不同油料作物油脂體氧化穩(wěn)定性差異的研究

姜夢(mèng)婷 王秋嶺 周 鑫 王毅超 江連洲 侯俊財(cái)

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

大豆、花生和葵花籽是我國(guó)重要的大宗農(nóng)產(chǎn)品，是食用植物油、蛋白飼料的主要來(lái)源［1］。油料中的油脂主要以三酰甘油酯(triacylglycerols，TAGs)的形式存在于亞細(xì)胞的脂質(zhì)顆粒中，這種脂質(zhì)顆粒被稱為油脂體(oil body，OBs)［2－5］。因此，油脂體是油料作物種子中儲(chǔ)藏油脂的重要器官。油脂體組成中的脂肪酸、生育酚、磷脂等具有很好的功效和應(yīng)用價(jià)值，例如必需脂肪酸是維持人體正常生長(zhǎng)發(fā)育和健康必不可少的物質(zhì)［6］;磷脂可以用作表面活性劑和界面吸附劑［7］;生育酚具有較強(qiáng)的抗氧化性，可以保護(hù)自身起到抗氧化作用［8－9］。由于油脂體具有高氧化穩(wěn)定性，可將油脂體作為乳化劑添加到食品中，提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及食品穩(wěn)定性，然而在實(shí)際應(yīng)用體系中，外界因素的改變可能會(huì)導(dǎo)致脂肪酸、生育酚、磷脂等含量發(fā)生變化，進(jìn)而影響油脂體的氧化穩(wěn)定性，其中脂肪酸中的不飽和游離脂肪酸是決定脂肪氧化程度的重要因素［10］。脂肪酸容易受到外界因素的作用發(fā)生氧化反應(yīng)，使油脂中的脂肪分解成游離脂肪酸和甘油，或使不飽和脂肪酸的不飽和鏈斷裂形成初級(jí)氧化產(chǎn)物即氫過氧化物，氫過氧化物在不飽和游離脂肪酸的促進(jìn)下進(jìn)一步分解形成游離脂肪酸、醛酮等物質(zhì)［11］，從而產(chǎn)生不良風(fēng)味物質(zhì)，有些酸敗的產(chǎn)物還可以起到致癌作用影響食用者的健康。

油脂體高氧化穩(wěn)定性使其在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，為了選擇一種更加穩(wěn)定油脂體應(yīng)用到食品、藥品等工業(yè)領(lǐng)域中，本實(shí)驗(yàn)以大豆、花生和葵花籽為原料，采用同種方法提取油脂體，對(duì)油脂體的組成和氧化穩(wěn)定性進(jìn)行比較，旨在為大豆、花生和葵花籽油脂體的實(shí)際應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所提供;花生、葵花籽購(gòu)買于哈爾濱南極市場(chǎng);化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

GM－21M型高速冷凍離心機(jī);GC－7890型氣相色譜儀;Water－2695型液相色譜儀;PL－2002型電子天平;UV－6100型紫外可見分光光度計(jì);pHS－3C型pH計(jì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 油脂體的制備

油脂體的提取步驟參照 Tzen等［12］和 Sukhotu等［13］的方法，并加以改進(jìn)。油料作物種子浸泡在蒸餾水中，于4℃條件下放置16～20 h。用含有蔗糖、氯化鈉的Tris－HCl緩沖液研磨后，過濾，獲得濾液，在4℃、8 000 r/min離心30 min，收集上層的懸浮物于含0.1%吐溫－20的水溶液中，分裝至離心管中，等體積的Tris－HCl緩沖液(pH=7.5)置于上層后，4℃、8 000 r/min離心30 min;收集上層的懸浮物于9 mol/L尿素中，將相同體積的Tris－HCl緩沖液(pH=7.5)置于上層后，4℃、8 000 r/min離心30 min;收集上層的懸浮物于含 Tris－HCl緩沖液(pH=7.5)中置于離心桶后，4℃、8 000 r/min離心30 min;重復(fù)最后一次離心步驟后收集的懸浮物，即為油脂體。置于4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 基本組成成分測(cè)定

1.3.2.1 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

參照 GB 5009.5—2010 中的凱式定氮法［14］。

1.3.2.2 脂肪含量的測(cè)定

參照 GB 5009.6—2016 中的索氏抽提法［15］。

1.3.2.3 含水量的測(cè)定

參照 GB 5009.3—2010 中的恒重法［16］。

1.3.3 脂肪酸含量的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)需將樣品放在25℃下，在第1天、第7天、第14天時(shí)，對(duì)脂肪酸含量進(jìn)行測(cè)定。每次抽樣3管，重復(fù)3次。脂肪酸含量的測(cè)定參照Nash等［17］和GB 5009.168—2016［18］的方法，用乙醚抽提樣品中的脂肪。先將總脂肪進(jìn)行甲酯化，取20 mg脂肪樣品于水解管中，加入甲醇鈉，水浴加熱(40℃，20 min)，再加入三氟化硼—CH3OH(1∶3)，同上水浴，正己烷萃取，吸出正己烷，重復(fù)進(jìn)行正己烷萃取操作，將兩次萃取液混合，加入無(wú)水Na2SO4脫水，取出一定量裝入氣相色譜儀的進(jìn)樣瓶中待測(cè)。

1.3.4 磷脂含量的測(cè)定

將樣品放在25℃下，在第1、第7、第14天時(shí)，對(duì)磷脂含量進(jìn)行測(cè)定。每次抽樣3管，重復(fù)3次。磷脂含量的測(cè)定參照Lee等［19］的方法。取0.5 g樣品，加入35 mL CHCl3∶CH3OH(1∶1)，漩渦混勻后離心，該過程重復(fù)2次。向合并的上清液中加入25 mL的氯化鈉溶液(0.5%)，漩渦，使兩相分離，用無(wú)水 Na2SO4脫水，過濾，45℃水浴真空蒸干，得到脂質(zhì)。用2 mL CHCl3復(fù)溶，過膜，取一定量樣品裝入高效液相色譜進(jìn)樣瓶中待測(cè)。進(jìn)樣量為10μL，波長(zhǎng)為206 nm。

1.3.5 生育酚含量的測(cè)定

將樣品放在25℃下，在第1天、第7天、第14天時(shí)，對(duì)生育酚含量進(jìn)行測(cè)定。每次抽樣3管，重復(fù)3次。生育酚含量的測(cè)定參照Rossi等［20］的方法。用乙醚提取樣品中的油脂，準(zhǔn)確稱取20～40 mg油脂，用2 mL正己烷復(fù)溶，直到油滴消失成為均勻的溶液，過膜，注入高效液相色譜儀進(jìn)樣瓶中待測(cè)。

1.3.6 過氧化值和TBARS值的測(cè)定

對(duì)過氧化值和TBARS值的研究采用經(jīng)典恒溫加速實(shí)驗(yàn)法［21－23］，將樣品放置在60℃恒溫烘箱中保存12 d，每2 d進(jìn)行一次測(cè)定，每次抽樣3管，重復(fù)3次。過氧化值和TBARS值的測(cè)定參照 Kapchie等［24］的方法。油脂體用 Tris－HCl(10 mmol/L，pH 7.0)緩沖溶液稀釋至5%。

1.3.6.1 過氧化值測(cè)定

過氧化值的測(cè)定采用預(yù)先氧化的油脂(由AOCS Cd 8－53測(cè)得POV)來(lái)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。稱取300 mg的油脂體懸浮液置于10 mL的水解管中，加入一定量的氯仿/甲醇(2∶1)，渦旋直至充分混合。然后將水解管填充到10 mL刻度線，漩渦混勻。60μL NH4SCN(30%)加入到水解管中，混勻，再加入60μL FeCl2溶液(0.5 g FeSO4溶解在50 mL無(wú)氧水中，再溶解0.4 g BaCl4H4O2，加入2 mL 10 N 的 HCl)，充分混勻，放置10 min，在波長(zhǎng)為515 nm下進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)做空白對(duì)照。

1.3.6.2 TBARS 值測(cè)定

將15%三氯乙酸(TCA)和0.375%硫代巴比妥酸(TBA)溶解在0.25 mol/L的HCl溶液中，通過溫和的加熱和攪拌使其溶解，制成TCA/TBA溶液。3 mL 2%丁基化羥基甲苯(BHT)的無(wú)水乙醇溶液加入到100 mL的TCA/TBA溶液中。取800μL的油樣品和8 mL TCA/TBA溶液中加入試管中，渦旋混勻，沸水浴加熱15 min，冷卻后，6 000 r/min離心5 min。在515 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)做空白對(duì)照。

1.3.7 酸價(jià)測(cè)定

將樣品放在在25℃下保存，每2 d進(jìn)行一次測(cè)定，每次抽樣3管，重復(fù)3次。取一定量油脂體樣品加入到錐形瓶中，加入一定量的C4H10O∶C2H5OH(95%)(1∶1)，加入酚酞指示劑，用標(biāo)定過的氫氧化鉀溶液進(jìn)行滴定，至粉紅色出現(xiàn)(30 s內(nèi)不變色)，記下消耗溶液的體積。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

所有實(shí)驗(yàn)均平行3次，數(shù)據(jù)的表示形式為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用Sigmaplot 12.5軟件作圖。數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0軟件的ANOVA進(jìn)行方差分析，多重比較采用LSD方法，顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆、花生和葵花籽種子和油脂體的組成成分分析

2.1.1 大豆、花生和葵花籽種子的基本組成

大豆、花生和葵花籽種子的基本組成見表1，由表可知大豆、花生和葵花籽種子的脂肪含量由大到小的順序依次為:葵花籽﹥花生﹥大豆(P＜0.05)。大豆、花生和葵花籽種子的蛋白質(zhì)含量和水分含量由大到小的順序依次為:大豆﹥花生﹥葵花籽(P＜0.05)。

表1 大豆、花生和葵花籽種子的基本組成/%

2.1.2 大豆、花生和葵花籽油脂體的組成成分分析

大豆、花生和葵花籽油脂體的基本組成見表2。由表2可知，花生油脂體和葵花籽油脂體的脂肪含量分別為(85.71 ±0.06)% 和(70.77 ±0.08)%，均顯著高于大豆油脂體的脂肪含量(47.75±0.09)%(P＜0.05)。大豆油脂體的蛋白質(zhì)含量和水分含量分別為(3.92 ±0.03)%和(49.51 ±0.39)%，均顯著高于花生油脂體和葵花籽油脂體的蛋白質(zhì)含量和水分含量(P＜0.05)。花生油脂體的蛋白質(zhì)含量顯著高于葵花籽油脂體的蛋白質(zhì)含量(P＜0.05)，但花生油脂體的水分含量顯著低于葵花籽油脂體的水分含量(P＜0.05)。3種不同油脂體的脂肪含量顯著高于3種不同油料作物種子的含量(P＜0.05)，然而蛋白質(zhì)含量卻顯著低于3種不同油料作物種子的蛋白質(zhì)含量(P＜0.05)。這主要是因?yàn)樵谟椭w提取過程中，非油脂體蛋白被除去［12，25］。

表2 大豆、花生和葵花籽油脂體的基本組成/%

2.2 對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體氧化穩(wěn)定性的分析

2.2.1 對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體脂肪酸組成的分析

在儲(chǔ)藏過程中，對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體脂肪酸組成的分析見表3。由表可知，在儲(chǔ)藏第1天時(shí)，大豆油脂體中亞油酸含量為(55.69±0.03)%顯著高于儲(chǔ)藏第7天的亞油酸含量(55.58±0.02)%和第14天的亞油酸含量(55.54±0.03)%(P＜0.05);儲(chǔ)藏第1天、第7天、第14天的棕櫚酸、α－亞麻酸的含量均存在顯著性差異(P＜0.05);儲(chǔ)藏第1天和第7天的硬脂酸含量顯著高于第14天的硬脂酸含量(P＜0.05);儲(chǔ)藏第1天與第7天的油酸含量差異不顯著(P＞0.05)，但均顯著高于儲(chǔ)藏第14天的油酸含量(P ＜0.05)。

表3 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)3種不同油料作物油脂體脂肪酸組成的影響/%

表3 (續(xù))

在花生油脂體中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，亞油酸、油酸含量均顯著降低(P＜0.05);在儲(chǔ)藏第1、第7、第14天時(shí)，花生酸、二十四碳酸的含量均存在顯著性差異(P＜0.05);在儲(chǔ)藏第7天時(shí)，棕櫚酸、十七碳酸、二十碳一烯酸、二十二碳酸的含量均顯著低于其儲(chǔ)藏第1天和第14天的含量(P＜0.05)，而儲(chǔ)藏第1、14天的含量差異不顯著(P＞0.05)。

在葵花籽油脂體中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，棕櫚酸、花生酸、二十碳一烯酸、二十二碳酸、二十四碳酸的含量顯著增加(P＜0.05);但亞油酸的含量卻由儲(chǔ)藏第1天的(69.18±0.06)%顯著降低至第14天的(47.72±0.02)%(P ＜0.05);儲(chǔ)藏第14 天的油酸、十七碳酸含量顯著高于儲(chǔ)藏第1天和第7天的油酸、十七碳酸含量(P＜0.05);儲(chǔ)藏第7天的硬脂酸含量顯著高于儲(chǔ)藏第1天和第14天的硬脂酸含量(P ＜0.05)。

已經(jīng)證明，不飽和脂肪酸的雙鍵很容易斷裂生成氫過氧化物和低分子量的化合物［11］。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油脂體中含有大量不飽和脂肪酸，其含量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，這可能與不飽和雙鍵發(fā)生斷裂有關(guān)［26］。

2.2.2 對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體磷脂含量的分析

在儲(chǔ)藏過程中，對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體磷脂含量的分析見表4。由表可知，在大豆油脂體中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，卵磷脂含量顯著降低(P＜0.05);在儲(chǔ)藏第1天時(shí)，腦磷脂和溶血磷脂酰膽堿含量分別為(1.62±0.06)mg/g和(1.20±0.00)mg/g，均顯著高于儲(chǔ)藏第 7天和第 14天(P＜0.05)，而儲(chǔ)藏第7天、第14天之間差異不顯著(P＞0.05)。在花生油脂體中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，腦磷脂、卵磷脂、溶血磷脂酰膽堿含量均顯著降低(P ＜0.05);在儲(chǔ)藏第 1、第7、第14天時(shí)，花生油脂體中卵磷脂含量最高，溶血磷脂酰膽堿含量最低。在葵花籽油脂體中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，腦磷脂、卵磷脂的含量顯著降低(P＜0.05)，這可能與油脂體的組成有關(guān)，油脂體表面的油脂蛋白鑲嵌在磷脂單分子層上，可能影響油滴或者油－水界面的穩(wěn)定性，因?yàn)轷；^部可以利用磷脂酶水解磷脂酸，使得油脂體表面帶負(fù)電荷［27－28］。磷脂中包含大量的不飽和脂肪酸，在外界環(huán)境的壓力下或酯酶的催化下很容易發(fā)生水解或氧化成游離脂肪酸和有害的化合物(如酮類、醛類等)［29］。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與 Millichipm等［30］的研究結(jié)果相似。同時(shí)，耿亞男［31］研究也認(rèn)為磷脂中的不飽和脂肪酸容易發(fā)生氧化。

表4 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)3種不同油料作物油脂體的磷脂含量的影響/mg/g油脂體

2.2.3 對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體生育酚含量的分析

在儲(chǔ)藏過程中，對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體生育酚含量的分析見表5。由表可知，在大豆油脂體中，儲(chǔ)藏第1天時(shí)γ－生育酚和δ－生育酚的含量分別為(0.23 ±0.01)mg/g 和(0.33 ±0.01)mg/g，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，γ－生育酚和δ－生育酚的含量均顯著降低(P＜0.05)。在花生油脂體中，DL－α－生育酚的含量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)顯著降低(P＜0.05)。在葵花籽油脂體中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，DL－α－生育酚和γ－生育酚的含量均顯著降低(P＜0.05)。生育酚含量的顯著降低可能是與其對(duì)氧氣和光照比較敏感，很容易被氧化有關(guān)［32］。研究表明，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，油脂自動(dòng)氧化過程中產(chǎn)生的過氧化物也可能會(huì)使生育酚的含量下降，并影響生育酚的利用率［33］。先前的研究已經(jīng)證明，生育酚是一種天然的抗氧化劑，能夠保護(hù)其他易被氧化的物質(zhì)，如脂肪酸、氫過氧化物等，增強(qiáng)物種的氧化穩(wěn)定性［34，35］。

表5 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)3種不同油料作物油脂體生育酚含量的影響/(mg/g TAGs)

2.2.4 對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體過氧化值和TBARS值的分析

崔春利等［36］的研究表明，大豆、葵花籽和花生油脂體在4℃和25℃儲(chǔ)存條件下均具有良好的氧化穩(wěn)定性，本實(shí)驗(yàn)在60℃加速氧化的條件下，對(duì)儲(chǔ)藏過程中3種不同油脂體的過氧化值進(jìn)行分析，見圖1。由圖1可知，在60℃加速氧化的條件下，儲(chǔ)藏第0～6天時(shí)，3種不同油脂體的過氧化值均無(wú)明顯變化，在儲(chǔ)藏第6～12天，3種油脂體過氧化值顯著增加(P＜0.05)。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3種不同油脂體的過氧化值由高到低依次為花生油脂體＞葵花籽油脂體＞大豆油脂體。

對(duì)儲(chǔ)藏過程中3種不同油脂體丙二醛含量的分析見圖2。由圖2可知，在60℃加速氧化的條件下，大豆油脂體、花生油脂體和葵花籽油脂體儲(chǔ)藏第0天時(shí)的 TBARS 值分別為(1.44 ±0.00)、(0.54 ±0.02) 、(1.00±0.02) μg/mL，在儲(chǔ)藏第2天時(shí)3種油脂體的TBARS值均有微小的升高，在儲(chǔ)藏第4～12天，3種油脂體的TBARS值均保持平穩(wěn)。

在60℃加速氧化的條件下，花生油脂體的過氧化值顯著高于大豆油脂體和葵花籽油脂體(P＜0.05)，在儲(chǔ)藏第0～8天時(shí)，3種不同油脂體的過氧化值均有所升高，但都處于較低水平。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3種不同油脂體的TBARS值均保持平穩(wěn)。這可能與油脂蛋白的保護(hù)作用有關(guān)［5，37］，Huang等［38］認(rèn)為油脂體內(nèi)部是TAGs，外層是磷脂單分子層和油脂蛋白組成的半單位膜，油脂蛋白中疏水性的頭部鑲嵌在磷脂單分子層里插入到內(nèi)部的三酰甘油酯，這種特殊的結(jié)構(gòu)緊緊包裹著油脂體內(nèi)部的不穩(wěn)定成分，從而阻止外部的磷脂酶作用于磷脂［39］。Cummins等［40］假定油脂體的表面有一層穩(wěn)定的油－水界面，它能保護(hù)油脂體避免被氧化。大豆油脂體中的這種較好的氧化穩(wěn)定性也可能與較高的生育酚含量有關(guān)，生育酚具有抗氧化性，能夠保護(hù)油體乳液中的氫過氧化物，避免發(fā)生降解［8］。

圖1 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)3種不同油料作物油脂體過氧化值的影響

圖2 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)3種不同油料作物油脂體TBARS值的影響

2.2.5 對(duì)大豆、花生和葵花籽油脂體酸價(jià)的分析

在儲(chǔ)藏過程中，對(duì)3種不同油料作物油脂體酸價(jià)的分析見圖3。由圖3可知，在相同的儲(chǔ)藏時(shí)間下，大豆油脂體的酸價(jià)始終高于葵花籽油脂體和花生油脂體的酸價(jià)。這可能與大豆油脂體中水分含量較高有關(guān)系，因?yàn)橹疽自谥久傅淖饔孟掳l(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生低碳鏈的游離脂肪酸，脂肪酸值上升較快［41］。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3種不同油脂體的酸價(jià)均呈明顯的上升趨勢(shì)，Chen等［42］的研究證明TAGs分子水解生成游離脂肪酸，所以酸價(jià)會(huì)增加，且儲(chǔ)藏時(shí)間越長(zhǎng)脂類物質(zhì)酸敗越嚴(yán)重。

圖3 儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)3種不同油料作物油脂體酸價(jià)的影響

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大豆、花生和葵花籽油脂體的基本組成存在顯著差異(P＜0.05)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3種不同油脂體的脂肪酸、磷脂和生育酚含量均顯著降低(P＜0.05)。在60℃加速氧化的條件下，花生油脂體的過氧化值顯著高于大豆油脂體和葵花籽油脂體的過氧化值(P＜0.05);3種不同油脂體的TBARS值均保持平穩(wěn);相同的儲(chǔ)藏時(shí)間下，3種不同油脂體的酸價(jià)逐漸增加，花生油脂體的酸價(jià)最低，說(shuō)明3種不同油脂體的組成和氧化穩(wěn)定性存在差異，且大豆油脂體的氧化穩(wěn)定性最好。