云南鐵核桃及‘云新’核桃油脂抗氧化研究

耿樹香 寧德魯 賀 娜 陳海云

( 云南省林業(yè)科學(xué)院院，云南 昆明 650201)

核桃（Juglans regia）又稱胡桃、羌桃，是云南栽培歷史悠久的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)作物。由于核桃油的多不飽和脂肪含量高雙鍵極易被氧化，其穩(wěn)定性較低。在加工、貯藏、銷售過程中極易氧化哈敗，容易造成核桃油產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益的損失。核桃油脂的抗氧化性及貯藏穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)已有部分研究，并取得一定的成效[1-13]，‘云新’是“八五”及“九五”期間云南省林業(yè)科學(xué)院用云南核桃及新疆核桃作親本，培育出早實(shí)、早熟的雜交新品種，而鐵核桃大量分布于云南迪慶、怒江、昭通等地，為云南大范圍生長的野生種，其油質(zhì)較好，且油中抗氧化物質(zhì)豐富，但目前對其油脂的抗氧化及貯藏穩(wěn)定性研究較少。

本研究以云南主栽‘云新’核桃及鐵核桃為研究對象，利用天然抗氧化劑與合成抗氧化劑的復(fù)配，尋求找到最佳濃度配比的抗氧化劑組合。由于核桃油在加工和貯藏過程中易出現(xiàn)氧化酸敗，從而使其商品價(jià)值和營養(yǎng)價(jià)值下降，保藏期縮短，有效延長核桃油的保質(zhì)時(shí)間、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和貨架期的一種有效方法是添加抗氧化劑。本研究以亞油酸相對含量較高的云南主栽品種的核桃油為研究對象，選用具有安全、高效、耐高溫等特點(diǎn)的天然抗氧化劑油狀迷迭香、油溶性茶多酚及人工合成的叔丁基對苯二酚（TBHQ）進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn)，以過氧化值（POV）及酸值（AV）為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，探討天然復(fù)合抗氧化劑聯(lián)合作用，以期得出抗氧化效果最佳的天然復(fù)合抗氧化劑，為核桃油產(chǎn)品的貯藏提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 供試材料

核桃供試材料于2016年9—10月采自云南核桃主栽區(qū)，并于40 ℃烘干，低溫保存，于是2017年3—5月榨油并分析。‘云新’采自云南省林業(yè)科學(xué)院，鐵核桃采自云南怒江。

1.1.2 供試試劑

無水乙醚、無水乙醇、石油醚（60～90 ℃）、氫氧化鉀、甲醇、氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、無水硫酸鈉、正己烷、酚酞、可溶性淀粉、碘化鉀、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉，均為分析純，購自天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；叔丁基對苯二酚（TBHQ）（食品級）、迷迭香油（食品級）＞98%、油溶性茶多酚（食品級）均購自北京普華仁生物技術(shù)開發(fā)有限公司。

1.1.3 儀器設(shè)備

BSA224S電子天秤（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）、小型研磨機(jī)、丹麥FOSS Soxtec 2008全自動索氏抽提儀（福斯賽諾分析儀器（蘇州）有限公司）、DHG-9146A型烘箱（上海習(xí)仁科學(xué)儀器有限公司）、FOSS消化爐（福斯賽諾分析儀器（蘇州）有限公司）、6YY-280全自動液壓榨油機(jī)（山東沂水陽東機(jī)械有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 核桃油脂提取

1）索氏提取法（溶劑萃取法）。稱取粉碎后核桃仁6.0 g（精確到0.000 1 g），加入80 mL石油醚（60～90 ℃），F(xiàn)OSS Soxtec 2008索氏抽提儀提?。禾崛〕绦蛉缦拢悍序v溫度90 ℃，時(shí)間35 min；淋洗時(shí)間40 min；回收時(shí)間10 min；完成后置于80 ℃烘箱行脫溶劑恒質(zhì)量。

2）壓榨提取法（物理壓榨）。原料經(jīng)磨碎機(jī)粉碎后過篩（篩網(wǎng)孔徑為5 mm），利用全自動液壓榨油機(jī)對粉碎的果仁碎粒進(jìn)行低溫壓榨獲得毛油。壓榨溫度25 ℃左右，壓力設(shè)置為48 Mpa，壓榨時(shí)間為2 h左右。

3）核桃油樣的抗氧化實(shí)驗(yàn)。將4個(gè)品種帶殼核桃分別液壓冷榨制成毛油備用，選擇TBHQ、油溶性茶多酚、迷迭香油這3種抗氧化劑[2]，TBHQ因其氧化性能較好而選擇較低的濃度。將3種抗氧化劑的不同濃度組合搭配加入核桃油中，用綠棕色玻璃瓶分裝待用。

4）核桃油的強(qiáng)制氧化處理。用Schaal烘箱法將所有核桃油樣置于（60±2）℃烘箱中強(qiáng)化保存，敞口，每隔24h取樣測定過氧化值（POV）和酸價(jià)（AV），測定核桃油的抗氧化性能。

1.2.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為考察3種常見的抗氧劑，即TBHQ（A）、茶多酚（B）和迷迭香（C）對液壓冷榨后的兩品種核桃油（鐵核桃油、云新核桃油）抗氧化酸敗的效果及最優(yōu)的抗氧化酸敗成分配比，選擇正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對上述問題進(jìn)行分析。正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案見表1。

1.2.3 指標(biāo)測定

1）核桃油脂過氧化值（POV）測定。依據(jù)GB/T 5538—2005 測定[14]。

2）核桃油脂酸值（AV）測定。核桃油脂酸值依據(jù)GB/T 5530—2005來測定[15]。為評價(jià)3種物質(zhì)加入核桃油后的抗氧活性和抗酸變活性效果，抗氧化能力和抗酸敗能力的計(jì)算公式為：

式中：POVmax為10次測量過氧化值的最大值，POV0為樣品初始的過氧化值，t為過氧化值達(dá)最大值的時(shí)間。

式中：AVmax為10次測量酸值的最大值，AV0為樣品初始的酸值，t為酸值達(dá)最大值的時(shí)間。

3）皂化值。參照采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5534—2008《動植物油脂皂化值的測定》[16]。

4）碘值。參照采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5532—2008《動植物油脂碘值的測定》進(jìn)行[17]。

5）不溶性雜質(zhì)。參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15688—2008《動植物油脂不溶性雜質(zhì)含量的測定》[18]。

6）透明度、滋氣味。依據(jù)GB/T 5525—2008《植物油脂透明度、氣味、滋味鑒定法》進(jìn)行[19]。

表 1 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案Table 1 Scheme of orthogonal design

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2007建立核桃仁油質(zhì)及蛋白質(zhì)原始數(shù)據(jù)表，運(yùn)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃油理化指標(biāo)測定結(jié)果

分別利用冷榨、索氏提取法在最佳條件下，因鐵核桃原料在云南油用更普遍，且相對其他核桃品種更抗氧化，所以在此以鐵核桃仁為原料測定其出油率、酸價(jià)、過氧化值、碘值、皂化值等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，提取方法對核桃油的品質(zhì)有一定的影響，壓榨法獲得的核桃油過氧化值、酸價(jià)較低，這可能由于在壓榨提取過程中溫度保持在相對較低的水平；此外，壓榨過程中會有核桃顆粒滲出，所以雜質(zhì)含量會偏高。但本實(shí)驗(yàn)的2種方法提取獲得的核桃油均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，從活性物質(zhì)的保留和安全性的角度考慮，索氏提取法用時(shí)較長，浸提后的毛油容易殘留機(jī)溶劑，對人體有害；壓榨法在整個(gè)提取過程中能保持較低溫度，有利于核桃油中營養(yǎng)成分的穩(wěn)定，所以，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中用的核桃油均通過物理壓榨法提取獲得。

表 2 鐵核桃油的基本理化指標(biāo)Table 2 Basic physical and chemical indicators of J. regia oil

2.2 不同品種及不同抗氧化劑的復(fù)配研究

2.2.1 鐵核桃油

鐵核桃正交實(shí)驗(yàn)抗氧化及抗酸敗能力評價(jià)參數(shù)結(jié)果見表3，采用極差分析對正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見表4。由表3可知，加入抗氧劑實(shí)驗(yàn)組的抗氧能力均優(yōu)于空白對照組，表明叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香加入鐵核桃油中均表現(xiàn)出了抗氧化能力，加入抗氧劑實(shí)驗(yàn)組的抗酸敗能力均弱于空白組實(shí)驗(yàn)，表明叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香加入鐵核桃油中減緩了酸敗過程。由表4可知，POV值最佳的抗氧化劑組合為A4B2C2，即叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香的含量分別為0.02%、0.04%和0.04%。AV值最佳的抗氧化劑組合為A1B2C3，即叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香的含量分別為0.005%、0.04%和0.06%。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析可知，3種物質(zhì)對鐵核桃油抗氧能力影響因素的排序?yàn)锳CB、即叔丁基對苯二酚（TBHQ）＞迷迭香含量＞茶多酚含量，3種物質(zhì)對鐵核桃油抗酸敗能力影響因素的排序?yàn)镃AB、即迷迭香含量＞叔丁基對苯二酚（TBHQ）含量＞茶多酚含量。

表 3 鐵核桃油正交實(shí)驗(yàn)抗氧化及抗酸敗能力評價(jià)參數(shù)結(jié)果Table 3 Evaluation parameters of antioxidant and rancidity resistance of J. regia oil in orthogonal test

表 4 鐵核桃油抗氧化及抗酸敗能力正交實(shí)驗(yàn)極差分析結(jié)果Table 4 Range analysis in orthogonal test of antioxidant and rancidity resistance of J. regia oil

2.2.2 云新核桃油

云新核桃油正交實(shí)驗(yàn)抗氧化能力評價(jià)參數(shù)結(jié)果如表5所示，采用極差分析對正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見表6。由表5可知，加入抗氧劑實(shí)驗(yàn)組的抗氧化能力均優(yōu)于空白對照組，表明叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香加入云新核桃油中均表現(xiàn)出了抗氧化能力，加入抗氧化劑實(shí)驗(yàn)組的抗酸敗能力優(yōu)于空白對照組的實(shí)驗(yàn)序號是 1、2、3、4、8、9、10、11、12、14、15和16；較空白組弱的實(shí)驗(yàn)序號是5、6、7和13，表明叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香加入云新核桃油中有些配方表現(xiàn)出了抗酸敗能力，有些則加速了酸敗過程。由表6可知，POV值最佳的抗氧化劑組合為A2B2C1，即叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香的含量分別為0.01%、0.04%和0.02%。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析可知，3種物質(zhì)對大麻核桃油抗氧能力影響因素的排序?yàn)锳CB、即叔丁基對苯二酚（TBHQ）含量＞迷迭香含量＞茶多酚含量，AV值最佳的抗氧化劑組合為A2B3C4，即叔丁基對苯二酚（TBHQ）、茶多酚和迷迭香的含量分別為0.01%、0.06%和0.08%。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析可知，3種物質(zhì)對云新核桃油抗酸敗能力影響因素的排序?yàn)锳BC、即叔丁基對苯二酚（TBHQ）含量＞茶多酚含量＞迷迭香含量。

表 5 云新核桃油正交實(shí)驗(yàn)抗氧化抗酸敗能力評價(jià)參數(shù)結(jié)果Table 5 Evaluation parameters of antioxidant and rancidity resistance of 'Yunxin' walnut oil in orthogonal test

表 6 云新核桃油抗氧化能力抗酸敗正交實(shí)驗(yàn)極差分析結(jié)果Table 6 Range analysis in orthogonal test of antioxidant andrancidity resistance of 'Yunxin' walnut oil

2.3 加入抗氧化劑后核桃油氧化過程規(guī)律分析

2.3.1 鐵核桃油

為明晰加入抗氧劑后，鐵核桃油POV值的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)每隔24 h測量核桃油的過氧化值及酸值，鐵核桃油抗氧實(shí)驗(yàn)過氧化值描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表7所示，實(shí)驗(yàn)組過氧化值的均值存在一定的差異。由變異系數(shù)的大小可知，17組實(shí)驗(yàn)的10次測量過氧化值變化最大的是空白組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組間過氧化值變化較小，實(shí)驗(yàn)組AV值的均值存在一定的差異，17組實(shí)驗(yàn)的10次測量AV值變化最大的是空白組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組間AV值變化較小。

表 7 鐵桃油抗氧實(shí)驗(yàn)過氧化值及酸值描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果Table 7 Results of descriptive statistical analysis of peroxide value and acid value of J. regia oil

2.3.2 云新核桃油

為明晰加入抗氧劑后，云新核桃油POV值的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)每隔24 h測量核桃油的過氧化值，云新核桃油抗氧實(shí)驗(yàn)過氧化值描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表8。實(shí)驗(yàn)組過氧化值的均值存在一定的差異。由變異系數(shù)的大小可知，實(shí)驗(yàn)組均小于對照組，實(shí)驗(yàn)組中較大的組為第4組和12組，較小的為第13組和16組。由表8可知，實(shí)驗(yàn)組AV值的均值存在一定的差異。由變異系數(shù)的大小可知，實(shí)驗(yàn)組均小于對照組，實(shí)驗(yàn)組中較大的組為第4組和12組，較小的為第13組和16組，隨著核桃油擺放時(shí)間的增加，其AV值呈現(xiàn)增加的趨勢，對比實(shí)驗(yàn)組和空白對照組可以明顯加入抗氧劑后，核桃油的氧化酸敗過程明顯減緩。

表 8 云新核桃油抗氧實(shí)驗(yàn)過氧化值及酸值描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果Table 8 Results of descriptive statistical analysis of peroxide value and acid value of 'Yunxin' walnut oil

續(xù)表 8

3 結(jié)論與討論

通過對鐵核桃油提取的方法及理化指標(biāo)等研究發(fā)現(xiàn)：壓榨法和索氏提取法提取鐵核桃油的得率分別為61.25%、70.18%，2種提取方法對核桃油的提取率影響不大。以POV值為指標(biāo)，鐵核桃的3種抗氧劑最佳配比是：即叔丁基對苯二酚（TBHQ）0.02%+油溶性茶多酚0.04%+迷迭香0.04%；云新核桃的3種抗氧劑最佳配比是：即叔丁基對苯二酚（TBHQ）0.01%+油溶性茶多酚0.04%+迷迭香0.02%。以AV值為指標(biāo)，鐵核桃的3種抗氧劑最佳配比是：即叔丁基對苯二酚（TBHQ）0.015%+油溶性茶多酚0.04%+迷迭香0.06%；云新核桃的3種抗氧劑最佳配比是：即叔丁基對苯二酚（TBHQ）0.01%+油溶性茶多酚0.06%+迷迭香0.08%。

本研究具體到核桃品種油脂的抗氧化，主要是采用天然抗氧化劑，按照其根源分抗氧化劑可分為人工合成抗氧化劑和天然抗氧化劑。人工合成即化學(xué)合成抗氧化劑BHA（丁基羥基茴香醚）、BHT（二丁基羥基甲苯）、PG（沒食子酸丙酯）[20]，雖抗氧化效果較好，但也具有潛在的毒性甚至有致癌的風(fēng)險(xiǎn)，會帶來食品安全問題[21]。相比較而言，天然抗氧化劑是一類能夠延緩、阻止或消除氧化損傷， 解決食用油中的油脂氧化和食品安全的問題，本研究主要是以天然抗氧化劑茶多酚及迷迭香為主，輔以少量人工合成抗氧化劑叔丁基對苯二酚（TBHQ）。后期研究全以天然抗氧化劑為主，輔以天然增效劑如Vc等，增強(qiáng)核桃油抗氧化功能。

本實(shí)驗(yàn)僅研究了抗氧化劑的外源性在核桃油中的協(xié)調(diào)增效作用，取得了一些成果，但核桃油本身含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)及抗氧化活性成分，可以結(jié)合核桃內(nèi)源性抗氧化劑的含量作用情況，再進(jìn)一步完善抗氧化劑配方。

核桃油脂的貨架壽命評定指標(biāo)為感官評定、AV值、POV值、LA值、脂氧合酶、過氧化物酶活動度等，多項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。由于技術(shù)限定，本研究僅選用了幾個(gè)基本評定指標(biāo)，來判定對核桃油抗氧化穩(wěn)定性影響的大小，在今后的研究中應(yīng)增加相應(yīng)的的評定指標(biāo)，全面考察核桃油脂的酸敗情況。

目前，在核桃油提取工藝方面雖然碩果累累，但大都處于實(shí)驗(yàn)階段，難以應(yīng)用于高質(zhì)量、大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。應(yīng)繼續(xù)探索且完善適于工業(yè)生產(chǎn)的提取工藝。保證核桃油貯藏穩(wěn)定性，延長其貨架期。