不同脂肪酸組成的食用油熱氧化穩(wěn)定性研究

徐婷婷，李 靜，闞麗嬌，范亞葦，鄭天聞，鄧澤元，2，*

（1.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌330047；2.南昌大學(xué)高等研究院，江西南昌330047）

油脂的氧化穩(wěn)定性對(duì)其感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)極其重要，氫過(guò)氧化物的降解，一級(jí)氧化產(chǎn)物和諸如醛酮類的二級(jí)氧化產(chǎn)物等都會(huì)影響油脂的口感、風(fēng)味和色澤，降低油脂的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，從而影響人體健康[1]。在高溫加熱過(guò)程中，食用油脂會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生許多有害人體健康的物質(zhì)。

植物油的熱氧化穩(wěn)定性主要取決于加熱的溫度、植物油的脂肪酸組成和它本身所含的抗氧化劑，抗氧化劑主要包括維生素E、植物甾醇及其他一些未皂化成分[2]。由于油脂的氧化速率與脂肪酸的不飽和脂肪酸總量、雙鍵位置等有關(guān)，不同脂肪酸結(jié)構(gòu)的植物油的氧化穩(wěn)定性也各有差異[3]。油脂氧化檢測(cè)方法可分為感官檢驗(yàn)，化學(xué)方法和物理方法。油脂氧化過(guò)程通常包括初級(jí)氧化階段和次級(jí)氧化階段，不同階段測(cè)定的指標(biāo)不同，因此綜合幾種油脂測(cè)量指標(biāo)更能準(zhǔn)確反映油脂的氧化程度[4]。中國(guó)傳統(tǒng)的烹飪方法中，通常將油溫加熱至150～180℃，且很少文獻(xiàn)研究對(duì)比多種不同脂肪酸組成的食用油的熱氧化穩(wěn)定性。故本實(shí)驗(yàn)選取三種不同特征的具有代表性的食用油，即富含飽和脂肪酸的棕櫚油、富含多不飽和脂肪酸的花生油以及富含單不飽和脂肪酸的山茶油，于170℃高溫加熱，從酸價(jià)、碘值、過(guò)氧化值、p-茴香胺值、全氧化值、維生素E含量及脂肪酸組成的變化等綜合角度，研究食用油在加熱過(guò)程中的氧化穩(wěn)定性，以期從本質(zhì)上探討高溫加熱對(duì)不同脂肪酸組成的食用油氧化穩(wěn)定性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

山茶油、壓榨一級(jí)花生油、18度棕櫚油 均未加人工抗氧化劑，購(gòu)于江西綠源實(shí)業(yè)有限公司；正己烷、甲醇 色譜純；甲醇鈉、乙酸甲酯、草酸、乙醇、乙酸、異辛烷、p-茴香胺、韋氏試劑、硫代硫酸鈉、碘化鉀、氫氧化鉀、酚酞試劑、淀粉 分析純；脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品GLC-463+C21∶0+CLA 購(gòu)于美國(guó)NuChekPrep公司。

Anke TDL-5-A型飛鴿牌臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；電子天平 上海精科天平廠；友田牌多功能油炸鍋 上海容聲電子有限公司；722G可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海精科；6890N型氣相色譜儀[配備CP-Sil88熔融石英毛細(xì)管柱（100mm×0.25mm）]、Agilent 1100高效液相色譜儀 美國(guó)Agilent公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 加熱油樣的制備 （170±2）℃的溫度下，分別連續(xù)加熱棕櫚油、花生油、山茶油，每加熱5m in記為加熱一次，加熱5次后取一組油樣，取樣量為50m L。每天共加熱25次，取5組油樣。初始油量為2L，不添加新油，按相同的方法反復(fù)加熱3d，共加熱75次，取油樣15組，將油樣密封，-20℃冷凍保存。

1.2.2 理化指標(biāo)的測(cè)定

1.2.2.1 酸價(jià)的測(cè)定 參考GB/T 5530-2005/ISO 660：1996《動(dòng)植物油脂酸值和酸度測(cè)定》。

1.2.2.2 碘值的測(cè)定 參考GB/T 5532-2008/ISO 3961∶1996，MOD《動(dòng)植物油脂碘值的測(cè)定》。

1.2.2.3 過(guò)氧化值的測(cè)定 參考GB/T 5538-2005/ ISO 3960：2001《動(dòng)植物油脂過(guò)氧化值測(cè)定》。

1.2.2.4 p-茴香胺值和全氧化值的測(cè)定 參考GB/T 24304-2009/ISO 6885：2006，IDT《動(dòng)植物油脂茴香胺值的測(cè)定》。

1.2.3 維生素E的測(cè)定 采用反相高效液相色譜法測(cè)定[5]，色譜柱：Hypersil ODS2-C18（5μm，4.6μm×150mm）流動(dòng)相：甲醇∶水=98∶2，流速：0.8m L/min，進(jìn)樣量：3μL，柱溫：室溫，熒光檢測(cè)波長(zhǎng)：λexc=295nm，λem= 325nm，檢測(cè)時(shí)間：10m in。

1.2.4 脂肪酸的甲基化 分別取2mg左右油脂，加入1.5m L正己烷[6]，渦流30s，加入40μL乙酸甲酯和100μL甲醇鈉-甲醇溶液，渦流30s，于37℃水浴鍋中振蕩反應(yīng)20min，然后于-20℃冰箱中冷凍10min，取出后迅速加入60μL草酸，離心取上清液300μL，氮?dú)獯蹈珊蠹尤?m L正己烷，渦流后進(jìn)行氣相色譜分析，每組油樣同時(shí)做3個(gè)平行樣。

1.2.5 氣相色譜分析 色譜柱采用CP-Sil88熔融石英毛細(xì)管柱[7]；載氣為H2，燃燒氣為N2、H2和空氣；進(jìn)樣口溫度250℃，壓力24.52psi，總流量29.4m L/m in；氣相色譜柱柱壓24.52psi，柱內(nèi)流速1.8m L/m in；爐溫為程序升溫：45℃時(shí)保持4min，然后以13℃/min的升溫速率將溫度升至175℃，保持此溫度27m in，再以4℃/m in的升溫速率將溫度升至215℃，保持35m in，總測(cè)定時(shí)間為86m in；檢測(cè)器溫度250℃，氫氣流速30.0m L/m in；空氣流速300m L/m in；氮?dú)饬魉?0.0m L/min。通過(guò)與脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，采用面積歸一化法確定脂肪酸的相對(duì)含量（以峰面積的百分?jǐn)?shù)表示）。

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱過(guò)程中酸價(jià)的變化

由圖1可知，隨著加熱次數(shù)的增加，三種植物油的酸價(jià)均呈上升趨勢(shì)：在整個(gè)加熱過(guò)程中，三種植物油的酸價(jià)均未超出食用植物油煎炸過(guò)程中的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（酸價(jià)≤5mg KOH/g），且棕櫚油的酸價(jià)最小，變化程度也較小，由0.12mg KOH/g上升至0.39mg KOH/g；花生油的酸價(jià)最高，未加熱前酸價(jià)為0.73mg KOH/g，最后升高至1.04mg KOH/g；山茶油的酸價(jià)由0.17mg KOH/g上升至0.55mg KOH/g，棕櫚油、花生油、山茶油分別在加熱5、20、15次后其酸價(jià)與未加熱油具有顯著性差異（p＜0.05），棕櫚油的酸價(jià)變化最快。但三種植物油的酸價(jià)增加量基本一樣，酸價(jià)反映了加熱過(guò)程中發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生游離脂肪酸的多少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明三種食用油在加熱過(guò)程中產(chǎn)生新的游離脂肪酸量基本一致。

圖1 加熱過(guò)程中酸價(jià)的變化Fig.1 Changes in acid value during heating process

2.2 加熱過(guò)程中碘值的變化

由圖2可知，花生油的碘值在三種食用油中最高，棕櫚油則最低。隨著加熱次數(shù)的增加，三種食用油的碘值呈下降趨勢(shì)，棕櫚油、花生油和山茶油碘值的下降量分別是7.12、21.32和8.31g/100g。且三種食用油加熱處理與未加熱處理的碘值均存在顯著性差異（p＜0.05），故加熱對(duì)食用油的碘值影響很大。高溫加熱過(guò)程中，油脂之間會(huì)發(fā)生一系列的熱聚合、熱氧化過(guò)程，不飽和脂肪酸逐漸氧化成飽和脂肪酸，因此碘值降低。

碘值的大小反映了油脂的不飽和程度，碘值越高代表該油脂的不飽和脂肪酸含量越多，多不飽和脂肪酸的含量與碘值大小呈正相關(guān)。表1中列出了三種食用油的脂肪酸組成變化，花生油的不飽和脂肪酸含量最高，棕櫚油含量最小，故花生油的碘值最大，棕櫚油的碘值最小。

圖2 加熱過(guò)程中碘值的變化Fig.2 Changes in iodine value during heating process

2.3 加熱過(guò)程中過(guò)氧化值的變化

由圖3可知，隨著加熱次數(shù)的增加，三種植物油的過(guò)氧化值總體呈上升趨勢(shì)，但均未超過(guò)國(guó)際食品法典委員會(huì)制定的過(guò)氧化值標(biāo)準(zhǔn)20meq/kg：在整個(gè)加熱過(guò)程中，山茶油過(guò)氧化值的變化程度最高，從初始的4.65meq/kg逐漸上升到10.05meq/kg，花生油的過(guò)氧化值變化趨勢(shì)最緩慢。棕櫚油、花生油、山茶油分別在加熱35、10、20次以后，其過(guò)氧化值與未加熱油具有顯著性差異（p＜0.05）。過(guò)氧化值主要用來(lái)衡量油脂在氧化過(guò)程生成的初級(jí)產(chǎn)物氫過(guò)氧化物的含量的多少[8-9]，結(jié)果說(shuō)明山茶油在加熱過(guò)程中發(fā)生水解、氧化、聚合等一系列反應(yīng)，生成了較多的氫過(guò)氧化物，初級(jí)氧化產(chǎn)物比較多。

圖3 加熱過(guò)程中過(guò)氧化值的變化Fig.3 Changes in peroxide value during heating process

2.4 加熱過(guò)程中p-茴香胺值的變化

圖4 加熱過(guò)程中p-茴香胺值的變化Fig.4 Changes in p-anisidine value during heating process

表1 加熱過(guò)程中脂肪酸組成的變化Table1 Changes in fatty acids composition during heating process

由圖4可知，未加熱前的三種食用油的p-茴香胺值均接近于0，但經(jīng)過(guò)加熱處理后急劇增高，加熱油與未加熱油的p-茴香胺值均有顯著性差異（p＜0.05），說(shuō)明加熱后會(huì)產(chǎn)生大量的烯醛類物質(zhì)，且花生油中不飽和脂肪酸含量最高，油脂最易被氧化，生成的烯醛類二級(jí)氧化產(chǎn)物最多，故花生油的p-茴香胺值最高，達(dá)到了85.05。在加熱次數(shù)低于30次時(shí)，山茶油的p-茴香胺值比棕櫚油高，但超過(guò)30次后棕櫚油的p-茴香胺值比山茶油高，棕櫚油在加熱次數(shù)為35次后與未加熱處理的過(guò)氧化值存在顯著性差異，表明棕櫚油開(kāi)始大部分進(jìn)入次級(jí)氧化階段，故后期其p-茴香胺值比山茶油高。

2.5 加熱過(guò)程中全氧化值的變化

食用油在加熱過(guò)程中，不飽和脂肪酸氧化分解產(chǎn)生烯醛類化合物，p-茴香胺值是衡量食用油脂中醛類物質(zhì)的含量的指標(biāo)，即表明二級(jí)氧化產(chǎn)物的多少，全氧化值可以更全面地反映油脂氧化酸敗的程度，目前國(guó)際上公認(rèn)用2倍的過(guò)氧化值與1倍的p-茴香胺值之和來(lái)表征全氧化值[10]。

圖5 加熱過(guò)程中全氧化值的變化Fig.5 Changes in total oxidation value during heating process

由圖5可知，三種食用油的全氧化值在起始時(shí)基本相等，隨著加熱次數(shù)的增加，全氧化值不斷升高，三種加熱油與未加熱油的全氧化值均有顯著性差異（p＜0.05），表明加熱處理使三種食用油的氧化程度都發(fā)生了顯著改變。山茶油的全氧化值在三種食用油中升高的程度最低，達(dá)到67.12，棕櫚油和花生油則分別達(dá)到76.61、103.10，這說(shuō)明在連續(xù)3d的加熱過(guò)程中，山茶油總體的酸敗程度最低。

2.6 加熱過(guò)程中維生素E含量的變化

維生素E是一種脂溶性維生素，許多植物油中富含維生素E，它具有抗氧化功能。由表2可知，未加熱前花生油的總維生素E含量最高且三種食用油中均未檢測(cè)出β-VE。在整個(gè)加熱過(guò)程中，三種油中的α-VE降低程度最快，γ-VE、δ-VE的降低速率相對(duì)較慢，說(shuō)明α-VE的氧化穩(wěn)定性相對(duì)于γ-VE、δ-VE較低，在加熱過(guò)程中損失最快，其他兩種維生素E的變化則相對(duì)較慢。三種食用油經(jīng)加熱處理后，其VE含量與未加熱油的VE含量均有顯著性差異（p＜0.05）。在加熱過(guò)程中，維生素E主要起抗氧化作用，盡量保護(hù)食用油不被氧化，故食用油中的維生素E含量銳減。

2.7 加熱過(guò)程中脂肪酸組成的變化

由表1可知，三種油的飽和脂肪酸的百分比含量均呈上升趨勢(shì)，多不飽和脂肪酸的百分比含量則呈下降趨勢(shì)。棕櫚油和山茶油的單不飽和脂肪酸含量分別由42.77%、76.82%降低至40.84%、76.69%，而花生油則由39.50%升高至40.29%。由于花生油中含有大量的多不飽和脂肪酸，而多不飽和脂肪酸易受高溫影響，發(fā)生裂變、聚合等反應(yīng)。在連續(xù)三天的高溫油炸過(guò)程中，花生油中的部分多不飽和脂肪酸氧化生成單不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸，從而導(dǎo)致加熱后花生油中單不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的百分比含量增加。

表2 加熱過(guò)程中維生素E含量的變化Table2 Changes in tocopherol contents during heating process

隨著加熱時(shí)間的不斷增加，棕櫚油的各種脂肪酸均與未加熱的食用油的脂肪酸存在顯著性差異（p＜0.05）；花生油的單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和反式脂肪酸則分別在加熱次數(shù)為75、45、60次時(shí)與未加熱的花生油的脂肪酸存在顯著性差異（p＜ 0.05）；山茶油的飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸、反式脂肪酸也先后有顯著性差異（p＜0.05）。這說(shuō)明在加熱過(guò)程中，三種食用油的脂肪酸組成變化均比較大。此外，每種食用油的脂肪酸組成和抗氧化劑的不同都會(huì)導(dǎo)致其在加熱過(guò)程中反式脂肪酸的生成量不同[11-12]。在本研究中，棕櫚油、花生油和山茶油中反式脂肪酸的增加量分別是0.19、1.53和0.33，花生油的反式脂肪酸的增加量最大。

3 討論

加熱過(guò)程中，食用油的多不飽和脂肪酸含量降低，因此碘值下降?；ㄉ偷膒-茴香胺值高于棕櫚油和山茶油，但過(guò)氧化值低于棕櫚油和山茶油，說(shuō)明花生油氧化過(guò)程中生成了較多的二級(jí)氧化產(chǎn)物，而棕櫚油和山茶油則大部分處于初級(jí)氧化階段，與鮑丹青的研究結(jié)果一致[13]。本文還發(fā)現(xiàn)，加熱次數(shù)超過(guò)35次后，山茶油的p-茴香胺值和全氧化值比棕櫚油低，過(guò)氧化值比棕櫚油高。表明，在加熱前期，維生素E起主要的抗氧化作用，當(dāng)維生素E含量降低到一定程度后，脂肪酸組成對(duì)食用油的熱氧化穩(wěn)定性起主要作用。

目前國(guó)際上公認(rèn)使用全氧化值來(lái)衡量食用油的氧化穩(wěn)定性，則三種食用油的氧化穩(wěn)定性依次為：山茶油＞棕櫚油＞花生油。Calculated oxidizability（COX，[1（18∶1%+10.3（18∶2%）+21.6（18∶3%）]/100）[14]可反映不同脂肪酸組成食用油的氧化穩(wěn)定性。新鮮棕櫚油、花生油和山茶油的COX值依次為1.615、4.631和1.772，三種油的COX值大小依次為花生油＞山茶油＞棕櫚油，而維生素E含量高低依次是花生油＞山茶油＞棕櫚油，山茶油維生素E含量是棕櫚油的2倍。從三種油的氧化穩(wěn)定性差異說(shuō)明：食用油氧化穩(wěn)定性主要由其脂肪酸的組成（COX值）決定，當(dāng)COX值相近時(shí)維生素E含量影響其氧化穩(wěn)定性，這值得進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，在加熱過(guò)程中，食用油的酸價(jià)、過(guò)氧化值、茴香胺值、全氧化值均呈上升趨勢(shì)，碘值均下降，且山茶油的變化程度最小，花生油的變化程度最大，即富含單不飽和脂肪酸的山茶油的熱氧化穩(wěn)定性最高，富含飽和脂肪酸的棕櫚油次之，富含多不飽和脂肪酸的花生油最低。同時(shí)，維生素E也是決定食用油的熱氧化穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，花生油的總維生素E含量下降量最大，降低了429.3mg/kg，維生素E含量的急劇減少也會(huì)影響食用油的品質(zhì)。因此，應(yīng)盡量避免使用富含多不飽和脂肪酸的食用油長(zhǎng)時(shí)間煎炸食品。

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