低溫儲油對濃香菜籽油風味保鮮和質量保鮮的作用

孫國昊, 劉玉蘭,, 王小磊, 焦山海, 張 慧

(河南工業(yè)大學糧油食品學院1,鄭州 450001)(河南工大設計研究院2, 鄭州 450001)(防城港澳加糧油工業(yè)有限公司3, 防城港 538001)

我國食用植物油市場上濃香型油脂產品的占比逐年增大,菜籽油在我國居民食用油消費中居大豆油之后排列第二位[1,2],其中濃香菜籽油又以其獨特的風味受到消費者尤其是油菜籽主產區(qū)消費者的喜愛。濃香菜籽油的獨特風味與油菜籽品種(如傳統(tǒng)油菜籽、雙低油菜籽)和菜籽油制取工藝技術有關(如炒籽壓榨、蒸胚壓榨、炒籽條件等)[3-5]。不同油菜籽品種中主要組分含量的差異,可能會對油菜籽炒籽過程香氣的生成造成影響,繼而使菜籽油的感官風味和綜合品質產生差異[6,7]。在濃香菜籽油生產的炒籽過程發(fā)生的美拉德反應、氨基酸降解、脂質氧化等復雜反應形成了菜籽油濃郁的獨特香氣[8,9]。然而,即使采用精準的生產工藝技術得到了優(yōu)質的濃香菜籽油產品,但若得不到科學合理的儲存,就會造成油脂風味及綜合品質的快速劣變。為了將油脂產品的優(yōu)良品質保持至消費者餐桌,使消費者食用到新鮮且品質優(yōu)良的濃香菜籽油產品,研究科學合理的儲油技術并予以推廣應用是非常必要的。采用抗氧化劑如TBHQ延緩儲油品質劣變是最常用的方法,但其降解產物叔丁基對苯醌對食用油安全性的影響逐漸受到關注并引起爭議[10,11]。低溫儲油是較安全可靠的延緩油脂氧化酸敗的方法[12,13],但對于濃香型油脂產品而言,儲存條件包括儲存溫度和添加抗氧化劑對風味穩(wěn)定性的影響更應該受到關注,因為感官風味是評價濃香菜籽油綜合品質的一項重要指標,對消費者選擇和接受產生重要影響,而揮發(fā)性風味成分則是構成其感官風味的重要物質基礎[14]。本研究模擬食用植物油儲存過程可能受環(huán)境因素影響的溫度即常溫儲存(25 ℃)、夏季高溫儲存(45 ℃)、低溫庫儲存(15 ℃)分別對濃香菜籽油進行儲存,并在45 ℃和25 ℃各增加1個添加TBHQ濃香菜籽油樣的儲存,對儲油定期取樣檢測酸價、過氧化值及維生素E、甾醇含量,并采用同時蒸餾萃取和氣相色譜-質譜聯(lián)用(SDE-GC-MS)技術檢測濃香菜籽油中揮發(fā)性成分含量,通過儲油期間濃香菜籽油中揮發(fā)性成分含量變化及其他質量指標的變化,分析研究不同儲油溫度對濃香菜籽油品質的影響,并將其與添加TBHQ儲油效果進行對比,以明確在不添加抗氧化劑的情況下僅采用低溫儲油對濃香菜籽油保質保鮮的可行性,為濃香型油脂產品的風味保鮮和質量保鮮的技術發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新鮮的濃香菜籽油,取自菜籽油加工企業(yè),未添加抗氧化劑,油菜籽原料為雙低油菜籽。

TBHQ(純度≥99.0%);α-、γ-、β-、δ-生育酚和α-、γ-、β-、δ-生育三烯酚標準品(純度≥95.0%);菜籽甾醇(純度≥98%)、豆甾醇(純度≥95%)、β-谷甾醇(純度≥95%)、5α-膽甾烷醇(純度≥95%)、菜油甾醇(純度≥95.5%)、膽固醇(純度≥99%);4-壬醇(純度≥95%);硅烷化衍生試劑(N,O-雙三甲基硅基三氟乙酰胺+1%三甲基氯硅烷);二氯甲烷、三氯甲烷、乙醚、異丙醇、冰乙酸、無水硫酸鈉均為分析純;正己烷、異丙醇均為色譜純;超純水,由實驗室Milli-Q超純水機制得。

1.2 儀器與設備

7890B高效氣相色譜儀,e2695-UV2475高效液相色譜儀,7890B/5975B氣相色譜-質譜聯(lián)用儀,同時蒸餾萃取裝置,MTN-00W氮吹濃縮儀。

1.3 實驗方法

1.3.1 濃香菜籽油的儲存實驗

取新鮮的濃香菜籽油分為2份,其中1份按國標限量添加0.2 g/kg的TBHQ,將2種菜籽油分別裝于30個100 mL瓶中,封閉瓶口后分別置于45、25 ℃恒溫箱中,在15 ℃恒溫箱中僅放置未添加TBHQ的空白濃香菜籽油。根據(jù)不同溫度條件下油脂品質的變化速度不同,分別對45 ℃儲油每7 d取樣1次,25 ℃儲油每14 d取樣1次,15 ℃儲油每28 d取樣1次,對所取油樣進行酸價、過氧化值、維生素E、甾醇、揮發(fā)性風味成分含量的測定。

1.3.2 濃香菜籽油的品質檢測

濃香菜籽油中揮發(fā)性成分的萃取和檢測采用同時蒸餾萃取(SDE)結合氣相色譜-質譜聯(lián)用(GC-MS)技術[3],采用內標法定量;酸價測定參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準食品中酸價的測定》;過氧化值測定參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》;維生素E組分含量測定參照GB/T 26635《動植物油生育酚及生育三烯酚含量測定高效液相色譜法》和溫運啟等[15]方法;甾醇組分含量測定參照GB/T 25223—2010《動植物油脂甾醇組成和甾醇總量的測定氣相色譜法》和鄭淑敏[16]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗結果表示為平均值±標準差(n≥3),數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel 365。利用graphpad prism8進行繪圖。利用SPSS statistics26進行數(shù)據(jù)處理與方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同儲油溫度對濃香菜籽油揮發(fā)性風味成分的影響

空白和添加TBHQ濃香菜籽油在45、25、15 ℃儲油期間揮發(fā)性成含量的檢測結果見表1。初始的濃香菜籽油中共檢出苯類、醇類、酚類、硫苷降解產物、醛類、酮類、烷烴類、烯烴類、雜環(huán)類、酯類等10類揮發(fā)性成分,揮發(fā)性成分總質量分數(shù)為8 439.75μg/kg。其中含量最高的硫苷降解產物(3 559.35μg/kg)占揮發(fā)性成分總質量分數(shù)的42.17%。硫苷類降解產物是油菜籽中硫代葡萄糖苷在芥子酶和加熱條件下降解產生的獨特揮發(fā)性成分[6],可以為菜籽油典型辛辣香味提供重要貢獻[7],其含量與油菜籽品種有關,雙低油菜籽中硫苷含量明顯低于傳統(tǒng)油菜籽[3]。烯烴類物質(2 347.6 μg/kg)約占揮發(fā)性成分總量的27.82%,有研究表明[6,7]烯烴類物質與烷烴類物質主要為脂質過氧化過程形成。醛類物質(893.15 μg/kg)約占揮發(fā)性成分總量的10.58%。雜環(huán)類物質(422.69 μg/kg)約占總揮發(fā)性成分的5.01%,有報道雜環(huán)類物質對油脂的炒香味和烘烤味具有重要貢獻,同樣是菜籽油中一類重要的揮發(fā)性風味物質[17]。

表1 濃香菜籽油在不同溫度儲存期間揮發(fā)性成分質量分數(shù)/μg/kg

濃香菜籽油在不良的高溫條件(45 ℃)儲存至42 d(中期)和112 d(結束期)時,揮發(fā)性成分質量分數(shù)先是有所降低(8 371.47 μg/kg)之后又升高(9 987.63 μg/kg),硫苷降解產物含量則持續(xù)降低至1 814.80 μg/kg和1 660.59 μg/kg,在揮發(fā)性成分總量中所占比例相應降低至21.68%和16.63%。醛類物質質量分數(shù)持續(xù)升高至2 304.60 μg/kg和4 185.69 μg/kg,在揮發(fā)性成分總量中的占比相應升高至27.53%和41.91%,成為濃香菜籽油中含量最高的揮發(fā)性成分。酮類物質則由初始的380.92 μg/kg分別升高至888.40 μg/kg和1 509.14 μg/kg,在揮發(fā)性成分總量中的占比從初始的4.51%升高至10.61%和15.11%。同時,雜環(huán)類、酯類、烷烴類物質持續(xù)減少,酸類物質產生。

添加TBHQ濃香菜籽油在45 ℃儲存至同期(42、112 d)時,其中揮發(fā)性成分總量持續(xù)升高且與同期空白濃香菜籽油中含量相比有大幅升高,這是因為揮發(fā)性成分中出現(xiàn)了大量的醌類物質,其在揮發(fā)性成分總量中占比分別達到24.05%和29.42%,這些醌類物質主要是叔丁基對苯醌、叔丁基氫醌2種成分,其中叔丁基氫醌即為TBHQ,叔丁基對苯醌則為TBHQ氧化分解產物,具有一定毒性[11],叔丁基氫醌含量隨儲存時間延長呈現(xiàn)下降趨勢,取而代之的是叔丁基對苯醌含量的升高。由于揮發(fā)性成分總量的升高,導致硫苷降解產物雖然比空白濃香菜籽油中含量還高,但在揮發(fā)性成分總量中的占比卻大幅降低(分別為17.10%、12.78%)。同時因TBHQ對油脂的抗氧化作用,通常被認為是油脂氧化分解產物的醛類物質含量較同期空白濃香菜籽油中含量降低(在揮發(fā)性成分中的占比分別為16.56%、25.13%)。其他成分在揮發(fā)性成分總量中的占比分別為烯烴類物質14.59%、7.40%,雜環(huán)類物質1.79%、1.38%。因此,在45 ℃的高溫儲油條件下添加TBHQ對濃香菜籽油中重要的揮發(fā)性成分如硫苷降解產物、烯烴類、雜環(huán)類等物質的保留效果并不明顯,同時新產生的醌類物質還給濃香菜籽油的食品安全帶來風險并對濃香菜籽油固有風味造成不良影響。

空白濃香菜籽油在常溫條件(25 ℃)儲存至112 d(中期)和196 d(結束期)時,隨著揮發(fā)性成分總量的持續(xù)增加和硫苷降解產物含量的持續(xù)降低,硫苷降解產物含量在揮發(fā)性成分中的占比持續(xù)降低至27.5%和7.96%。但與45 ℃儲存同期(112 d)的含量相比,25 ℃比45 ℃儲油對硫苷降解產物的保留率更高。25 ℃儲存至112 d和196 d時,空白濃香菜籽油中醛類物質含量持續(xù)升高,其在揮發(fā)性成分總量中的占比分別提高至34.56%、41.53%,但與45 ℃儲存同期(112 d)含量和占比(41.91%)相比較,升幅還是顯著降低(P<0.05)。同時,酮類、烯烴類含量也較45 ℃儲存同期(112 d)有所降低,并避免了酸類物質的形成。

添加TBHQ濃香菜籽油在25 ℃儲存112 d和196 d時,其中揮發(fā)性成分總量較空白濃香菜籽油中含量大幅升高,這同樣緣于TBHQ分解產物醌類物質的大量形成,為此造成硫苷降解產物雖然比同期空白濃香菜籽油中含量還高,但在揮發(fā)性成分總量中的占比卻極顯著降低(P<0.01)(分別為16.71%、6.89%)。與儲存同期(112 d)45 ℃添加TBHQ濃香菜籽油相比,可以看出即使添加抗氧化劑TBHQ,25 ℃低溫儲油比45 ℃高溫儲油更有利于硫苷降解產物的保留及抑制醛類物質的生成。

從表1還可以看出,15 ℃低溫儲存112 d和196 d時,空白濃香菜籽油中揮發(fā)性成分含量比25 ℃同期儲存的空白濃香菜籽油中含量極顯著升高(P<0.01),這主要是因為15 ℃儲油中硫苷降解產物含量極顯著(P<0.01)高于25 ℃同期儲存空白菜籽油,同時烷烴類、烯烴類和酯類含量極顯著增加(P<0.01)。將15 ℃空白濃香菜籽油與25 ℃添加TBHQ濃香菜籽油進行比較,也可以看出前者硫苷降解產物含量極顯著高于后者(P<0.01),而醛類物質含量極顯著低于后者(P<0.01),說明低溫比添加TBHQ對濃香菜籽油中有益風味成分保留及不良風味成分抑制的效果更好。

從表1不同條件儲存濃香菜籽油中各類揮發(fā)性成分含量的變化規(guī)律可以看出,隨儲存時間延長,濃香菜籽油呈現(xiàn)醛類物質、酮類物質增加及硫苷降解產物、烯烴類和雜環(huán)類物質減少的趨勢。隨儲存溫度降低,濃香菜籽油中硫苷降解產物、烯烴類、雜環(huán)類物質含量增多。

對不同種類揮發(fā)性成分中具體組分變化的分析還發(fā)現(xiàn),在儲存后期和結束時,不同儲存溫度的濃香菜籽油中己醛、反,反-2,4-庚二烯醛、(E,E)-3.5-辛二烯-2-酮、反式-2,4-癸二烯醛、3,5-辛二烯-2-酮均具有較高的含量,這些物質通常為多不飽和脂肪酸的氧化而產生,其含量一般會隨油脂氧化程度的加深而升高[18]。此外,2-蒎烯、白菖烯、3-甲基巴豆腈、5-己烯腈、苯代丙腈等物質則表現(xiàn)出明顯的下降趨勢,且與儲存時間呈現(xiàn)負相關關系,這些成分是濃香菜籽油中的關鍵揮發(fā)性成分,在低溫儲油條件下的保留效果更好且優(yōu)于添加TBHQ的效果。

2.2 不同儲油溫度對濃香菜籽油過氧化值和酸價的影響

空白和添加TBHQ濃香菜籽油在45 ℃儲存112 d、25 ℃和15 ℃均儲存196 d期間,濃香菜籽油過氧化值和酸價的變化如圖1、圖2所示。從圖1可見,在45 ℃的儲油條件下,空白濃香菜籽油儲存時間至35 d時過氧化值已經(jīng)超出GB 1536—2021《菜籽油》中壓榨一級菜籽油≤0.125g/100 g(約5 mmol/kg)和T/CCOA 1-2019《濃香菜籽油》≤0.20 g/100 g的限量,隨儲存時間繼續(xù)延長,過氧化值持續(xù)升高,在112 d時,其值升高至14.09 mmol/kg,嚴重超出國標限量,因此終止了此溫度條件下的儲存實驗。在25、15 ℃的儲油條件下,隨儲存時間延長,濃香菜籽油的過氧化值也呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢,但升幅遠低于45 ℃儲油,至196 d儲存實驗結束時,25、15 ℃濃香菜籽油的過氧化值分別升至8.76、5.59 mmol/kg,25 ℃儲油在70 d時過氧化值臨近超標,此時過氧化值為4.98 mmol/kg,在84 d時過氧化值開始超標,而15 ℃儲油至終也未超標。從圖1還可以看出,45、25 ℃儲油添加TBHQ,可以明顯抑制過氧化值的升高,在其空白油樣的過氧化值達到國標限量時,45、25 ℃添加TBHQ油樣的過氧化值分別為3.98、3.55 mmol/kg,極顯著(P<0.01)低于空白油樣,同時低溫條件下TBHQ對油脂抗氧化作用更明顯。此外,雖然未添加TBHQ,但15 ℃低溫儲油也達到了理想的效果,低溫對延緩油脂氧化分解的作用顯著。這也與鄧金良等[11,19]不同溫度儲油過程中過氧化值變化趨勢一致,出現(xiàn)此情況的原因是由于在不同溫度條件下油脂氧化的速度會受到不同程度的影響,油脂的自氧化及氫過氧化物的分解通常會隨著溫度的升高而增加,這也解釋了為何在不同溫度儲存的菜籽油過氧化值的變化趨勢差異較大的現(xiàn)象。

圖1 不同儲油溫度對濃香菜籽油過氧化值的影響

圖2 不同儲油溫度對濃香菜籽油酸價的影響

從圖2可見,在3個不同的儲油溫度條件下,隨儲油時間延長,油脂酸價均持續(xù)上升,但45 ℃濃香菜籽油的酸價的升幅最大。至儲存實驗結束,45、25、15 ℃濃香菜籽油的酸價從初始的1.09 mg/g分別上升至1.26、1.18、1.17 mg/g,雖然均未超出GB 1536—2021《菜籽油》中壓榨一級菜籽油酸價≤1.5 mg/g及T/CCOA 1—2019《濃香菜籽油》中酸價≤2.5 mg/g的規(guī)定,但低溫對抑制濃香菜籽油酸價升高的效果顯著,尤其是15℃低溫儲油對抑制酸價升高的作用優(yōu)于25 ℃添加TBHQ儲油的效果。同時,添加TBHQ對于45 ℃儲存濃香菜籽油的酸價升高也起到了明顯的延緩作用,尤其是在儲存后期的作用更明顯,而對于25 ℃較低溫度儲存的濃香菜籽油,添加TBHQ對酸價抑制的作用不明顯。根據(jù)Emebu等[20]研究結果,棕櫚油中的游離脂肪酸與油脂的初始含水量、溫度以及儲存時間具有良好的線性關系,因此油脂儲存溫度對于油脂酸價的變化具有重要影響,而這或許同樣可以解釋為何低溫儲存可以有效抑制儲存期間菜籽油酸價的升高。

2.3 不同儲油溫度對濃香菜籽油中維生素E和甾醇含量的影響

不同儲油溫度對空白和添加TBHQ濃香菜籽油中維生素E和植物甾醇含量的影響見圖3、圖4。

圖3 不同儲油溫度濃香菜籽油中維生素E含量的變化

圖4 不同儲油溫度濃香菜籽油中甾醇含量的變化

從圖3可以看出,在3個不同溫度條件下隨儲油時間延長濃香菜籽油中維生素E含量均有不同程度的降低,但隨溫度升高,維生素E的降幅越大。45 ℃儲存至112 d時,維生素E質量分數(shù)從初始的617.37 mg/kg快速降低至328.46 mg/kg,損失率為46.79%;而在25、15 ℃儲存至196 d,維生素E質量分數(shù)分別降低至315.21、415.38 mg/kg,損失率分別為48.94%、32.72%。結果顯示,低溫儲油對減少油脂中維生素E損失有重要作用。因為低溫條件下維生素E為抵抗油脂氧化酸敗的自身消耗量可以更少[13]。同時,添加TBHQ可以使45 ℃儲油、25 ℃儲油中維生素E的損失率分別降低至32.95%、35.51%,可見添加TBHQ對減少維生素E損失有效,但效果次于低溫儲存(25 ℃添加TBHQ儲油196 d時維生素E損失率為35.51%,15 ℃空白儲油196 d時維生素E損失率為32.72%)。

從圖4可以看出,在3個不同溫度條件下隨儲存時間延長甾醇均出現(xiàn)不同程度的損失,且隨溫度升高甾醇的損失也更大。45 ℃儲存至112 d時,空白濃香菜籽油中甾醇質量分數(shù)從初始的636.01mg/100 g降至598.90 mg/100 g,損失率為5.83%;25、15 ℃儲存至196 d時,甾醇質量分數(shù)分別降至575.41 mg/100 g和605.81 mg/100 g,損失率分別為9.53%和4.75%,低溫儲油對減少甾醇損失具有明顯的作用,這與鄧金良[11]對花生油和大豆油儲存實驗的研究結果一致。同時,添加TBHQ的45、25 ℃儲油中甾醇質量分數(shù)分別為607.11、587.30 mg/kg,損失率為4.54%和7.66%,均較其對應的空白油脂中的損失率極顯著降低(P<0.01),說明添加TBHQ對減少甾醇損失具有一定的作用,但其效果也次于低溫儲存(25 ℃添加TBHQ儲油196 d的甾醇損失率為7.66%,15 ℃空白儲油196 d的甾醇損失率為4.75%)。

3 結論

對濃香菜籽油在不同溫度儲存期間品質變化的研究表明,儲存溫度對濃香菜籽油風味保鮮和質量保鮮的影響顯著。在相同儲期(112 d)內隨溫度升高(15、25、45 ℃),表征濃香菜籽油特征風味的硫苷降解產物的質量分數(shù)分別降低至3 262.50、2 141.46、1 660.59 μg/kg,而與油脂氧化分解相關的醛類物質質量分數(shù)從初始的893.15 μg/kg分別升高至2 441.07、2 690.49、4 185.69 μg/kg,低溫儲存對濃香菜籽油中有益風味物質的保留和不良風味物質的抑制都有明顯作用。在濃香菜籽油中添加TBHQ,隨儲油時間延長和儲油溫度升高會產生大量的TBHQ分解產物-醌類物質,為此造成硫苷降解產物在揮發(fā)性成分總量中所占比例大幅下降,最終醌類物質成為含量最高的揮發(fā)性成分,致使?jié)庀悴俗延偷奶匦孕晾毕阄睹黠@減弱和不良風味產生及食品安全風險加大。同時,低溫儲油和添加TBHQ油雖然對抑制濃香菜籽油酸價和過氧化值升高及減少維生素E和甾醇損失均有一定作用,但低溫儲油對濃香菜籽油風味保鮮和質量保鮮的作用顯著優(yōu)于添加TBHQ儲油,利用低溫儲油有望實現(xiàn)抗氧化劑零添加的綠色生態(tài)儲油。