葵花籽油脂肪酸与α-生育酚对其稳定性的影响

潘 娜,屈文娇,陈贵林,*

(1.内蒙古大学生命科学学院,内蒙古呼和浩特 010021;2.内蒙古自治区中蒙药材规范化生产工程技术研究中心,内蒙古呼和浩特 010021)

葵花籽油脂肪酸与α-生育酚对其稳定性的影响

潘 娜1,2,屈文娇1,2,陈贵林1,2,*

(1.内蒙古大学生命科学学院,内蒙古呼和浩特 010021;2.内蒙古自治区中蒙药材规范化生产工程技术研究中心,内蒙古呼和浩特 010021)

以4个品种葵花籽油为研究对象,采用Schaal烘箱法连续加热12 d,通过GC-MS测定葵花籽油中脂肪酸含量,并用高效液相色谱法分析α-生育酚含量。结果显示:加速氧化中各品种脂肪酸与α-生育酚含量都存在差异,其中‘白杂6号’与‘油葵6号’中棕榈酸、硬脂酸、油酸、山嵛酸的净增量与亚油酸、亚麻酸的净减量均显著低于‘内杂3号’与‘T012244’,‘油葵6号’含有的α-生育酚含量显著高于各品种。经分析α-生育酚含量对其氧化稳定性的影响高于不饱和脂肪酸的含量,表明‘油葵6号’氧化稳定性较强,其原因在于α-生育酚含量较高。

脂肪酸差异,GC-MS,向日葵品种,α-生育酚

葵花籽油澄清透明,气味清香,具有平肝祛风,消滞气,清湿热等功效。因为其含有丰富的亚油酸与α-生育酚,且比例均衡易被人体吸收,而备受关注[1]。但在长时间储存过程中葵花籽油易氧化酸败,产生大量的自由基、过氧化物及醛酮等化合物,降低其食用价值[2-3]。虽然人工合成抗氧化剂(如BHA、BHT、TBHQ)能抑制或延缓其油脂的氧化,但其安全问题一直受到人们的质疑[4-6]。事实上,不同油脂间其抗氧化性差异很大,而同一种油脂的不同品种间其抗氧化性又有较大差异[7],这主要是基于天然油脂中含有的脂肪酸与内源抗氧化剂所致[8]。而国内外已对油料作物大豆、油菜的脂肪酸含量及内源抗氧化剂进行了研究,并采用分子手段育种,大大提高了其油脂的氧化性能[9-11]。因此,本实验对4种葵花籽油脂肪酸组成与α-生育酚含量进行研究,通过Schaal烘箱法连续加速氧化,探讨氧化中不同品种葵花籽油脂肪酸与α-生育酚对其氧化稳定性的影响,为提高葵花籽油的氧化稳定性并进行分子手段育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

向日葵种子:油葵6号、白杂6号、T012244和内杂3号购于呼和浩特市玉泉区内蒙古农科院种子市场。于2013年6月13日在内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗布拉格苏木油葵主产区种植,2013年9月20日收获种子。

正己烷、甲醇、无水硫酸钠均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司;乙腈(色谱纯) 美国Fisher Scientific公司;葵花籽油脂肪酸标品 国家粮食局科学研究院;α-生育酚标品 美国 Sigma公司。

Trace DSQⅡ气相色谱/质谱联用仪 美国THERMO Fisher公司;岛津LC-20A 高效液相色谱仪 日本Shimadzu公司;AP-01真空泵 天津奥特赛恩斯仪器有限公司;Kudos Sk721OHP 超声波发生器 上海科导超声仪器有限公司;Heidolph Hei-VAP系列旋转蒸发仪 德国Heidolph公司;远红外恒温干燥箱 天津市华北实验仪器有限公司;Heidolph恒温水浴锅 德国Heidolph公司。

1.2 实验方法

1.2.1 葵花籽油的提取 收获的向日葵种子晾干、除杂后脱壳,将得到的葵花籽仁粉碎,过20目筛,备用。取种子粉末15.0 g,用正己烷提取,料液比1∶7(g∶mL),在超声频率59 kHz,温度40 ℃条件下提取15 min,重复提取2次,所得滤液抽滤后旋蒸除去溶剂,得到待测葵花籽油[12-13]。

1.2.2 葵花籽油加速氧化的方法 采用Schaal烘箱法:4个品种各取10.00 g油样,混匀加入棕色瓶,平行重复3次。敞口放置于(60±0.5)℃恒温烘箱中连续加速氧化12 d后,取1.00 g油样,测定。

1.2.3 葵花籽油脂肪酸甲酯化 脂肪酸的甲酯化:提取的葵花籽油0.2 g,加入1 mL 0.5 mol/L的KOH-CH3OH溶液,70 ℃水浴1 h,加2 mL正己烷,加5 mL蒸馏水,超声处理5 min,吸取上层清液,用亚硫酸钠干燥,备用[14]。

1.2.4 葵花籽油脂肪酸检测条件 气相色谱:VF-WAXms型弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);载气为高纯氦气(纯度99.99%);进样口温度:230 ℃;程序升温,柱箱温度:初温50 ℃,保持1 min,以20.0 ℃/min,升至200 ℃,停留1 min,再以10.0 ℃/min升至250 ℃,保持10 min;分流比100∶1,流速1.0 mL/min;进样量1.0 μL。质谱:EI电子源;扫描范围:1～500。通过脂肪酸标准品的出峰时间对比进行定性,采用外标法,依据峰面积进行定量。

1.2.5 α-生育酚含量的测定 参照NY/Y1598-2008《食用植物油中维生素E组分和含量的测定 高效液相色谱法》。HPLC分析条件:流动相:乙腈-水(99∶1);柱温:40 ℃;紫外检测波长:300 nm;色谱柱:Shim-pack VP-ODS柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流速:0.8 mL/min;进样量:10 μL。

1.2.6 数据分析 数据分析用GC-MS Postrun Analysis软件、Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0版数据分析软件完成。

2 结果与分析

2.1 葵花籽油加速氧化对脂肪酸组成的影响

葵花籽油中主要含有6种脂肪酸(见图1),按照碳数由少到多依次分析,其中棕榈酸和硬脂酸是饱和脂肪酸,在加速氧化中各品种葵花籽油棕榈酸及硬脂酸含量均增加,其中‘内杂3号’ 棕榈酸及硬脂酸的净增量分别是是‘白杂6号’的17.2及5.4倍,而‘白杂6号’与‘油葵6号’的变化量差异不显著,但均显著低于‘内杂3号’与‘T012244’,表明高温氧化对‘白杂6号’与‘油葵6号’棕榈酸及硬脂酸的影响较小;油酸是不饱和脂肪酸但在高温加速氧化其含量也在增加,而且‘内杂3号’与‘T012244’的变化量显著高于‘油葵6号’与‘白杂6号’。因此,高温氧化对‘白杂6号’与‘油葵6号’油酸的影响较低。在氧化过程中,饱和脂肪酸(SFA)会增加而不饱和脂肪酸(UFA)会减少,油酸属于单不饱和脂肪酸(MUFA)但却增加的原因,可能是由于UFA的氧化是处于动态变化的,多不饱和脂肪酸(PUFA)氧化成MUFA的速率高于MUFA氧化成SFA,这与李红艳的实验结果是一致的[15];由表1可知,亚油酸是UFA中含量最多的一种脂肪酸,高温加速氧化促使其亚油酸含量减少,而氧化前后‘油葵6号’亚油酸含量均显著高于其它各品种,但‘白杂6号’与‘油葵6号’亚油酸变化量的差异却不显著。而且‘内杂3号’的净减量是‘白杂6号’的6.8倍,表明高温氧化对‘白杂6号’与‘油葵6号’亚油酸的影响较低;各品种葵花籽油中亚麻酸的含量是最低的,其中‘油葵6号’的亚麻酸含量氧化前后均显著高于其它各品种,四个品种净减量之间差异不大;山嵛酸是葵花籽油中含碳数最多的一种饱和脂肪酸,在加速氧化中其含量也增加。而‘油葵6号’山嵛酸的变化量要显著低于其它各品种,‘白杂6号’、‘T012244’和‘内杂3号’山嵛酸净增量分别是‘油葵6号’的11.1、24.8和27.0倍。因此,高温加速氧化对‘油葵6号’山嵛酸含量的影响是最低的。

图1 葵花籽油脂肪酸甲酯离子总图Fig.1 Total ion chromatogram offatty acid methylester of sunflower oil注:图中表示6种脂肪酸的出峰时间,棕榈酸:“10.83”;硬脂酸:“12.15”;油酸:“12.62”;亚油酸:“13.02”;亚麻酸:“13.54”;山嵛酸:“15.77”。

表1 不同品种葵花籽油在高温加速氧化中对脂肪酸组成的影响(g/100 g)

注:
注:同行不同小写字母表示不同品种在0.05水平有显著性差异(p<0.05,n=3)。温度(60±0.5)℃,“氧化前”表示第0 d,“氧化后”表示第12 d,下同。

表2 不同品种葵花籽油在高温加速氧化中对不同类别脂肪酸的影响(g/100 g)

注:
注:同列不同小写字母表示不同品种在0.05水平有显著性差异(p<0.05,n=3)。

2.2 葵花籽油加速氧化对不同类别脂肪酸含量的影响

表2可知,加速氧化对不同脂肪酸造成影响各异,饱和脂肪酸(SFA)与单不饱和脂肪酸含量(MUFA)氧化后均上升,而多不饱和脂肪酸含量(PUFA)氧化后下降。其中‘内杂3号’的净增量是‘油葵6号’与‘白杂6号’的4.2与6.4倍,显著高于各品种。而‘油葵6号’氧化后单不饱和脂肪酸显著低于其它3个品种,多不饱和脂肪酸中‘油葵6号’与‘白杂6号’降低量最少,分别为2.9%与2.0%,显著低于‘T012244’与‘内杂3号’。

2.3 葵花籽油加速氧化对α-生育酚含量的影响

图2可知,高温加速氧化对不同品种葵花籽油产生的影响导致其α-生育酚含量全部消耗。但氧化前各品种α-生育酚含量差异显著,其中‘油葵6号’含量显著高于其它品种。而α-生育酚是一种天然抗氧化剂,含量越高其抗氧化性越强。

图2 不同品种葵花籽油在高温加速氧化中α-生育酚含量的变化Fig.2 Effect of heating on α-tocopherol ofdifferent varieties of sunflower oil注:图2中表示的是第0 d的α-生育酚含量,第12 d已全部消耗,未在图中表示。

2.4 葵花籽油脂肪酸、α-生育酚与其氧化稳定性相关关系

将4个品种葵花籽油的脂肪酸、α-生育酚与POV进行相关性分析,其中α-生育酚与亚油酸、亚麻酸含量呈显著正相关,而与油酸含量呈显著负相关(在0.01水平),也就是葵花籽油中α-生育酚含量越高,油酸含量就越低。因此,在品种筛选时,高α-生育酚含量的油葵品种其亚油酸与亚麻酸含量也相对较高;葵花籽油中POV与α-生育酚含量在0.01水平呈极显著负相关,即α-生育酚含量越高,POV的变化就越小。而亚油酸含量与POV没有达到统计学上的显著水平。油酸、亚麻酸含量与POV在0.05水平显著正、负相关(见表3),也就是随着油酸的增加,亚麻酸的减少,POV也将会增加。POV变化量能够衡量油脂的氧化稳定性,而且比较精准,本实验组已经证实[17]。

3 结论与讨论

在加速氧化中,葵花籽油脂肪酸中含有的棕榈酸、硬脂酸、油酸和山嵛酸含量均增加,而亚油酸、亚麻酸和α-生育酚含量均减少,即饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸在增加,多饱和脂肪酸与α-生育酚在减少。说明在氧化过程中葵花籽油脂肪酸和α-生育酚都对其稳定性造成一定影响。其中‘油葵6号’和‘白杂6号’氧化前后脂肪酸的变化量显著低于‘内杂3号’与‘T012244’,‘油葵6号’α-生育酚变化量显著高于各品种,说明‘油葵6号’葵花籽油的氧化稳定性强于‘内杂3号’与‘T012244’。影响葵花籽油氧化稳定性的关键因素包括不饱和脂肪酸和α-生育酚含量,而研究发现葵花籽油氧化稳定性与α-生育酚含量呈极显著负相关,而与不饱和脂肪酸中的油酸、亚麻酸含量呈显著正、负相关,说明葵花籽油中α-生育酚含量对其氧化稳定性的影响高于不饱和脂肪酸对其的影响。

表3 葵花籽油不饱和脂肪酸、α-生育酚与油脂氧化稳定性相关关系

注:
注:“*”和“**”分别表示在0.05与0.01水平下显著相关,(油葵6号;白杂6号;T012244;内杂3号)POV变化量分别为(20.58、21.86、24.25、23.11 mmol/kg)。

此外,研究表明‘油葵6号’的油酸含量显著低于‘白杂6号’,亚油酸与亚麻酸含量显著高于‘白杂6号’,Gunstone[16]的研究发现,油酸、亚油酸、亚麻酸的氧化速率比为1∶12∶25,说明油酸更稳定,亚油酸次之。因此,就不饱和脂肪酸而言,‘白杂6号’要比‘油葵6号’更稳定,但是前期的研究发现,‘油葵6号’氧化稳定性要优于‘白杂6号’[17]。这就可能是因为‘油葵6号’中α-生育酚含量极显著高于‘内杂6号’的原因。因此,从品种选育角度培育α-生育酚含量较高的向日葵品种,进而提高葵花籽油氧化稳定性是可行的。

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Effect of fatty acid and α-tocopherol on the stability of sunflower oil

PAN Na1,2,QU Wen-jiao1,2,CHEN Gui-lin1,2,*

(1.College of Life Sciences,Inner Mongolia University,Hohhot 010021,China;2.Good Agriculture Practice Engineering Technology Research Center of Chinese and Mongolian Medicine in Inner Mongolia,Hohhot 010021,China)

Four kinds of sunflower oil were chosen as research objects,which were heated by Schaal Oven Method for 12 consecutive days,the fatty acid content was determined by GC-MS,α-tocopherol content was analyzed by HPLC. The results showed that there were differences between all fatty acid and α-tocopherol contents in the accelerated oxidation. The increases of palmitic acid,seearic acid,oleic acid and behenic acid,and the decreases of linoleic acid and linolenic acid were all significantly lower in Youkui No.6 and baiza No.6 than those in Neiza No.3 and T012244,and the α-tocopherol content of Youkui NO.6 was higher than that of the others. By analysis,oxidative stability was affected more by contents of α-tocopherol than unsaturated fatty acid contents. Therefore,it indicated that the α-tocopherol content was the reason why the antioxidant activity of the Youkui NO.6 variety was better than that of the others.

fatty acid differences;sunflower varieties;antioxidant activity;α-tocopherol

2014-11-13

潘娜(1987-)，女，在读研究生，研究方向：药用植物化学，E-mail:napan5566@163.com。

*通讯作者:陈贵林(1961-)，男，博士，教授，研究方向：药用植物化学，E-mail:guilinchen@aliyun.com。

TS202.1

A

1002-0306(2015)15-0070-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.15.006