藍(lán)莓皮提取物及油脂凝膠化對水飛薊油氧化穩(wěn)定性的影響

劉龍龍， 仲曉慧， 劉文聯(lián)， 苗靖涵， 牟柏德,2， 張 華,2

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品與生物科學(xué)系1，延吉 133002) (東北寒區(qū)肉牛科技創(chuàng)新教育部工程研究中心；延邊大學(xué)2，延吉 133002)

水飛薊油是一種從水飛薊種子提取出來被國家衛(wèi)生部門列入新資源食品名錄(2014年第6號(hào))的新型食用油脂，除了具有高含量的不飽和脂肪酸(50%油酸和21%亞油酸)外[1]，還含有多酚、黃酮、VE和甾醇等多種活性物質(zhì)[2-4]。水飛薊油被證明可作為預(yù)防心血管疾病和抗膽固醇的飲食[5]。但是，由于其高含量的不飽和脂肪酸在加工過程中極易發(fā)生脂質(zhì)氧化，會(huì)導(dǎo)致感官特征惡化(如產(chǎn)生難聞的氣味和不良的味道)，營養(yǎng)成分流失，甚至產(chǎn)生大量的有毒化合物，食用后直接危害人體健康[6,7]。水飛薊油等食用油暴露在氧氣和熱的條件下引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的初級(jí)氧化產(chǎn)物，初級(jí)氧化產(chǎn)物進(jìn)一步分解產(chǎn)生次級(jí)氧化產(chǎn)物(醛、酮等小分子)或聚合產(chǎn)生大分子聚合物[8]。因此，多不飽和脂肪酸的過氧化使得食用油的質(zhì)量和營養(yǎng)價(jià)值受到影響。

合成抗氧化劑由于其價(jià)格低，抗氧化性能好等原因廣泛應(yīng)用于抑制食用油氧化，但由于其長期使用會(huì)造成突變和癌癥等健康問題，其應(yīng)用受到質(zhì)疑[9-11]。近年來，許多學(xué)者致力于尋找天然抗氧化劑來提高食用油的抗氧化性能，天然抗氧化劑是一種健康的合成抗氧化劑的有效替代品。因此，尋找一種高性價(jià)比的天然活性物質(zhì)作為油脂抗氧化劑對食品工業(yè)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。漿果加工副產(chǎn)品中酚類化合物含量較高，能夠有效地預(yù)防油脂氧化[12]，藍(lán)莓皮是果汁和果酒加工的產(chǎn)生的副產(chǎn)物，原料簡單易得，可以作為低成本天然抗氧化劑的提取原料。Wang等[13]研究表明藍(lán)莓果皮比藍(lán)莓果肉有更強(qiáng)的抗氧化性能，Zhang等[14]研究表明熱加工的藍(lán)莓皮提取物具有優(yōu)良的抗氧化能力，李穎暢等[15]研究結(jié)果表明藍(lán)莓葉總黃酮提取物能夠提高油脂的抗氧化能力。油脂凝膠是一種以液態(tài)植物油為連續(xù)相的有機(jī)凝膠，將凝膠劑與植物油的混合物熔融再降溫，通過分子自組裝模式或結(jié)晶模式形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將植物油脂固定在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中從而將液體油轉(zhuǎn)化為固態(tài)凝膠[16]，因其特殊結(jié)構(gòu)有望降低水飛薊油的氧化速率。徐杰[17]研究表明核桃油凝膠能夠提高核桃油的抗氧化能力。

目前利用藍(lán)莓皮提取物和制備油脂凝膠來提高水飛薊油抗氧化能力的研究鮮有報(bào)道。本研究通過過氧化值及硫代巴比妥酸值監(jiān)測水飛薊油氧化過程，通過色澤、電子鼻和1HNMR探究其感官性質(zhì)及脂肪酸變化與氧化過程之間的聯(lián)系，為水飛薊油新油品的開發(fā)以及藍(lán)莓皮提取物作為油脂抗氧化劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍(lán)莓皮提取物：自制；白藜蘆醇≥98%、β-谷甾醇≥98%、氘代氯仿99.8%(含0.03%的TMS)、冷榨水飛薊油、磷脂。

1.2 儀器與設(shè)備

UV766紫外分光光度計(jì)，NR110手持式色差儀，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，PEN3電子鼻，500 MHz核磁共振波譜儀。

1.3 方法1.3.1 藍(lán)莓皮提取物的制備

取新鮮藍(lán)莓果皮，-80 ℃冷凍干燥后，磨粉，按料液比1∶5(g/mL)添加無水乙醇溶液，添加0.3%復(fù)合酶(纖維素酶∶果膠酶/5∶1)，50 ℃水浴1 h，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溶劑，氮?dú)獯蹈桑玫剿{(lán)莓皮提取物，經(jīng)測定其主要成分為花青素(1 040 mg/kg)，白藜蘆醇(372 mg/kg)等黃酮和多酚類物質(zhì)[18]。

1.3.2 凝膠的制備

取250 mL油置于燒杯中，添加16%的凝膠劑(谷甾醇∶磷脂/8∶2，g/mL)，同時(shí)添加不同濃度的藍(lán)莓皮提取物并用0.04%的白藜蘆醇作為對照[19]。然后置于100 ℃恒溫水浴磁力攪拌器中，設(shè)置轉(zhuǎn)速為800 r/min，攪拌30 min，攪拌結(jié)束后，迅速置于5 ℃冰箱中冷卻6 h即可成膠。

1.3.3 油脂加速氧化

采用Schaal烘箱法。將實(shí)驗(yàn)樣品閉口置于(50±1)℃恒溫烘箱中，持續(xù)15 d，每隔3 d取樣檢測。

1.3.4 色澤的測定

使用手持式全自動(dòng)色差儀進(jìn)行測定，檢測前先對儀器進(jìn)行黑白板校準(zhǔn)，樣品的色澤以L*、a*、b*和ΔE表示，每組樣品測定9次計(jì)算平均值。

1.3.5 POV值和TBA測定

根據(jù)GB/T 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》和GB/T 35252—2017《動(dòng)植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的測定 直接法》測定POV和TBA，每組樣品測定3次計(jì)算平均值。

1.3.6 電子鼻檢測

根據(jù)袁桃靜等[20]的方法略做改動(dòng)，進(jìn)行測定。稱取(3.00±0.01)g油樣于20 mL具有聚四氟乙烯隔膜的頂空瓶中，室溫下平衡15 min，電子鼻在同一高度頂空進(jìn)樣，設(shè)置清洗時(shí)間130 s，預(yù)進(jìn)樣時(shí)間5 s，進(jìn)樣流速400 mL/min，載氣流速400 mL/min，檢測時(shí)間200 s，做3次平行實(shí)驗(yàn)。取穩(wěn)定平緩時(shí)間點(diǎn)180～183 s傳感器信號(hào)進(jìn)行分析。

1.3.71H NMR檢測

稱取60.00 mg油樣于進(jìn)樣小瓶中，加入0.6 mL含有0.03%TMS的氘代三氯甲烷(CDCL3)，渦旋振蕩1 min，使樣品充分混合，取0.5 mL于5 mm核磁管中，待測。參數(shù)設(shè)置為：頻率500.13 MHz，光譜寬度65 536 Hz，脈沖寬度10，弛豫時(shí)間1 s，掃描次數(shù)16次，采集時(shí)間3.278 s，測試溫度25 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的均值來表示，平行實(shí)驗(yàn)次數(shù)至少3次。采用22.0 SPSS進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)概率值≤0.05時(shí)，判定為統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 POV值的測定

圖1為水飛薊油及其凝膠的過氧化值變化曲線，由圖1可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長過氧化值逐漸增加，在水飛薊油各樣品中，其增長速率依次為OK>O2>O4>O6>OR；在水飛薊油凝膠樣品中，其增長速率為GK>G2>G4>G6>GR。在氧化過程中，OK組過氧化值一直高于其他組，表明藍(lán)莓皮提取物對水飛薊油具有抗氧化作用。儲(chǔ)藏12 d后，水飛薊油各樣品過氧化值迅速升高，這是因?yàn)樗{(lán)莓皮提取物一開始與氧自由基反應(yīng)，抑制油脂的氧化，隨著藍(lán)莓皮提取物的濃度降低，逐漸不能與自由基有效結(jié)合，油脂氧化慢慢起主導(dǎo)地位[21]。但在儲(chǔ)藏15 d時(shí)O6組過氧化值遠(yuǎn)低于OK組，G6組低于GK組。因此，藍(lán)莓皮提取物抑制油脂氧化存在劑量依賴關(guān)系，藍(lán)莓皮提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%時(shí)抑制效果最佳，且優(yōu)于陽性對照組OR。添加相同劑量藍(lán)莓皮提取物的水飛薊油脂凝膠組POV值一直低于水飛薊油組。

注：OK、GK分別為水飛薊油、水飛薊油凝膠對照組；OR、GR分別為添加0.04%白藜蘆醇的水飛薊油組和凝膠組；O2、O4、O6分別為添加0.02%、0.04%、0.06%藍(lán)莓皮提取物水飛薊油組； G2、G4、G6分別為添加0.02%、0.04%、0.06%藍(lán)莓皮提取物凝膠組。下同。圖1 水飛薊油及其凝膠的初級(jí)氧化產(chǎn)物

2.2 TBA的測定

油脂中的初級(jí)氧化產(chǎn)物極不穩(wěn)定，易分解為小分子的醛、酮等次級(jí)氧化產(chǎn)物，硫代巴比妥酸反應(yīng)物是利用油脂中產(chǎn)生的丙二醛(MDA)能與硫代巴比妥酸反應(yīng)生成粉紅色化合物在532 nm處產(chǎn)生最大吸收峰的性質(zhì)評(píng)價(jià)油脂次級(jí)氧化產(chǎn)物[22]，根據(jù)其值大小判斷油脂氧化酸敗的程度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，由于實(shí)驗(yàn)采用閉口實(shí)驗(yàn)，容器內(nèi)氧氣濃度有限，生成的氫過氧化物含量較低，不足以分解產(chǎn)生大量的丙二醛，因此，TBA值無明顯差異，但從第15天的結(jié)果來看，雖然MDA的含量較低，但依然可以看出藍(lán)莓皮提取物對水飛薊油氧化有抑制作用，同時(shí)凝膠的制備可有效減少脂質(zhì)氧化，這一結(jié)果與張秋月[23]研究結(jié)果相一致。

圖2 水飛薊油及其水飛薊油油脂凝膠的次級(jí)氧化產(chǎn)物

2.3 電子鼻分析

對不同氧化階段的油和制備成油脂凝膠進(jìn)行電子鼻測定，經(jīng)PCA分析，結(jié)果表明，主成分1(PC1)對模型的貢獻(xiàn)率為98.86%，主成分2(PC2)的貢獻(xiàn)率為0.79%，2個(gè)主成分(PC)的總貢獻(xiàn)率達(dá)99.45%，幾乎涵蓋樣品的所有信息, 用其代表水飛薊油的電子鼻整體信息可信度非常高。水飛薊油中添加不同濃度的藍(lán)莓皮提取物和白藜蘆醇都會(huì)使得它們在PC1上有很好的區(qū)分，這說明添加不同抗氧化劑會(huì)在一定程度上改變油本來的味道，但水飛薊油與水飛薊油脂凝膠組在PC1和PC2上均不能有效的區(qū)分，由此可見，制備成油脂凝膠能夠有效的覆蓋添加物的氣味，并賦予其獨(dú)特的物理性狀；主成分分析(PCA)統(tǒng)計(jì)方法是將一組可能有相關(guān)性的變量通過正交變換的方法轉(zhuǎn)為一組線性不相關(guān)變量[24]。但氧化15 d過程中OK和GK組之間仍無明顯的區(qū)分，所有樣品均無明顯的氣味變化，證明制備成油脂凝膠和閉口氧化過程并不會(huì)破壞水飛薊油原有的氣味，是一種適合抑制食用油氧化的方法。

注：W1C表示對芳香成分、苯類敏感，W5S表示對氮氧化合物敏感，W3C表示對氨類、芳香成分敏感，W6S表示對氫化物敏感，W5C對短鏈烷烴芳香成分敏感，W1S表示對甲烷類物質(zhì)類敏感，W1W表示對無機(jī)硫化物敏感，W2S表示對醇類、醛酮類敏感，W2W表示對芳香族、有機(jī)硫化物敏感，W3S表示對長鏈烷烴敏感。圖3 不同儲(chǔ)藏時(shí)間下電子鼻傳感器響應(yīng)值

對不同儲(chǔ)藏時(shí)間樣品的傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖3所示，OK組與其他組信號(hào)區(qū)分主要在W1W和W5S，OK組與其他組添加藍(lán)莓提取物的水飛薊油組存在差異，這與PCA分析結(jié)果一致，水飛薊油添加藍(lán)莓皮提取物組與空白組在主成分上存在的差異可能是W1W和W5S的信號(hào)不同引起的。

2.4 1H NMR

研究表明油脂中不飽和脂肪酸的變化可有效地反映油脂氧化的動(dòng)態(tài)過程[25]，為有效地評(píng)價(jià)油脂氧化過程中脂肪酸的變化，利用1H NMR進(jìn)行分析，并給出了信號(hào)歸屬(見表1)。根據(jù)其信號(hào)歸屬對不同樣品15 d脂肪酸含量進(jìn)行分析，在氧化過程中油酸，亞油酸和亞麻酸的比例幾乎不變，這是少量的氧氣不足以引起脂肪酸的比例變化。但水飛薊油凝膠的油酸、亞油酸和亞麻酸含量均高于水飛薊油，這可能是由于在水飛薊油凝膠制備過程中添加了大豆磷脂的緣故，大豆磷脂中親油部分的脂肪酸信號(hào)與水飛薊油脂肪酸信號(hào)重合，導(dǎo)致不飽和脂肪酸含量偏高，有效控制了氧化速率。另外，在水飛薊油添加藍(lán)莓皮提取物的樣品檢測到乙醇亞甲基質(zhì)子(3.6，m)的信號(hào)(見圖4)，這表明乙醇在油樣品中有殘留，而在水飛薊油凝膠組中并未檢測到這一信號(hào)，說明凝膠的制備可去除溶解藍(lán)莓皮提取物的乙醇。

表1 水飛薊油脂肪酸各信號(hào)歸屬[26]

圖4 1H NMR測定乙醇亞甲基質(zhì)子(—CH2)信號(hào)歸屬

2.5 色澤

水飛薊油和凝膠在L*、b*和ΔE值上有明顯的差異，這是因油脂凝膠在制備過程中加入了凝膠劑，使得油樣透光性降低，L*值降低；同時(shí)凝膠制備加深了油的黃色度。加入藍(lán)莓皮提取物水飛薊油的色澤與對照組的不存在顯著差異，表明藍(lán)莓皮提取物對色澤淺的水飛薊油色澤影響不大。當(dāng)水飛薊油制成油脂凝膠時(shí)，其色澤雖然發(fā)生了改變，但隨著氧化時(shí)間的延長，沒有顯著變化，這說明油脂凝膠能夠有效的保護(hù)食用油的氧化變色。

3 結(jié)論

以水飛薊油為基油研究添加不同濃度藍(lán)莓皮提取物和油脂凝膠化對水飛薊油氧化穩(wěn)定性的影響。POV和TBA結(jié)果表明，0.06%的藍(lán)莓提取物對水飛薊油的氧化抑制作用最強(qiáng)，水飛薊油凝膠化能夠有效提高水飛薊油氧化穩(wěn)定性；色差和電子鼻結(jié)果顯示，藍(lán)莓皮提取物影響水飛薊油的氣味但不影響其色澤，而藍(lán)莓皮提取物對水飛薊油凝膠的色澤和氣味均無影響；1HNMR結(jié)果表明水飛薊油及油脂凝膠脂肪酸組成均無顯著性變化，但水飛薊油中檢測到乙醇?xì)埩?，影響其品質(zhì)。本研究表明，添加同樣劑量的藍(lán)莓皮提取物制備成油脂凝膠能更加有效提高油脂氧化穩(wěn)定性，藍(lán)莓皮提取物有望用作油脂抗氧化劑。