天然抗氧化劑對內蒙酥油抗氧化性的影響

薛 璐，張 琦，魯曉翔

(天津市食品生物技術重點實驗室天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津300134)

酥油為中國傳統(tǒng)特色乳品之一，制作工藝較為繁雜，將牛乳發(fā)酵后，手工攪打萬次以上，取上層煮沸即為酥油［1］。酥油營養(yǎng)豐富，含有多種功能性脂肪酸，還具滑潤腸道等藥用價值［2］，用途十分廣泛。乳脂肪是酥油的主要成分，含量在90%以上，溫度、氧氣含量［3］、脂肪酸組成［4］、金屬離子［5－6］等都是影響乳脂肪氧化的重要因素，薛璐、王昌祿等［7］利用電子鼻技術研究了酥油在貯藏期的品質變化，實驗結果表明，酥油在室溫及略高于室溫的環(huán)境下無法長期保存。為了減緩油脂氧化速度，周彤等［8］將微膠囊化技術應用到酥油保藏中，但酥油微膠囊化制備工藝較為復雜。

目前市場上油脂類商品中，較為普遍的抗氧化手段是添加抗氧化劑［9］，叔丁基對羥基茴香醚(BHA)、2，6－二叔丁基對甲酚(BHT)、叔丁基對苯二酚(TBHQ)都是常見的油脂抗氧化劑［10］，但大劑量使用BHA有致癌的危險，BHT有可能會抑制呼吸酶活性，TBHQ已在日本被禁用［11］。天然抗氧化劑以其安全、無毒的特點［12］，日益受到研究者的重視。天然抗氧化劑自身提供氫原子給自由基受體，破壞了脂肪酸氧化鏈式反應或螯合油脂中的金屬達到抗氧化作用。在酥油中添加天然抗氧化劑還未見報道，本實驗嘗試將不同天然抗氧化劑添加到酥油中，利用油脂氧化儀加速氧化，篩選出較為有效的天然抗氧化劑及適宜添加量，以期最大限度的延長酥油儲存時間，保證其良好的營養(yǎng)價值和食用特性，為將來有效開發(fā)該類產(chǎn)品和對其貯藏規(guī)律的研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

內蒙酥油(脂肪含量98%)購自內蒙古鄂爾多斯市。在玻璃瓶內密封，置于－23℃的冰箱中儲存?zhèn)溆?天然VE軟膠囊(每粒含d－α－生育酚12.5mg)杭州海王生物工程有限公司;丁香、月桂、肉桂3種精油 姜子濤教授實驗室提供;丁香羅勒精油、紅紫蘇精油、青紫蘇精油 恒誠天然香料油有限公司;2，6－二叔丁基對甲酚(BHT)天津市福晨化學試劑廠。95%乙醇、冰乙酸、鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鉀、硫酸、乙醚、三氯甲烷、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、酚酞、無水碳酸鈉、重鉻酸鉀、碘化鉀均為分析純試劑 天津市化學試劑批發(fā)公司。

電子天平 天津市天平儀器有限公司;202－2AB型電熱恒溫干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;OXITEST油脂氧化分析儀 意大利VELP公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 過氧化值(POV)的測定 參照GB/T5538－2005動植物油脂過氧化值測定。

1.2.2 酸價(AV)的測定 參照GB/T5009.37－2003食用植物油衛(wèi)生標準的分析方法。

1.2.3 酥油的氧化實驗 將15g酥油置于油脂氧化儀中，在90℃、6bar氧氣條件下，每隔12h測定樣品過氧化值(POV)和酸價值(AV)［13］，確定酥油發(fā)生急速氧化的時間段，并以此為依據(jù)判斷出適宜酥油的天然抗氧化劑及添加量。

1.2.3.1 天然精油的篩選 以不添加抗氧化劑的酥油為對照組，分別取15g酥油6份，依次添加酥油質量0.02%的丁香精油、丁香羅勒精油、月桂精油、肉桂精油、青紫蘇、紅紫蘇6種精油［14］，應用油脂氧化儀在90℃、6bar氧氣條件下加速氧化，確定最適宜延長酥油貯藏期的精油。

1.2.3.2 天然維生素E濃度的確定 依據(jù)預實驗的實驗結果，天然維生素E在質量濃度為0.01%～0.04%的范圍內抗氧化效果較好，本實驗添加天然維生素E的質量濃度依次為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%到15g酥油中，并以空白酥油作為對照，使用油脂氧化儀加速酥油氧化，分別測定氧化12h和24h時樣品酸價和過氧化值，確定適用于酥油的天然維生素E的濃度。

1.2.3.3 丁香精油濃度的確定 依據(jù)預實驗的實驗結果，丁香精油在質量濃度為0.02%～0.08%的范圍內抗氧化效果較好，本實驗添加丁香精油的質量濃度依次為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%到15g酥油中，并以空白酥油作為對照，使用油脂氧化儀加速酥油氧化，分別測定氧化12h和24h時樣品酸價和過氧化值，確定適用于酥油的丁香精油濃度。

1.2.3.4 天然抗氧化劑與BHT抗氧化效果對比研究

根據(jù)GB2760－2011《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》的規(guī)定，食品級BHT在油脂中的最大允許使用限量為0.02g/100g。據(jù)此選擇添加BHT的質量濃度依次為0.005%、0.010%、0.015%、0.020%到15g酥油中，并以空白酥油作為對照，使用油脂氧化儀加速酥油氧化。分別測定氧化12h和24h時樣品酸價和過氧化值，與天然維生素E和丁香精油的抗氧化效果進行對比研究。

2 結果與分析

2.1 加速氧化對于酥油酸價和過氧化值影響

由圖1和圖2中可以看出，在通過油脂氧化儀加速氧化酥油過程中，酥油的酸價在12h內變化不大，而過氧化值卻從(1.56±0.51)meq/kg升至(29.06±1.82)meq/kg，顯著增大(p＜0.05)。自12h開始，其酸價和過氧化值出現(xiàn)迅速上升，這與圖3酥油經(jīng)加速氧化，氧壓自12h開始快速下降，氧化速率突然加快的結果一致，說明油脂氧化儀的氧化曲線與酸價、過氧化值有一定對應關系。到24h時，酸價已從(2.34±0.10)mg/g上升為(11.71±0.16)mg/g，過氧化值變化更為明顯，從(29.06±1.82)meq/kg快速增至(597.07±8.65)meq/kg，變化顯著(p＜0.05)，酥油發(fā)生了氧化酸敗現(xiàn)象，而后，隨著氧化時間的延長，酸價不斷上升，過氧化值由于經(jīng)歷了油脂氧化的引發(fā)階段、增殖階段、終止階段［15］開始下降。

圖1 酥油加速氧化過程中酸價變化曲線Fig.1 The acid value changes of ghee during ghee accelerated oxidation

圖2 酥油加速氧化過程中過氧化值變化曲線Fig.2 The peroxide value changes of ghee during ghee accelerated oxidation

上述結果表明，12h是酸價和過氧化值開始發(fā)生劇烈變化的起始點，12～24h是酥油酸價和過氧化值的劇烈變化階段，因而本實驗選擇這兩個時間點作為測定點，通過測定酸價和過氧化值，研究天然抗氧化劑對酥油的抗氧化效果。

圖3 OXITEST油脂氧化儀加速氧化酥油過程曲線Fig.3 The OXITEST curve of ghee during accelerated oxidation

2.2 不同精油對酥油抗氧化效果的對比研究

將丁香精油、丁香羅勒精油、月桂精油、肉桂精油、青紫蘇、紅紫蘇6種精油添加到酥油中，經(jīng)油脂氧化儀加速氧化，得到曲線圖如圖4。

圖4 添加不同精油的酥油加速氧化曲線Fig.4 The accelerated oxidation curve of ghee with different essential oils

由圖4可以看出，丁香類精油表現(xiàn)出了較好的抗氧化效果，經(jīng)24h氧化，加入丁香羅勒的酥油樣品其氧壓基本在5.50bar左右，耗氧量不大，而丁香則表現(xiàn)出比丁香羅勒更強的抗氧化效果，其氧壓下降尤其緩慢。與未添加精油的酥油相比，其氧壓快速下降點明顯推遲，表明酥油的氧化程度顯著降低。月桂雖小幅度推遲氧壓快速下降點，但效果并不顯著(p＞0.05)。紅紫蘇和青紫蘇基本沒有表現(xiàn)出抗氧化活性。肉桂則是表現(xiàn)出了促進氧化作用。

2.3 天然維生素E對酥油酸價和過氧化值的影響

添加不同質量濃度的天然維生素E到酥油中，并以空白酥油作為對照，加速氧化測得的酸價和過氧化值結果如表1所示。

維生素E特殊的化學結構和性質使得它既能抗油脂自動氧化，又具有一定的抑制光氧化效能的能力［16］。由表1可知，氧化12h時，添加不同濃度維生素E的酥油與空白組相對比，其酸價變化均不顯著(p＞0.05)。氧化24h時，4個不同維生素E添加濃度組間酥油酸價變化并不顯著(p＞0.05)，幾乎與氧化12h時的數(shù)值相當，但與空白對照組相比較，酸價明顯下降，說明酥油氧化程度有所延緩。

在加速氧化時間為12h時，隨著維生素E添加濃度的增加，其過氧化值有小幅度的上升。維生素E通常與脂過氧自由基相結合，或是與脂氧自由基發(fā)生反應，代替其他物質首先被氧化［17］，發(fā)揮其抗氧化作用。這使得在一定時間內，隨著維生素E添加劑量的增加，過氧化值可能會出現(xiàn)小幅度上升。當氧化進行到24h時，空白對照組的過氧化值幾乎是添加量0.03%組的52倍。綜合酸價和過氧化值的數(shù)值，可知酥油中維生素E添加量為0.03%時，表現(xiàn)出了較好的抗氧化效果。

2.4 丁香精油對酥油酸價和過氧化值的影響

添加不同質量濃度的丁香精油到酥油中，并以空白酥油作為對照，加速氧化測得的酸價和過氧化值結果如表2所示。

依據(jù)表2可知，從整體來看，加入丁香精油的抗氧化劑組，從12h氧化至24h，其酸價變化并不明顯。與空白酥油相比，12h時酥油酸價基本都在2.1～2.4mg/g，變化不顯著(p＞0.05)。24h時酸價出現(xiàn)明顯變化，加入抗氧化劑組與空白對照組相比較，酸價明顯下降，仍維持在2.1～2.4mg/g，而空白對照組卻高達11.71±0.16mg/g，說明加入丁香精油可明顯抑制酥油發(fā)生酸敗變質。丁香精油優(yōu)越的抗氧化作用是由于丁香酚的甲氧基和烯丙基被吸電基團取代后，有利于酚羥基提供氫原子和形成丁香酚自由基的穩(wěn)定化，而取代基團產(chǎn)生的空間位阻效應，也有效阻止丁香酚自由基攻擊脂類分子［18］。

表1 添加維生素E的酥油加速氧化過程酸價值和過氧化值Table 1 The acid value and peroxide value of ghee with vitamin E during accelerated oxidation

表2 添加丁香精油的酥油加速氧化酸價值和過氧化值Table 2 The acid value and peroxide value of ghee with clove essential oil during accelerated oxidation

表3 添加BHT的酥油加速氧化酸價值和過氧化值Table 3 The acid value and peroxide value of ghee with BHT during accelerated oxidation

表4 酥油添加不同抗氧化劑加速氧化酸價值和過氧化值Table 4 The acid value and peroxide value of ghee with different antioxidant during accelerated oxidation

無論是12h還是24h，其過氧化值都顯著減小(p＜0.05)，隨著精油濃度的增加，酥油過氧化值不斷減小。空白樣品在24h時的過氧化值，幾乎是添加0.08%丁香實驗組的85倍，這充分說明了丁香精油具有很強的抗氧化能力，并且從圖中可以看出，0.08%丁香精油添加量應該是最佳的添加劑量。

2.5 天然抗氧化劑與合成抗氧化劑比較

根據(jù)國標規(guī)定限量，添加不同質量濃度的BHT到酥油中，并以空白酥油作為對照，加速氧化測得的酸價和過氧化值結果如表3所示。

加入BHT后的酥油均表現(xiàn)出較好的抗氧化效果，與空白組相比，加速氧化12h和24h的酸價值和過氧化值都顯著降低(p＜0.05)。分別在酥油中添加0.03%維生素 E、0.08%丁香精油、0.005%BHT和0.020%BHT，然后進行加速氧化，測定酥油的酸價和過氧化值。結果如表4所示。

由表4可知，在12h時，無論是空白樣品還是添加抗氧化劑的實驗組，其酸價變化均不顯著(p＞0.05)，空白酥油組與添加抗氧化劑的實驗組酸價基本一致。24h時，添加抗氧化劑四組的酸價差別仍不顯著(p＞0.05)，但比空白酥油組酸價顯著下降(p＜0.05)，抗氧化劑表現(xiàn)出較強的抗氧化效果，明顯抑制了酥油的脂肪氧化和酸敗。

表4結果顯示，添加抗氧化劑的實驗組確實可以延緩酥油氧化，有效降低酥油的過氧化值。無論是加速氧化12h還是24h，添加劑量為0.03%的維生素E實驗組，其過氧化值均顯著高于同條件下的其他實驗組，表明維生素E的抗氧化效果不如丁香精油和BHT。添加丁香精油的酥油，其過氧化值均小于同時間下添加劑量為0.005%的BHT實驗組，表明0.08%丁香精油的抗氧化能力優(yōu)于0.005%BHT。劉曉庚［19］對豬油進行抗氧化實驗的結果表明丁香精油的抗氧化效果優(yōu)于維生素E和BHT，可見丁香精油可在油脂中較好的發(fā)揮作用。而0.020%BHT的抗氧化效果最為顯著，尤其是24h時，其過氧化值只有丁香組的0.34倍。

圖5 添加不同抗氧化劑的酥油加速氧化曲線Fig.5 The accelerated oxidation curve of ghee with different antioxidants

圖5表明，在酥油中加入抗氧化劑可在不同程度上推遲氧壓快速下降臨界點的到來，即延緩油脂氧化變質。根據(jù)氧化曲線氧壓快速下降點變化可知，本實驗所添加抗氧化劑的抗氧化效果從大到小依次為:0.020%BHT＞0.08%丁香精油 ＞0.005%BHT＞0.03%維生素E。這一結論與實驗測得的過氧化值所得出的結論相一致。

3 結論

實驗結果表明，以OXITEST油脂氧化分析儀分析酥油氧化過程中，隨著氧壓的不斷下降，酥油的酸價和過氧化值會相應上升。加入抗氧化劑后，氧壓快速下降的臨界點會相應滯后，添加物表現(xiàn)出了抗氧化效果，酥油貨架期相應延長。維生素E和丁香精油都對酥油具有一定的抗氧化作用。維生素E濃度為0.03%時，表現(xiàn)出其最佳的抗氧化效果，丁香精油則在濃度為0.08%時，表現(xiàn)出其最好的抗氧化活性，且該濃度下的丁香精油比0.03%的維生素E抗氧化效果更為明顯。雖然從數(shù)值上來講，添加0.020%BHT的效果最好，但是從安全性角度考慮，丁香精油和維生素E都是更為理想的選擇。另一方面，實驗結果表明OXITEST油脂氧化分析儀能夠較為直觀的反映出油脂氧化的進程。

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