動植物油脂分子結(jié)構(gòu)及氧化穩(wěn)定性研究

陳巍元， 王福超, 張 華，2*

(1.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院；2.東北寒區(qū)肉?？萍紕?chuàng)新教育部工程研究中心 延邊大學(xué)：吉林 延吉 133002)

牛油含脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)、膽固醇等成分。脂肪酸是牛油的主要營養(yǎng)成分，其含量較高[1]。菜籽油是我國主要食用油之一，約占我國食用植物油消費量的35%，在我國食用油市場中具有重要的地位。菜籽油的營養(yǎng)價值很高，富含不飽和脂肪酸、植物甾醇、生育酚及多酚等營養(yǎng)功能成分[2-4]。

日常飲食中，食物所含的脂肪多種多樣，大體分為2大類，分別是飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸。飽和脂肪酸含量高的油脂呈現(xiàn)固態(tài)，如牛油等動物油，這類油脂較為穩(wěn)定。不飽和脂肪酸含量高的油脂多呈現(xiàn)液態(tài)，如菜籽油等植物油。不飽和脂肪酸較為活躍，但易被氧化。研究表明，菜籽油在加工和儲藏過程中，會受到溫度、光照、氧氣含量、水分和微生物等因素的影響而發(fā)生氧化酸敗，不僅會改變其固有的品質(zhì)，更會喪失營養(yǎng)價值[5]。油脂的品質(zhì)主要通過化學(xué)成分組成和理化性質(zhì)2方面來評價?；瘜W(xué)成分的評價主要依據(jù)脂肪酸組成和其他微量成分含量，理化性質(zhì)則依據(jù)油脂的酸價、碘值、過氧化值等氧化能力來判斷，其中，過氧化值是評價植物油品質(zhì)的最為重要的一個指標(biāo)[6]。

油脂在氧化的過程中產(chǎn)生醛、短鏈脂肪酸、酮、脂肪聚合物、過氧化物和烴類等氧化產(chǎn)物，不僅使產(chǎn)品具有難聞氣味以及苦澀滋味，還降低了油炸食品的風(fēng)味，影響人們的食欲，長期攝入這種酸敗食品還會導(dǎo)致細(xì)胞功能減退乃至組織壞死，誘發(fā)癌癥、心血管疾病[7]。特別是常溫下呈液態(tài)且含較多不飽和脂肪酸的油類更易被氧化。因此，添加抗氧化劑保持其穩(wěn)定性具有重要意義[8]?，F(xiàn)在市售的植物油類絕大多數(shù)都添加了化學(xué)合成的抗氧化劑，一些消費者開始對此出現(xiàn)抵觸情緒。天然抗氧化劑是從天然植物中篩選、分離和純化獲得的高效低毒且具強(qiáng)抗氧化活性的純天然物質(zhì)，如酚類，多糖類，黃酮類等，具有無毒副作用、無殘留、無污染、效用高、穩(wěn)定、安全等眾多優(yōu)點，因此，已經(jīng)成為食品添加劑領(lǐng)域的研究熱點。

白藜蘆醇(resveratrol，RES)，又稱芪三酚，是一種非黃酮類多羥基酚類化合物，主要來源于藜蘆、藍(lán)莓、桑葚、葡萄等天然植物或果實中[9]，能清除并捕捉活性氧簇(ROS)，并通過抑制二硫化谷胱甘肽(Glutathione disulfide，GSH)的形成，使GSH處于還原狀態(tài)，發(fā)揮抗氧化作用。目前在體內(nèi)和體外研究中，都證明RES自身具有抗氧化作用，同時它作為一種重要的天然植物抗毒素，可以抑制癌細(xì)胞生長，降低血脂，防治心血管疾病，并能延緩衰老的發(fā)生[10-11]。

目前，RES己廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)，但應(yīng)用白藜蘆醇減緩油脂氧化的研究還甚少。因此，該研究以牛油和菜籽油為原料，首先利用核磁共振儀分析牛油和菜籽油的脂肪酸組成，之后采用Schaal烘箱法，研究不同添加量的白藜蘆醇分別對2種油脂的抗氧化作用，并將白藜蘆醇與其他天然抗氧化劑進(jìn)行比較，以期為白藜蘆醇在食用油脂生產(chǎn)加工中的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛油(實驗室自制)；菜籽油(購于金健植物油有限公司)；白藜蘆醇(純度98%)；生育酚(純度96%)；茶多酚(純度98%)，氘代氯仿-d(純度99.8%)+0.03%(v/v)TMS均購置上海阿拉丁試劑有限公司。三氯甲烷；碘化鉀；可溶性淀粉；氫氧化鉀；酚酞指示劑；鄰苯二甲酸氫鉀；無水碳酸鈉；濃硫酸；重鉻酸鉀；以上均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JA1003J型分析天平(上海雷韻試驗儀器制造有限公司)；IT-09B-15型加熱磁力攪拌器(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；101-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱(天津泰斯特儀器有限公司)；UV-1800型紫外可見分光光度計(上海美譜達(dá)儀器有限公司)。

1.3 油脂凝膠的核磁共振氫譜分析

稱取5～6 mg牛油、菜籽油樣品，將其溶解于氘代氯仿，之后吸取500 μL轉(zhuǎn)移至直徑為3 mm的玻璃核磁管中進(jìn)行測試。測試條件：頻率500.13 MHz；光譜寬度10 000 HZ；掃描次數(shù)16次；數(shù)據(jù)采集時間3.276 8 s；脈沖寬度10 ppm；脈沖寬度1 s。油酸、亞油酸和飽和脂肪酸含量的計算公式如下：

式中,αE表示圖1中信號峰E的面積，αD表示信號峰D的面積，αC表示信號峰C的面積。

1.4 不同添加量的白藜蘆醇對油脂的抗氧化作用

50 g菜籽油和牛油(50 ℃水浴融化)中分別加入0.02%、0.04%和0.06%的白藜蘆醇(符合GB 27602011《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》)，以未添加白藜蘆醇組作為空白對照，均質(zhì)30 s，得到混合均勻的供試油樣。把供試油樣置于烘箱內(nèi) (65±1) ℃，每隔12 h取出油樣充分搖勻，并交換油樣在干燥箱內(nèi)的位置。每隔24 h取樣，測定油樣的過氧化值(pov)。

1.5 白藜蘆醇與茶多酚、生育酚對油脂抗氧化作用的比較

50 g菜籽油和牛油(50 ℃水浴融化)中分別加入0.04%的白藜蘆醇與茶多酚、生育酚3種抗氧化劑，以未添加抗氧化劑組作為空白對照，均質(zhì)30 s后置于烘箱內(nèi) (65±1) ℃，每隔12 h取出油樣充分搖勻，并交換油樣在干燥箱內(nèi)的位置。每隔24 h取樣，測定油樣的pov。

1.6 pov的測定

pov的測定參照GB 5009.227-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》中的滴定法。

1.7 數(shù)據(jù)分析

所有試驗設(shè)置3次重復(fù)，主要基于Microsoft Excel進(jìn)行繪制圖表，采用SPSS 25.0軟件中的Duncan檢驗法進(jìn)行多重比較，當(dāng)概率值≤0.05時，判定為統(tǒng)計學(xué)顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 牛油及菜籽油的核磁分析

根據(jù)圖1,2的各功能團(tuán)信號峰的位置，推導(dǎo)計算公式進(jìn)行分析[13]，油脂特征峰解析見表1，牛油和菜籽油的脂肪酸組成如表2所示，分析出牛油中不飽和脂肪酸包括油酸、亞油酸，飽和脂肪酸的相對含量為52.24%。菜籽油中亞油酸相對含量為18.77%，油酸相對含量為73.42%，飽和脂肪酸相對含量僅占7.81%。由以上分析可得出，牛油飽和脂肪酸含量較高，菜籽油不飽和脂肪酸含量較高。進(jìn)而通過過氧化值觀察不同飽和度的牛油和菜籽油的穩(wěn)定性以及白藜蘆醇對動植物油脂的抗氧化能力。

表1 油脂特征峰解析

表2 牛油、菜籽油的脂肪酸組成Table 2 Fatty acid composition of beef tallow and canola oil

2.2 不同添加量的白藜蘆醇對動植物油脂的抗氧化作用

不同添加量的白藜蘆醇對牛油和菜籽油的抗氧化作用見圖3，4。隨著時間的增加，牛油和菜籽油的過氧化值逐漸增加，白藜蘆醇不同濃度的添加對2種底油均具有一定的抗氧化效果，且白藜蘆醇對牛油的抗氧化效果最為明顯，過氧化值最低。這是因為牛油中飽和脂肪酸含量較高，較穩(wěn)定，不易被氧化。其中抗氧化效果最佳的白藜蘆醇添加量為0.04%。通過柱形圖可以看出，在第4天后，白藜蘆醇雖然對供試油樣仍具有抗氧化效果，但效果較3 d前開始減弱，加入白藜蘆醇的油樣pov值逐漸增大。原因是油脂在氧化過程中產(chǎn)生一些自由基，啟動過氧化的鏈?zhǔn)郊壜?lián)反應(yīng)導(dǎo)致了油脂的氧化。白藜蘆醇通過結(jié)構(gòu)中的活潑酚性羥基作為供氫體，有效地清除自由基，預(yù)防脂質(zhì)過氧化鏈?zhǔn)郊壜?lián)反應(yīng)的啟動，起到了延緩油脂氧化的作用。其次，還能與過氧化自由基結(jié)合成穩(wěn)定的化合物，起到終止過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)從而延緩油脂氧化的作用。但白藜蘆醇在延緩油脂氧化的同時，自身的酚類基團(tuán)隨著體系反應(yīng)時間的延長，無法被及時還原，因此，其抗氧化效果逐漸減弱[14]。

2.3 白藜蘆醇、茶多酚、生育酚對動植物油脂的抗氧化作用

0.04%的白藜蘆醇、茶多酚和生育酚對牛油和菜籽油的抗氧化作用見圖5，6。由圖可知，隨著時間的增加，菜籽油和牛油的過氧化值逐漸增加，在添加量為0.04%時，白藜蘆醇和茶多酚對2種底油均表現(xiàn)出抗氧化能力。其中，茶多酚對芥菜籽油的抗氧化效果遠(yuǎn)超白藜蘆醇且抗氧化能力隨著時間的推移并未發(fā)生明顯改變，而二者對牛油的抗氧化效果基本持平，由此可得出，在添加量為0.04%時，茶多酚延緩油脂氧化的能力高于白藜蘆醇。但在添加量為0.04%時，生育酚并沒有表現(xiàn)出預(yù)想的抗氧化能力，而是起到了促進(jìn)氧化的效果。這可能是由于供試油樣中原本含有一定濃度的生育酚，另加入0.04%的生育酚導(dǎo)致供試油樣中生育酚總含量過高，從而導(dǎo)致促氧化效果，歐陽夢云等研究表明，天然抗氧化劑具有因濃度過高反而表現(xiàn)出促進(jìn)油脂氧化的現(xiàn)象[15-19]，這也可能是生育酚的某些氧化產(chǎn)物促進(jìn)油脂氧化所致[20]。

3 討論

Schaal烘箱法是以過氧化值評價抗氧化性，此法樣品處理較為簡單，但實際測定過氧化值時消耗試劑量大。目前這種方法常用來評估油脂和烘焙食品的氧化穩(wěn)定性。如，耿婷婷等[21]以高油酸花生油為研究對象，探討以芝麻酚、白藜蘆醇為外源添加物時對高油酸花生油的抗氧化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)芝麻酚、白藜蘆醇添加量分別為0.08%和0.06%時，氧化誘導(dǎo)時間最長，氧化穩(wěn)定性最好，較該實驗來說白藜蘆醇添加量較高。張澤生等[10]以易氧化的液態(tài)油脂菜籽油為研究對象采用高溫加速試驗, 對白藜蘆醇抗油脂氧化作用進(jìn)行研究, 并考察其與其它增效劑復(fù)配使用時抗氧化的效果。白藜蘆醇在0.01%～0.06%添加量范圍內(nèi)抗氧化效果存在量效關(guān)系。添加VC、檸檬酸對白藜蘆醇的抗氧化作用具有協(xié)同增效作用, 其抗氧化活性優(yōu)于自身單一成分。其中，白藜蘆醇、Vc、檸檬酸以3∶2∶2的比例復(fù)配時, 其抗氧化協(xié)同增效作用最為顯著。該試驗結(jié)果表明，白藜蘆醇對動植物油脂均具有抗氧化效果，且抗氧化效果與油脂本身脂肪酸組成有關(guān)，在白藜蘆醇添加量為0.04%時，效果最佳。但總體來說，白藜蘆醇的抗氧化能力強(qiáng)于生育酚而弱于茶多酚，另外，究竟白藜蘆醇、生育酚、茶多酚以何種途徑在牛油和菜籽油中發(fā)揮其抗氧化特性，有待于后續(xù)研究。

4 結(jié)論

白藜蘆醇對動植物油脂均具有抗氧化效果，且抗氧化效果與油脂本身脂肪酸組成有關(guān)。在白藜蘆醇添加量為0.04%時效果最佳，在此濃度下白藜蘆醇的抗氧化能力強(qiáng)于生育酚而弱于茶多酚。