不同抗氧化剂对花生油和大豆油氧化稳定性及预测货架期的影响

邓金良，刘玉兰，肖天真，王小磊，陈 宁

(1.河南工业大学粮油食品学院，郑州450001； 2.河南工大设计研究院，郑州 450001；3.山东金胜粮油集团有限公司，山东 临沂 276600)

作为生活必需品，油脂稳定性直接影响到其品质，造成油脂不稳定的原因主要是油脂的氧化酸败。食用油在储存和使用过程中会发生缓慢的氧化，如高温就是促使油脂氧化酸败的主要因素之一，一般情况下油温每升高10℃，其氧化速率提高1倍[1]，油脂氧化会形成各种氧化物，导致油脂酸败，造成营养价值降低及货架期缩短。为减缓油脂氧化酸败和延长货架期，通常在油脂中添加合成抗氧化剂如TBHQ，以及天然抗氧化剂如多酚类(以茶多酚为主)、迷迭香提取物、维生素E等[2-3]。

基于食用油质量指标符合相应国标的货架期预测可以采用Schaal烘箱法试验获得[4]。利用Schaal烘箱法分析预测油脂货架期的方法和原理为：油脂在(63±1)℃烘箱中储存1 d，相当于25℃室温条件储存16 d，依据在烘箱中所能达到的保质时间，计算油脂的预测货架期[5]。利用Schaal烘箱法分析评估油脂的氧化稳定性及预测货架期有较多的文献报道[6-12]，但利用Schaal烘箱法分析研究不同抗氧化剂对油脂氧化稳定性及预测货架期的影响，以及油脂加速氧化过程营养成分含量变化的研究报道却很少。本文以我国储量最大的三级大豆油[13]和市场上销量较大的一级压榨浓香花生油[14]为试验原料，分别向其中添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E等抗氧化剂，对未添加及添加不同抗氧化剂的浓香花生油和大豆油样品进行加速氧化试验，每隔24 h取样，测定不同油样的酸价、过氧化值，并检测其中维生素E、甾醇含量，分析研究不同抗氧化剂对一级压榨浓香花生油和三级大豆油氧化稳定性及预测货架期的影响，为不同油脂抗氧化剂的合理选用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

一级压榨浓香花生油、三级大豆油，分别采集于花生油和大豆油加工企业，未添加抗氧化剂。

TBHQ(纯度≥99.0%)，广东省食品工业研究所；茶多酚(纯度≥95.0%)，贵州红星发展有限公司；迷迭香提取物(鼠尾草酸含量≥20.0%)，海南舒普生物科技有限公司；维生素E(纯度≥90.0%)，陕西海斯夫生物工程有限公司。α-、γ-、β-、δ-生育酚和α-、γ-、β-、δ-生育三烯酚标准品(纯度≥95.0%)，Sigma-Aldrich公司；β-谷甾醇(纯度99.5%)、豆甾醇(纯度95.0%)、菜油甾醇(纯度99.5%)、胆固醇(纯度99.0%)、5α-胆甾烷醇(纯度≥95.0%)，美国Sigma公司；N，O-双三甲基硅基三氟乙酰胺(BSTFA)+1%三甲基氯硅烷(TMCS)，Fluka公司；正己烷(色谱纯)，美国VBS公司；超纯水，由Milli-Q超纯水机制得；冰乙酸、氯仿、碘化钾、淀粉、硫代硫酸钠、盐酸等，均为分析纯。

Agilent GC-7890B气相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司；Waters e2695型高效液相色谱仪(含荧光检测器)，美国Waters公司; NH2柱(250 mm×4.6 mm，5 μm),大连依利特公司；KQ3200DE型数控超声波清洗器；RE-52AA旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂有限公司；MTN-2008W氮吹浓缩仪，天津奥特赛恩斯仪器有限公司；电热烘箱，上海高致精密仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验油样的制备

称取花生油和大豆油各5份，每份400 g，分别置于10个500 mL烧杯中；向其中4个花生油样、4个大豆油样中分别加入油质量0.02%的TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物和维生素E，充分搅拌溶解，另有1个花生油样、1个大豆油样中不添加抗氧化剂，作为空白対照。

1.2.2 油脂加速氧化试验

采用Schaal烘箱法。将试验样品敞口置于(63±1)℃恒温烘箱中，持续45 d，每日取样检测酸价和过氧化值，并对储存0、14、28、42、45 d的油样进行维生素E和甾醇含量检测。

1.2.3 油样主要指标检测

酸价测定参照 GB 5009.299—2016；过氧化值测定参照 GB 5009.227—2016。

甾醇含量测定参照GB/T 25223—2010及魏佳丽等[15]的方法。取1 mL 2 mg/mL的内标置于50 mL平底烧瓶中，氮吹干，加入适量油脂进行皂化，用乙醚提取不皂化物并水洗至中性，旋蒸出溶剂，点板后刮出甾醇带用乙醚萃取，旋转蒸干后进行衍生并用氮气吹干；正己烷溶解后经0.22 μm有机滤膜滤入进样瓶，待气相色谱分析。气相色谱条件：HP-5(30 m)毛细管柱；进样口温度300℃；载气为高纯氮气；分流比20∶ 1；流速1.0 mL/min；升温程序为285℃保持30 min，以10℃/min的速率升温至300℃，保持5 min；FID 检测器温度360℃；进样量1 μL。

维生素E组分及含量测定参照GB/T 26635—2011和温运启等[16]的方法。取0.50 g油样于10 mL棕色容量瓶中，用正己烷定容，经0.22 μm有机滤膜过滤后，用高效液相色谱测定。高效液相色谱测定条件：流动相为正己烷-异丙醇(体积比99∶ 1)；流速0.8 mL/min；进样量10 μL；柱温40℃；Waters2475荧光检测器，激发波长298 nm，发射波长325 nm。

1.2.4 数据处理

每组做3次平行试验，取平均值，试验结果用Origin软件绘图。

2 结果与分析

2.1 花生油和大豆油在加速氧化条件下过氧化值的变化(见图1、图2)

图1 添加不同抗氧化剂的花生油在加速氧化过程中过氧化值的变化

图2 添加不同抗氧化剂的大豆油在加速氧化过程中过氧化值的变化

从图1可以看出，添加TBHQ 的花生油随加速氧化时间的延长，其过氧化值没有明显变化，说明TBHQ具有很好的抗氧化效果。其他4种花生油的过氧化值升幅均很大，其中添加维生素E的花生油升幅最大，尤其是超过41 d后，过氧化值急剧上升，这可能与高浓度维生素E在高温条件下会促进油脂氧化有关[17]。添加迷迭香提取物的花生油在29 d之前其过氧化值升幅小于空白花生油，29 d以后过氧化值升幅超过空白花生油，这显示天然抗氧化剂可能在特定时间段内保持有效，随时间延长其有效性降低，直至最终失效[18]。添加茶多酚的花生油过氧化值升幅始终小于空白花生油，其在花生油中的抗氧化效果仅次于TBHQ。依据GB/T 1534—2017中对压榨一级花生油过氧化值≤6.0 mmol/kg的指标要求，空白花生油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的花生油分别在3.48、14.33、10.10、10.06、3.53 d达到6.0 mmol/kg的限量指标，依据63℃与25℃货架期寿命系数16计算，预测在25℃条件下(无其他辅助条件，如充氮储存)，上述5种花生油的货架期分别为55.7、229.3、161.6、161.0、56.5 d。这与刘晓丽等[19]在70℃加速氧化花生油试验所得的结果(20℃空白花生油、添加0.02%TBHQ的花生油、添加0.02%茶多酚的花生油货架期分别为96、256、160 d)基本吻合。添加TBHQ可使花生油在25℃的货架期延长173.6 d，添加茶多酚、迷迭香提取物分别使花生油货架期延长105.9 d和105.3 d。

从图2可以看出，在45 d的加速氧化时间内，添加不同抗氧化剂的大豆油过氧化值均呈明显上升趋势，添加TBHQ的大豆油过氧化值升幅明显小于其他大豆油，但超过42 d之后升幅高于空白油样，在24 d之前，添加茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的大豆油与空白大豆油的过氧化值升幅差别不大，但超过24 d后，添加茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的大豆油过氧化值升幅明显超过空白油样。对照GB/T 1535—2017中三级大豆油和 GB 2716—2018中过氧化值≤0.25 g/100 g(相当于9.85 mmol/kg)的限量指标要求，空白大豆油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E大豆油过氧化值达到9.85 mmol/kg限量的时间分别为9.0、25.5、7.0、9.5、6.8 d，对应25℃大豆油预测货架期分别为144、408、112、152、108.8 d。这与王雪洁等[20]对大豆油(市售添加TBHQ)加速氧化试验所得预测保质期477 d有少许差别。

2.2 花生油和大豆油在加速氧化条件下酸价的变化(见图3、图4)

图3 添加不同抗氧化剂的花生油在加速氧化过程中酸价的变化

图4 添加不同抗氧化剂的大豆油在加速氧化过程中酸价的变化

从图3可以看出，在加速氧化的前39 d，5种花生油的酸价升幅无明显差别，但39 d后，添加迷迭香提取物、维生素E的花生油酸价快速升高。加速氧化试验结束时(45 d)，空白花生油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的花生油酸价(KOH)从初始的0.84 mg/g分别升高至0.99、0.93、0.98、1.31、1.53 mg/g，依据GB/T 1534—2017中压榨一级花生油酸价(KOH)≤1.5 mg/g的限量指标，除添加维生素E的花生油酸价超出国标限量外，其他4种花生油的酸价均未超标。

从图4可以看出，在加速氧化的前27 d，5种大豆油的酸价升高均较缓慢，27 d后酸价均明显上升，其中添加茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的大豆油酸价升幅较大。加速氧化试验结束时(45 d)，空白大豆油及添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的大豆油酸价(KOH)从初始的1.21 mg/g分别升高至1.52、1.47、1.65、1.67、1.59 mg/g，对照GB/T 1535—2017中三级大豆油和 GB 2716—2018中酸价(KOH)≤3 mg/g的限量指标要求，5种大豆油的酸价均未超出国标限量。

2.3 花生油和大豆油在加速氧化条件下甾醇和维生素E含量的变化(见图5～图8)

从图5可以看出，在加速氧化的前42 d，空白花生油中甾醇损失率与添加抗氧化剂的花生油无明显差异，42 d后，空白花生油中甾醇含量大幅降低，损失率明显超过添加抗氧化剂的花生油，至45 d时，空白花生油中甾醇损失率达到26.70%，潘影[21]的研究也表明，富含甾醇的植物油在储存过程中总甾醇含量随时间延长而缓慢降低。5种花生油在过氧化值分别达到限量指标(空白花生油3.48 d、添加TBHQ的花生油14.33 d、添加茶多酚的花生油10.10 d、添加迷迭香提取物的花生油10.06 d、添加维生素E花生油3.53 d)时，其甾醇损失率分别为1.13%、4.22%、3.34%、4.36%、1.99%。

图5 添加不同抗氧化剂的花生油在加速氧化过程中甾醇含量的变化

图6 添加不同抗氧化剂的大豆油在加速氧化过程中甾醇含量的变化

从图6可以看出，添加维生素E的大豆油在15 d后甾醇含量明显降低，其他4种大豆油中甾醇含量降幅较小且差别不大，这可能是因高剂量维生素E的自身氧化，促进大豆油品质劣变造成其中的甾醇受损[22-23]。5种大豆油在过氧化值分别达到限量指标(空白大豆油9.0 d、添加TBHQ的大豆油25.5 d、添加茶多酚的大豆油7.0 d、添加迷迭香提取物的大豆油9.5 d、添加维生素E的大豆油6.8 d)时，其甾醇损失率分别为1.83%、7.64%、1.90%、3.22%、1.38%。

从图7可以看出，随加速氧化时间的延长，添加TBHQ的花生油维生素E损失率最小，证明TBHQ能有效延缓花生油维生素E被氧化[24]。添加茶多酚的花生油维生素E损失率在前期(30 d之前)小于其他3种花生油，后期的差距缩小。添加维生素E的花生油在15 d之前维生素E含量大幅降低(从初始的570.0 mg/kg降至储存15 d 的273.1 mg/kg)，之后与其他油样(除添加TBHQ的油样)的损失率趋于一致。这可能是因为花生油中额外添加了较高含量的维生素E之后导致其自身氧化加速，表现为其中的维生素E含量在初期迅速下降，但随着储存时间延长和维生素E含量降低，其自身氧化速度随之减慢，维生素E损失率趋于稳定[22]。在5种花生油过氧化值分别达到限量指标(空白花生油3.48 d、添加TBHQ的花生油14.33 d、添加茶多酚的花生油10.10 d、添加迷迭香提取物的花生油10.06 d、添加维生素E花生油3.53 d)时，其维生素E损失率分别为5.07%、15.35%、6.28%、18.11%、13.14%。

图7 添加不同抗氧化剂的花生油在加速氧化过程中维生素E含量的变化

图8 添加不同抗氧化剂的大豆油在加速氧化过程中维生素E含量的变化

从图8可以看出，在加速氧化试验的前期(28 d前)，添加TBHQ的大豆油维生素E损失率很小(从初始的1 037.7 mg/kg降低至储存28 d的859.0 mg/kg)，但超过28 d之后，大豆油中维生素E含量大幅度降低(从储存28 d的859.0 mg/kg降低至储存45 d的219.9 mg/kg)。添加维生素E的大豆油在加速氧化试验的前15 d，维生素E含量大幅降低，15 d之后与其他油样(除添加TBHQ的油样)的损失率趋于一致。在5种大豆油过氧化值分别达到限量(空白大豆油9.0 d、添加TBHQ的大豆油25.5 d、添加茶多酚的大豆油7.0 d、添加迷迭香提取物的大豆油9.5 d、添加维生素E的大豆油6.8 d)时，其维生素E损失率分别为9.37%、16.65%、5.39%、9.29%、11.79%。

3 结 论

通过对一级压榨浓香花生油、三级大豆油以及向其中分别添加TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E等抗氧化剂的油样进行Schaal烘箱法加速氧化试验，并对不同储存期油脂样品的过氧化值、酸价、维生素E和甾醇含量变化趋势进行的分析研究，明确了不同抗氧化剂对一级压榨浓香花生油和三级大豆油氧化稳定性和预测货架期的影响。若以过氧化值达到相应油脂等级的国标限量(一级压榨花生油6 mmol/kg、三级大豆油9.85 mmol/kg)为评价油脂货架期的指标，空白花生油及分别添加油质量0.02%的TBHQ、茶多酚、迷迭香提取物、维生素E的花生油的预测货架期分别为55.7、229.3、161.6、161.0、56.5 d，相应大豆油的预测货架期分别为144、408、112、152、108.8 d，在预测货架期内，5种花生油中甾醇和维生素E的平均损失率分别为不超过3%和12%，5种大豆油中甾醇和维生素E的平均损失率分别为不超过4%和11%。4种抗氧化剂在一级压榨浓香花生油中的抗氧化效果为TBHQ>茶多酚>迷迭香提取物>维生素E；在三级大豆油中的抗氧化效果排序为TBHQ>迷迭香提取物>茶多酚>维生素E。