鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中主要理化性質(zhì)、脂肪酸組成與自由基的影響研究

姚夢(mèng)瑩,匡 婷,云永歡,曹 君, 張偉敏

(海南大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院, ?？?570228)

椰子與油茶、橄欖、棕櫚并稱為世界四大木本油料植物[1]。新鮮椰肉含油可達(dá)33%，椰干含油高達(dá)63%。椰子產(chǎn)品如椰干、椰奶、椰子油等加工過(guò)程會(huì)使其油脂發(fā)生熱氧化、熱水解、聚合等化學(xué)反應(yīng)而影響產(chǎn)品的品質(zhì)和消費(fèi)者的身體健康。因此，如何抑制椰子產(chǎn)品加工過(guò)程中椰子油熱氧化等反應(yīng)的發(fā)生是制備高品質(zhì)椰子產(chǎn)品和延長(zhǎng)其貨架期的關(guān)鍵所在。

鼠尾草酸(Carnosic acid, CA)是迷迭香抗氧化劑中含量最高、活性最強(qiáng)的抗氧化成分，也是目前發(fā)現(xiàn)的熱穩(wěn)定性最好的天然脂溶性自由基清除劑，作為一種食品添加劑越來(lái)越被人們所接受[2]。CA提高油脂氧化穩(wěn)定性的效果遠(yuǎn)比PG、BHT、BHA，VE和α-生育酚強(qiáng)得多[3-7]。鑒于鼠尾草酸與TBHQ的結(jié)構(gòu)類似，以及TBHQ在常溫與高溫條件下的抗氧化性能均優(yōu)于其他合成抗氧化劑[8-11]，因此本文選擇TBHQ作為CA的參照物，通過(guò)對(duì)比分析CA和TBHQ對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中主要理化指標(biāo)、脂肪酸組成以及自由基含量的影響，探討CA對(duì)椰子油熱穩(wěn)定性的影響，以便為高品質(zhì)的椰子產(chǎn)品生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

椰子油(可食用)，購(gòu)于海南南國(guó)食品實(shí)業(yè)有限公司；TBHQ(純度>98%)，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；鼠尾草酸(純度>98%)，上海源葉生物科技有限公司；硫代巴比妥酸(分析純)；p-茴香胺、2,4-二硝基苯肼(分析純)，麥克林試劑；異辛烷、異丙醇、乙腈(色譜純)，麥克林試劑。

EF-101V臺(tái)式電炸爐，廣州拓奇廚房設(shè)備有限公司；754NPC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海奧譜勒儀器有限公司；HP6890/5975C GC-MS聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫公司；JES FA200電子自旋共振儀，日本電子株式會(huì)社JEOL公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 椰子油熱加工處理

準(zhǔn)確稱量400 mg TBHQ混勻在50 g椰子油中，裝入磨口玻璃三角瓶并劇烈振蕩搖勻30 min，倒入1 950 g椰子油中，振蕩搖勻30 min后，配制成添加0.02% TBHQ的椰子油樣品。同法配制0.02%鼠尾草酸椰子油樣品。倒入電炸鍋中，在180℃下連續(xù)加熱。分別在加熱1、2、4、8、12、16、20、24 h取油樣約50 mL，冷卻至室溫后，貯于棕色樣品瓶中，-18℃ 下避光保存。

1.2.2 理化指標(biāo)測(cè)定

酸價(jià)、過(guò)氧化值測(cè)定參考GB/T 5009.37—2003；茴香胺值測(cè)定參考GB/T 24304—2009；總氧化值(TOTOX)測(cè)定參考Shahidi等[12]的方法，計(jì)算公式為總氧化值=2×過(guò)氧化值+茴香胺值；游離脂肪酸(FFA)含量計(jì)算公式為FFA含量=酸價(jià)值/2。

1.2.3 脂肪酸組成測(cè)定

參照姬彥羽[11]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4 反式脂肪酸測(cè)定

參考GB/T 17376—2008對(duì)油脂樣品進(jìn)行甲酯化，然后參考郭麗莉[13]的方法進(jìn)行氣相色譜檢測(cè)。

1.2.5 自由基含量測(cè)定

采用電子自旋共振法(ESR)測(cè)定自由基含量，具體參考文獻(xiàn)[14]。

1.2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用GraphPad Prism 5.0、Origin 9.4 和SPSS 12.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理以及繪圖。采用SPSS 12.0軟件進(jìn)行顯著差異性分析，圖和表中不同字母表示在p<0.05水平上差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中主要理化指標(biāo)的影響

2.1.1 椰子油熱加工過(guò)程中酸價(jià)變化(見(jiàn)圖1)

圖1 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中酸價(jià)的影響

如圖1所示，3組椰子油酸價(jià)隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)前期(4 h內(nèi))增加較慢，后期增速較快。加熱4 h時(shí)油樣酸價(jià)為0 h的2～3倍；連續(xù)加熱24 h時(shí)，空白椰子油、添加抗氧化劑TBHQ和CA椰子油樣品的酸價(jià)分別為0 h的14、12、11倍左右，但均未超過(guò)GB 2716—2018規(guī)定的煎炸過(guò)程中食用植物油酸價(jià)(KOH)標(biāo)準(zhǔn)(≤5 mg/g)，說(shuō)明椰子油有較好的熱穩(wěn)定性。與空白組相比，CA整體顯著降低了椰子油的酸價(jià)(p<0.05)，且與TBHQ效果相當(dāng)。

2.1.2 椰子油熱加工過(guò)程中FFA變化(見(jiàn)圖2)

圖2 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中游離脂肪酸的影響

如圖2所示，3組椰子油FFA含量的變化趨勢(shì)與酸價(jià)一致。在短時(shí)間的加熱過(guò)程中(<4 h)，F(xiàn)FA含量變化較慢，加熱8 h之后，F(xiàn)FA含量變化較大。整體上，與空白組相比，添加抗氧化劑TBHQ、CA對(duì)抑制FFA的產(chǎn)生有較好的效果，且CA與TBHQ的效果相當(dāng)。

2.1.3 椰子油熱加工過(guò)程中過(guò)氧化值變化(見(jiàn)圖3)

如圖3所示：添加抗氧化劑的油樣過(guò)氧化值變化趨勢(shì)為先快速上升后緩慢降低，峰值出現(xiàn)在加熱4 h；空白組過(guò)氧化值為先快速上升后處于波動(dòng)狀態(tài)，最高點(diǎn)出現(xiàn)在加熱2 h。過(guò)氧化值表征油脂初級(jí)氧化產(chǎn)物氫過(guò)氧化物的含量，加熱過(guò)程中易進(jìn)一步氧化為次級(jí)氧化產(chǎn)物[15]。因此，后期過(guò)氧化值有所降低是初級(jí)氧化產(chǎn)物進(jìn)一步氧化成次級(jí)氧化產(chǎn)物的緣故。次級(jí)氧化產(chǎn)物的生成，標(biāo)志著椰子油此時(shí)已經(jīng)開始氧化酸敗[16]。從圖3可以看出，CA具有延緩油脂氧化的能力，且整體略優(yōu)于TBHQ。

圖3 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中過(guò)氧化值的影響

2.1.4 椰子油熱加工過(guò)程中茴香胺值變化(見(jiàn)圖4)

圖4 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中茴香胺值的影響

茴香胺值代表高溫下油脂中醛、酮等化合物含量，用于評(píng)價(jià)次級(jí)氧化。一般情況下，茴香胺值越大，油脂中的醛、酮類物質(zhì)含量越高，油脂的氧化劣變程度越嚴(yán)重。如圖4所示，椰子油茴香胺值在加熱8 h之內(nèi)變化較大，8 h之后趨于平穩(wěn)。整體上添加抗氧化劑的油樣茴香胺值小于空白組的，且CA效果與TBHQ相當(dāng)。

2.1.5 熱加工過(guò)程中TOTOX變化(見(jiàn)圖5)

圖5 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中總氧化值的影響

如圖5所示，3組椰子油TOTOX隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)先快速增加后緩慢降低。且空白組在加熱2～16 h之間TOTOX都處于峰值，峰值區(qū)間時(shí)間較長(zhǎng)?？寡趸瘎?duì)椰子油加熱過(guò)程中TOTOX影響顯著，且CA與TBHQ的效果相當(dāng)。

2.2 鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中脂肪酸組成的影響

3組椰子油脂肪酸組成結(jié)果見(jiàn)表1～表3。

表1 椰子油熱加工過(guò)程中脂肪酸組成的變化

由表1～表3可以看出，椰子油脂肪酸由己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸組成，主要以月桂酸、肉豆蔻酸為主，含量約占椰子油總脂肪酸含量的70%。

3組椰子油24 h加熱過(guò)程中，飽和脂肪酸含量增加，不飽和脂肪酸含量減少，說(shuō)明椰子油發(fā)生了氧化分解。在24 h加熱過(guò)程中，空白組椰子油飽和脂肪酸含量由93.39%增到98.74%，不飽和脂肪酸含量由6.60%降到0.81%，降低了5.79個(gè)百分點(diǎn)；添加TBHQ的椰子油飽和脂肪酸含量由93.21%增到98.98%，不飽和脂肪酸含量由6.49%降到0.88%，降低了5.61個(gè)百分點(diǎn)；添加CA的椰子油飽和脂肪酸含量由93.46%增加到98.10%，不飽和脂肪酸含量由6.25%降到0.67%，降低5.58個(gè)百分點(diǎn)。添加CA的椰子油不飽和脂肪酸含量降低最少，添加TBHQ的椰子油次之。

椰子油中亞麻酸含量較少，空白組椰子油在加熱16 h后未檢出，添加抗氧化劑的油樣使之延長(zhǎng)到20 h后。3組油樣均從加熱12 h之后未檢出亞油酸，說(shuō)明180℃熱加工椰子油中亞油酸完全被氧化分解，其熱穩(wěn)定性較差；空白組椰子油亞油酸含量從加熱0～1 h之內(nèi)開始顯著降低，添加抗氧化劑組油樣中亞油酸從加熱1 h后開始顯著降低，并且TBHQ油樣中亞油酸快速降低的時(shí)間更早，說(shuō)明在延緩亞油酸氧化分解上，CA的效果優(yōu)于TBHQ。油酸的降低趨勢(shì)也類似。

3組油樣中飽和脂肪酸己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸含量在加熱24 h內(nèi)均呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這可能有兩個(gè)原因：一是不飽和脂肪酸的氧化分解，使其含量增加；二是中長(zhǎng)鏈脂肪酸分解為中短鏈脂肪酸。

2.3 反式脂肪酸組成變化

3組椰子油熱加工過(guò)程中反式脂肪酸含量變化見(jiàn)表4～表6。

表4 椰子油熱加工過(guò)程中反式脂肪酸組成的變化

表5 添加TBHQ椰子油熱加工過(guò)程中反式脂肪酸組成的變化

表6 添加CA椰子油熱加工過(guò)程中反式脂肪酸組成的變化

在椰子油熱加工過(guò)程中共檢出兩種反式脂肪酸，分別是反式油酸(tC18∶1)和反式亞油酸(tC18∶2)。由表4～表6可知，在整個(gè)熱加工過(guò)程中，3組椰子油反式脂肪酸總量呈先上升后下降的趨勢(shì)。前期反式脂肪酸含量增加，說(shuō)明不飽和脂肪酸熱異構(gòu)化反應(yīng)生成反式脂肪酸；后期反式脂肪酸含量減少，可能是因?yàn)殡S著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，反式脂肪酸發(fā)生裂解造成的。3組椰子油都在加熱4～8 h內(nèi)開始產(chǎn)生反式油酸，空白組椰子油在加熱8～12 h之內(nèi)產(chǎn)生反式亞油酸，添加TBHQ的油樣加熱16～20 h之間產(chǎn)生反式亞油酸，添加CA的油樣在加熱12～16 h之內(nèi)產(chǎn)生反式亞油酸；3組椰子油反式脂肪酸含量最高的時(shí)間分別為加熱12、20 h和16 h：說(shuō)明添加抗氧化劑對(duì)反式脂肪酸的產(chǎn)生有延遲及抑制的作用。這與賀凡[17]研究的抗氧化劑對(duì)玉米油加熱180℃致異構(gòu)體形成的結(jié)果相似。

2.4 自由基含量變化(見(jiàn)圖6)

ESR的信號(hào)強(qiáng)度代表在共振條件下樣品所吸收的總能量，即信號(hào)強(qiáng)度與樣品中自由基含量(即數(shù)目)呈正相關(guān)[14]。

由圖6可知，添加抗氧化劑椰子油的ESR譜圖的峰型非常相似，均為裂分的三重峰(即六重峰)，這可能與采用PBN捕獲的不同自由基加合物的譜圖通常十分相似，且譜圖多為自由基的混雜，難于區(qū)分和鑒別分子結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。圖中綜合譜圖的g值(表征著核酸共振的位置)為 2.001 8，接近于自由電子的g值(2.003 0)，符合自由基的基本特性，其超精細(xì)耦合分裂常數(shù)為αN=14.7 G、αH=20.7 G，屬于多種碳中心自由基混雜的結(jié)果[18]。椰子油(CK)與添加CA和TBHQ的椰子油的譜圖中的ESR峰信號(hào)強(qiáng)度隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，其中添加TBHQ的椰子油的ESR峰信號(hào)強(qiáng)度隨加熱時(shí)間變化較小，CA的次之，椰子油最大。說(shuō)明椰子油的自由基含量隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，加入CA和TBHQ對(duì)椰子油自由基含量的產(chǎn)生有顯著抑制效果，其中TBHQ效果略強(qiáng)于CA。這可能與兩者在椰子油熱氧化過(guò)程中的作用階段不同有關(guān)。

3 結(jié) 論

鼠尾草酸對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中游離脂肪酸、酸價(jià)、茴香胺值和總氧化值的抑制作用與TBHQ差異不顯著(p>0.05)，而對(duì)椰子油熱加工過(guò)程中過(guò)氧化值的抑制作用略優(yōu)于TBHQ。椰子油脂肪酸組成隨熱加工過(guò)程變化不大，可能與椰子油飽和脂肪酸含量較高有關(guān)。椰子油中反式脂肪酸含量隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)呈先升高后降低趨勢(shì)，飽和脂肪酸含量逐漸增加，而不飽和脂肪酸含量呈逐步減少趨勢(shì)。加入抗氧化劑能夠延緩椰子油中不飽和脂肪酸的氧化分解，進(jìn)而抑制反式脂肪酸的形成。自由基含量分析表明，椰子油熱加工過(guò)程中自由基數(shù)量隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加，加入抗氧化劑能夠顯著抑制自由基的產(chǎn)生，且TBHQ比CA的抑制效果略好?？傮w而言，CA能很好地減緩椰子油熱加工過(guò)程中油脂氧化劣變，且與TBHQ作用效果相差不大，因此可以考慮將CA作為TBHQ在油脂熱加工過(guò)程中的替代抗氧化劑使用。