植物甾醇在大豆油儲(chǔ)藏過程中抗氧化作用的研究

高瑀瓏 唐瑞麗 袁先雯 馮燕玲 韓洪玲 袁建 汪海峰 鞠興榮

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工學(xué)院；江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心；江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023）

植物甾醇在大豆油儲(chǔ)藏過程中抗氧化作用的研究

高瑀瓏 唐瑞麗 袁先雯 馮燕玲 韓洪玲 袁建 汪海峰 鞠興榮

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工學(xué)院；江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心；江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023）

化作用量效關(guān)系的研究鮮見報(bào)道，本研究以大豆油為底物，對(duì)植物甾醇的抗氧化活性進(jìn)行了研究。

圖1 4種植物甾醇的結(jié)構(gòu)

圖2 植物甾醇的基本結(jié)構(gòu)

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

一級(jí)大豆油（未加任何添加劑）：中儲(chǔ)糧鎮(zhèn)江糧油有限公司提供；植物甾醇［質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95% （其中β-谷甾醇45%，豆甾醇20%，菜甾醇30%）］：西安開來生物工程有限公司。

乙醇、乙醚、冰乙酸、三氯甲烷、異辛烷、碘化鉀、p-茴香胺、硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、淀粉指示劑、酚酞指示劑：南京丁貝生物技術(shù)有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

OSI-24型氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀：美國(guó)Ominion公司；BIC-250型人工氣候箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；101-3AS型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠；SB25-12D型超聲波清洗器：寧波新芝生物科技股份有限公司；電子萬用爐：北京永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 高溫避光試驗(yàn)

取250 mL具塞棕色瓶，分別裝入160 g一級(jí)大豆油，在油樣中分別加入植物甾醇0，0.08，0.12，0.16，0.24，0.32 g，振搖油樣，混合至均勻狀態(tài)，其中甾醇的含量分別為0%，0.05%，0.075%，0.10%，0.15%，0.20%，每1個(gè)樣品做3個(gè)平行。將具塞棕色瓶塞緊，并外用鋁箔袋包裹具塞棕色瓶，置于45℃人工氣候箱內(nèi)，每間隔48 h將油樣振搖1次，并且交換其在人工氣候箱內(nèi)的位置。每隔10 d測(cè)定油樣的酸價(jià)（AV），過氧化值（POV），油脂氧化穩(wěn)定性指數(shù)（OSI）與p-茴香胺值（p-AV）。

1.3.2 低溫避光試驗(yàn)

取250 mL具塞棕色瓶，分別裝入160 g一級(jí)大豆油，在油樣中分別加入植物甾醇0，0.08、0.12、0.16、0.24、0.32 g，振搖油樣，混合至均勻狀態(tài)，其中甾醇的含量分別為0%、0.05%、0.075%、0.10%、0.15%、0.20%，每1個(gè)樣品做3個(gè)平行。將具塞棕色瓶塞緊，并外用鋁箔袋包裹具塞棕色瓶，置于25℃人工氣候箱內(nèi)，每間隔48 h將油樣搖動(dòng)1次，并且交換其在人工氣候箱內(nèi)的位置。每隔10 d測(cè)量油樣的酸價(jià)（AV），過氧化值（POV），油脂氧化穩(wěn)定性指數(shù)（OSI），p-茴香胺值（p-AV）。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定方法

AV 的測(cè)定：參照GB／T 5530—2005／ISO 660：1996的方法。

POV的測(cè)定：參照GB／T 5538—2008的方法。

OSI的測(cè)定：參照GB／T 21121—2007／ISO 6886：2006的方法。

稱取（5±0.2）g油樣于玻璃導(dǎo)管中，壓縮空氣壓力30 psi，OSI內(nèi)部調(diào)節(jié)器提供空氣壓力5.5 psi，測(cè)定溫度110℃，測(cè)試水量50 mL，平行測(cè)定3次，取平均值。

p-AV 的測(cè)定：參照GB／T 24304—2009／ISO 6885：2006的方法來測(cè)定樣品的p-AV值。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)測(cè)定3次，利用JMP 10.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用Tukey HSD檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油酸價(jià)的影響

避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油酸價(jià)的影響結(jié)果分別見表1。油脂酸價(jià)是反映油脂水解酸敗的重要指標(biāo)。從表1可以看出在相同的儲(chǔ)藏時(shí)期，添加不同濃度植物甾醇大豆油的酸價(jià)均比空白對(duì)照組顯著降低（P＜0.05），表明植物甾醇具有一定的抑制大豆油水解酸敗的作用。從添加植物甾醇的濃度來看，甾醇添加量為0.1%時(shí)的大豆油酸價(jià)最低，即：當(dāng)添加量不超過0.1%時(shí)，隨著甾醇添加量的增大，大豆油酸價(jià)表現(xiàn)出減小趨勢(shì)，表明大豆油水解程度減小。當(dāng)甾醇的添加量大于0.1%，隨著甾醇添加量的增大，大豆油酸價(jià)表現(xiàn)出增大趨勢(shì)，當(dāng)添加量為0.2%，大豆油的酸價(jià)與空白組的酸價(jià)無顯著性差異（P＞0.05）。植物甾醇是脂溶性物質(zhì)；但又因?yàn)樗腃-3位有羥基基團(tuán)，因而又有一定的親水性，甾醇的親水性可能使其減緩了油脂的水解。水解反應(yīng)是吸熱過程，高溫加速油脂水解生成游離脂肪酸，當(dāng)甾醇添加量＞0.1%時(shí)，可能由于甾醇濃度的增加，使得甾醇與部分游離的脂肪酸結(jié)合生成甾醇脂肪酸脂，促進(jìn)了油脂的水解，引起游離脂肪酸總含量增加；與添加量＜0.1%的大豆油相比，酸價(jià)變大。黃瀅璋等［19］研究表明，花生油中甾醇添加量為0.01%、0.02%、0.03% 時(shí)，它們的酸價(jià)均比對(duì)照組小，并且添加量越大，花生油水解程度越小。

2.2 避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油POV值的影響

避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油過氧化值的影響結(jié)果見表2。過氧化值是衡量油脂氧化初期的氧化程度的重要指標(biāo)［20］。從表2可以看出，在相同的儲(chǔ)藏時(shí)期，添加不同濃度植物甾醇的大豆油的過氧化值均比空白組小，表明植物甾醇具有一定的抗氧化作用。從添加植物甾醇的量來看，添加0.1%甾醇的大豆油過氧化值最低，與空白組的過氧化值相比差異顯著（P＜0.05），表明甾醇具有較好的抗氧化作用，添加量為0.1%時(shí)抗氧化效果最好。以儲(chǔ)藏時(shí)間50 d為例，添加量≤0.1%的大豆油，其過氧化值與空白組相比差異顯著（P＜0.05），且隨濃度增大，過氧化值變小。隨著甾醇添加量的增大（＞0.1%），添加量為0.2%時(shí)，儲(chǔ)藏時(shí)間超過30 d，大豆油的過氧化值與空白組無顯著差異（P＞0.05），說明甾醇的添加量超過一定的濃度時(shí)，抗氧化作用減弱。油脂被氧化后生成大量的自由基，形成自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，加速油脂氧化酸敗。植物甾醇能夠清除羥自由基和超氧陰離子［21］，它能與反應(yīng)產(chǎn)生的氫過氧化物和自由基相結(jié)合，產(chǎn)生穩(wěn)定化合物，減緩或終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在高溫儲(chǔ)藏條件下，隨著甾醇添加量的增大，由于受到空氣和熱等作用的影響，甾醇可能自身發(fā)生氧化，有助于自由基的生成，促進(jìn)了油脂的氧化作用。張敬堯等［4］在研究天然抗氧化劑對(duì)大豆油的抗氧化活性中也發(fā)現(xiàn)，番茄紅素在起始階段，抗氧化效果較好，隨著其添加量增大，可能由于受到空氣、高溫等的作用，自身發(fā)生氧化，有助于大量自由基的生成，反而促進(jìn)了油脂的氧化作用。一些抗氧化劑生育酚等在濃度較低時(shí)具有較高的抗氧化效力，當(dāng)濃度較高時(shí)，它們起到助氧化的作用［22］。

表1 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油酸價(jià)的影響／mgKOH／g

表2 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油POV值的影響／mmol／kg

表3 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油氧化穩(wěn)定性指數(shù)的影響／h

2.3 避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油氧化穩(wěn)定性指數(shù)的影響

避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油氧化穩(wěn)定性指數(shù)的影響結(jié)果分別見表3。OSI值是反映油脂氧化穩(wěn)定性的指標(biāo)，通常OSI值越大，油脂的氧化穩(wěn)定性就越高，儲(chǔ)藏期就越長(zhǎng)，反之就越短。從表3可以看出，在相同的儲(chǔ)藏時(shí)期，添加不同濃度植物甾醇大豆油的OSI值均比空白組大，表明植物甾醇能提高大豆油儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，延長(zhǎng)貨架期，表現(xiàn)出一定的抗氧化效果。以儲(chǔ)藏時(shí)間30 d為例：當(dāng)甾醇的添加量≤0.1%，提高添加量，大豆油氧化穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)，與空白組比較，差異顯著（P＜0.05），在此范圍內(nèi)添加植物甾醇，可明顯延長(zhǎng)大豆油氧化穩(wěn)定時(shí)間。當(dāng)甾醇添加量＞0.1%時(shí)，儲(chǔ)藏30～60 d，添加量為0.15%和0.2%的大豆油OSI值與空白組相比無顯著差異（P＞0.05）。因此，甾醇在大豆油中的抗氧化作用的量效關(guān)系有一定的閾值。

2.4 避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油p-茴香胺值的影響

避光45℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油p-茴香胺值的影響結(jié)果見表4。p-茴香胺值反映油脂的次級(jí)氧化程度。從表4可以看出，儲(chǔ)藏時(shí)間一定時(shí)，空白組的p-茴香胺值最大，甾醇添加量0.1%的大豆油p-茴香胺值最小。添加甾醇的大豆油p-茴香胺值與空白組相比均具有顯著的差異（P＜0.05），表明植物甾醇具有抑制大豆油次級(jí)氧化產(chǎn)物形成的作用，從而表現(xiàn)出較好的抗氧化效果。以儲(chǔ)藏時(shí)間40 d為例：添加量0.15%和0.20%大豆油的p-茴香胺值與添加量0.05%的大豆油無顯著性差異（P＞0.05），說明45℃避光條件下，甾醇添加量超過一定濃度后，抗氧化能力減弱。吳時(shí)敏等［29］研究植物甾醇在菜籽高級(jí)烹調(diào)油中的抗氧化作用中同樣也發(fā)現(xiàn)，植物甾醇添加量超過一定程度后其抗氧化能力也會(huì)減弱。在高溫儲(chǔ)藏條件下，隨著甾醇添加量增大，可能由于受到空氣和高溫等作用的影響，甾醇自身發(fā)生氧化，加速了自由基的生成，促進(jìn)了氧化產(chǎn)物的形成，從而增加了次級(jí)氧化產(chǎn)物的含量，反而不能起到抗氧化的效果［4-23］。

表4 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油p-茴香胺值的影響

2.5 避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油酸價(jià)的影響

避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油酸價(jià)的影響結(jié)果分別見表5。從表5可以看出，在相同的儲(chǔ)藏時(shí)期，添加不同濃度植物甾醇大豆油的酸價(jià)均比空白組小（P＜0.05），而且隨著甾醇濃度增大，大豆油酸價(jià)表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。這表明在25℃避光條件下，植物甾醇具有一定的抑制大豆油水解酸敗的作用。且甾醇濃度越大，大豆油水解程度越小。以儲(chǔ)藏時(shí)間50 d和60 d為例，添加植物甾醇的各組大豆油酸價(jià)與空白對(duì)照組均具有顯著的差異（P ＜0.05）；添加量0.2%的大豆油酸價(jià)最低，油脂水解程度最小，但與添加量0.15%的大豆油酸價(jià)無顯著性差異（P＞0.05），這表明甾醇添加量不是越多越好，而是要控制在合理范圍內(nèi)發(fā)揮最大的作用。

表5 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油酸價(jià)的影響／mgKOH／g

2.6 避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油過氧化值的影響

避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油過氧化值的影響結(jié)果見表6。從表6可以看出，在同一儲(chǔ)藏時(shí)期，添加不同濃度植物甾醇大豆油的過氧化值均比空白組小（P＜0.05），而且甾醇添加量越大，大豆油過氧化值越小。這表明在25℃避光條件下，甾醇具有一定的抗氧化作用，且隨著濃度的增加，抗氧化作用有增大的效果。以儲(chǔ)藏時(shí)間60 d為例，添加植物甾醇的各組大豆油過氧化值顯著小于空白組（P ＜0.05）；添加量為0.2%和0.15%的大豆油與添加量為0.1%的大豆油過氧化值無顯著性差異（P ＞0.05）。

表6 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油過氧化值的影響／mmol／kg

2.7 避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油氧化穩(wěn)定性指數(shù)的影響

避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油氧化穩(wěn)定性指數(shù)的影響結(jié)果見表7。從表7可以看出，在同一儲(chǔ)藏時(shí)期，空白組的氧化穩(wěn)定性指數(shù)最低，表明25℃避光條件下空白組大豆油的儲(chǔ)藏期最短，抗氧化效果最差。添加甾醇的大豆油隨著添加量的增加OSI值在延長(zhǎng)。以儲(chǔ)藏時(shí)間50 d和60 d為例，空白組的大豆油的OSI值與添加甾醇的各組大豆油的OSI值差異顯著（P＜0.05），空白組OSI值最短，表明25℃避光條件下儲(chǔ)存大豆油，添加植物甾醇可以增強(qiáng)其抗氧化作用，延長(zhǎng)貨架期。從甾醇的添加量來看，甾醇濃度越大，OSI值越大，儲(chǔ)藏期越長(zhǎng)。從多重分析比較來看，50 d時(shí)，添加量0.2%與添加量0.15% （60 d時(shí)，添加量為0.2% 與量0.15%、0.1%）的大豆油的OSI值無顯著性差異（P＞0.05）。這表明隨著甾醇的添加量達(dá)到一定程度時(shí)，抗氧化作用不再明顯增大。

表7 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油氧化穩(wěn)定性指數(shù)的影響／h

2.8 避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油p-茴香胺值的影響

避光25℃條件下，不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油p-茴香胺值的影響結(jié)果見表8。從表8可以看出，在同一儲(chǔ)藏時(shí)期，空白組的p-茴香胺值明顯比其他組大，這表明在大豆油氧化的過程中，空白組產(chǎn)生的次級(jí)過氧化物的量明顯多，可見25℃避光條件下，植物甾醇具有抑制大豆油次級(jí)過氧化物產(chǎn)生的作用，從而表現(xiàn)出一定的抗氧化作用。從甾醇的添加量來看，甾醇濃度越大，p-茴香胺值越小。多重分析比較顯示，在儲(chǔ)藏的第40 d和第50 d，甾醇添加量最大的一組0.2%與添加量0.15%的大豆油p-茴香胺值無顯著差異（P＞0.05）。甾醇的添加量達(dá)到一定程度后，抗氧化作用不再隨甾醇濃度增加而變大。

表8 不同添加量的植物甾醇對(duì)大豆油p-茴香胺值的影響

3 結(jié)論

避光45℃條件下，植物甾醇在大豆油儲(chǔ)藏過程中起到抗氧化作用，其量效關(guān)系有一定的閾值。甾醇的添加量不超過0.1%，隨著甾醇濃度的增加，大豆油抗氧化作用增大。甾醇的添加量大于0.1%時(shí)，隨著甾醇濃度的增加，大豆油抗氧化作用減弱。

避光25℃條件下，大豆油4個(gè)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果綜合顯示：添加植物甾醇具有增強(qiáng)大豆油抗氧化的作用。并且隨著甾醇濃度的增加，抗氧化作用有增大的效果；甾醇的添加量達(dá)到一定程度時(shí)，抗氧化作用不再隨甾醇濃度增加而變大。

添加植物甾醇的大豆油適宜在避光25℃條件下，再加鋁箔貯藏。甾醇添加量不是越多越好，合理控制甾醇的添加量即可發(fā)揮植物甾醇最大的抗氧化作用。

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Antioxidant Effect of Phytosterol on Soybean Oil During the Storage

Gao Yulong Tang Ruili Yuan Xianwen Feng Yanling Han Hongling Yuan Jian Wang Haifeng Ju Xingrong
（Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing，Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety，College of Food Science and Engineering，Nanjing University of Finance and Economics，Nanjing 210023）

The influence of different phytosterol contents on the storage stability of soybean oil was investigated.Different concentrations of sterol（0%，0.05%，0.075%，0.1%，0.15，0.2%）were added to soybean oil and stored at 45℃ and 25℃ in the dark，and the changes of soybean oil quality indices were detected during the storage.Results showed when the addition of sterol was less than 0.1%，the antioxidant activities of soybean oil increased with the increasing of sterol concentration at 45℃ in the dark.When the addition of sterol was more than 0.1%，its antioxidant activities decreased.The sterol could enhance the antioxidant effect of soybean oil significantly（P ＜0.05）at 25 ℃ in the dark.With the increase of sterol concentration，the antioxidant activities of soybean oil increase （P ＜0.05）.When the addition of sterol reached to a certain degree，antioxidant activities no longer increased with the increase of its concentration.Sterol had significant antioxidant effect and a significant relationship of dose-response effect during the storage of soybean oil.

phytosterol，soybean oil，storage，antioxidant effect