抗氧化劑對南極磷蝦油氧化穩(wěn)定性的影響研究

胥亞夫，俞存兵，余奕珂，郭忠，吳微，張慶香，郝蘭，張千

（遼漁集團(tuán)有限公司，遼寧 大連 116113）

南極磷蝦油中含有較多的ω-3系列多不飽和脂肪酸[1]，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）分析，其中最重要的二十二碳六稀酸（docosahexaenoic acid，DHA）和二十碳五稀酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）的含量高達(dá) 15.86%[2]，他們具有多種重要的生理和保健功能[3]。但是在蝦油生產(chǎn)加工過程中，由于涵蓋較長時間的高溫作業(yè)，以及受到氧元素、金屬元素以及自由基等其他因素的影響，導(dǎo)致蝦油很容易被氧化生成過氧化物、醛、酮類的有害化合物，從而導(dǎo)致蝦油中磷脂型不飽和脂肪酸EPA和DHA、蝦青素等關(guān)鍵性功能成分的營養(yǎng)損失，被氧化的蝦油不僅顏色與口感變差，而且會使得磷蝦油失去原有的營養(yǎng)與保健價值[4]，進(jìn)而影響蝦油的品質(zhì)穩(wěn)定性和產(chǎn)品貨架期[5]。

為了防止蝦油在加工過程中發(fā)生氧化，減少加工過程中氧化反應(yīng)的發(fā)生，研究磷蝦油的氧化穩(wěn)定性提升技術(shù)極其重要。本文對于磷蝦油生產(chǎn)加工和貯藏過程中的氧化穩(wěn)定性進(jìn)行專項研究，通過在不同階段添加不同作用原理的抗氧化劑等方式，減少蝦油現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和貯藏過程中的營養(yǎng)功效成分的損失，旨在進(jìn)一步提升蝦油的氧化穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的化學(xué)合成抗氧化劑丁基羥基茴香醚（butyl hydroxyanisole，BHA）、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（butylated hydroxytoluene，BHT）、沒食子酸丙酯（propyl gallate，PG）和特丁基對苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）具有較好的抗氧化效果，并在油脂中得到了一定的應(yīng)用，但其潛在的毒性甚至致癌，具有較高的食品安全風(fēng)險，許多國家已禁止其使用[6]。天然抗氧化劑與人工合成抗氧化劑相比，具有天然、高效、低毒等優(yōu)點[7]，天然抗氧化物質(zhì)被用來作為抗氧化劑添加到動物油脂中將成為一種趨勢[8]。

近年來，迷迭香提取物、維生素E和茶多酚等天然抗氧化劑已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到魚油等油脂食品的加工中，迷迭香提取物能夠淬滅單重態(tài)氧，清除自由基，切斷脂類自動氧化連鎖反應(yīng)[9]；維生素E的抗氧化機(jī)理是它不僅能夠產(chǎn)生酚氧基，猝滅并與單線態(tài)氧發(fā)生反應(yīng)，保護(hù)不飽和脂肪酸免受損傷，還能與超氧陰離子和羥基自由基結(jié)合發(fā)生氧化，避免不飽和脂肪酸受到自由基攻擊，從而達(dá)到抑制油脂發(fā)生氧化酸敗[10]；茶多酚對超氧化物陰離子自由基具有很強的消除效應(yīng)和極強的抗氧化活性[11]。

目前，關(guān)于天然抗氧化劑應(yīng)用在磷蝦油中以及對于蝦油在生產(chǎn)和貯藏過程中氧化穩(wěn)定性的研究比較少，本研究對于磷蝦油生產(chǎn)和貯藏過程中的氧化穩(wěn)定性進(jìn)行專項研究，以過氧化值（peroxide value，POV）為考察指標(biāo)，通過比較在不同加工階段添加迷迭香提取物、維生素E和茶多酚3種天然抗氧化劑，并采用加速試驗方法考察3種抗氧化劑對磷蝦油抗氧化活性，最終確定添加抗氧化劑的最佳階段、種類和最佳添加濃度，從而減少蝦油在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和貯藏過程中的營養(yǎng)功效成分損失，提升磷蝦油的氧化穩(wěn)定性，所得結(jié)果將為蝦油在生產(chǎn)和貯藏過程中的品質(zhì)提升提供技術(shù)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵、RE-2000E型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；HWS-080恒溫恒濕加速試驗箱：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；BS110S電子分析天平：德國賽多利斯公司；電位滴定儀：美國梅特勒公司。

1.2 材料與試劑

南極磷蝦：遼漁集團(tuán)遠(yuǎn)洋捕撈公司；迷迭香提取物：海南舒普生物科技有限公司；天然VE：海斯夫生物有限公司；茶多酚：成都華高生物制品有限公司；食品級無水乙醇：天津市富宇精細(xì)化工有限公司；三氯甲烷、冰醋酸、硫代硫酸鈉、碘化鉀（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 方法

1.3.1 萃取階段添加抗氧化劑試驗

取同一批次南極磷蝦粉，在萃取階段分別加入不同濃度的天然VE、迷迭香提取物和茶多酚，與乙醇按照一定比例進(jìn)行混合，萃取2 h后進(jìn)行固液分離，萃取液進(jìn)行減壓蒸餾，提取磷蝦油，除去乙醇后，即得到南極磷蝦油。將蝦油盛放于樣品瓶中，采用Schaal加速試驗方法[12]，將各組樣品分別置于溫度為37℃，濕度為75%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行強制氧化，在0、30、60、90 d時分別取樣進(jìn)行測定過氧化值（POV：meq/kg），共測4次，每個試驗組做3個平行。

1.3.2 成品油階段添加抗氧化劑試驗

取同一批次南極磷蝦粉，與乙醇按照一定比例進(jìn)行混合，萃取2 h后進(jìn)行固液分離，萃取液進(jìn)行減壓蒸餾，提取磷蝦油，除去乙醇后，即得到南極磷蝦油。將蝦油盛放于樣品瓶中，取相同質(zhì)量的蝦油，分別向其中添加不同濃度的天然VE、迷迭香提取物和茶多酚，然后再將各組樣品分別置于溫度為37℃，濕度為75%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行強制氧化，在0、30、60、90 d時分別取樣進(jìn)行測定過氧化值（POV：meq/kg），共測4次，每個試驗組做3個平行。

1.4 測定指標(biāo)及分析方法

過氧化值測定方法參照國標(biāo)方法GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測定》，制備的油脂試樣在三氯甲烷和冰乙酸中溶解，其中的過氧化物與碘化鉀反應(yīng)生成碘，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定析出的碘。用過氧化物相當(dāng)于碘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或1 kg樣品中活性氧的毫摩爾數(shù)表示過氧化值的量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理以及圖表制作均通過Microsoft Excel2007軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取階段添加3種抗氧化劑效果的比較

在萃取階段，分別加入不同濃度的3種天然抗氧化劑（天然VE、迷迭香提取物和茶多酚），每種抗氧化劑選取4個濃度，以過氧化值為指標(biāo)，抗氧化效果如圖1～圖3所示。

圖1 萃取階段添加不同濃度天然VE的抗氧化性比較Fig.1 Comparison of antioxidant properties of natural VEwith different concentration in extraction stage

圖2 萃取階段添加不同濃度迷迭香提取物的抗氧化性比較Fig.2 Comparison of antioxidant properties of rosemary extracts with different concentration in extraction stage

圖3 萃取階段添加不同濃度的茶多酚抗氧化性比較Fig.3 Comparison of antioxidant properties of tea polyphenols with different concentration in extraction stage

從圖1中可以看出，與空白對照樣品相比，在30 d～90 d的貯藏過程中，低濃度組0.2%的天然VE均具有比較明顯的降低蝦油中過氧化值的效果，0.3%的天然VE在貯藏30 d～60 d具有降低蝦油中過氧化值的作用，但在貯藏后期60 d～90 d的過程中，沒有表現(xiàn)出具有降低蝦油中過氧化值的作用。在萃取階段添加0.4%和0.5%的天然VE在貯藏60 d時，過氧化值水平均高于空白樣品，沒有表現(xiàn)出降低蝦油中過氧化值的作用。通過對不同濃度的VE組抗氧化劑綜合比較，最佳VE添加量為0.2%。

從圖2中可以看出，與空白對照樣品相比，迷迭香提取物基本沒有降低蝦油中過氧化值的作用。與添加其他種類的抗氧化劑組變化趨勢不同，貯藏0 d時，添加迷迭香抗氧化劑蝦油中的過氧化值較高于其它貯藏時間階段，分析這與所選抗氧化劑本身所含的有效成分有很大關(guān)系，若所選抗氧化劑種類不能與蝦青素起到協(xié)同抗氧化作用，不能阻止蝦油在加工過程中發(fā)生氧化，進(jìn)而導(dǎo)致蝦油在加工中已發(fā)生嚴(yán)重氧化，所以在0 d起始時過氧化值很高，在貯藏后期氫過氧化物分解成其他有害產(chǎn)物，進(jìn)而過氧化值有所降低。

從圖3可以看出，與空白對照樣品相比，添加0.02%、0.03%和0.04%的茶多酚組基本沒有降低蝦油中過氧化值的效果，相比之下，添加高濃度0.06%的茶多酚在貯藏過程中具有一定的降低過氧化值的作用。通過對不同濃度的茶多酚組抗氧化劑相比較，最佳茶多酚添加量為0.06%。

最佳抗氧化劑添加量不同，這與所選用的抗氧化劑本身所含有的有效成分的量有很大關(guān)系，也與有效成分的自由基吸收能力密切相關(guān)，同時也不能排除非有效成分的影響[13]。

將空白樣品（0%），最佳濃度的天然VE（0.2%）和茶多酚（0.06%）進(jìn)行抗氧化性能比較，結(jié)果見圖4。

圖4 萃取階段添加天然VE（0.2%）和茶多酚（0.06%）抗氧化性比較Fig.4 Comparison of antioxidant properties of natural VE（0.2%）and tea polyphenol（0.06%）added in the extraction stage

圖4顯示，0.2%添加量的VE組抗氧化效果最為明顯，試驗貯藏60 d時，添加抗氧化劑組樣品效果最為明顯，在貯藏后期，仍然具有一定的抗氧化效果。

2.2 成品油階段添加3種抗氧化劑效果的比較

在成品油階段，分別加入不同濃度的3種天然抗氧化劑（天然VE、迷迭香提取物和茶多酚），每種抗氧化劑選取4個濃度，以過氧化值為指標(biāo)，抗氧化效果如圖5～圖7所示。

圖5 成品油階段添加不同濃度天然VE的抗氧化性比較Fig.5 Comparison of antioxidant properties of natural VEwith different concentration in product oil stage

圖6 成品油階段添加不同濃度迷迭香提取物的抗氧化性比較Fig.6 Comparison of antioxidant properties of rosemary extracts with different concentration in product oil stage

圖7 成品油階段添加不同濃度茶多酚的抗氧化性比較Fig.7 Comparison of antioxidant properties of tea polyphenols with different concentration in product oil stage

由圖5可知，與空白對照樣品相比，只有0.4%的天然VE具有一定的降低蝦油中過氧化值的效果，其他VE組基本沒有降低過氧化值的作用。隨著貯藏時間的延長，蝦油中的過氧化值基本呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢，在30 d時，出現(xiàn)了最低值，這與添加抗氧化劑的階段有一定關(guān)系，在前期抗氧化劑會表現(xiàn)出一定的降低過氧化值的作用。成品油階段添加不同濃度的VE，最佳添加量為0.4%。

圖6和圖7分別為在成品油階段添加不同濃度的迷迭香提取物和茶多酚在貯藏過程中的抗氧化效果比較，與萃取階段不同，在成品油階段添加迷迭香和茶多酚基本上沒有提升蝦油氧化穩(wěn)定性的作用。綜合而言，成品油階段添加不同的抗氧化劑，最佳抗氧化劑為添加量0.4%的VE。

2.3 萃取階段和成品油階段添加抗氧化劑效果比較

經(jīng)過萃取階段和成品油階段采用相同濃度的天然VE對比，選擇在不同階段最佳的天然VE濃度，將成品油階段最佳抗氧化劑V（E0.4%）與萃取階段最佳抗氧化劑V（E0.2%）進(jìn)行抗氧化性能比較，結(jié)果見圖8。

圖8 萃取階段添加最佳VE（0.2%）與成品油階段添加最佳VE（0.4%）的抗氧化性比較Fig.8 Comparison of antioxidant properties between the best VE（0.2%）in extraction stage and the best VE（0.4%）in product oil stage

從圖8可知，在萃取階段添加VE（0.2%）的抗氧化效果優(yōu)于在成品油階段添加VE（0.4%）的抗氧化效果，在貯藏初期即表現(xiàn)出較成品油階段添加VE較好的抗氧化效果，在貯藏后期仍然比成品油階段添加VE具有更好的抗氧化效果，只有在貯藏30 d時的過氧化值較成品油階段添加VE的過氧化值較高，這與在不同階段添加抗氧化劑VE，蝦油中過氧化值的變化趨勢不一致有關(guān)，達(dá)到峰值的步伐有所不同，整體上，在萃取階段添加VE較在成品油階段添加VE具有更好的抗氧化效果。在萃取階段使用更低的VE添加量卻可以起到更好的抗氧化效果，這與抗氧化劑添加的工段有密切的關(guān)聯(lián)。在蝦油提取過程中，含有較長時間的高溫濃縮過程容易導(dǎo)致氧化反應(yīng)的發(fā)生，在氧化反應(yīng)開始前對蝦油中的易氧化成分進(jìn)行保護(hù)，會有效阻止不飽和脂肪酸被氧化生成氫過氧化物的過程，從而降低蝦油中的過氧化值。

3 結(jié)論

本研究對于蝦油在生產(chǎn)加工和貯藏過程中的氧化穩(wěn)定性進(jìn)行專項研究，探索在不同加工階段添加維生素E、迷迭香提取物和茶多酚3種天然抗氧化劑對磷蝦油抗氧化性能的影響，結(jié)果表明，在蝦油萃取階段添加0.2%的天然VE抗氧化劑的抗氧化效果最好，是本研究選擇出的經(jīng)濟(jì)高效的天然抗氧化劑。

所得結(jié)果將為蝦油在生產(chǎn)和貯藏過程中的品質(zhì)提升提供技術(shù)參考依據(jù)，進(jìn)而提升蝦油產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值和市場競爭力，具有重要的實際應(yīng)用價值。