宇,*（.哈爾濱商業大學計算機與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 5008；.東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 5000；.三河匯福生物科技有限公司，河北 三河 0650）

計算機輔助營養均衡菜籽調和油的研制

王立琦1，張 青2，任 悅2，江連洲2，張昭煒3，石克榮3,*，于殿宇2,*
（1.哈爾濱商業大學計算機與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150028；2.東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030；3.三河匯福生物科技有限公司，河北 三河 065201）

以菜籽油為基質油，通過計算機輔助計算，采用其他植物油調節ω-3與ω-6脂肪酸比例，研制出營養均衡菜籽調和油。以氧化誘導時間為指標，考察營養均衡菜籽調和油的氧化穩定性，并與原料植物油進行比較，通過動物實驗研究其輔助降血脂功效。實驗結果表明，營養均衡菜籽調和油中ω-3脂肪酸與ω-6脂肪酸的質量分數比例約為1∶3.05，飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸質量分數比例為0.28∶1.0∶1.0，更符合人體對脂肪酸均衡攝入的要求；110 ℃時調和油的氧化誘導時間為4.5 h，輔以少量抗氧化劑特丁基對苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）后延長到6.0 h，滿足油脂氧化穩定性要求；輔助降低實驗性高血脂大鼠甘油三酯功能結果呈現陽性。

計算機輔助；營養均衡；菜籽調和油；氧化穩定性；降血脂

植物油不僅是人體脂肪和熱量的重要來源，同時還能為人體提供一些必需的營養成分，如多不飽和脂肪酸、植物甾醇、磷脂及胡蘿卜素等，這些成分在維持脂蛋白平衡[1]、降血脂[2-3]、調節膽固醇[4-6]、降血壓[7-8]、抗血栓[9-10]、預防癌變等方面具有重要的作用。大豆油、花生油、菜籽油是我國居民食用油消費量最高的3 種食用植物油[11]，但是在這3 種油脂中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的比例嚴重失衡[12]，長期食用很可能會引起酮血癥、脂肪肝、高血脂癥和動脈粥樣硬化等疾病[13-14]。由于單一油脂無法滿足人體營養的需要，近年來對含有較高含量不飽和脂肪酸（如油酸、亞油酸、亞麻酸等）的調和油的研制受到高度重視[15]。然而，由于受到氧、水、光、熱、微生物和某些金屬等因素的作用，植物油脂極易發生氧化變質，特別是自動氧化。不飽和脂肪酸所含有的雙鍵是引起油脂氧化的關鍵，通常情況下，不飽和脂肪酸越多，油脂氧化速度越快。但也有研究表明，部分富含ω-3多不飽和脂肪酸的調和油在常規烹飪加熱過程中仍保持了良好的穩定性[16-17]。

實驗以菜籽油、亞麻籽油、核桃油、玉米油和花生油為原料油，利用計算機數學建模法輸出符合調和油飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）、單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）、多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）三者的質量百分比為0.27∶1∶1，ω-3脂肪酸與ω-6脂肪酸的質量百分比為1∶3條件下的各原料油比例數據組，并按照最優數據組中的比例在氮氣保護環境下進行調和油的調配。通過氣相色譜法檢測調和油中各脂肪酸含量，以氧化誘導期檢測調和油的氧化穩定性并預測貨架期，采用動物實驗研究其輔助降血脂功效。

營養均衡菜籽調和油的研制依據為：1）石克榮根據中國居民營養與健康現狀以及中國居民食用油消費現狀，并結合業內眾多專家學者的研究成果，得出食用植物調和油中ω-3脂肪酸與ω-6脂肪酸的最佳比例為1∶3的結論，即ω-3脂肪酸含量為10%～18%，ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的總含量為40%～72%[18]。2）根據食用調和油國家標準征求意見，調和油中比例最大的原料油脂超過1/3時，可以加在調和油前成為冠名調和油。由于研制的調和油中菜籽油的比例接近33.3%，因此將其命名為營養均衡菜籽調和油。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

1.1.1 動物

30 只無特定病原體（specifi c pathogen free，SPF）的健康SD雄性大鼠購于北京維通利華實驗動物技術有限公司，體質量為155～170 g，飼養環境為屏障級。

1.1.2 材料

浸出一級低芥酸菜籽油 洪湖市洪湖浪米業有限責任公司；壓榨一級亞麻籽油 張家口市馨特植物油有限公司；壓榨核桃油 河北黃金龍食用油有限公司；壓榨一級玉米油 山東三星集團油脂有限公司；壓榨一級花生油 冀中能源集團有限責任公司。

氣相色譜儀測得樣品油中的各個脂肪酸含量見表1。

表1 原料油中各種脂肪酸含量Table 1 Contents of fatty acids in individual vegetable oils %

1.1.3 試劑

脂肪酸標樣 美國Sigma公司；無水甲醇、氯仿、乙醚（色譜純）、基礎飼料、高脂飼料（79%基礎飼料、10%蛋黃粉、10%熟豬油、1.0%膽固醇） 北京科澳協力飼料有限公司；血清總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triacylglycerol，TG）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）測定試劑盒 北京中生北控生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

安捷倫6890氣相色譜儀 安捷倫科技（中國）有限公司；892 Professional Rancimat油脂氧化穩定性測定儀瑞士萬通公司；新悅T6系列紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司。

1.3 方法

1.3.1 計算機數學模型的建立

本實驗所構建的符合合理脂肪酸比例的數學模型如下：

式中：x1～x5分別為菜籽油、亞麻籽油、核桃油、玉米油、花生油；b1為ω-6脂肪酸；b2為ω-3脂肪酸；aij（i=1，2，3；j=1，2，3，4，5）為5 種原料油（j）中3 種脂肪酸（i）的質量分數（0%～100%）；xj為5 種原料油的添加量（xj≥0且∑xj=100）。本程序用JAVA語言編寫，旨在對上述方程求解，在Windows 7系統中MyEclipse6.5-Milestone 1軟件上運行程序。

1.3.2 營養均衡菜籽調和油的調配

按照計算機求解的原料油比例結果為參照進行調配。將燒杯置于磁力攪拌器上，內置一枚磁性轉子，以玻璃平皿蓋住燒杯口，向燒杯內充高純氮氣30 min以排盡空氣。繼續充入氮氣的同時依次加入各原料油，在室溫條件下磁力攪拌20 min后，收集調和油于玻璃瓶中，于4 ℃避光條件下保存備用。

1.3.3 氣相色譜測定菜籽調和油中各脂肪酸含量

選取CP-Sil-88強極性毛細管氣相色譜柱（100 m×0.25 nm，0.2 μm）與火焰離子化檢測儀（flame ionization detector，FID）檢測器進行測定。載氣為N2，燃燒氣為H2和空氣；進樣口溫度為260 ℃，柱溫60 ℃保留4 min，以13 ℃/min的速率升溫至175 ℃保留24 min，以4 ℃/min的速率升溫至230 ℃保留21 min，再以30 ℃/min的速率升溫至250 ℃保留2 min；檢測溫度為300 ℃；H2流速為30 mL/min，空氣流速為400 mL/min；進樣量1.0 μL，分流比為1∶20。分別吸取樣液1 μL進樣。以各組分的峰面積值，用面積歸一化法計算各脂肪酸甲酯的質量分數。

1.3.4 氧化穩定性的測定及貨架期的預測

本實驗參考林丹等[19]的方法，根據不同溫度下的氧化性誘導時間計算出油脂的貨架期。采用892 Professional Rancimat油脂氧化穩定性測定儀進行測定油，按照GB/T 21121—2007《動植物油脂氧化穩定性的測定（加速氧化測試）》測定營養均衡菜籽調和油樣品分別在110、120、130℃下的誘導期，以及菜籽調和油在添加質量分數為0.002%的抗氧化劑TBHQ后的誘導期，并與原料油的誘導期進行比較。測定條件：樣品油用量為（3.00±0.01）g，測量池中加入50 mL蒸餾水，加熱溫度分別為110、120、130℃，空氣流量為20.0 L/h。觀察測量池中是否生成氣泡，若無氣泡，檢查儀器氣密性，直至產生氣泡。色帶中線條全部拐彎時關掉開關，記錄所需時間，即為氧化誘導時間。利用外推法計算出室溫下油脂的貨架期。油脂的貨架期是指在通常貯藏條件下, 油脂開始劣變的時間。食用油衛生標準過氧化值（peroxide value，POV）的最高允許限量為10 mmol/kg，利用油脂氧化酸敗儀預測油脂在不同溫度下其POV達到10 mmol/kg（誘導期）的時間，再用外推法計算出室溫下POV達到10 mmol/kg的時間，即為該油脂的貨架期。

1.3.5 輔助降血脂動物實驗

適應期：實驗將30 只大鼠隨機分為3 組，每組10 只，分別為空白對照組、模型對照組和受試組。每組大鼠于屏障系統下飼喂基礎飼料5～7 d。造模期：空白對照組飼喂基礎飼料，模型對照組和受試組飼喂高脂飼料，自由采食和飲水。模型對照組和受試組大鼠給予高脂飼料14 d后，于第15天早上為各組大鼠進行不禁食斷尾采血[20]。采血后離心分離血清。采用試劑盒測定血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平。

受試組按成人每日需要油脂質量的5倍量用營養均衡菜籽調和油進行灌胃，空白對照組和模型對照組灌胃同體積的花生油，空白對照組繼續飼喂基礎飼料，模型對照組和受試組繼續飼喂高脂飼料，自由采食和飲水。第45天禁食，但可以自由飲水，次日早上對大鼠斷尾用尾靜脈取血法進行采血，分離血清，測定血清中TC、TG、HDL-C、LDL-C水平。

1.4 數據處理

所得數據采用SPSS 19.0統計軟件進行分析，采用單因素方差分析（one-way ANOVA）。

2 結果與分析

2.1 計算機求解結果

通過運行1.3.1節中的數學模型及JAVA語言程序，共輸出40 組結果。從40 組數據中篩選出符合期望值的3 組數據，見表2。由表2可知，該3 組數據中ω-6脂肪酸與ω-3脂肪酸的質量分數比均接近3，SFA∶MUFA∶PUFA的質量分數比值約為0.27∶1∶1，符合營養均衡菜籽調和油的要求。

表2 計算機輸出的部分數據組Table 2 Partial data set for computer output

2.2 調和油的研制

表3 脂肪酸組成分析結果Table 3 Results of fatty acid composition analysis %

按照GB/T 17377—2008《動植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》的方法對各原料油、營養均衡菜籽調和油的脂肪酸組成進行氣相色譜法分析，結果如表3所示。菜籽油中必需脂肪酸的總含量不足30%，油酸含量超過60%，比例嚴重失衡；亞麻籽油、核桃油中多不飽和脂肪酸含量均超過70%，易發生氧化穩定性差的問題；玉米油、花生油中亞麻酸的含量均低于1%；營養均衡菜籽調和油中2 種必需脂肪酸ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的組成比例為1∶3.05，接近1∶3；調和油中SFA含量為12.21%，MUFA含量為43.70%，PUFA總量達到44.09%，SFA、MUFA和PUFA的比例約為0.28∶1.0∶1.0，在我國居民飲食習慣基礎上，再經動物脂肪的攝入，符合我國營養學會推薦的SFA、MUFA和PUFA的比例為1∶1∶1，符合人體對均衡攝入脂肪酸的要求。

2.3 油脂的氧化穩定性

圖1 油脂在110、120、130 ℃條件下的氧化性誘導時間Fig. 1 Oxidation induction time of oils at 110, 120 and 130 ℃

由圖1可知，亞麻籽油、核桃油等食用植物油的氧化誘導時間相對較短，氧化穩定性較低，與測得的亞麻籽油、核桃油中亞麻酸和亞油酸含量較高相對應，符合油脂氧化規律，即油脂中含不飽和脂肪酸越多，油脂氧化速率越高。但也有一些亞油酸含量相對較高的植物油，如玉米油、芝麻油，氧化穩定性相對較好，這可能是因為玉米油[21]、芝麻油[22-23]中含有較多的生育酚，且γ-生育酚占生育酚總量的60%以上，具有較高的抗氧化活性[24]。花生油和菜籽油的誘導時間均比較長，主要原因可能是這2 種油脂的飽和脂肪酸含量較高，多不飽和脂肪酸含量偏少，穩定性良好。菜籽調和油相比于菜籽油，其誘導時間減少，主要是因為在調和過程中補充了豐富的多不飽和脂肪酸，使油脂的不飽和程度增大，氧化穩定性下降。

根據油脂在110、120、130 ℃條件下的氧化性誘導時間，利用外推法計算出各原料油及營養均衡菜籽調和油的貨架期，結果如圖2所示。營養均衡菜籽調和油的氧化穩定性較好，只要輔以少量（≤0.002%）的抗氧化劑TBHQ，就能保證正常的氧化穩定性要求，其貨架期接近基質菜籽油，約為1.63 a。

圖2 油脂貨架期Fig. 2 Shelf life of oils

2.4 降血脂動物實驗

以大鼠血清TC、TG、HDL-C、LDL-C的水平作為衡量營養均衡菜籽調和油輔助降血脂功能的四個重要指標。

表4 營養均衡菜籽調和油對TC、TG、HDL-C和LDL-C的影響Table 4 Effect of nutritionally balanced blend oil on serum TC, TG, HDL-C and LDL-C

由表4可知，采用高脂飼料飼喂大鼠15 d后，模型對照組和空白對照組比較，大鼠血清TC、TG升高，差異均極顯著（P＜0.01），表明大鼠高血脂模型建立成功。受試組大鼠血清TC、LDL-C、HDL-C與模型對照組無顯著變化。實驗45 d后，受試組與模型組比較，大鼠血清 甘油三酯降低，差異均極顯著（P＜0.01），證明菜籽調和油具有預防血清甘油三酯升高的作用，這是因為調和油中含有一定量植物甾醇，植物甾醇具有調節血脂的功效[25]。

3 結 論

營養均衡菜籽調和油中2 種必需脂肪酸ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的組成質量分數比例為1∶3.05，接近1∶3。PUFA總量達到44.09%，SFA、MUFA和PUFA的質量分數比例約為0.28∶1.0∶1.0，脂肪酸組成更為合理，符合人體對脂肪酸均衡攝入的要求，滿足消費者對油脂攝入健康理念的追求。由于脂肪酸比例均衡，營養均衡菜籽調和油的氧化誘導時間為4.5 h，輔以少量抗氧化劑TBHQ后，在100 ℃氧化誘導時間為6 h，滿足氧化穩定性要求，適合常溫貯藏和日常烹調使用。動物實驗結果可得，營養均衡菜籽調和油輔助降低實驗性高血脂大鼠甘油三酯功能結果呈陽性，可預防血脂的升高，有利于心血管健康。因此，所制得的菜籽調和油的氧化穩定性良好且營養均衡。

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Computer-Aided Development of Rapeseed Oil Blends with Other Vegetable Oils for Balanced Nutrition

WANG Liqi1, ZHANG Qing2, REN Yue2, JIANG Lianzhou2, ZHANG Zhaowei3, SHI Kerong3,*, YU Dianyu2,*
(1. School of Computer and Information Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China; 2. School of Food Science and Technology, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 3. Sanhe Huifu Biotechnology Co. Ltd., Sanhe 065201, China)

Using rapeseed oil as the base oil, incorporation of other vegetable oils was employed to adjust the ratio of omega-3 to omega-6 fatty acids by computer-aided calculation for the development of rapeseed oil blends with balanced nutrition. Oxidation induction time was used as an indicator to evaluate the oxidation stability of nutritionally balanced oil blends in comparison with individual oils. Meanwhile, the adjunctive effect of the oil blends in lowering blood fat levels was explored by animal experiments. The experimental results showed that the ratio of omega-3 fatty acids to omega-6 fatty acids was 1:3.05, and the ratio of saturated fatty acids to monounsaturated fatty acids to polyunsaturated fatty acids was 0.28:1.0:1.0 in the blended oils with balanced nutrition, which could meet the body’s demand for balanced fatty acids. The oxidation induction time was 4.5 h at 110 ℃, and it could be extend to 6.0 h after supplementing a small amount of the antioxidant TBHQ, thereby satisfying the stability requirement. The blended oils demonstrated positive results in acting as an adjunct to lower blood triglyceride levels in hyperlipidemic rats.

computer aided calculation; balanced nutrition; rapeseed oil blend; oxidative stability; blood fat-lowering

10.7506/spkx1002-6630-201611041

TS225.1

A

1002-6630（2016）11-0231-05

王立琦, 張青, 任悅, 等. 計算機輔助營養均衡菜籽調和油的研制[J]. 食品科學, 2016, 37(11): 231-235. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201611041. http://www.spkx.net.cn

WANG Liqi, ZHANG Qing, REN Yue, et al. Computer-aided development of rapeseed oil blends with other vegetable oils for balanced nutrition[J]. Food Science, 2016, 37(11): 231-235. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611041. http://www.spkx.net.cn

2016-01-21

哈爾濱市科技創新人才研究專項資金項目（2015RAXXJ008）；國家自然科學基金面上項目 （31571880）

王立琦（1966—），女，教授，博士，研究方向為食品安全快速檢測。E-mail：hsdwlq@163.com

*通信作者：石克榮（1957—），男，高級經濟師，大專，研究方向為油脂加工。E-mail：huifuyf@163.com

于殿宇（1964—），男，教授，博士，研究方向為糧油精深加工技術。E-mail：dyyu2000@126.com