延長飼用油脂貨架期的初步試驗

■丁 聰 王順喜 孫德光

(中國農(nóng)業(yè)大學工學院，北京 100083)

油脂是畜禽飼料生產(chǎn)中必需脂肪酸的主要來源，也是提高飼糧能量的首選添加物，在畜禽生產(chǎn)中具有重要的作用，比如在蛋雞飼料中加入0.2%的花生油，可顯著提高雞的繁殖性能[1]。然而飼用油脂在儲藏期間，因空氣中的氧氣、光照、微生物和酶的作用，油脂容易哈喇，即產(chǎn)生令人不愉快的氣味和苦澀味，同時產(chǎn)生一些有毒、有害的化合物，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為油脂酸敗（rancidity）[2]。目前，主要采用改善飼用油脂儲存條件和添加化學抗氧化劑來預(yù)防油脂酸敗，延長其貨架期。長期食用合成抗氧化劑具有致癌、致畸等有害作用[3]，因此，開發(fā)綠色、高效的抗氧化劑顯得十分重要。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

枸杞、黃芪、甘草、魯花花生油均購于北京市農(nóng)貿(mào)市場。試驗所用試劑均為分析純。

1.2 試驗儀器

電子天平、真空冷凍干燥機、水浴鍋、紫外可見分光光度計、萬能粉碎機、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、離心機、實驗室其他常用玻璃儀器。

1.3 試驗方法

1.3.1 醇提物的制取

取適量原料干燥至恒重，60目粉碎。按料液比1∶8(w/v)加入60%乙醇，回流提取2次，每次3 h，合并濾液，離心10 min（4 500 r/min），取上清液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至膏狀，用冷凍離心機干燥，得粉末狀醇提物，備用。

1.3.2 對-二苯代苦味?；杂苫―PPH·）的清除率

準確稱取10 mg對-二苯代苦味?；杂苫―PPH·）粉末于50 ml容量瓶中，用無水乙醇定容，即得質(zhì)量濃度為0.2 mg/ml對-二苯代苦味?；杂苫芤?，備用。取適量的醇提物，用無水乙醇溶解并配備濃度分別為2、4、6、8、10 mg/ml的溶液樣品5份，再取適量2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）配置成濃度分別為2、4、6、8、10 mg/ml的溶液作對照。吸取各濃度的醇提物溶液、BHT溶液各4 ml，加入2 ml對-二苯代苦味?；杂苫芤海袷帗u勻后靜置30 min，以無水乙醇溶液做對照，分別測定其在517 nm處的吸光值。對-二苯代苦味?；杂苫那宄拾聪率接嬎悖?/p>

式中：E1——對-二苯代苦味酰基自由基的清除率;

A1——醇提物樣品溶液在517 nm處的吸光值；

A2——無水乙醇代替醇提物樣品在517 nm處的吸光值；

A0——蒸餾水代替醇提物樣品在517 nm處的吸光值。

1.3.3 超氧陰離子自由基（O2-·）清除能力

采用鄰苯三酚氧化法[4]，配制濃度分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/ml的醇提物溶液、BHT溶液。分別取各濃度的醇提物溶液、BHT溶液1.0 ml于試管中，每支試管加入3 ml Tris-HCl緩沖液（pH值8.2），0.1 ml醇提物溶液、BHT溶液，25 ℃水浴加熱20 min后，加入0.3 ml 7 mmol/l的鄰苯三酚準確反應(yīng)4 min，加入1 ml 10 mmol/l HCl終止反應(yīng)，在420 nm處測吸光度，按下式計算清除率：

式中：E2——超氧陰離子自由基（O2-·）清除率；

A1——醇提物溶液樣品在420 nm處的吸光值；

A2——蒸餾水代替醇提物溶液在420 nm處的吸光值；

A0——蒸餾水代替反應(yīng)試劑在420 nm處的吸光值。

1.3.4 羥基自由基（HO·）清除能力

采用結(jié)晶紫分光光度法測定[5]。在若干50 ml具塞比色管中分別加入0.4 mmol/l的結(jié)晶紫溶液1.5 ml，加入1.0 mmol/l的FeSO4溶液2.0 ml，再加入2.0 mmol/l的H2O2溶液1.0 ml，調(diào)節(jié)pH值到4.0，稀釋到50 ml并搖勻，靜置30 min后，在580 nm處的吸光度A''，同時測定不加H2O2時在580 nm處的吸光度A0''，則羥自由基的產(chǎn)生量可以用△A=A''－A0''來表示。

樣品液對羥自由基清除率的測定：在上述反應(yīng)體系中加入H2O2之前加入一定量的不同濃度的醇提物溶液、BHT溶液，測定其吸光度A1''，樣品組對羥自由基的清除率按下式計算：

1.3.5 烘箱加速氧化法

向100 ml燒杯中加入50 g花生油，再加入醇提物，攪拌油樣，使充分混合，敞口，置于(65±0.5)℃的恒溫環(huán)境中強化保存，每24 h測一次油樣的 POV(過氧化值)[6]和 P-A.V(茴香胺值)[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 自由基清除率測定結(jié)果(見圖1～圖3)

圖1 醇提物對對-二苯代苦味酰基自由基的清除率

圖2 醇提物對羥基自由基的清除率

圖3 醇提物對超氧陰離子自由基的清除率

2.1.1 對-二苯代苦味?；杂苫宄?/p>

對-二苯代苦味?；杂苫?DPPH·)在有機溶劑中具有很高的穩(wěn)定性，并呈現(xiàn)深紫色，在517 nm下具有最大吸光值，在對-二苯代苦味酰基自由基與抗氧化劑的反應(yīng)過程中，對-二苯代苦味?；杂苫鶗u漸從紫色變成黃色，吸光值也會逐漸減少，吸光值減少得越多代表抗氧化能力越強，因此可以評價化合物的抗氧化能力。

由圖1可知，隨著醇提物濃度的增大，其自由基清除率也愈大，表明清除自由基能力與濃度呈明顯的量效關(guān)系。醇提物濃度達到8 mg/ml時，甘草和枸杞醇提物的清除率高達80%。

2.1.2 羥基自由基清除率

由圖2可知，隨著醇提物濃度的增大，各試驗組中自由基清除率也逐漸增大，表明自由基清除能力與醇提物濃度有明顯的量效關(guān)系。其中，甘草、黃芪效果較好，枸杞次之，當甘草濃度達到10 mg/ml時，對羥基自由基的清除率達到90%以上。

2.1.3 超氧陰離子自由基清除率

由圖3可知，隨著醇提物濃度的增大，其自由基清除率也逐漸增大，表明自由基清除能力與醇提物濃度呈明顯的量效關(guān)系。在醇提物濃度為2 mg/ml時，3種醇提物的自由基清除率基本相同。

2.2 過氧化值測定結(jié)果

2.2.1 添加0.02%醇提物后油脂的過氧化值(見圖4)

由圖4可知，隨著時間的推移，各試驗組的過氧化值逐漸增大。單一醇提取物對花生油均有一定的抗氧化作用，其中甘草醇提物的抗氧化效果最好，枸杞和黃芪次之。醇提物混合物抗氧化效果與單一醇提物相比，沒有明顯的提高，表明3種提取物間沒有協(xié)同增效作用。

圖4 各試驗組的過氧化值

2.2.2 添加不同量的醇提物時過氧化值的測定結(jié)果（見圖5～圖7）

圖5 添加不同量的甘草醇提物時的過氧化值

圖6 添加不同量的枸杞醇提物時的過氧化值

圖7 添加不同量的黃芪醇提物時的過氧化值

由圖5～圖7可知，各試驗組的過氧化值隨著醇提物量的增加而減小，也即抗氧化效果隨著醇提物量的增加而逐漸增強。

2.3 茴香胺值測定結(jié)果（見圖8）

圖8 各試驗組的茴香胺值

由圖8可知，甘草醇提物的茴香胺值較其他醇提物組小，即抗氧化效果好，醇提物混合物的抗氧化效果與各提取物相比，沒有明顯的提高，這也說明各提取物間沒有協(xié)同增效作用，與圖4所得結(jié)論相一致。

2.4 全氧化值

全氧化值（total oxidation value）[8]，即兩倍的茴香胺值與過氧化值之和。過氧化值表征氧化酸敗初期過氧化物的量，過氧化物不穩(wěn)定容易分解成小分子物質(zhì)，而茴香胺值表征酸敗后期小分子物質(zhì)的含量，國際上常用兩倍的茴香胺值與過氧化值之和來表征油脂的氧化情況。

圖9 各試驗組的全氧化值

由圖9可知，全氧化值的曲線趨勢與過氧化值、茴香胺值的趨勢基本一致。在三幅圖中，黃芪、枸杞和混合物的全氧化值曲線基本重疊。

2.5 誘導期的計算

根據(jù)各試驗組的過氧化值數(shù)據(jù)，利用DSP軟件和Excel求得不同提取物的回歸方程，再根據(jù)回歸方程進行誘導期的計算，國家食用植物油衛(wèi)生標準[9]花生油的過氧化值上限為20 meq/kg，以此計算花生油的誘導期，所得結(jié)果如表1所示。

從表1的誘導時間可以看出，添加醇提物后的誘導期均大于空白對照組，說明各種醇提物對花生油有一定的抗氧化作用，均能在一定程度上延長油脂的酸敗誘導期。

表1 花生油的誘導期

2.6 過氧化值的變化率

由上述研究可知，過氧化值隨時間而逐漸增大，因此可以由過氧化值的變化速度得到油脂的酸敗速度，從而可得出抗氧化物質(zhì)的穩(wěn)定性和抗氧化效果的持續(xù)性。由圖4知，黃芪的抗氧化效果次于甘草，但從圖10中可以看出，黃芪醇提物過氧化值變化率低于甘草醇提物，這可能與有效成分的功效持續(xù)性有關(guān)。除此之外，抗氧化作用的強弱還與有效成分的溶出度[10-11]和油脂成分有關(guān)。同種中草藥的抗氧化成分在花生油和芝麻油的溶出度不同，會影響其對油脂的抗氧化作用。此外，中草藥成分和油脂成分之間存在相互作用，這種相互作用也會影響中草藥對油脂的抗氧化作用[12-13]。

圖10 各試驗組的過氧化值變化率

2.7 油脂貨架期的預(yù)測

溫度對反應(yīng)速度常數(shù)的影響，Arrhenius提出方程[14]：

指數(shù)形式為：K=Ae-E/RT；

式中：K——速度常數(shù);

E——活化能；

T——溫度；

A——頻率因子；

R——氣體常數(shù)。

此方程定量地描述了溫度與反應(yīng)速度之間的關(guān)系?？蛇\用若干個溫度梯度進行加速氧化試驗，通過回歸計算，測出不同溫度下的速度常數(shù)，以lgK對1/T作圖得一直線，直線斜率為-E/2.303R，故可計算出活化能E，若將直線外推至室溫，就可求出室溫時的速度常數(shù)和貨架壽命[15-16]。對于正常的化學反應(yīng)，反應(yīng)溫度每升高10℃，反應(yīng)速度升高1倍，即：

而反應(yīng)速度常數(shù)與貨架期成反比，即反應(yīng)速度常數(shù)越大，貨架期越小[17]，因此

表2 溫度與貨架期的關(guān)系

由表2中的數(shù)據(jù)可知，65℃的1 d相當于25℃貯存16 d，因此可以根據(jù)花生油65℃的誘導期可預(yù)測它們在25℃的貨架期。

表3 花生油的貨架期預(yù)測

從表3可以看出，添加各種醇提物后，花生油的過氧化值均低于空白對照，誘導時間均大于空白對照，說明各種醇提物對花生油有一定的抗氧化作用，均能延緩油脂的酸敗誘導期。

3 結(jié)論

甘草醇提物、枸杞醇提物和黃芪醇提物對自由基都有一定的清除能力，這3種醇提物對花生油的酸敗也都有一定的預(yù)防作用，其中甘草醇提物的效果最好。雖然甘草醇提物效果比合成抗氧化劑BHT效果差，但天然抗氧化劑比較健康、安全，在實際應(yīng)用中可以考慮增加添加量以達到與合成抗氧化劑相同的效果，最終達到延長貨架期的目的。