溫度對(duì)水酶法大豆油氧化穩(wěn)定性影響

李 楊,馬文君,齊寶坤,王 晶,李 丹,曹 亮,江連洲

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

溫度對(duì)水酶法大豆油氧化穩(wěn)定性影響

李 楊,馬文君,齊寶坤,王 晶,李 丹,曹 亮,江連洲*

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

本文以水酶法提取的大豆油為原料,在不同溫度、時(shí)間條件下,以大豆油的過(guò)氧化值、p-茴香胺值、共軛二烯、共軛三烯值為評(píng)價(jià)指標(biāo),評(píng)價(jià)其氧化穩(wěn)定性?；谶^(guò)氧化值變化確定氧化誘導(dǎo)時(shí)間IP,通過(guò)阿倫尼烏斯方程得到水酶法大豆油的活化能。結(jié)果表明:隨著時(shí)間的延長(zhǎng)水酶法大豆油的過(guò)氧化值、p-茴香胺值、共軛二烯、共軛三烯值均增大,其中在60℃條件下過(guò)氧化值與儲(chǔ)藏時(shí)間呈顯著相關(guān);水酶法大豆油的活化能為72.10kJ/mol。水酶法大豆油在儲(chǔ)藏過(guò)程中要注意低溫保藏。

大豆油,溫度,誘導(dǎo)期,氧化穩(wěn)定性

油脂中不飽和脂肪酸與氧氣發(fā)生反應(yīng)是導(dǎo)致食品劣變主要原因之一。人們長(zhǎng)期食用氧化的油脂,由于其富含自由基,將會(huì)促發(fā)癌癥的產(chǎn)生[1]。油脂氧化產(chǎn)物主要包括氧化初級(jí)產(chǎn)物和氧化次級(jí)產(chǎn)物[2]。溫度在評(píng)價(jià)油脂氧化程度中起到重要作用,它決定氧化初級(jí)產(chǎn)物氫過(guò)氧化物的裂解程度[3]。氫過(guò)氧化物裂解形成次級(jí)氧化產(chǎn)物使得食物產(chǎn)生不良風(fēng)味如哈喇味。目前,沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法可以說(shuō)明油脂在氧化過(guò)程中發(fā)生的變化[4]。因此,要從整體評(píng)價(jià)油脂氧化狀態(tài)必須同時(shí)分析油脂初級(jí)和次級(jí)氧化產(chǎn)物。在正常情況下,油脂由誘導(dǎo)期到氧化期的時(shí)間較長(zhǎng),測(cè)定誘導(dǎo)時(shí)間耗時(shí)耗力,一般采用加速氧化的方法,測(cè)定油脂的誘導(dǎo)時(shí)間來(lái)說(shuō)明其氧化穩(wěn)定性。

水酶法提油是通過(guò)機(jī)械破碎破壞油料的子葉細(xì)胞或脂蛋白、脂多糖的復(fù)合結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)酶解,使得油脂從中釋放出來(lái),基于油相與水相密度差異及不相溶性,用物理方式將其分離[5]。具有安全性高,無(wú)溶劑殘留,條件溫和等優(yōu)勢(shì);能夠同時(shí)得到變性程度較低的蛋白質(zhì)、高品質(zhì)的油脂以及其他功能成分[6]。對(duì)于水酶法提取的大豆油,其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性尚未研究,國(guó)內(nèi)至今還是空白。因此,本研究通過(guò)測(cè)定在不同溫度和不同時(shí)間影響下的水酶法大豆油的過(guò)氧化值、p-茴香胺值、共軛二烯值、共軛三烯值的變化,確定其反應(yīng)活化能。了解溫度對(duì)其氧化穩(wěn)定性的影響,為選擇合理的貯存方式提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),從而為水酶法提取大豆油的全面認(rèn)識(shí)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆片 產(chǎn)自吉林敦化;Protex 6L 無(wú)錫杰能科生物工程有限公司。

JE-502 電子天平 上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司;HH-4 丹瑞數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠;PHS-25C 數(shù)字酸度計(jì) 上海大普儀器有限公司;LGR20-W 臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 北京京立離心機(jī)有限公司;SC-3614 低速離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司;BGZ-246 電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;R205 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海申勝生物技術(shù)有限公司;ZNCL 智能恒溫磁力攪拌器 東西儀(北京)科技有限公司;1600PC 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司;WSL-2 羅維朋比色計(jì) 浙江托普儀器有限公司;Agillent 6890-5973 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀美國(guó)安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水酶法提取工藝要點(diǎn) 經(jīng)過(guò)擠壓膨化的大豆[8]經(jīng)粉碎后,按料液比1∶5(g/mL)加入蒸餾水,置于恒溫水浴鍋中不斷的攪拌,用NaOH調(diào)節(jié)pH至8.5,加入2%的Protease 6L堿性蛋白酶,恒溫50℃下酶解3.0h后,升溫至100℃滅酶5min,最后進(jìn)行離心分離(4500r/min、20min),收集上層清油。吸取乳狀液,進(jìn)行冷凍解凍破乳,然后進(jìn)行離心分離(10000r/min、15min),取上層清油,與第一次收集的油合并。冷凍保存。

1.2.2 水酶法提大豆油的工藝流程圖

1.2.3 儲(chǔ)藏條件對(duì)水酶法大豆油氧化穩(wěn)定性的影響 采用Schaal 烘箱法進(jìn)行加速氧化測(cè)試。所有油樣均不加任何抗氧化劑或增效劑。稱取50g的大豆油,放入100mL敞口燒杯,置于恒溫烘箱內(nèi)。在25、40、60和80℃黑暗條件下分別儲(chǔ)藏60、30、12和6d。定時(shí)攪拌,每隔一定時(shí)間測(cè)定其理化指標(biāo)。

1.2.4 過(guò)氧化值測(cè)定 參考Pegg方法測(cè)定[8]。準(zhǔn)確稱量樣品0.3g,溶解在9.9mL氯仿∶甲醇(7∶3v/v)中,然后加入50.0μL,10mmol/L的二甲酚橙和50.0μL的氯化亞鐵溶液。將上述混合溶液在室溫下靜置5min,在5℃,1000×g下離心5min,上清液用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在560nm下測(cè)定吸光度。用三氯化鐵溶液作為標(biāo)準(zhǔn)曲線,過(guò)氧化值表示毫克當(dāng)量,計(jì)算公式如下:

其中:As-樣品的吸光度;Ab-空白的吸光度;Mi-三氯化鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的倒數(shù);W-樣品的質(zhì)量;55.84-鐵的原子量(g/mol)。

1.2.5 p-茴香胺值測(cè)定 參考AOCS 2011 Cd-18-90方法[9]。稱量2g油樣置于25mL容量瓶中,用異辛烷溶解并稀釋到刻度成為未反應(yīng)溶液,用異辛烷溶劑作空白。吸取未反應(yīng)溶液5mL置于帶塞試管中,另一試管加入5mL異辛烷溶劑,分別加入1mL 0.25%(w/v)甲氧基苯胺乙酸溶液,振搖后靜置10min,在350nm處分別測(cè)定上述溶液吸光度Ab和As。按下式計(jì)算p-茴香胺值:

其中:As-加入甲氧基苯胺試劑后油脂樣品的吸光度;Ab-未加入甲氧基苯胺試劑的油脂樣品的吸光度;m-油脂樣品的質(zhì)量,g。

1.2.6 共軛二烯、共軛三烯的測(cè)定 參考IUPAC(1979),II.D.23方法[10]。稱取待測(cè)樣品約0.05～0.25g,準(zhǔn)確稱至0.0001g,置于25mL容量瓶中。用異辛烷溶解并稀釋到刻度,用異辛烷溶劑作空白,使用分光光度計(jì)測(cè)定在232、270nm的吸光度。按下式計(jì)算共軛二烯、共軛三烯值:

其中:E-紫外吸光度以濃度1g/100mL(1%)10mm比色皿波長(zhǎng)λ測(cè)得吸光度表示;A(λ)-波長(zhǎng)λ下試樣吸光度;?-測(cè)試溶液樣品的濃度,單位為克每100毫升(g/100mL)。

1.2.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 所有的實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn),利用SPSS Statistics 18.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),采用Tukey’s 檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析;并進(jìn)行油樣的品質(zhì)指標(biāo)與加熱時(shí)間的相關(guān)性分析和回歸分析;應(yīng)用Origin 8.5 進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 儲(chǔ)藏溫度和時(shí)間對(duì)水酶法大豆油過(guò)氧化值的影響

在油脂自動(dòng)氧化過(guò)程,會(huì)先經(jīng)歷緩慢的誘導(dǎo)期,然后是反應(yīng)劇烈的氧化期。在誘導(dǎo)期會(huì)形成初級(jí)氧化產(chǎn)物(過(guò)氧化物),過(guò)氧化值(POV)可以定量反應(yīng)油脂氧化生成氫過(guò)氧化物的多少,可以說(shuō)明油脂品質(zhì)的高低[11]。從表1中可以看出,水酶法大豆油在25、40、60、80℃時(shí),隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增長(zhǎng)過(guò)氧化值逐漸升高。儲(chǔ)藏溫度越高,大豆油的過(guò)氧化值增長(zhǎng)速率也逐漸增大。在25℃條件下儲(chǔ)藏60d的變化幅度較低?？梢哉f(shuō)明溫度對(duì)油脂的氧化穩(wěn)定性具有很大影響,溫度越高,越容易導(dǎo)致自氧化而產(chǎn)生劣變,因此,水酶法大豆油應(yīng)在較低的溫度下儲(chǔ)藏。

表1 不同溫度和受熱時(shí)間下水酶法大豆油過(guò)氧化值的測(cè)定結(jié)果(meqO2/kg)Table 1 Results of EAEP soybean oil POV under different temperatures and heated times(meqO2/kg)

利用表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)自變量 x(儲(chǔ)藏時(shí)間)和因變量 y(過(guò)氧化值)進(jìn)行一元線性回歸分析,得直線回歸方程,再將各方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。由方程的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知:過(guò)氧化值與儲(chǔ)藏時(shí)間有一定的相關(guān)性,相對(duì)而言,在60℃儲(chǔ)藏時(shí),具有更高的相關(guān)性。

表2 回歸方程檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Tests results of the regression equation

2.2 水酶法大豆油的氧化動(dòng)力學(xué)曲線

油脂在自動(dòng)氧化過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷誘導(dǎo)期和氧化期,分別生成初級(jí)氧化產(chǎn)物(過(guò)氧化物)和次級(jí)氧化產(chǎn)物(醛、酮等)。誘導(dǎo)期反應(yīng)相對(duì)較為緩慢,主要為氫過(guò)氧化物的積累過(guò)程。誘導(dǎo)期后的氧化期,過(guò)氧化值會(huì)迅速升高,油脂品質(zhì)開(kāi)始下降[12]。油脂自動(dòng)氧化過(guò)程中誘導(dǎo)期大氧化期之間時(shí)間的長(zhǎng)短可以表明油脂氧化穩(wěn)定性。

根據(jù)經(jīng)典阿倫尼烏斯(Arrhenius)公式,反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度T之間的關(guān)系如下:

ln k=ln k0-Ea/R(1/T)(k,k0,Ea,R,T分別為反應(yīng)速率常數(shù)、指錢因子、活化能J/mol、氣體常數(shù)8.314 J/K/mol、絕對(duì)溫度)。根據(jù)曲線的斜率、截距可以確定活化能和指前因子。根據(jù)誘導(dǎo)期,計(jì)算反應(yīng)活化能需對(duì)先前公式進(jìn)一步變形,ln IP=ln kIP-EaIP/R(1/T)(kIP為指前因子)。

由表1計(jì)算可知水酶法大豆油在 25、40和60℃ 時(shí)的誘導(dǎo)期IP為22.9、8.9、1.1d。由圖1可知大豆油的ln IP和1/T曲線具有較強(qiáng)的線性回歸(R2=0.9734)。根據(jù)阿倫尼烏斯方程計(jì)算水酶法大豆油的反應(yīng)活化能Ea分別為72.10 kJ/mol,略低于一級(jí)大豆油的活化能73.64 kJ/mol[13]。

圖1 ln IP和1/T阿倫尼烏斯擬合曲線Fig.1 Arrhenius plot of natural log of the induction period (Ln IP)versus inverse absolute temperature(1/T)

2.3 儲(chǔ)藏溫度和時(shí)間對(duì)水酶法大豆油p-茴香胺值的影響

在氧化過(guò)程中,由于過(guò)氧化物的進(jìn)一步降解,僅測(cè)定過(guò)氧化值并不能充分說(shuō)明油脂氧化情況。因此,需要測(cè)定油脂的二級(jí)氧化產(chǎn)物。p-茴香胺值可以確定油脂二級(jí)氧化產(chǎn)物中不飽和羰基化合物尤其是α-不飽和醛含量的多少。其原理是基于醛中的羰基與p-茴香胺中的氨基發(fā)生反應(yīng),所形成的物質(zhì)在350nm處有較強(qiáng)的吸收峰[14-15]。

分別對(duì)貯存在不同儲(chǔ)藏條件下的大豆油的茴香胺值進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如表3所示。p-茴香胺值具有與過(guò)氧化值相似的變化規(guī)律,在較高溫度下儲(chǔ)藏,p-茴香胺值變化速率較快,上升程度較高。說(shuō)明大豆油的p-茴香胺值與儲(chǔ)藏時(shí)間的長(zhǎng)短、儲(chǔ)藏溫度的高低相關(guān)。另外,水酶法提取的大豆油沒(méi)有經(jīng)過(guò)精煉過(guò)程,含有較高的水分和揮發(fā)物質(zhì),導(dǎo)致其具有較高p-茴香胺值[16]。由于茴香胺值反映的是一級(jí)產(chǎn)物的降解情況,隨著儲(chǔ)藏溫度的升高,氫過(guò)氧化物降解速率提高,p-茴香胺值提高。因此,在25℃儲(chǔ)藏的大豆油的茴香值變化沒(méi)有其他溫度條件下變化的明顯(p<0.01)。但整體上p-茴香胺值都處于增長(zhǎng)狀態(tài)。

表3 不同溫度和受熱時(shí)間下水酶法大豆油p-茴香胺值的測(cè)定結(jié)果Table 3 Results of EAEP soybean oil PAV under different temperatures and heated times

2.4 加速氧化實(shí)驗(yàn)對(duì)共軛二烯、共軛三烯值的影響

圖2給出的是水酶法大豆油在60℃的烘箱內(nèi)加速氧化24d,每隔4d測(cè)定共軛二烯(CD)、共軛三烯值(CT)(0～24d)的結(jié)果。多不飽和脂肪酸在自動(dòng)氧化過(guò)程中與氧氣接觸時(shí)會(huì)伴隨著雙鍵的重排,非共軛雙鍵會(huì)異構(gòu)化生成較為穩(wěn)定的共軛雙鍵,形成共軛二烯、共軛三稀。這類化合物相對(duì)較穩(wěn)定,在紫外區(qū)域230nm和268nm有較強(qiáng)吸收峰,通過(guò)測(cè)定它們的吸光度可以確定油脂的氧化程度[17]。共軛二烯主要在氧化初始階段形成,共軛三烯則與次級(jí)氧化產(chǎn)物、亞油酸和亞麻酸的降解有關(guān)[18]。從圖2可知,從數(shù)值上看,共軛三烯要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于共軛二烯值,這主要與大豆油中亞油酸含量有關(guān)。在儲(chǔ)藏初期共軛二烯值緩慢增長(zhǎng),隨后增長(zhǎng)速率加快。當(dāng)共軛二烯的形成速率及其降解速率達(dá)到平衡時(shí),增長(zhǎng)速率最小。共軛二烯值與過(guò)氧化值變化趨勢(shì)較為相似。

圖2 加速氧化實(shí)驗(yàn)對(duì)共軛二烯、共軛三烯值的影響Fig.2 Determination of absorptivity at 232nm and 268nm of EAEP soybean oil during oven test

3 結(jié)論

儲(chǔ)藏溫度高低與受熱時(shí)間的長(zhǎng)短都會(huì)影響水酶法大豆油的氧化穩(wěn)定性,其中尤以溫度高低的影響最為顯著,溫度越低,大豆油發(fā)生自動(dòng)氧化程度越低,越有利于油脂的保藏。在儲(chǔ)藏水酶法大豆油時(shí),應(yīng)在較低溫度下避光保存。在本實(shí)驗(yàn)條件下,不添加任何抗氧化劑和增效劑的水酶法大豆油的活化能為72.10kJ/mol。

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Effect of temperature on oxidation kinetics of EAEP soybean oil

LI Yang ,MA Wen-jun,QI Bao-kun,WANG Jing,LI Dan,CAO Liang,JIANG Lian-zhou*

(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

Oxidation stability of EAEP soybean oil under different temperature and storage time was studied. The quality parameters peroxide value,p-anisidine value,conjugated dienes,conjugated trienes was evaluated. The model accounting for the effect of temperature on oxidation rate was merged with the Arrhenius equation to get a model predicting shelf life on the basis of the concomitant changes in temperature. These results were time-dependent.The results showed that peroxide value,p-anisidine value,conjugated dienes,conjugated trienes follow the pattern that a higher rate of increment during early storage,then the rate decreased. The activation energy(Ea)for the IP of EAEP soybean oil autoxidation was 72.10kJ/mol,storage at 60℃ revealing significantly temperature dependence for autoxidation in oil. The EAEP soybean oil should store at low temperature.

soybean oil;temperature;induction period;oxidative stability

2014-08-19

李楊(1981-),男,博士,副教授,研究方向:糧食、油脂及植物蛋白工程。

*通訊作者:江連洲(1960-),男,博士,教授,研究方向:糧食、油脂及植物蛋白工程。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2013AA102104)。

TS201.2

A

1002-0306(2015)13-0090-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.13.010