高溫條件下外源多酚對(duì)油茶籽油氧化穩(wěn)定性的影響

李亞茹 鐘海雁 龍奇志

(中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004)

油茶籽油的脂肪酸不飽和程度低且富含活性物質(zhì)，是良好的煎炸用油，可以賦予食品誘人的風(fēng)味和良好的口感[1]。但是油脂在加熱過程中伴隨著水解、氧化、聚合等一系列反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生過氧化物以及醛、酮、酸等一系列次級(jí)代謝產(chǎn)物，是導(dǎo)致食用油營養(yǎng)和感官品質(zhì)惡化的主要原因。目前，國內(nèi)外已有較多的植物提取物被作為天然抗氧化劑添加到植物油脂中以提高其氧化穩(wěn)定性，如茶、油橄欖葉等提取物以提高玉米油[2]、大豆油[3]和花生油[4]的煎炸及微波加熱穩(wěn)定性。多酚作為天然抗氧化劑添加到油茶籽油中可以延長油脂的貨架壽命[5-6]，但是否能提高高溫條件下油茶籽油的穩(wěn)定性還缺乏研究。

研究擬將沒食子酸丙酯、槲皮素、兒茶素、3,4-二羥基苯乙酸和沒食子酸5種外源多酚添加于油茶籽油中，通過Rancimat法測(cè)定氧化誘導(dǎo)時(shí)間，并分析酸值、過氧化值、p-茴香胺值、羰基價(jià)等指標(biāo)在加熱過程中的變化，旨在探討多酚對(duì)油茶籽油在高溫下氧化的穩(wěn)定性影響，為外源多酚在高溫煎炸用油中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

精煉油茶籽油：湖南省邵陽縣日日戀茶油有限公司；

沒食子酸丙酯：純度>99%，美國Sigma公司；

槲皮素：純度>95%，美國Sigma公司；

兒茶素、3,4-二羥基苯乙酸、沒食子酸：純度>98%，美國Sigma公司；

電子天平：CP224C型，美國奧豪斯公司；

集熱式磁力攪拌器：RTC型，德國IKA公司；

油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀：892 Rancimat型，瑞士萬通中國有限公司；

自動(dòng)電位滴定儀：TitRex 2000型，德國Witeg公司；

臺(tái)式超聲波清洗機(jī)：B5510E-DTH型，美國Branson公司；

高溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9070A型，中國上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

紫外—可見分光光度計(jì)：UV-9100型，北京萊伯泰科儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：RE-2000A型，中國上海比郎儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

(1) 添加不同濃度多酚油樣的制備:分別準(zhǔn)確稱取0.005%，0.010%，0.015%，0.020%的沒食子酸、兒茶素、槲皮素、沒食子酸丙酯、3,4-二羥基苯乙酸5種，多酚于油茶籽油中，用集熱式磁力攪拌器加速溶解，溫度為50 ℃，時(shí)間10 min，待油溫冷卻后靜置過濾，處理好后置于4 ℃冰箱中儲(chǔ)存，備用。

(2) 添加多酚的加熱油樣的制備：分別取0.02%的沒食子酸、兒茶素、槲皮素、沒食子酸丙酯、3,4-二羥基苯乙酸于油茶籽油中，用集熱式磁力攪拌器加速溶解(溫度50 ℃，時(shí)間10 min)，待油溫冷卻后靜置過濾，置于高溫干燥箱在(180±2) ℃下連續(xù)加熱4 d，每天6 h，每天加熱結(jié)束并冷卻后收集樣品并置于4 ℃冰箱貯藏備用。以未添加多酚的油茶籽油作為空白對(duì)照組。

1.2.2 Rancimat加速氧化試驗(yàn) 準(zhǔn)確稱取(5.00±0.01) g 不同多酚濃度的油樣于樣品瓶中，設(shè)置Rancimat氧化穩(wěn)定測(cè)定儀的參數(shù)為：溫度120 ℃，空氣流速10 L/h，蒸餾水60 mL，通過儀器測(cè)得的油脂氧化誘導(dǎo)時(shí)間來衡量油脂的氧化穩(wěn)定性。以未添加多酚的油茶籽油作為空白對(duì)照組。

1.2.3 常規(guī)指標(biāo)的測(cè)定

(1) 酸值：按GB 5009.229—2016執(zhí)行。

(2) 過氧化值：按GB 5009.227—2016執(zhí)行。

(3)p-茴香胺值：按GB/T 24304—2009執(zhí)行。

(4) 羰基價(jià)：按GB/T 5009.230—2016執(zhí)行。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 所有的試驗(yàn)均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)采用Excel 2010、SPASS Statistics 17.0和Origin 75分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Rancimat氧化穩(wěn)定性

從表1可以看出：試驗(yàn)中所用的新鮮油茶籽油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間為2.38 h，添加多酚可以延長油茶籽油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間。在所選多酚濃度范圍內(nèi)，誘導(dǎo)時(shí)間隨濃度的增加而增加。添加了5種多酚的油茶籽油的誘導(dǎo)時(shí)間由大到小的依次為：沒食子酸丙酯>沒食子酸>3,4-二羥基苯乙酸>槲皮素>兒茶素。已有研究[7]發(fā)現(xiàn)，多酚的抗氧化性與多酚的結(jié)構(gòu)相關(guān)，含有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的酚類化合物具有較強(qiáng)的抗氧化性，其可以與自由基反應(yīng)生成鄰醌，還可作為金屬螯合劑催化痕量反應(yīng)。沒食子酸丙酯和沒食子酸均具有3個(gè)相鄰的羥基，由于酚羥基的供電效應(yīng)有利于提供氫原子，且苯環(huán)上的多個(gè)取代基團(tuán)可形成多位阻空間效應(yīng)，阻止生成的沒食子酸自由基繼續(xù)反應(yīng)，因此抗氧化性較強(qiáng)[8]。

沒食子酸丙酯所具有的羰基可以穩(wěn)定中間生成物，且脂溶性優(yōu)于沒食子酸，因此抗氧化性優(yōu)于沒食子酸。此外，多酚的抗氧化性還與酚羥基的數(shù)量有關(guān)，一般情況下酚羥基越多抗氧活性越高，但是當(dāng)多酚的酚羥基數(shù)量過多時(shí)，在酚羥基形成氧自由基之前，氫原子容易與周圍電負(fù)性較高的原子形成氫鍵，會(huì)影響氫原子釋放[9]。3,4-二羥基苯乙酸和槲皮素均具有兩個(gè)相鄰的酚羥基，3,4-二羥基的苯氧自由基的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，其抗氧化性較強(qiáng)[10]。兒茶素屬于黃烷醇衍生物，具有鄰苯三酚的結(jié)構(gòu)，但分子中含有較多酚羥基，且脂溶性較差，因此抗氧化性較弱。

2.2 多酚對(duì)主要常規(guī)指標(biāo)的影響

2.2.1 酸值 由圖1可知，加熱時(shí)間為0 h時(shí)，油茶籽油的酸值為0.5 mg/kg。隨著加熱時(shí)間的增加，油茶籽油的酸值有增加的趨勢(shì)，這是由于在高溫條件下油脂氧化酸敗加劇會(huì)生成大量的游離脂肪酸。在加熱過程中，添加外源多酚能抑制油茶籽油酸值的增加。這與周旭[11]得出的茶多酚在高溫下對(duì)葡萄籽油酸值的結(jié)果一致。其中，3,4-二羥基苯乙酸對(duì)油茶籽油酸值的影響最顯著，沒食子酸丙酯、沒食子酸、槲皮素和兒茶素對(duì)抑制油茶籽油酸值增加的作用無顯著差異。

表1 不同濃度的多酚對(duì)油茶籽油氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響?Table 1 Effects of different concentrations of polyphenols on oxidation induction time of camellia oil

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

小寫字母不同表示組內(nèi)在不同時(shí)間差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

2.2.2 過氧化值 由圖2可知，加熱時(shí)間為0 h時(shí)，油茶籽油的過氧化值為2.53 mmol/kg，隨著加熱時(shí)間的增加，對(duì)照組及添加了多酚的油茶籽油的過氧化值都呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)，但均未超過國際法典委員會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)10 mmol/kg。在同等加熱條件下，添加5種多酚的油茶籽油的過氧化值均小于對(duì)照組，說明添加的外源多酚在加熱過程中能抑制油茶籽油初級(jí)氧化產(chǎn)物的生成。其中，加熱6 h后的添加了沒食子酸丙酯和沒食子酸的油茶籽油的過氧化值與未加熱時(shí)相比沒有發(fā)生明顯的變化，說明這期間由于多酚的抗氧化性質(zhì)，抑制了氫過氧化物的合成，使得氫過氧化物的分解和揮發(fā)速率等于合成速率；之后隨著加熱時(shí)間的增加，5種多酚的油茶籽油的過氧化值逐漸升高，說明該期間氫過氧化物的生成速率大于分解和揮發(fā)速率。加熱24 h后，與空白組相比過氧化值的減少量以沒食子酸丙酯最大，隨后為3,4-二羥基苯乙酸、沒食子酸、槲皮素、兒茶素。沒食子酸丙酯最能體現(xiàn)出對(duì)油茶籽油初級(jí)氧化產(chǎn)物形成的抑制。

2.2.3p-茴香胺值 由圖3可知：隨著加熱時(shí)間的增加，對(duì)照組和添加了多酚的油茶籽油的p-茴香胺值均呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)。加熱6 h后，對(duì)照組油茶籽油的p-茴香胺值從7.74增加到了31.44。這可以解釋為油茶籽油的初級(jí)氧化產(chǎn)物在高溫下極其不穩(wěn)定，在加熱初期會(huì)進(jìn)一步分解為二次氧化產(chǎn)物，醛類化合物高速累積；加熱6～24 h期間，醛類化合物的分解速度增加導(dǎo)致p-茴香胺值增加緩慢[12]。加熱24 h時(shí)，添加了沒食子酸丙酯的油茶籽油又有減少的趨勢(shì)(P<0.05)，可能是由于醛、酮類次級(jí)氧化產(chǎn)物的分解速率大于合成速率。

在加熱過程中，添加外源多酚的油茶籽油與對(duì)照組油茶籽油相比，p-茴香胺值均明顯減少(P<0.05)，說明多酚抑制了油茶籽油初級(jí)氧化產(chǎn)物的進(jìn)一步分解。加熱6 h時(shí)，添加5種多酚的油茶籽油的p-茴香胺值與對(duì)照組相比都有顯著性的減小；加熱24 h后，添加了沒食子酸丙酯、沒食子酸、槲皮素、3,4-二羥基苯乙酸、兒茶素的油茶籽油的p-茴香胺值分別增加了0.84，5.45，8.45，3.85，9.05。說明多酚在高溫加熱條件下能發(fā)揮其抗氧化活性，抑制次級(jí)氧化產(chǎn)物的形成[13]。其中，沒食子酸丙酯對(duì)油茶籽油次級(jí)氧化產(chǎn)物的生成起到了較強(qiáng)的抑制作用，兒茶素對(duì)油茶籽油次級(jí)氧化產(chǎn)物的生成的抑制作用最弱。

小寫字母不同表示組內(nèi)在不同時(shí)間差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

小寫字母不同表示組內(nèi)在不同時(shí)間差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

2.2.4 羰基價(jià) 由圖4可知：加熱時(shí)間為0 h時(shí)，油茶籽油的羰基價(jià)為6.22 meq/kg，隨著加熱時(shí)間的增加，油茶籽油的羰基價(jià)呈增長的趨勢(shì)，但均未超過GB 7102.1—2003規(guī)定羰基價(jià)最大值50 meq/kg。添加多酚可以抑制羰基化合物的生成，因此在不同的加熱條件下添加5種多酚的油茶籽油的羰基價(jià)與對(duì)照組相比均有不同程度的減小。加熱0～18 h，3,4-二羥基苯乙酸抑制羰基化合物生成的能力優(yōu)于其他4種多酚；加熱18～24 h，沒食子酸抑制羰基化合物的生成能力優(yōu)于其他4種多酚。加熱24 h時(shí)，添加了沒食子酸丙酯、沒食子酸、槲皮素、3,4-二羥基苯乙酸、兒茶素的油茶籽油的羰基價(jià)分別增加了23.01，13.52，29.53，15.73，28.94 meq/kg。因此，3，4-二羥基苯乙酸和沒食子酸對(duì)羰基化合物的抑制作用較強(qiáng)，兒茶素和槲皮素對(duì)羰基化合物的抑制能力較弱。

小寫字母不同表示組內(nèi)在不同時(shí)間差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

3 結(jié)論

添加多酚的油茶籽油的誘導(dǎo)時(shí)間隨濃度的增加而延長，5種外源多酚的抗氧化性強(qiáng)弱依次是：沒食子酸丙酯>沒食子酸>3,4-二羥基苯乙酸>槲皮素>兒茶素。多酚的抗氧化性可能與多酚的結(jié)構(gòu)、酚羥基的數(shù)量、多酚的用量、在油脂中的溶解性等因素有關(guān)。在油茶籽油加熱過程中，添加了5種多酚的油茶籽油的酸值、過氧化值，p-茴香胺值，羰基價(jià)均與對(duì)照組相比均發(fā)生了明顯的減少(P<0.05)，說明添加多酚可以抑制油茶籽油酸值、過氧化值、p-茴香胺值、羰基價(jià)的增加。由于過氧化值和羰基價(jià)隨加熱時(shí)間的增加有較明顯的增加，可以作為衡量加熱油和煎炸油質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此，5種酚類物質(zhì)均可以提高加熱油的品質(zhì)，延緩油脂氧化。但在高溫條件下多酚延緩油茶籽油氧化的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。