新疆打瓜籽油氧化穩定性的研究及貨架期預測

王芳梅，張鑫，谷盼盼，許若男，張紅玉，張修珂，王英美，希力阿扎提阿不力米提，王亮

(新疆大學 生命科學與技術學院，新疆 烏魯木齊，830046)

打瓜(Citrulluslanatus(Thunb.)matsum. etnakai)，又名籽瓜，葫蘆科，一年生草本植物，是西瓜的一個栽培變種，形狀與西瓜相似，但比西瓜小[1]。打瓜瓜肉清甜，含有18種氨基酸和多種微量元素，能清肺潤肺、養脾健脾[2]，因含籽多而得名，主要是取其籽食之。目前，中國是世界上打瓜的主要種植區，其次是泰國。無論是打瓜的種植還是打瓜籽的產量，中國均居世界之首[3]。打瓜盛產于我國西北地區，產地主要在新疆、甘肅，在吉林和內蒙古等地也有種植，年產量達數百萬噸。其中新疆生產的打瓜籽以其籽片大、板平、飽滿、肉厚、色澤黑亮、品質優良而深受客戶青睞。

打瓜籽含有多種人體所需的營養成分，打瓜籽中含有大量的蛋白質、維生素、氨基酸和鉀、鈣、鎂、鐵等礦物質以及人體所必需的不飽和脂肪酸，其中亞油酸含量極為豐富[4]。打瓜籽中的不飽和脂肪酸含量非常高，因此高血壓及心腦血管患者也可以食用，打瓜籽中的固醇類物質還可以降低血液里的低密度膽固醇[5]。

我國擁有豐富的打瓜籽資源。但目前的研究報道主要涉及打瓜籽蛋白的提取及其功能特性[3，6-8]，打瓜籽油的脂肪酸分析[4，8-12]等，對打瓜籽油的氧化穩定性研究屬于空白。由于打瓜籽油中的不飽和脂肪酸含量較高，所以在打瓜籽油生產加工過程中，打瓜籽油很容易受到一些因素的影響，從而導致氧化、酸敗等。因此，研究影響打瓜籽油穩定性的因素，對打瓜籽油的生產和儲藏有很大的幫助，也有利于提高打瓜籽產品附加值，延長打瓜產業鏈。對打瓜籽油的開發利用提供一個經濟依據，為打瓜籽油的開發利用打下基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

打瓜籽，新疆維吾爾族自治區昌吉回族自治州阜康縣；KI、Na2CO3、ZnCl2、NaCl、可溶性淀粉均為分析純，天津市盛奧化學試劑有限公司；三氯甲烷、冰乙酸、MgCl2均為分析純，天津永晟精細化工有限公司；石油醚(30～60 ℃)，分析純，天津市富宇精細化工有限公司；硫代硫酸鈉(五水)，分析純，成都市科龍化工試劑廠；FeCl3,分析純，天津市福晨化學試劑廠；CuSO4,分析純，天津北聯精細化學品開發有限公司；維生素E(VE)、4-叔丁基茴香醚(BHA)、叔丁基苯二酚(TBHQ),上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器設備

電子天平(FA1004B)，上海越平科學儀器(蘇州)制造有限公司；高速多功能粉碎機(RHP-1000A)，鄭州九工機械設備有限公司；超聲波清洗機(SB-3200DTD)，寧波芝生物科技股份有限公司；循環式多有真空泵(SHB-Ⅲ)，上海科恒泵實業發展有限公司；熱鼓風干燥箱(101-2ES)，北京市永光明醫療儀器有限公司；旋轉蒸發器(RE-52A)，上海亞榮生化儀器。

1.3 試驗方法

1.3.1 打瓜籽油的提取

打瓜籽經過挑選，粉碎，過40目篩，稱取一定量的打瓜籽粉，按7∶1加入石油醚(30～60 ℃)，設置超聲波清洗機功率為180 W，處理30 min，靜置一定時間，抽濾，然后用旋轉蒸發器進行減壓蒸餾，回收石油醚。

1.3.2 打瓜籽油理化指標的測定

酸價參考GB 5009.229—2016；碘值參考GB/T 5532—2008；皂化值參考GB/T 5534—2008；過氧化值參考GB/T 5009.227—2016；透明度參考GB/T 5525—2008；色澤參考GB/T 5492—2008；水分及揮發物參考GB5009.236—2016。

1.3.3 打瓜籽油脂肪酸組成分析

首先采用GB/T 17376—2008三氟化硼法制備脂肪酸甲酯衍生化物。采用氣相色譜分析法進行分析，儀器：安捷倫7890A，毛細管色譜柱型號：HP-88(100 m×0.25 mm×0.20 μm)，進樣量，1 mL，流速1 mL/min；進樣溫度，208 ℃，檢測器溫度，230 ℃；采用程序升溫，以2 ℃/min從164 ℃升至184 ℃，再以2.1 ℃/min升至205 ℃，最后以2.4 ℃/min升至229 ℃，保持2 min。

1.3.4 打瓜籽油的氧化穩定性測定

打瓜籽油在不同的存儲條件下的氧化速度不一樣，放置一段時間后，過氧化物的含量會不斷增加。油脂的氧化產物會影響產品的營養價值與儲存時間。過氧化值(peroxide value, POV)是檢測油脂氧化的重要指標，POV越大，表明油脂氧化產物含量越高，油脂酸敗變質程度也越嚴重[13]。根據GB/T 5009.227—2016定期測定過氧化值(POV)，來監測打瓜籽油的氧化速度。

(1)空氣對打瓜籽油氧化穩定性的影響

空氣中的氧氣會促進打瓜籽油的自動氧化。準確稱取制得的打瓜籽油2份，各20 g，裝入棕色瓶中，分別在室溫20 ℃下不通風、避光處密閉存放和敞口放置，每隔5 d測定1次打瓜籽油的過氧化值。

(2)光照對打瓜籽油氧化穩定性的影響

光氧化是油脂氧化作用的組成部分。準確稱取制得的打瓜籽油2份，各20 g，分別裝入50 mL棕色瓶(避光)、透明錐形瓶(透光)中，每隔5 d測定1次打瓜籽油的過氧化值。

(3)水分對打瓜籽油氧化穩定性的影響

準確稱取制得的打瓜籽油2份，各20 g，裝入錐形瓶中，分別加入質量分數10%、20%水，每隔5 d測定一次打瓜籽油的過氧化值。

(4)溫度對打瓜籽油脂氧化穩定性的影響

準確稱取制得的打瓜籽油5份，各20 g裝入50 mL錐形瓶中，分別放置在20、30、40、50和60 ℃的恒溫干燥箱中，每隔5 d測定1次打瓜籽油的過氧化值。

(5)金屬離子對打瓜籽油氧化穩定性的影響

準確稱取制得的打瓜籽油5份，各20 g，裝入50 mL錐形瓶中，在打瓜籽油中按100 mg/kg的添加量加入以下化學試劑：NaCl、MgCl2、ZnCl2、CuSO4、FeCl3。同時做空白對照。放置于60 ℃的恒溫干燥箱內，每隔5 d測定1次打瓜籽油的過氧化值。

(6)抗氧化劑對打瓜籽油氧化穩定性的影響

采用Schaal烘箱法測定不同抗氧化劑對打瓜籽油氧化穩定性的影響。準確稱取制得的打瓜籽油12份，各20 g裝入50 mL錐形瓶中，分別以50、100、150、200 mg/kg的添加量，準確稱取4-叔丁基對苯二酚(TBHQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)、維生素E(VE)加入到打瓜籽油中，并攪拌搖勻，同時做空白試驗，然后放置于60 ℃恒溫箱中，每隔5 d測定1次打瓜籽油的過氧化值。

(7)打瓜籽油貨架期預測

采用Schall烘箱法，進行加速氧化實驗，得出打瓜籽油在60 ℃下各階段的過氧化值。然后根據阿侖尼烏斯Arrhenius經典公式，反應溫度每升高10 ℃，反應速度提高1倍，如公式(1)所示：

K(T+10℃)/KT=2

(1)

但反應速率常數(K)與食品的貨架期(Q)呈反相關，即反應速率常數(K)值越大，油脂氧化酸敗速度越快，食物的貨架壽命越短，如公式(2)所示：

QT/Q(T+10 ℃)=2[14-15]

(2)

儲藏溫度與食品的貨架期的關系見表1所示。

表1 溫度與貨架壽命系數的關系Table 1 Relationship between temperature andshelf life factor

2 結果與分析

2.1 理化指標測定結果(表2)

2.2 脂肪酸成分分析結果

表2 打瓜籽油脂的理化指標Table 2 Physicochemical indexes of seeding-watermelon seeds oil

表2為打瓜籽油脂的理化指標測試結果。圖1為超聲波提取法提取的打瓜籽油脂肪酸成分GC圖譜，由圖1和表3可知，打瓜籽中主要有豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸，且出峰順序為豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸。打瓜籽油中脂肪酸以不飽和脂肪酸為主，其中亞油酸(C18∶2) 含量最高，達73.51%，其次是棕櫚酸(C16∶0)10.81%、油酸(C18∶1)8.39%，飽和脂肪酸主要為硬脂酸為5.60%。

圖1 打瓜籽油脂肪酸氣相色譜分析Fig.1 Gas chromatographic analysis of seeding-melon seeds oil fatty acids

表3 打瓜籽油脂肪酸組成及質量分數Table 3 composition and content of fatty acids inseeding-melon seeds oil

峰號名稱類型保留時間/min峰面積質量分數/%3棕櫚酸C16∶013.9851046.099 3710.8066硬脂酸C18∶017.320542.580 635.6057油酸C18∶118.439812.036 878.3888亞油酸C18∶220.3397116.328 6173.511

2.3 空氣對打瓜籽油穩定性的影響

由圖2可知，敞口儲存與閉口儲存有明顯的差別，隨著時間的延長，敞口存放的打瓜籽油過氧化值增加速率逐漸增大。而封閉儲存的打瓜籽油的過氧化值曲線增長總量較小。這可能是因為敞口放置的打瓜籽油，與空氣的接觸面積較大，提供了充足的供氧環境，加速了游離基的生成，從而加速了打瓜籽油的氧化酸敗。

2.4 光照對打瓜籽油穩定性的影響

圖2 空氣對打瓜籽油穩定性的影響Fig.2 Effect of air on the stability of seeding-watermelon seeds oil

由圖3可知，在光照的條件下打瓜籽油的氧化穩定性比較低，隨著時間的延長，過氧化值增加，氧化速率明顯加快。而避光處理的打瓜籽油過氧化值增加緩慢。這可能是因為自然光的照射會促使氧分子活化，打瓜籽油內的游離基加速生成，引起打瓜籽油的氧化酸敗加速。因此，打瓜籽油的儲存和運輸過程中應該盡量避免光的照射。

圖3 光照對打瓜籽油穩定性的影響Fig.3 Effect of light on the stability of seeding-watermelon seeds oil

2.5 水分對打瓜籽油穩定性的影響

由圖4可知，在水分存在的情況下，隨著時間的延長，打瓜籽油的過氧化值明顯增加，并且隨著水分添加量的增加，氧化速度也加快。因此，水分會加快不飽和脂肪酸的氧化分解，導致游離脂肪酸的增加，從而加快了油脂的氧化速率。

圖4 水分含量對打瓜籽油穩定性的影響Fig.4 Effect of moisture content on the stability of seeding-watermelon seeds oil

2.6 溫度對打瓜籽油穩定性的影響

圖5表明在不同的儲存溫度下，打瓜籽油的過氧化值隨著時間的延長呈上升趨勢。貯藏溫度越高，打瓜籽油的過氧化值增加幅度越大。相反，貯藏溫度越低，過氧化值增長緩慢，打瓜籽油越穩定。表明打瓜籽油的腐敗與貯藏溫度及貯藏時間有密切關系，貯藏溫度過高，使脂肪酸的氫過氧化物加速分解，從而加快打瓜籽油的腐敗變質，而且溫度升高，可能使酶活增高，使油脂的分解速率加快，很大程度地影響了油脂的品質[13]。

圖5 溫度對打瓜籽油穩定性的影響Fig.5 Effect of temperature on the stability of seeding-watermelon seeds oil

2.7 金屬離子對打瓜籽油穩定性的影響

由圖6可知，60 ℃下金屬離子Cu2+、Zn2+、Na+、Mg2+、Fe3+都會影響打瓜籽油的氧化穩定性，隨著處理時間的延長，其過氧化值明顯上升，其中Fe3+對打瓜籽油穩定性的影響最大，其次是Zn2+、Cu2+，而Na+、Mg2+對打瓜籽油的影響不是特別明顯。這5種金屬離子對打瓜籽油氧化穩定性的影響次序為：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mg2+>Na+。

圖6 金屬離子對打瓜籽油穩定性的影響Fig.6 Effect of metal ions on the stability of seeding-watermelon seeds oil

因此，在打瓜籽油加工儲存過程中，應盡量避免打瓜籽油與金屬離子的接觸，降低油脂的氧化速率，延長儲藏時間。

2.8 不同抗氧化劑對打瓜籽油穩定性的影響

圖7表明，隨著儲存時間的增加，添加不同抗氧化劑的試驗組其過氧化值都明顯低于對照組，表明抗氧化劑能有效地降低打瓜籽油的過氧化速度，且200 mg/kg TBHQ抗氧化效果最佳。由圖7可知，3種抗氧化劑的抗氧化效果依次為200 mg/kg TBHQ>200 mg/kg VE>200 mg/kg BHA，因此，TBHQ是延緩打瓜籽油氧化的較理想的抗氧化劑。

圖7 不同抗氧化劑對打瓜籽油的影響Fig.7 Effect of antioxidant species on the stability of seeding-watermelon seeds oil

2.9 抗氧化劑添加量對打瓜籽油穩定性的影響

由圖8可知，添加不同劑量的BHA的油樣POV比對照組明顯下降。BHA的添加量越大，相同時間內，打瓜籽油的POV值越小，而且隨著儲存時間的增加，不同組的POV的差異也越明顯，添加BHA劑量為200 mg/kg的油樣POV值最低。

圖8 BHA添加量對打瓜籽油穩定性的影響Fig.8 Effect of BHA addition on the stability of seeding-watermelon seeds oil

由圖9可知，添加不同劑量的VE的油樣POV比對照組均明顯下降。在加速氧化的30 d內，隨著VE添加量的增大，相同時間內，打瓜籽油的POV值越小，且隨著儲存時間的延長，各打瓜籽油實驗組的POV差異也越大，VE劑量為200 mg/kg的油樣POV值最低。這是因為天然VE在一定程度上會使油中的自由基轉變為非活性的或較為穩定的化合物[16]，從而起到抗氧化的作用。

圖9 VE添加量對打瓜籽油穩定性的影響Fig.9 Effect of VE addition on the stability of seeding-watermelon seeds oil

由圖10可知，在添加了抗氧化劑TBHQ之后，打瓜籽油的過氧化值一直保持在很低的水平，且隨著TBHQ添加量增加，其抗氧化效果不斷增強。而對照組的過氧化值有很大的變化，隨著處理時間的延長，其過氧化值越大。在測試前各個樣品過氧化值為0.23 mmol/kg，添加200 mg/kg的TBHQ加速氧化30 d后，打瓜籽油的過氧化值為9.70 mmol/kg，而對照組的過氧化值達到48.12 mmol/kg。

圖10 TBHQ添加量對打瓜籽油穩定性的影響Fig.10 Effect of TBHQ addition on the stability of seeding-watermelon seeds oil

2.10 打瓜籽油貨架期預測

打瓜籽油的貨架期預測采用Schaal烘箱法，60 ℃下實驗1 d相當于20 ℃條件下儲存16 d。根據國家食用植物油衛生標準(GB/T 5009.73—2003)的規定，油脂中過氧化值的上限為12 mmol/kg，60 ℃下油樣從起始過氧化值(POV)值達到上限12 mmol/kg所經歷的儲存時間，可預測20 ℃下的貨架壽命[17-19]，即為打瓜籽油的預測貨架壽命。打瓜籽油的貨架壽命的預測結果見表4。

表4 打瓜籽油貨架期預測Table 4 Forecast of shelf life of seeding-watermelonseeds oil

由表4可知，在20 ℃時，不添加任何抗氧化劑的打瓜籽油的貨架壽命為136 d，添加抗氧化劑后，可以明顯延長打瓜籽油的貨架壽命。添加200 mg/kg TBHQ的效果最好，可以達到534 d，接近1.5年。

3 結論

(1)空氣、溫度、光照、水分都會加快打瓜籽油的氧化反應，影響其穩定性，因此，在其加工運輸和儲藏過程中，應盡可能使打瓜籽油處于封口、暗處、低溫條件下，且避免與水分接觸。

(2)金屬離子Na+、Mg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+都會影響打瓜籽油的氧化穩定性，這5種金屬離子對打瓜籽油氧化穩定性的影響次序為：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mg2+>Na+。因此，在打瓜籽油的加工和儲存過程中，應該盡量避免打瓜籽油與這些金屬離子的接觸。

(3)添加抗氧化劑能夠有效延緩打瓜籽油的氧化，打瓜籽油在添加200 mg/kg的TBHQ時，其抗氧化效果最好。3種抗氧化劑的抗氧化效果依次為200 mg/kg TBHQ>200 mg/kg VE>200 mg/kg BHA，因此，對打瓜籽油而言，TBHQ為較理想的抗氧化劑。且在加速氧化的30 d試驗期內，BHA、TBHQ、VE添加量越大，打瓜籽油的POV值越小，且隨著放置時間的延長，各實驗組之間的POV差異則越明顯，故抗氧化劑添加量為200 mg/kg時，打瓜籽油的POV值最低。

(4)在20 ℃時，不添加任何抗氧化劑的打瓜籽油的貨架期為136 d，添加抗氧化劑以后，可以明顯延長打瓜籽油的貨架期。添加200 mg/kg TBHQ的效果最好，可達到534 d，接近1.5年。