不同场强高压电场处理对油脂抗氧化性的影响

李志刚，张薇薇，王愈*,牛晓峰，韩瑜

(1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801； 2.山西省农畜产品加工研究生教育创新中心，山西 太谷 030801； 3.太原六味斋实业有限公司，山西 太原 030006)



不同场强高压电场处理对油脂抗氧化性的影响

李志刚1,2，张薇薇1，王愈1,2*,牛晓峰2,3，韩瑜1,2

(1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801； 2.山西省农畜产品加工研究生教育创新中心，山西 太谷 030801； 3.太原六味斋实业有限公司，山西 太原 030006)

[目的]探讨高压电场处理对油脂氧化稳定性的影响。[方法]以菜籽油和大豆油为试材，分别用5、10、20、30 kV·m-1的高压电场处理1 h，以过氧化值及氧化抑制率为评价指标，研究不同场强高压电场处理油脂后抗氧化性的变化。[结果] 5、10、20、30 kV·m-1高压电场处理均在一定程度上降低了菜籽油和大豆油的过氧化值，延缓了过氧化进程，提高了其氧化稳定性；且有从5 kV·m-1到30 kV·m-1，随着电场强度的增大，高压电场处理的油脂抗氧化性增强，其中，30 kV·m-1高压电场处理油脂的抗氧化效果最佳。[结论]高压电场处理可以提高油脂的氧化稳定性，但因油脂的种类、精炼程度的不同而有差异。

高压电场； 油脂； 氧化； 过氧化值； 抑制率

油脂是人类膳食中不可缺少的营养成分，是人体必需营养素之一，在人类生命活动中起着重要作用。然而油脂在实际生产、销售和消费过程中易受氧气、光照等因素的作用发生氧化酸败，影响其品质和营养价值，甚至危害人类健康[1,2]。研究和探索食用油脂有效的抗氧化保鲜方法，对保持油脂品质、延长保质期和保证食品安全具有重要意义。经过科研工作者多年的不断努力，在食用油脂的抗氧化保鲜方面取得了较好的成绩。目前食用油脂常用的抗氧化保鲜方法有低温贮藏、气调保鲜、添加抗氧化剂保鲜等[3～5]，这些方法在预防油脂氧化，延长油脂品质保质期方面均有较好的效果，但在实际应用中也有不足之处，如受到运行成本的制约全程低温冷链难以实现，受到气调设施气密性要求高、投资大、操作要求严格难以全面推广，人工合成油脂抗氧化剂存在潜在安全隐患将逐步被替代等，因此，研究与开发安全、高效、稳定性好的天然油脂抗氧化剂及新型的抗氧化保鲜处理方法已成为油脂行业一个亟需解决的问题。

高压电场作为一种非热处理技术已在果蔬保鲜[6,7]、食品物料的干燥[8]、杀菌[9]、油脂生产[10]等方面得到了深入研究和广泛的应用。然而关于高压电场应用于油脂抗氧化方面的研究还鲜见报道，为此本文以菜籽油和大豆油为试材，采用不同场强高压电场处理后，以过氧化值及其抑制率为评价指标，研究不同场强高压电场对油脂的抗氧化作用，以期寻找出一种新的、安全可靠的油脂抗氧化保鲜处理方法，为油脂品质的保持提供技术支持。

1　材料与方法

1.1试验材料

菜籽原油：购于安县陈氏植物油脂有限责任公司；压榨成品菜籽油：购于山西成信油脂有限公司；大豆原油：购于山西省太谷县井神村；压榨成品大豆油：购于益海嘉食品营销有限公司。

1.2主要试剂

冰乙酸：分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；碘化钾：分析纯，天津市光复科技发展有限公司；可溶性淀粉：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；硫代硫酸钠：分析纯，北京红星化工厂；三氯甲烷：分析纯，郑州三星化工原料有限公司；一氯化碘：分析纯，生工生物工程(上海)有限公司；环己烷：分析纯，生工生物工程(上海)有限公司。

1.3仪器与设备

高压直流电源(DW-N303-1AC型，天津市东文高压电源厂)、电热恒温培养箱(DH型，北京科伟永兴仪器有限公司)、电热鼓风干燥箱(HPG-9075型，北京东联哈尔仪器制造有限公司)、电冰箱(BCD-500DE型，青岛海尔股份有限公司)、电子天平(JA5003N型，上海精密科学仪器有限公司)。

1.4试验方法

将100 g待测油脂放入200 mL的遮光容器中，处理时将电极端插入容器并浸在油内，容器外再用遮光纸盒罩住，分别用5、10、20和30 kV·m-1的负高压静电场处理1 h(电场强度和处理时间均是在前期预试验的基础上筛选确定的)，不做高压电场处理为对照，之后将样品置于恒温培养箱模拟强氧化条件在40 ℃下贮存。每天进行一次电场处理，定期取样测定指标，重复3次，结果取平均值。

1.5测定项目及方法

1.5.1过氧化值(POV)的测定

按照GB/T 5538—2005动植物油脂过氧化值测定的方法进行测定。

1.5.2氧化抑制率

根据测得的过氧化值(POV)计算氧化抑制率，计算公式为：

氧化抑制率=

1.5.3数据处理

采用Excel 2007和SAS8e软件进行数据处理和图表分析。

2　结果与分析

2.1不同场强高压电场处理对菜籽原油抗氧化性的影响

过氧化值是衡量油脂氧化程度的重要指标之一，可表征油脂中过氧化物含量的多少。过氧化值越大，说明油脂中所含有的过氧化物越多，油脂变质的情况越严重[11]。由图1可见，随着贮存时间的延长，不同处理菜籽原油的过氧化值均呈上升趋势，对照组的过氧化值上升速度较快，第4天时已是初始值的2.4倍，16 d时达到初始值的4.3倍，而高压电场处理组的过氧化值明显(p<0.01)低于对照组，且上升较为平缓，第4天时仅为初始值的1.36～1.46倍，16 d时为2.22～3.24倍，但不同场强高压电场处理之间没有显著差异(p>0.05)。可见，高压电场可以有效降低菜籽原油的过氧化值,对菜籽原油具有较好的抗氧化作用，且不同场强高压电场对菜籽原油的抗氧化作用差异不显著(p>0.05)，但场强越大抗氧化效果越好，且贮存时间越长，此效果越明显。

由表1可见，12 d前不同场强高压电场对菜籽原油的氧化均有较高的抑制率，且随着贮存时间的延长抑制率逐步升高，12 d时达到最大，之后均有所下降，5 kV·m-1和10 kV·m-1下降幅度较大，16 d时的氧化抑制率相比12 d时分别下降了19.36%和13.1%，而20 kV·m-1和30 kV·m-1下降幅度相对较小，16 d时相比12 d时分别下降了9.3%和6.3%，仍保持41.90%和48.32%的抑制率。由此可见，相对于5 kV·m-1和10 kV·m-1高压电场，20 kV·m-1和30 kV·m-1高压电场对菜籽原油的抗氧化作用较强且相对比较稳定，30 kV·m-1高压电场处理的菜籽原油的抗氧化能力要优于20 kV·m-1。

图1　不同场强高压电场处理对菜籽原油过氧化值的影响Fig.1　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of rapeseed crude oil

表1　不同场强高压电场处理对菜籽原油氧化抑制率的影响/%

2.2不同场强高压电场对压榨成品菜籽油抗氧化性的影响

由图2可以看出，高压电场对压榨成品菜籽油同样具有较好的抗氧化作用，高压电场极显著(p<0.01)降低了压榨成品菜籽油的过氧化值，且也有场强越强抗氧化作用越强的规律，与菜籽原油不同的是这种规律在贮存初期就比较明显，且不同场强高压电场处理之间差异显著(p<0.05)。此外，贮存过程中压榨成品菜籽油的过氧化值要低于同期菜籽原油，贮存到第28 d 时压榨成品菜籽油各处理的过氧化值仍小于16 d时菜籽原油的值。可见，压榨成品菜籽油自身的抗氧化性能要优于菜籽原油，高压电场处理可以进一步提升其抗氧化性。

图2　不同场强高压电场处理对压榨成品菜籽油过氧化值的影响Fig.2　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of refined rapeseed oil

从表2可以发现，5、10及20 kV·m-1高压电场对压榨成品菜籽油的氧化抑制率从贮存初期就比较小，且在贮存过程中，5 kV·m-1高压电场下的氧化抑制率一直在减小，28 d时仅为12.32%；10、20、30 kV·m-1下的抑制率经过小幅上升后也逐步减小，且30 kV·m-1电场处理对压榨成品菜籽油具有较高的氧化抑制率，第28天时抑制率仍保持在43.10%。由此可见，对于压榨成品菜籽油来说，当场强小于20 kV·m-1时，高压电场对其的抗氧化能力较弱，当场强达到30 kV·m-1时具有较强的抗氧化能力且比较稳定。

2.3不同场强高压电场对大豆原油抗氧化性的影响

图3为不同场强高压电场对大豆原油过氧化值影响的结果。由图3可以看出，不同处理组大豆原油的过氧化值总体呈上升趋势，对照组上升最快，高压电场处理组低于对照组，但上升速度也相对较快。5 kV·m-1和10 kV·m-1高压电场作用下的大豆原油过氧化值4 d时与对照组过氧化值(7.33 mmol·kg-1)较为接近，分别为7.32 mmol·kg-1和7.00 mmol·kg-1，7 d时略低于对照组，10 d时才显著(p<0.05)低于对照组；20 kV·m-1和30 kV·m-1高压电场对大豆原油过氧化值的影响基本一致，在贮存第4 d时20 kV·m-1作用下大豆原油过氧化值明显低于对照组，但没有达到显著水平(p>0.05)，30 kV·m-1作用下大豆原油过氧化值则显著低于对照组(p>0.05)，且在后续贮存过程中两者与对照组的差别越来越大。由图3还可以看出，在整个贮存过程中30 kV·m-1高压电场作用下的大豆原油过氧化值始终低于20 kV·m-1，但差异不显著(p>0.05)。由此可见，高压电场对大豆原油具有一定的抗过氧化作用，但效果不是很佳，相对其他场强的电场，30 kV·m-1处理的效果要好一些。

表2　不同场强高压电场处理对压榨成品菜籽油氧化抑制率的影响/%

图3　不同场强高压电场处理对大豆原油过氧化值的影响Fig.3　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of soybean crude oil

从表3可以发现，虽然随着高压电场场强的增加，高压电场对大豆原油的氧化抑制率在增加，且随着大豆原油的逐步氧化，抑制率均呈先逐步增加后小幅回落的变化趋势，但从抑制效果来看，高压电场对大豆原油的过氧化抑制率并不高，5 kV·m-1高压电场4 d时的抑制率最小，仅为0.14%，30 kV·m-1高压电场处理贮存10 d时的抑制率最大，也只有27.62%。由此可以得出，不同场强高压电场对大豆原油均具有一定的抗氧化作用，但对提升大豆原油的抗氧化能力并不强。

表3　不同场强高压电场对大豆原油氧化抑制率的影响/%

2.4不同场强高压电场对压榨成品大豆油抗氧化性的影响

由图4可以看出，高压电场对压榨成品大豆油的抗氧化作用要优于大豆原油。不同场强高压电场作用下的压榨成品大豆油的过氧化值在第4 d时就明显低于对照组，且在随后的贮存过程中过氧化值的上升速度均较为平缓。方差分析显示，高压电场处理组与对照组存在显著差异(p<0.05)，不同场强高压电场处理间，除了5 kV·m-1与10 kV·m-1之间没有显著差异外(p>0.05)，其他各处理间均存在显著差异(p<0.05)。由此可见，高压电场有效降低了压榨成品大豆油的过氧化值，提高了其氧化稳定性，且电场强度越强效果越好。

图4　不同场强高压电场处理对压榨成品大豆油过氧化值的影响Fig.4　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of refined soybean oil

从表4可以进一步看出，不同场强高压电场对压榨成品大豆油的氧化抑制率均较高，其中5 kV·m-1作用下的氧化抑制率已经达到甚至超过30 kV·m-1作用下大豆原油的氧化抑制率。高压电场场强越强过氧化抑制率越高，其中30 kV·m-1高压电场处理的抑制率高于其它场强电场，且随着贮存时间的延长抑制率逐步升高。

3　讨论与结论

自动氧化是油脂变质的主要途径，自动氧化连锁反应一旦开始，就会一直进行下去，直到自由基与自由基结合生成非自由基产物而终止[12]。本研究发现，高压电场处理油脂在不同程度上降低了油脂的过氧化值，抑制了油脂的氧化，本试验范围内，有电场强度越大，高压电场对油脂的抗氧化作用越好的趋势，相对于5、10、20 kV·m-1的高压电场，30 kV·m-1高压电场对油脂的抗氧化效果最佳。高压电场对油脂抗氧化性的这种影响现象，分析原因可能是负高压电场作用于油脂后，改变了油脂的氧化还原电位，使其氧化还原电位降低，降低了油脂的氧化性，增强了油脂的还原性，进而抑制了油脂的自动氧化反应，使自由基反应速度减缓，从而起到了抑制油脂氧化的作用；电场强度越大，负高压电场越强，形成的氧化还原电位越低，油脂的氧化性越弱，还原性越强，因此电场强度越大，高压电场对油脂的抗氧化作用越强。当然这只是对宏观现象的一种原因推测，高压电场对油脂抗氧化作用的微观影响机制有待进一步研究和揭示。

表4　不同场强高压电场处理对压榨成品大豆油氧化抑制率的影响/%

本研究还发现，高压电场处理对油脂的抗氧化效果因油脂的种类和精炼程度的不同而有差异，高压电场处理后菜籽油的氧化稳定性优于大豆油，相对压榨成品菜籽油，菜籽原油的氧化稳定性更好，压榨成品大豆油的氧化稳定性优于大豆原油，这可能与不同油脂及精炼前后油脂自身的组分、氧化稳定性、天然抗氧化物质的含量及其精炼前后的损耗等因素有关[13～16]

高压电场处理油脂只能在一定程度上降低油脂自动氧化的速度，延缓油脂的氧化进程，但不能从根本上阻止自动氧化，因此，为了确保油脂的贮藏品质，需选择品质良好的油脂，并进行早期的电场处理。

高压电场处理油脂可以在一定程度上抑制油脂的氧化，提高油脂的抗氧化性能，高压电场处理油脂是一个非热处理过程，可以较好地保持油脂的品质，而且高压电场处理过程操作简单、成本低，处理后无残留、安全、可靠、没有安全隐患，因此，本研究结果为预防油脂的氧化酸败提供了一种新型的抗氧化保鲜处理方法，具有较好的推广和应用前景，同时对于保持油脂品质，延长油脂的保质期，保证食品安全具有重要意义。

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(编辑：马荣博)

Effects of different intensity high voltage electric field on the oxidation stability of oils

Li Zhigang1,2, Zhang Weiwei1, Wang Yu1,2*, Niu Xiaofeng2,3, Han Yu1,2

(1.CollegeofFoodScienceandEngineering,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China, 2.AgriculturalandLivestockProductsProcessingPostgraduateEducationInnovationCenterofShanxiProvince,Taigu030801,China, 3.TaiyuanLiuweizhaiIndustrialCo.,Ltd.Taiyuan030006,China)

[Objective]This article was to study effect of high voltage electric field on the oxidation stability of oils.[Methods]The experiment was carried out with rapeseed oil and soybean oil as materials which were treated one hour with 5、10、20、30 kV·m-1high voltage electric field. Changes of oxidation resistance of oils were studied after treatment with different intensity high voltage electric field. [Results] The peroxide value of oil was reduced in varying degrees when the rapeseed oil and soybean oil were treated with 5、10、20、30 kV·m-1high voltage electric field, and the peroxide process was delayed, the oxidative stability of oils was improved. And from 5 kV·m-1to 30 kV·m-1, the greater electric field intensity, the better antioxidant effect of the high voltage electric field within the scope of this study, and compared to other field strength high voltage electric field, the antioxidant effect of 30 kV·m-1high voltage electric field was the best. [Conclusion]The treatment of high voltage electric field can improve the oxidation stability of oil, but this effect is different because of the difference of the type and refining degree of oil.

High voltage electric field, Oils and fats, Oxide, Peroxide value, Inhibition rate

2016-06-30

2016-07-11

李志刚(1979-)，男(汉)，河北张北人，讲师，硕士，研究方向：农产品采后生理、贮藏及加工

王愈，教授，硕士生导师。Tel:0354-6289286；E-mail:sxtgwy@126.com

国家自然基金主任基金项目(31140075)；山西省科技攻关项目(20156311020-1)

TS221

A

1671-8151(2016)10-0745-05