植物甾醇酯與維生素E復(fù)配抗氧化劑 對玉米油的抗氧化效果研究

張如春　李婷婷　李　丹　王　旭　王　彤　于殿宇

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

玉米油是從玉米胚中提煉出來的一種優(yōu)質(zhì)植物油脂，不飽和脂肪酸含量高達(dá)86%，如人體所必需的亞油酸和油酸[1]。對于多數(shù)人來說，特別是有消化系統(tǒng)疾病的人，是一種較理想的保健油。由于玉米油的高營養(yǎng)價值，因此探究其氧化特性，估算保質(zhì)期具有重要意義。由于其富含高度不飽和脂肪酸，因此在儲存過程中很容易發(fā)生氧化，使其營養(yǎng)價值降低，甚至產(chǎn)生有毒物質(zhì)，添加抗氧化劑可以有效抑制其氧化[2]?？寡趸瘎┛煞譃榛瘜W(xué)合成抗氧化劑和天然抗氧化劑兩大類。常用的化學(xué)合成抗氧化劑主要有叔丁基對羥基茴香醚(BHA)、二叔丁基羥基甲苯(BHT)、特丁基對苯二酚(TBHQ)等酚類抗氧化劑[3]。但合成抗氧化劑如BHT、TBHQ等，雖然效果較好，卻具有一定的毒性甚至致癌作用[4]。而天然抗氧化劑相比于合成抗氧化劑，具有安全、高效、毒性低等顯著優(yōu)勢[5]。

維生素E即生育酚，它是一種天然抗氧化劑，通過向脂氧自由基或脂過氧自由基提供·H，使鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)中斷，從而達(dá)到抗氧化的效果[6]。植物甾醇(sterol)是一類天然有機(jī)物，有資料報道植物甾醇具有抗氧化能力，是一種新型的抗氧化劑[7]。植物甾醇與脂肪酸直接進(jìn)行酯化反應(yīng)合成植物甾醇酯，酯化后的甾醇酯大大改善了植物甾醇的脂溶性，更容易被人體吸收[8]。且有研究表明天然抗氧化劑進(jìn)行復(fù)配，可以起到協(xié)同增效作用[9]。

通過加速氧化實驗，研究不同濃度的VE和植物甾醇酯制成的復(fù)配天然抗氧化劑對玉米油儲藏過程中的過氧化值、茴香胺值及酸價的影響，尋求復(fù)配天然抗氧化劑的最佳添加量。在最佳添加量條件下，研究復(fù)配天然抗氧化劑、TBHQ、BHA、BHT對玉米油儲藏過程中的過氧化值的影響。以期為玉米油貯存過程中添加天然抗氧化劑的提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

玉米油：購自當(dāng)?shù)爻?精煉一級)；VE標(biāo)準(zhǔn)品：德國MERCK公司；天然維生素E(d-α-生育酚濃縮液，α-生育酚90%)：新昌縣彼安德生物科技有限公司；正己烷(色譜純)、異辛烷(色譜純)、脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品、氯仿、冰乙酸、碘化鉀、乙醚、硫代硫酸鈉、茴香胺試劑、三氯甲烷(CHCl3)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、無水硫酸鈉(Na2SO4)、異辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)可溶性淀粉、異丙醇(C3H8O)、乙醚(C4H10O)、甲基叔丁基醚(C5H12O)、95%乙醇(C2H6O)、酚酞指示劑、無水乙醚(C4H10O)、石油醚：以上試劑未標(biāo)注均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；植物甾醇酯(菜籽甾醇3.22%，β-谷甾醇42.38%，菜油甾醇23.52%，豆甾醇26.18%)：西安文竹生物科技有限公司；BHA、BHT、TBHQ：廣益食品添加劑實業(yè)有限公司。

1.2　儀器與設(shè)備

U-3010分光光度計：日本日立高科技公司；RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海圣科儀器設(shè)備有限公司；DHG-9070電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；DL-5-B離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；HP6890氣相色譜儀：美國Agilent公司。

1.3　實驗方法

1.3.1油脂的純化

參照李和民所描述得純化油脂的方法，在其基礎(chǔ)上稍作修改除去油脂里原有的維生素E、微量元素及一些干擾元素[10]。選用硅膠300 g，50.4 g的活性炭和硅藻土混合物(以2∶1的質(zhì)量比混合)，150 g白土與硅藻土混合物(質(zhì)量比2∶1)填充以制備層析柱。將350 g油過柱，然后加入正己烷沖洗。通過真空泵對層析柱施加微小負(fù)壓從而使出口流速為0.25 mL/min。之后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(50 ℃，150 mbar)除去大部分正己烷，剩余的正己烷用氮氣吹去，得到所需樣品。

1.3.2VE含量的測定

VE含量測定參考[11]。

樣品中生育酚的含量W按下式計算：

式中：W為生育酚含量，mg/kg；P為標(biāo)準(zhǔn)溶液中生育酚的質(zhì)量濃度，mg/mL；As為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生育酚峰面積的均值；At為樣品的生育酚峰面積的均值；M為樣品質(zhì)量，g；V為測試溶液的體積，25 mL。

1.3.3甾醇含量的測定

樣品中甾醇含量的測定參照[12]。

1.3.4復(fù)配天然抗氧化劑添加量對玉米油抗氧化性能的影響

將VE和甾醇酯的復(fù)合物以1∶1的比例混合制成復(fù)合抗氧化劑添加到一定量的玉米油，振搖油樣至均勻狀態(tài)，然后將復(fù)配天然抗氧化劑添加量為0、50、100、200、400 mg/kg的油樣放置于(60±1)℃的恒溫培養(yǎng)箱中加速氧化，每6 d測量1次油脂的過氧化值(POV)、茴香胺值、總過氧化值和酸價，每1個樣品做3個平行。

1.3.5不同抗氧化劑對玉米油抗氧化性能的影響

將BHA、BHT、TBHQ和復(fù)配天然抗氧化劑按最佳比例添加到玉米油中，將制備好的玉米油樣在(60±1) ℃的烘箱中加速氧化，每隔6 d測定其過氧化值。

1.3.6指標(biāo)的測定方法

過氧化值(POV)按GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》測定；茴香胺值(p-AV)按GB/T24304—2009《動植物油脂茴香胺值測定》測定；酸價(AV)按GB 5009.229—2016《食品中酸價的測定》測定；總氧化值(TOTOX)為衡量油脂氧化的綜合指標(biāo)，總氧化值等于2倍的過氧化值與茴香胺值的和[13]。

氧化誘導(dǎo)時間的測定[14]，取3 g油樣放置于Ranciamt反應(yīng)管中，通過Ranciamt反應(yīng)管的空氣流速設(shè)定為10 L/h，并保持110 ℃的恒溫。油樣在高溫氧化過程中產(chǎn)生出來的氣體，通過氣流進(jìn)入裝有50 mL去離子蒸餾水的燒瓶中并溶于蒸餾水，通過在燒瓶中的一個電極測定電導(dǎo)率的變化。每個樣品進(jìn)行3次重復(fù)測定，記錄為平均值±誤差。

1.3.7數(shù)據(jù)處理

所有的實驗至少進(jìn)行3次，采用Origin軟件進(jìn)行作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1　油脂純化

由于一般在超市購買的市售玉米油中均含有少量的維生素E、甾醇，以及一些可以導(dǎo)致油脂氧化酸敗的游離脂肪酸、微量金屬等物質(zhì)，它們的存在會對研究復(fù)配抗氧化劑對油脂的抗氧化效果產(chǎn)生影響，因此在抗氧化實驗開始前需要對油脂進(jìn)行純化以除去這些干擾物質(zhì)，得到較為純凈的油脂。

表1　玉米油純化前后過VE含量、過氧化值、

注：ND未檢出。

從表1可以看出，純化前油脂的過氧化值和酸價分別為0.7 mmol/kg和0.1 mgKOH/g，純化后數(shù)值明顯降低；而VE、甾醇和茴香胺值純化后未檢出，說明純化效果較理想。且研究發(fā)現(xiàn)純化前后基本不會影響玉米油的脂肪酸組成。

2.2　不同添加量對玉米油氧化誘導(dǎo)時間的影響

油脂氧化過程十分復(fù)雜，一般研究認(rèn)為經(jīng)過誘導(dǎo)期、發(fā)展期和終止期。其中，油脂由誘導(dǎo)期到發(fā)展期的時間(即誘導(dǎo)時間)與油脂的氧化穩(wěn)定性密切相關(guān)，誘導(dǎo)時間越長，油脂的氧化穩(wěn)定性越好[15]。由表2的誘導(dǎo)時間的長短可以看出，在玉米油里，200 mg/kg的復(fù)配天然抗氧化劑抗氧化性能強于50、100、400 mg/kg的復(fù)配天然抗氧化劑的抗氧化性。

表2　不同添加量對玉米油氧化誘導(dǎo)時間的影響

2.3　不同添加量對玉米油過氧化值的影響

添加濃度為0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯復(fù)配天然抗氧化劑的玉米油樣品在溫度為(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d測定其過氧化值，實驗結(jié)果見圖1。

圖1　不同添加量對玉米油過氧化值的影響

氫過氧化物的含量用過氧化值表示，過氧化值的大小反映油脂初期氧化程度[16]。從圖1中可以看出，在36 d(60±1) ℃的烘箱氧化實驗中，添加量0 mg/kg的對照組過氧化值增加速度最快。添加了復(fù)配天然抗氧化劑的各組與對照組相比過氧化值均出現(xiàn)明顯的下降，且實驗結(jié)果表明，不同添加量的抗氧化劑均對玉米油具有很好的抗氧化效果，其中以200 mg/kg的復(fù)配抗氧化劑抗氧化效果最佳，而400 mg/kg的復(fù)配抗氧化劑抗氧化效果表現(xiàn)出低于其他添加濃度的抗氧化能力。因為有研究表明一些抗氧化劑，如維生素E，在添加濃度較高時，可能起著助氧化劑的作用起到一定的反向效果[17]。

2.4　不同添加量對玉米油茴香胺值的影響

添加濃度為0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯復(fù)配天然抗氧化劑的玉米油樣品在溫度為(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d測定其茴香胺值，實驗結(jié)果見圖2。

圖2　不同添加量對玉米油茴香胺值的影響

氫過氧化物是油脂氧化的初級產(chǎn)物，在高溫下非常不穩(wěn)定，易分解成小分子醛酮等次級氧化物，其含量用茴香胺值表示[18]。油脂氧化程度越大，茴香胺值則越大。從圖2中可以看出，茴香胺值的增長趨勢與過氧化值的增長趨勢大體一致。其中200 mg/kg的復(fù)配天然抗氧化劑抑制茴香胺值的效果較其他各添加量抑制茴香胺生成的能力強。同樣400 mg/kg復(fù)配抗氧化劑抗氧化效果較次于其他添加濃度的抗氧化能力，這可能是因為VE和甾醇酯添加濃度過高，起到了一定的反向作用。因此，可以得出在(60±1)℃條件下，玉米油中抑制茴香胺值生成的最適添加量為200 mg/kg。

2.5　不同添加量對玉米總氧化值的影響

添加濃度為0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯復(fù)配天然抗氧化劑的玉米油樣品在溫度為(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d根據(jù)過氧化值和茴香胺值得到總氧化值，實驗結(jié)果見圖3。

圖3　不同添加量對玉米油總氧化值的影響

總氧化值(TOTOX)包括過氧化值和茴香胺值，與使用過氧化值和茴香胺值表征玉米油脂的氧化程度相比可以更加綜合的體現(xiàn)不同添加量的復(fù)配天然抗氧化劑在玉米油中的抗氧化效果和油脂的氧化程度[19]。從圖3中可以看出，TOTOX增長趨勢與POV值的增長趨勢從大體上看一致，所以玉米油的氧化產(chǎn)物仍以初級氧化產(chǎn)物為主。復(fù)配天然抗氧化劑添加量在200 mg/kg時，其抗氧化效果最好。

2.6　不同添加量對玉米油酸價的影響

添加濃度為0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯復(fù)配天然抗氧化劑的玉米油樣品在溫度為(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d測定其酸價，實驗結(jié)果見圖4。

圖4　不同添加量對玉米油酸價的影響

從圖4可以看出，玉米油各樣品酸價隨時間的延長而增大，其中空白組增加速度最快。油脂酸價的升高表明油脂中游離脂肪酸含量的增加，其升高的原因主要是由于油脂放置的過程中因為熱、酸、堿、微生物及脂水解酶的作用下，油脂發(fā)生水解反應(yīng)而生成游離脂肪酸[20]。游離脂肪酸的增多對玉米油的穩(wěn)定性和風(fēng)味有很大的影響。對照組在第12天后的酸價，超出GB 19111—2003規(guī)定的一級玉米油酸價的指標(biāo)值小于等于0.20 mg KOH/g。而添加了復(fù)配抗氧化劑的其他四組樣品有效延長了酸價超標(biāo)的時間，且在整個實驗過程中酸價較空白組來說增加較為緩慢，其中效果最好的為添加量為200 mg/kg的復(fù)配天然抗氧化劑。

綜合各實驗結(jié)果可以得出復(fù)配抗氧化劑的最佳添加量為200 mg/kg時抗氧化效果最佳。

2.7　不同抗氧化劑對玉米油抗氧化效果的比較

實驗進(jìn)一步探討復(fù)合天然抗氧化劑與目前食用油中常用的抗氧化劑在各自最佳添加量(200 mg/kg)時對玉米油的抗氧化效果的影響，實驗結(jié)果見圖5(空白組的抗氧化值在36 d內(nèi)的變化見圖1，在本圖中不予以標(biāo)示)。

圖5　不同抗氧化劑對玉米油過氧化值的影響

實驗結(jié)果表明，復(fù)配天然抗氧化劑和化學(xué)合成抗氧化劑對玉米油均具有很好的抗氧化效果。從圖中可以看出，4種抗氧化劑在各自最佳添加量和加速氧化12 d后，復(fù)配天然抗氧化劑抗氧化效果明顯高于BHA和BHT，且與TBHQ的抗氧化效果相當(dāng)[21]。雖然復(fù)配天然抗氧化劑的抗氧化與TBHQ相比仍有遜色。

3　結(jié)論

通過進(jìn)行(60±1) ℃的加速氧化實驗，將甾醇酯與天然維生素E以1∶1的比例混合制成復(fù)配天然抗氧化劑添加到玉米油中，添加200 mg/kg的復(fù)配天然抗氧化劑時玉米油穩(wěn)定性較好。在各自最佳添加量條件下，抗氧化劑對玉米油的抗氧化效果為TBHQ>復(fù)配天然抗氧化劑>BHA>BHT，雖然復(fù)配天然抗氧化劑與TBHQ相比抗氧化能力相近，但天然抗氧化劑毒副作用小，并且具有很好的發(fā)展前景。

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