澳洲堅果油儲藏期間氧化穩定性的研究

李康寧, 張雪怡, 常 明, 周 葵, 張雅媛, 劉睿杰, 王興國

(江南大學食品學院1,無錫 214122)

(廣西農業科學院農產品加工研究所2,南寧 530007)

澳洲堅果(Macadamiaintegrifolia)又名夏威夷果、昆士蘭果等,屬山龍眼科澳洲堅果屬常綠喬木植物,是一種原產于澳大利亞昆士蘭東南部和新南威爾士東北部沿岸的亞熱帶雨林地區的堅果[1]。數據顯示,目前全球范圍內已有20多個國家和地區種植澳洲堅果[2],我國從1979年開始引進栽培品種,目前我國澳洲堅果的種植面積已達約30萬hm2,占世界總種植面積的50%以上,已經發展成為世界上澳洲堅果種植面積最大的國家[3]。

澳洲堅果果仁口感細膩,具有獨特的奶香味,常被加工即食堅果零食或作為配料添加到其他食品如冰淇淋、糕點等中。近年來,隨著木本油料的陸續開發,澳洲堅果油也逐漸進入人們的視野。澳洲堅果油色澤清亮,風味獨特,具有濃郁的香味,富含單不飽和脂肪酸,其質量分數為80%[4],國內外相關研究表明,單不飽和脂肪酸在心血管疾病、糖尿病、降低膽固醇、保護心臟和防止動脈損傷等健康方面有獨特的生理功能[5, 6]。其中,除油酸外,澳洲堅果油含質量分數20%左右的棕櫚油酸,是除沙棘果油外目前發現的自然界中棕櫚油酸含量最高的作物,棕櫚油酸是一種不常見的n-7單不飽和脂肪酸[7],棕櫚油酸在控制體重、預防Ⅱ型糖尿病和心血管疾病、降低肝臟脂肪積累、控制炎癥等疾病上起到了積極有益的作用[8]。

目前關于澳洲堅果油的品質研究較為局限,限制了澳洲堅果油的開發利用。因此,研究以澳洲堅果油在儲藏過程中的穩定性及品質變化為切入點,研究澳洲堅果油在不同儲藏階段油脂的理化性質、氧化穩定性、脂肪酸組成及脂質伴隨物成分的變化,旨在對澳洲堅果油的開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

澳洲堅果原料產自廣西岑溪市。

色譜分析所使用的異丙醇、正己烷、甲醇均為色譜級試劑;其余分析所使用的碘化鉀、三氯甲烷、乙酸乙酯、冰乙酸、硫代硫酸鈉標準溶液、氫氧化鉀、氫氧化鈉、石油醚、焦性沒食子酸等均為分析純試劑;37種脂肪酸甲酯混標、植物甾醇混標(純度>99%)。

1.2 儀器與設備

AL204電子分析天平,XW-80A漩渦混合器;101-00電熱恒溫鼓風干燥箱,YF-J508榨油機,SHZ-D循環水多用真空泵,7820A氣相色譜儀(配火焰離子檢測器),Trace TR-FAME毛細管柱(60 mm×25 mm×0.25 μm),1525高效液相色譜儀(配2996光電二極管陣列探測器)、1525高效液相色譜儀(配2414示差折光檢測器),Alpha-1500分光光度計,Rancimat 892氧化穩定儀,Silica SPE柱(500 mg,6 mL)。

1.3 實驗方法

1.3.1 澳洲堅果油制備

將澳洲堅果進行脫殼處理后得到澳洲堅果果仁,將所得果仁分四瓣處理后,于50 ℃烘箱干燥過夜。采用熱榨法制備澳洲堅果油,具體操作如下。

取干燥后的澳洲堅果于130 ℃烤箱烘烤30 min后,送入已預熱的螺旋榨油機中進行壓榨,靜置冷卻至室溫,于5 000 r/min轉速下離心10 min,取上層清油,4 ℃儲存待測。

1.3.2 澳洲堅果油加速儲藏實驗

采用Schaal烘箱加速法研究澳洲堅果油的儲藏穩定性。將澳洲堅果油避光置于(60±1)℃的烘箱中連續加速氧化40 d,每隔48 h振蕩油樣,每5 d取樣并置于4 ℃冰箱保存,備測。

1.3.3 澳洲堅果油的酸價測定

酸價的測定方法參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》。

1.3.4 澳洲堅果油的過氧化值測定

過氧化值的測定方法參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》。

1.3.5 澳洲堅果油的K232值和K268值測定

K232值和K268值的測定方法參照GB/T 22500—2008《動植物油脂紫外吸光度的測定》。

1.3.6 熱榨澳洲堅果油的氧化誘導時間測定

根據Huang等[9]提出的測定方法并作一些修改測定熱榨澳洲堅果油的氧化誘導時間。

準確稱取(3.000 0±0.010 0)g樣品放在通氣管中,以山茶油為對照,設置加速氧化實驗的加熱溫度為140 ℃,空氣流量為20 L/h,加熱過程中產生的揮發性成分被50 mL的超純水吸收,結果表示為氧化穩定性指數(OSI,h)。

1.3.7 澳洲堅果油脂肪酸組成分析

脂肪酸甲酯化:取50 mg油樣,加入2 mL正己烷,再加入500 μL 2 mol/L的氫氧化鉀-甲醇溶液,渦旋混合儀振蕩后于10 000 r/min離心3 min,取上層有機相,加入適量無水硫酸鈉,0.22 μm有機濾膜過濾后,氣相色譜檢測。

色譜條件:采用Trace TR-FAME毛細管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm),火焰離子化檢測器(FID)。升溫程序如下:60 ℃保持3 min,再以5℃/min升溫至175 ℃,保持15 min后,以2 ℃/min升溫至220 ℃,并保持20 min。檢測器和進樣口溫度均為250 ℃;空氣壓力為50 kPa,流速為400 mL/min;氫氣壓力為60 kPa,流速為30 mL/min;氮氣壓力為240 kPa,流速為25 mL/min;進樣體積為1 μL,分流比為1∶100。采用面積歸一法定量各脂肪酸的百分含量。

1.3.8 澳洲堅果油多酚含量測定

根據李志曉[10]的多酚測定方法,并作一些調整,采用固相萃取的方法提取并采用福林酚法測定澳洲堅果油中的多酚含量。

多酚提取:采用固相萃取柱(Silica-SPE,填料為硅膠基)提取熱榨澳洲堅果油中的多酚。稱取油樣1.500 0 g(精確至0.000 1 g),溶于6 mL正己烷中過活化后的固相萃取柱,用甲醇洗脫并收集于10 mL容量瓶中定容。

多酚含量測定:取定容后的溶液5 mL置于10 mL容量瓶中,加入0.5 mL福林酚試劑,反應3 min,加入質量分數為10%的Na2CO3溶液1 mL,定容后避光靜置2 h,用分光光度計在765 nm波長下檢測其吸光度。每個樣品測定設置3組平行實驗。通過繪制標準曲線對熱榨澳洲堅果油中的多酚含量進行定量測定。

以焦性沒食子酸作標準品,配制10 mg/mL標準儲備液,按一定梯度稀釋后,取5 mL梯度稀釋液,重復多酚含量測定步驟,保證標準曲線上各點的吸光度維持在0.2～0.8的可信區間。根據繪制標準曲線,計算熱榨澳洲堅果油中多酚的含量。

其中,在標準曲線繪制何多酚含量測定時,設置空白對照,即以5 mL甲醇為反應物,其余操作同多酚含量測定步驟。

1.3.9 澳洲堅果油甾醇含量測定

根據王濤[11]的植物甾醇酯測定方法,并作一些調整。采用正相高效液相色譜-示差折光檢測器(HPLC-RID)檢測分析熱榨澳洲堅果油中的總甾醇含量。

油樣預處理:取0.200 0 g(精確至0.000 1 g)油樣于15 mL離心管,加入2 mol/L KOH-乙醇溶液3 mL,85 ℃水浴皂化1 h,取出冷卻后加入2 mL水和5 mL正己烷,離心提取上層清液于另一個干凈離心管,下層用5 mL正己烷再提取2次,合并有機液,加入2 mL水,振蕩后提取上清液于15 mL離心管,氮氣吹干,加入適量正己烷溶解。溶解后過0.22 μm有機膜,取20 μL進樣檢測分析。

色譜條件: Sepax Hp-Silica色譜柱(250 mm × 4.6 mm × 5 μm),流動相為V正己烷∶V異丙醇∶V甲酸=15.000∶1.000∶0.003(均為色譜級),將洗脫流速設置為1.0 mL/min,進樣量為20 μL。

通過外標法進行熱榨澳洲堅果油中總甾醇的定性定量分析。

1.3.10 數據處理及分析

每個樣品測定設置3組平行實驗,實驗數據經Microsoft Excel 2019匯總、SPSS 26.0處理分析,通過Origin 2019作圖。

2 結果與討論

2.1 澳洲堅果油儲藏過程中酸價變化

油脂在儲藏過程中因熱、酶等作用會發生水解,從而產生游離脂肪酸,酸價是衡量游離脂肪酸含量多少的標準。因此,酸價越高,油脂酸敗程度越高,品質越低。由圖1可知,在儲藏過程的前期(儲藏25 d以前),澳洲堅果油的酸價在(0.36±0.05)～(0.44±0.16 )mg KOH/g范圍內浮動,整體無明顯變化;而在儲藏階段的后期(儲藏25 d以后),澳洲堅果油酸價升高趨勢明顯,從(0.42±0.03)mg KOH/g升高到(1.78±0.09)mg KOH/g,升高了4.23倍;表明澳洲堅果油在儲藏過程中,在較長一段時間內油脂不會發生明顯酸敗而變質。

注:同一指標下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),相同字母表示差異不顯著。

周曄等[12]在研究影響核桃油油脂酸敗的可能性中指出,在油脂自動氧化的過程中,若氧氣含量一定,溫度和容器頂空體積是影響油脂酸敗的主要因素。在本研究中,儲藏溫度一定,然而每次取樣后容器的頂空體積增大,澳洲堅果油與氧氣接觸面積增大,這會加速澳洲堅果油的氧化酸敗,所以在儲藏后期油脂的酸價上升趨勢較前期明顯。

2.2 澳洲堅果油儲藏過程中過氧化值變化

油脂在自動氧化過程中會生成過氧化物,過氧化值可以直接反映出油脂氧化的水平,過氧化值越高,則油脂氧化變質程度越大,品質降低。由圖1可知,澳洲堅果油在儲藏過程中過氧化值為總體增高的趨勢,表明在儲藏過程中,澳洲堅果油發生著不同程度的氧化變質。與澳洲堅果油儲藏過程中酸價變化的結果相比,過氧化值的變化較酸價變化更明顯,從最初的(0.004 7±0.000 1)g/100 g變化為最終的(0.019 6±0.000 2)g/100 g,升高了4.17倍,說明整個儲藏過程中澳洲堅果油發生了較為明顯的氧化變質。一方面,與酸價變化原因一致,隨著每次取樣,容器頂空體積的增大,澳洲堅果油的過氧化值變化也更加明顯;另外,一般認為,油脂的自動氧化過程為自由基鏈式反應,前期氧化生成的自由基會加速整個油脂的氧化過程。

梁燕理等[13]在研究不同溫度下澳洲堅果儲藏氧化穩定性變化時,也同樣發現在較高溫度下澳洲堅果油的加速儲藏過程中,過氧化值變化趨勢與本研究結果;但其研究中酸價的變化較本研究中的小,可能的原因在于本研究采用熱榨法制油,熱榨過程中的高溫會提高油脂中的游離脂肪酸含量,加速油脂的氧化[14],引起酸價的升高。

2.3 澳洲堅果油儲藏過程中K232值和K268值變化

油脂自動氧化的初級氧化產物具有共軛二烯結構,次級氧化產物具有共軛三烯結構[15],共軛二烯烴和共軛三烯烴分別在λ=232 nm和λ=268 nm處有紫外吸收,因此,光譜指標K232值和K268可以作為油脂被氧化程度的評判標準[16]。由圖1可知,澳洲堅果油的K232值在儲藏25 d之前均處于(0.39±0.01)～ (0.42±0.01)范圍內,無明顯變化,而儲藏25 d之后升高趨勢較為明顯,從0.42±0.01升高至0.47±0.01;而K268值在整個儲藏期間則基本保持不變,處于(0.008 2±0.000 5)～(0.009 4±0.000 8)范圍內,僅在儲藏35 d后略有上升趨勢,儲藏35 d和儲藏40 d時的K268值分別為0.009 6±0.000 2和0.014 0±0.002 6。這一結果表明,在儲藏期間,澳洲堅果油的氧化主要為初級氧化,共軛二烯烴積累,而次級氧化基本未發生,與儲藏期間過氧化值的變化結果一致。

2.4 澳洲堅果油儲藏過程中氧化誘導時間變化

氧化誘導時間能夠在直觀的反映油脂的氧化穩定性。由圖1可知,澳洲堅果油在140 ℃下的氧化誘導時間(OSI)總體呈下降趨勢,從儲藏0 d時的4.37 h下降到儲藏40 d時的2.59 h,氧化誘導時間縮短了1.68倍。原因在于儲藏期間,澳洲堅果油的酸價升高,油中的游離脂肪酸增多;過氧化值升高,自動氧化中間產物積累,均會加速油脂的自動氧化的進程[16]。但即使到加速儲藏末期,澳洲堅果油在140 ℃下仍具有2.5 h的氧化誘導時間。

澳洲堅果油的氧化誘導時間比一般大豆油、菜籽油等植物油長[17],原因在于澳洲堅果油脂肪酸組成中單不飽和脂肪酸含量很高,而單不飽和脂肪酸較多不飽和脂肪酸更穩定,更難以氧化[18]。

2.5 澳洲堅果油儲藏過程中脂肪酸組成變化

由表1可知,澳洲堅果油的脂肪酸組成主要為油酸(C18∶1)、棕櫚油酸(C16∶1)、花生烯酸(C20∶1)、棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)和二十二烷酸(C22∶0),澳洲堅果油富含單不飽和脂肪酸,質量分數達77%,飽和脂肪酸質量分數達20%,與橄欖油[19]和山茶油[20]的單不飽和脂肪酸含量接近。其中,澳洲堅果油脂肪酸組成中,棕櫚油酸(16∶1)質量分數為11.47%～12.59%,是目前已知植物油中除沙棘籽油外棕櫚油酸質量分數最高的油料作物[4, 21],一般認為棕櫚油酸是治療燒傷、皮炎和傷口愈合的寶貴護膚劑[22]。有研究表明澳洲堅果油中棕櫚油酸質量分數約為20%[23],其他一些研究結果顯示澳洲堅果油中棕櫚油酸質量分數為13.22%～17.63%[24],這可能是因為不同品種和產地的澳洲堅果其油脂的脂肪酸組成不同。

表1 澳洲堅果油儲藏過程中脂肪酸質量分數/%

澳洲堅果油在加速儲藏過程中,脂肪酸組成在儲藏25 d和儲藏30 d時變化具有顯著性差異(P<0.05),這一結果與酸價、過氧化值變化轉折時間相同。其中多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸含量變化不顯著(P>0.05),而單不飽和脂肪酸含量略顯下降,可能的原因在于本研究中儲藏時間較短,且油中抗氧化物質還未被完全消耗,因此澳洲堅果油的脂肪酸組成變化較小。

2.6 澳洲堅果油儲藏過程中總酚含量變化

堅果含有較多的酚類化合物,是膳食中總酚攝入的重要來源之一[25]。由表2可知,澳洲堅果油在儲藏過程中總酚含量呈減少趨勢,儲藏0 d與儲藏40 d總酚含量有顯著性差異,從33.45 μg GAE/g減少到儲藏終期的20.94 μg GAE/g,Quinn等[26]研究指出澳洲堅果仁油中的總酚含量為48.7 μg/g,而Cicero等[27]研究則指出澳洲堅果油總酚含量為2.36 μg/g,本實驗研究結果在該范圍之內,造成這一結果差異的原因可能是由于產地、品種、制油工藝以及對澳洲堅果油中總酚提取的方法等因素不同所導致[28-31]。

表2 澳洲堅果油儲藏過程中總酚含量變化

國內外大量研究結果表明,食用油中的多酚類物質能有有效抑制油脂的自動氧化,從而提高油脂的氧化穩定性[30, 32-42]。澳洲堅果油在儲藏過程中總酚含量的降低表明了油中多酚類物質發揮了一定的抗氧化作用,延緩儲藏過程中的油脂氧化劣變。

2.7 澳洲堅果油儲藏過程中甾醇含量變化

植物甾醇主要存在于油料作物的種子中,其結構類似膽固醇,具有一定的生理活性,是天然的生物活性物質[43]。由圖1可知,澳洲堅果油在儲藏過程中,總甾醇含量的變化總體不顯著(P>0.05)。這一結果表明,在本研究的儲藏過程中,澳洲堅果油中的甾醇不是其主要的抗氧化物質。此外,由于本研究所用澳洲堅果原料經過一定的加工處理,非新鮮原果,加工過程中澳洲堅果的微量伴隨物發生一定的損失,因此儲藏0 d時澳洲堅果的甾醇含量為(772.36±8.63)mg/kg,比其他研究中含量略低[44]。

3 結論

采用Schaal烘箱加速法研究40 d儲藏期內不同階段澳洲堅果油的品質及其氧化穩定性變化,在儲藏期間,澳洲堅果油的變化體現在:酸價升高了4.94倍,過氧化值升高了4.17倍,K232值呈小幅度增長趨勢,氧化誘導時間縮短了1.68倍。脂肪酸組成變化不明顯,脂質伴隨物中總酚減少了1.59倍,而總甾醇變化趨勢較小。

根據過氧化值的變化和K232和K268值的變化可知,在儲藏期間,澳洲堅果油主要發生了初級氧化,且初級氧化速率較慢,即使在儲藏末期,澳洲堅果油的過氧化值仍在GB 2716—2018中對食用油脂規定過氧化值≤0.25 g/100 g的范圍之內;這與澳洲堅果油MUFA含量高而PUFA含量低有密切關系,且澳洲堅果油中的總酚在儲藏期間作為主要抗氧化物質。澳洲堅果油具有優良的氧化穩定性,研究結果對澳洲堅果油的開發利用有一定指導意義。