不同抗氧化劑對花生油和大豆油氧化穩定性及預測貨架期的影響

鄧金良，劉玉蘭，肖天真，王小磊，陳 寧

(1.河南工業大學糧油食品學院，鄭州450001； 2.河南工大設計研究院，鄭州 450001；3.山東金勝糧油集團有限公司，山東 臨沂 276600)

作為生活必需品，油脂穩定性直接影響到其品質，造成油脂不穩定的原因主要是油脂的氧化酸敗。食用油在儲存和使用過程中會發生緩慢的氧化，如高溫就是促使油脂氧化酸敗的主要因素之一，一般情況下油溫每升高10℃，其氧化速率提高1倍[1]，油脂氧化會形成各種氧化物，導致油脂酸敗，造成營養價值降低及貨架期縮短。為減緩油脂氧化酸敗和延長貨架期，通常在油脂中添加合成抗氧化劑如TBHQ，以及天然抗氧化劑如多酚類(以茶多酚為主)、迷迭香提取物、維生素E等[2-3]。

基于食用油質量指標符合相應國標的貨架期預測可以采用Schaal烘箱法試驗獲得[4]。利用Schaal烘箱法分析預測油脂貨架期的方法和原理為：油脂在(63±1)℃烘箱中儲存1 d，相當于25℃室溫條件儲存16 d，依據在烘箱中所能達到的保質時間，計算油脂的預測貨架期[5]。利用Schaal烘箱法分析評估油脂的氧化穩定性及預測貨架期有較多的文獻報道[6-12]，但利用Schaal烘箱法分析研究不同抗氧化劑對油脂氧化穩定性及預測貨架期的影響，以及油脂加速氧化過程營養成分含量變化的研究報道卻很少。本文以我國儲量最大的三級大豆油[13]和市場上銷量較大的一級壓榨濃香花生油[14]為試驗原料，分別向其中添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E等抗氧化劑，對未添加及添加不同抗氧化劑的濃香花生油和大豆油樣品進行加速氧化試驗，每隔24 h取樣，測定不同油樣的酸價、過氧化值，并檢測其中維生素E、甾醇含量，分析研究不同抗氧化劑對一級壓榨濃香花生油和三級大豆油氧化穩定性及預測貨架期的影響，為不同油脂抗氧化劑的合理選用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

一級壓榨濃香花生油、三級大豆油，分別采集于花生油和大豆油加工企業，未添加抗氧化劑。

TBHQ(純度≥99.0%)，廣東省食品工業研究所；茶多酚(純度≥95.0%)，貴州紅星發展有限公司；迷迭香提取物(鼠尾草酸含量≥20.0%)，海南舒普生物科技有限公司；維生素E(純度≥90.0%)，陜西海斯夫生物工程有限公司。α-、γ-、β-、δ-生育酚和α-、γ-、β-、δ-生育三烯酚標準品(純度≥95.0%)，Sigma-Aldrich公司；β-谷甾醇(純度99.5%)、豆甾醇(純度95.0%)、菜油甾醇(純度99.5%)、膽固醇(純度99.0%)、5α-膽甾烷醇(純度≥95.0%)，美國Sigma公司；N，O-雙三甲基硅基三氟乙酰胺(BSTFA)+1%三甲基氯硅烷(TMCS)，Fluka公司；正己烷(色譜純)，美國VBS公司；超純水，由Milli-Q超純水機制得；冰乙酸、氯仿、碘化鉀、淀粉、硫代硫酸鈉、鹽酸等，均為分析純。

Agilent GC-7890B氣相色譜儀，美國安捷倫科技有限公司；Waters e2695型高效液相色譜儀(含熒光檢測器)，美國Waters公司; NH2柱(250 mm×4.6 mm，5 μm),大連依利特公司；KQ3200DE型數控超聲波清洗器；RE-52AA旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠有限公司；MTN-2008W氮吹濃縮儀，天津奧特賽恩斯儀器有限公司；電熱烘箱，上海高致精密儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗油樣的制備

稱取花生油和大豆油各5份，每份400 g，分別置于10個500 mL燒杯中；向其中4個花生油樣、4個大豆油樣中分別加入油質量0.02%的TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物和維生素E，充分攪拌溶解，另有1個花生油樣、1個大豆油樣中不添加抗氧化劑，作為空白対照。

1.2.2 油脂加速氧化試驗

采用Schaal烘箱法。將試驗樣品敞口置于(63±1)℃恒溫烘箱中，持續45 d，每日取樣檢測酸價和過氧化值，并對儲存0、14、28、42、45 d的油樣進行維生素E和甾醇含量檢測。

1.2.3 油樣主要指標檢測

酸價測定參照 GB 5009.299—2016；過氧化值測定參照 GB 5009.227—2016。

甾醇含量測定參照GB/T 25223—2010及魏佳麗等[15]的方法。取1 mL 2 mg/mL的內標置于50 mL平底燒瓶中，氮吹干，加入適量油脂進行皂化，用乙醚提取不皂化物并水洗至中性，旋蒸出溶劑，點板后刮出甾醇帶用乙醚萃取，旋轉蒸干后進行衍生并用氮氣吹干；正己烷溶解后經0.22 μm有機濾膜濾入進樣瓶，待氣相色譜分析。氣相色譜條件：HP-5(30 m)毛細管柱；進樣口溫度300℃；載氣為高純氮氣；分流比20∶ 1；流速1.0 mL/min；升溫程序為285℃保持30 min，以10℃/min的速率升溫至300℃，保持5 min；FID 檢測器溫度360℃；進樣量1 μL。

維生素E組分及含量測定參照GB/T 26635—2011和溫運啟等[16]的方法。取0.50 g油樣于10 mL棕色容量瓶中，用正己烷定容，經0.22 μm有機濾膜過濾后，用高效液相色譜測定。高效液相色譜測定條件：流動相為正己烷-異丙醇(體積比99∶ 1)；流速0.8 mL/min；進樣量10 μL；柱溫40℃；Waters2475熒光檢測器，激發波長298 nm，發射波長325 nm。

1.2.4 數據處理

每組做3次平行試驗，取平均值，試驗結果用Origin軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 花生油和大豆油在加速氧化條件下過氧化值的變化(見圖1、圖2)

圖1 添加不同抗氧化劑的花生油在加速氧化過程中過氧化值的變化

圖2 添加不同抗氧化劑的大豆油在加速氧化過程中過氧化值的變化

從圖1可以看出，添加TBHQ 的花生油隨加速氧化時間的延長，其過氧化值沒有明顯變化，說明TBHQ具有很好的抗氧化效果。其他4種花生油的過氧化值升幅均很大，其中添加維生素E的花生油升幅最大，尤其是超過41 d后，過氧化值急劇上升，這可能與高濃度維生素E在高溫條件下會促進油脂氧化有關[17]。添加迷迭香提取物的花生油在29 d之前其過氧化值升幅小于空白花生油，29 d以后過氧化值升幅超過空白花生油，這顯示天然抗氧化劑可能在特定時間段內保持有效，隨時間延長其有效性降低，直至最終失效[18]。添加茶多酚的花生油過氧化值升幅始終小于空白花生油，其在花生油中的抗氧化效果僅次于TBHQ。依據GB/T 1534—2017中對壓榨一級花生油過氧化值≤6.0 mmol/kg的指標要求，空白花生油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的花生油分別在3.48、14.33、10.10、10.06、3.53 d達到6.0 mmol/kg的限量指標，依據63℃與25℃貨架期壽命系數16計算，預測在25℃條件下(無其他輔助條件，如充氮儲存)，上述5種花生油的貨架期分別為55.7、229.3、161.6、161.0、56.5 d。這與劉曉麗等[19]在70℃加速氧化花生油試驗所得的結果(20℃空白花生油、添加0.02%TBHQ的花生油、添加0.02%茶多酚的花生油貨架期分別為96、256、160 d)基本吻合。添加TBHQ可使花生油在25℃的貨架期延長173.6 d，添加茶多酚、迷迭香提取物分別使花生油貨架期延長105.9 d和105.3 d。

從圖2可以看出，在45 d的加速氧化時間內，添加不同抗氧化劑的大豆油過氧化值均呈明顯上升趨勢，添加TBHQ的大豆油過氧化值升幅明顯小于其他大豆油，但超過42 d之后升幅高于空白油樣，在24 d之前，添加茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的大豆油與空白大豆油的過氧化值升幅差別不大，但超過24 d后，添加茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的大豆油過氧化值升幅明顯超過空白油樣。對照GB/T 1535—2017中三級大豆油和 GB 2716—2018中過氧化值≤0.25 g/100 g(相當于9.85 mmol/kg)的限量指標要求，空白大豆油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E大豆油過氧化值達到9.85 mmol/kg限量的時間分別為9.0、25.5、7.0、9.5、6.8 d，對應25℃大豆油預測貨架期分別為144、408、112、152、108.8 d。這與王雪潔等[20]對大豆油(市售添加TBHQ)加速氧化試驗所得預測保質期477 d有少許差別。

2.2 花生油和大豆油在加速氧化條件下酸價的變化(見圖3、圖4)

圖3 添加不同抗氧化劑的花生油在加速氧化過程中酸價的變化

圖4 添加不同抗氧化劑的大豆油在加速氧化過程中酸價的變化

從圖3可以看出，在加速氧化的前39 d，5種花生油的酸價升幅無明顯差別，但39 d后，添加迷迭香提取物、維生素E的花生油酸價快速升高。加速氧化試驗結束時(45 d)，空白花生油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的花生油酸價(KOH)從初始的0.84 mg/g分別升高至0.99、0.93、0.98、1.31、1.53 mg/g，依據GB/T 1534—2017中壓榨一級花生油酸價(KOH)≤1.5 mg/g的限量指標，除添加維生素E的花生油酸價超出國標限量外，其他4種花生油的酸價均未超標。

從圖4可以看出，在加速氧化的前27 d，5種大豆油的酸價升高均較緩慢，27 d后酸價均明顯上升，其中添加茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的大豆油酸價升幅較大。加速氧化試驗結束時(45 d)，空白大豆油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的大豆油酸價(KOH)從初始的1.21 mg/g分別升高至1.52、1.47、1.65、1.67、1.59 mg/g，對照GB/T 1535—2017中三級大豆油和 GB 2716—2018中酸價(KOH)≤3 mg/g的限量指標要求，5種大豆油的酸價均未超出國標限量。

2.3 花生油和大豆油在加速氧化條件下甾醇和維生素E含量的變化(見圖5～圖8)

從圖5可以看出，在加速氧化的前42 d，空白花生油中甾醇損失率與添加抗氧化劑的花生油無明顯差異，42 d后，空白花生油中甾醇含量大幅降低，損失率明顯超過添加抗氧化劑的花生油，至45 d時，空白花生油中甾醇損失率達到26.70%，潘影[21]的研究也表明，富含甾醇的植物油在儲存過程中總甾醇含量隨時間延長而緩慢降低。5種花生油在過氧化值分別達到限量指標(空白花生油3.48 d、添加TBHQ的花生油14.33 d、添加茶多酚的花生油10.10 d、添加迷迭香提取物的花生油10.06 d、添加維生素E花生油3.53 d)時，其甾醇損失率分別為1.13%、4.22%、3.34%、4.36%、1.99%。

圖5 添加不同抗氧化劑的花生油在加速氧化過程中甾醇含量的變化

圖6 添加不同抗氧化劑的大豆油在加速氧化過程中甾醇含量的變化

從圖6可以看出，添加維生素E的大豆油在15 d后甾醇含量明顯降低，其他4種大豆油中甾醇含量降幅較小且差別不大，這可能是因高劑量維生素E的自身氧化，促進大豆油品質劣變造成其中的甾醇受損[22-23]。5種大豆油在過氧化值分別達到限量指標(空白大豆油9.0 d、添加TBHQ的大豆油25.5 d、添加茶多酚的大豆油7.0 d、添加迷迭香提取物的大豆油9.5 d、添加維生素E的大豆油6.8 d)時，其甾醇損失率分別為1.83%、7.64%、1.90%、3.22%、1.38%。

從圖7可以看出，隨加速氧化時間的延長，添加TBHQ的花生油維生素E損失率最小，證明TBHQ能有效延緩花生油維生素E被氧化[24]。添加茶多酚的花生油維生素E損失率在前期(30 d之前)小于其他3種花生油，后期的差距縮小。添加維生素E的花生油在15 d之前維生素E含量大幅降低(從初始的570.0 mg/kg降至儲存15 d 的273.1 mg/kg)，之后與其他油樣(除添加TBHQ的油樣)的損失率趨于一致。這可能是因為花生油中額外添加了較高含量的維生素E之后導致其自身氧化加速，表現為其中的維生素E含量在初期迅速下降，但隨著儲存時間延長和維生素E含量降低，其自身氧化速度隨之減慢，維生素E損失率趨于穩定[22]。在5種花生油過氧化值分別達到限量指標(空白花生油3.48 d、添加TBHQ的花生油14.33 d、添加茶多酚的花生油10.10 d、添加迷迭香提取物的花生油10.06 d、添加維生素E花生油3.53 d)時，其維生素E損失率分別為5.07%、15.35%、6.28%、18.11%、13.14%。

圖7 添加不同抗氧化劑的花生油在加速氧化過程中維生素E含量的變化

圖8 添加不同抗氧化劑的大豆油在加速氧化過程中維生素E含量的變化

從圖8可以看出，在加速氧化試驗的前期(28 d前)，添加TBHQ的大豆油維生素E損失率很小(從初始的1 037.7 mg/kg降低至儲存28 d的859.0 mg/kg)，但超過28 d之后，大豆油中維生素E含量大幅度降低(從儲存28 d的859.0 mg/kg降低至儲存45 d的219.9 mg/kg)。添加維生素E的大豆油在加速氧化試驗的前15 d，維生素E含量大幅降低，15 d之后與其他油樣(除添加TBHQ的油樣)的損失率趨于一致。在5種大豆油過氧化值分別達到限量(空白大豆油9.0 d、添加TBHQ的大豆油25.5 d、添加茶多酚的大豆油7.0 d、添加迷迭香提取物的大豆油9.5 d、添加維生素E的大豆油6.8 d)時，其維生素E損失率分別為9.37%、16.65%、5.39%、9.29%、11.79%。

3 結 論

通過對一級壓榨濃香花生油、三級大豆油以及向其中分別添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E等抗氧化劑的油樣進行Schaal烘箱法加速氧化試驗，并對不同儲存期油脂樣品的過氧化值、酸價、維生素E和甾醇含量變化趨勢進行的分析研究，明確了不同抗氧化劑對一級壓榨濃香花生油和三級大豆油氧化穩定性和預測貨架期的影響。若以過氧化值達到相應油脂等級的國標限量(一級壓榨花生油6 mmol/kg、三級大豆油9.85 mmol/kg)為評價油脂貨架期的指標，空白花生油及分別添加油質量0.02%的TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、維生素E的花生油的預測貨架期分別為55.7、229.3、161.6、161.0、56.5 d，相應大豆油的預測貨架期分別為144、408、112、152、108.8 d，在預測貨架期內，5種花生油中甾醇和維生素E的平均損失率分別為不超過3%和12%，5種大豆油中甾醇和維生素E的平均損失率分別為不超過4%和11%。4種抗氧化劑在一級壓榨濃香花生油中的抗氧化效果為TBHQ>茶多酚>迷迭香提取物>維生素E；在三級大豆油中的抗氧化效果排序為TBHQ>迷迭香提取物>茶多酚>維生素E。