抗氧化剂对南极磷虾油氧化稳定性的影响研究

2021-03-30胥亚夫俞存兵余奕珂郭忠吴微张庆香郝兰张千

食品研究与开发 2021年6期

胥亚夫，俞存兵，余奕珂，郭忠，吴微，张庆香，郝兰，张千

（辽渔集团有限公司，辽宁大连 116113）

南极磷虾油中含有较多的ω-3系列多不饱和脂肪酸[1]，通过气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）分析，其中最重要的二十二碳六稀酸（docosahexaenoic acid，DHA）和二十碳五稀酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）的含量高达 15.86%[2]，他们具有多种重要的生理和保健功能[3]。但是在虾油生产加工过程中，由于涵盖较长时间的高温作业，以及受到氧元素、金属元素以及自由基等其他因素的影响，导致虾油很容易被氧化生成过氧化物、醛、酮类的有害化合物，从而导致虾油中磷脂型不饱和脂肪酸EPA和DHA、虾青素等关键性功能成分的营养损失，被氧化的虾油不仅颜色与口感变差，而且会使得磷虾油失去原有的营养与保健价值[4]，进而影响虾油的品质稳定性和产品货架期[5]。

为了防止虾油在加工过程中发生氧化，减少加工过程中氧化反应的发生，研究磷虾油的氧化稳定性提升技术极其重要。本文对于磷虾油生产加工和贮藏过程中的氧化稳定性进行专项研究，通过在不同阶段添加不同作用原理的抗氧化剂等方式，减少虾油现有生产工艺和贮藏过程中的营养功效成分的损失，旨在进一步提升虾油的氧化稳定性。传统的化学合成抗氧化剂丁基羟基茴香醚（butyl hydroxyanisole，BHA）、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（butylated hydroxytoluene，BHT）、没食子酸丙酯（propyl gallate，PG）和特丁基对苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）具有较好的抗氧化效果，并在油脂中得到了一定的应用，但其潜在的毒性甚至致癌，具有较高的食品安全风险，许多国家已禁止其使用[6]。天然抗氧化剂与人工合成抗氧化剂相比，具有天然、高效、低毒等优点[7]，天然抗氧化物质被用来作为抗氧化剂添加到动物油脂中将成为一种趋势[8]。

近年来，迷迭香提取物、维生素E和茶多酚等天然抗氧化剂已经越来越多地应用到鱼油等油脂食品的加工中，迷迭香提取物能够淬灭单重态氧，清除自由基，切断脂类自动氧化连锁反应[9]；维生素E的抗氧化机理是它不仅能够产生酚氧基，猝灭并与单线态氧发生反应，保护不饱和脂肪酸免受损伤，还能与超氧阴离子和羟基自由基结合发生氧化，避免不饱和脂肪酸受到自由基攻击，从而达到抑制油脂发生氧化酸败[10]；茶多酚对超氧化物阴离子自由基具有很强的消除效应和极强的抗氧化活性[11]。

目前，关于天然抗氧化剂应用在磷虾油中以及对于虾油在生产和贮藏过程中氧化稳定性的研究比较少，本研究对于磷虾油生产和贮藏过程中的氧化稳定性进行专项研究，以过氧化值（peroxide value，POV）为考察指标，通过比较在不同加工阶段添加迷迭香提取物、维生素E和茶多酚3种天然抗氧化剂，并采用加速试验方法考察3种抗氧化剂对磷虾油抗氧化活性，最终确定添加抗氧化剂的最佳阶段、种类和最佳添加浓度，从而减少虾油在现有生产工艺和贮藏过程中的营养功效成分损失，提升磷虾油的氧化稳定性，所得结果将为虾油在生产和贮藏过程中的品质提升提供技术参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵、RE-2000E型旋转蒸发仪：巩义市予华仪器有限责任公司；HWS-080恒温恒湿加速试验箱：上海精宏实验设备有限公司；BS110S电子分析天平：德国赛多利斯公司；电位滴定仪：美国梅特勒公司。

1.2 材料与试剂

南极磷虾：辽渔集团远洋捕捞公司；迷迭香提取物：海南舒普生物科技有限公司；天然VE：海斯夫生物有限公司；茶多酚：成都华高生物制品有限公司；食品级无水乙醇：天津市富宇精细化工有限公司；三氯甲烷、冰醋酸、硫代硫酸钠、碘化钾（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.3 方法

1.3.1 萃取阶段添加抗氧化剂试验

取同一批次南极磷虾粉，在萃取阶段分别加入不同浓度的天然VE、迷迭香提取物和茶多酚，与乙醇按照一定比例进行混合，萃取2 h后进行固液分离，萃取液进行减压蒸馏，提取磷虾油，除去乙醇后，即得到南极磷虾油。将虾油盛放于样品瓶中，采用Schaal加速试验方法[12]，将各组样品分别置于温度为37℃，湿度为75%的恒温恒湿培养箱中进行强制氧化，在0、30、60、90 d时分别取样进行测定过氧化值（POV：meq/kg），共测4次，每个试验组做3个平行。

1.3.2 成品油阶段添加抗氧化剂试验

取同一批次南极磷虾粉，与乙醇按照一定比例进行混合，萃取2 h后进行固液分离，萃取液进行减压蒸馏，提取磷虾油，除去乙醇后，即得到南极磷虾油。将虾油盛放于样品瓶中，取相同质量的虾油，分别向其中添加不同浓度的天然VE、迷迭香提取物和茶多酚，然后再将各组样品分别置于温度为37℃，湿度为75%的恒温恒湿培养箱中进行强制氧化，在0、30、60、90 d时分别取样进行测定过氧化值（POV：meq/kg），共测4次，每个试验组做3个平行。

1.4 测定指标及分析方法

过氧化值测定方法参照国标方法GB 5009.227—2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》，制备的油脂试样在三氯甲烷和冰乙酸中溶解，其中的过氧化物与碘化钾反应生成碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘。用过氧化物相当于碘的质量分数或1 kg样品中活性氧的毫摩尔数表示过氧化值的量。

1.5 数据处理

数据处理以及图表制作均通过Microsoft Excel2007软件完成。

2 结果与分析

2.1 萃取阶段添加3种抗氧化剂效果的比较

在萃取阶段，分别加入不同浓度的3种天然抗氧化剂（天然VE、迷迭香提取物和茶多酚），每种抗氧化剂选取4个浓度，以过氧化值为指标，抗氧化效果如图1～图3所示。

图1 萃取阶段添加不同浓度天然VE的抗氧化性比较Fig.1 Comparison of antioxidant properties of natural VEwith different concentration in extraction stage

图2 萃取阶段添加不同浓度迷迭香提取物的抗氧化性比较Fig.2 Comparison of antioxidant properties of rosemary extracts with different concentration in extraction stage

图3 萃取阶段添加不同浓度的茶多酚抗氧化性比较Fig.3 Comparison of antioxidant properties of tea polyphenols with different concentration in extraction stage

从图1中可以看出，与空白对照样品相比，在30 d～90 d的贮藏过程中，低浓度组0.2%的天然VE均具有比较明显的降低虾油中过氧化值的效果，0.3%的天然VE在贮藏30 d～60 d具有降低虾油中过氧化值的作用，但在贮藏后期60 d～90 d的过程中，没有表现出具有降低虾油中过氧化值的作用。在萃取阶段添加0.4%和0.5%的天然VE在贮藏60 d时，过氧化值水平均高于空白样品，没有表现出降低虾油中过氧化值的作用。通过对不同浓度的VE组抗氧化剂综合比较，最佳VE添加量为0.2%。

从图2中可以看出，与空白对照样品相比，迷迭香提取物基本没有降低虾油中过氧化值的作用。与添加其他种类的抗氧化剂组变化趋势不同，贮藏0 d时，添加迷迭香抗氧化剂虾油中的过氧化值较高于其它贮藏时间阶段，分析这与所选抗氧化剂本身所含的有效成分有很大关系，若所选抗氧化剂种类不能与虾青素起到协同抗氧化作用，不能阻止虾油在加工过程中发生氧化，进而导致虾油在加工中已发生严重氧化，所以在0 d起始时过氧化值很高，在贮藏后期氢过氧化物分解成其他有害产物，进而过氧化值有所降低。

从图3可以看出，与空白对照样品相比，添加0.02%、0.03%和0.04%的茶多酚组基本没有降低虾油中过氧化值的效果，相比之下，添加高浓度0.06%的茶多酚在贮藏过程中具有一定的降低过氧化值的作用。通过对不同浓度的茶多酚组抗氧化剂相比较，最佳茶多酚添加量为0.06%。

最佳抗氧化剂添加量不同，这与所选用的抗氧化剂本身所含有的有效成分的量有很大关系，也与有效成分的自由基吸收能力密切相关，同时也不能排除非有效成分的影响[13]。

将空白样品（0%），最佳浓度的天然VE（0.2%）和茶多酚（0.06%）进行抗氧化性能比较，结果见图4。

图4 萃取阶段添加天然VE（0.2%）和茶多酚（0.06%）抗氧化性比较Fig.4 Comparison of antioxidant properties of natural VE（0.2%）and tea polyphenol（0.06%）added in the extraction stage

图4显示，0.2%添加量的VE组抗氧化效果最为明显，试验贮藏60 d时，添加抗氧化剂组样品效果最为明显，在贮藏后期，仍然具有一定的抗氧化效果。

2.2 成品油阶段添加3种抗氧化剂效果的比较

在成品油阶段，分别加入不同浓度的3种天然抗氧化剂（天然VE、迷迭香提取物和茶多酚），每种抗氧化剂选取4个浓度，以过氧化值为指标，抗氧化效果如图5～图7所示。

图5 成品油阶段添加不同浓度天然VE的抗氧化性比较Fig.5 Comparison of antioxidant properties of natural VEwith different concentration in product oil stage

图6 成品油阶段添加不同浓度迷迭香提取物的抗氧化性比较Fig.6 Comparison of antioxidant properties of rosemary extracts with different concentration in product oil stage

图7 成品油阶段添加不同浓度茶多酚的抗氧化性比较Fig.7 Comparison of antioxidant properties of tea polyphenols with different concentration in product oil stage

由图5可知，与空白对照样品相比，只有0.4%的天然VE具有一定的降低虾油中过氧化值的效果，其他VE组基本没有降低过氧化值的作用。随着贮藏时间的延长，虾油中的过氧化值基本呈现先降低再升高的趋势，在30 d时，出现了最低值，这与添加抗氧化剂的阶段有一定关系，在前期抗氧化剂会表现出一定的降低过氧化值的作用。成品油阶段添加不同浓度的VE，最佳添加量为0.4%。

图6和图7分别为在成品油阶段添加不同浓度的迷迭香提取物和茶多酚在贮藏过程中的抗氧化效果比较，与萃取阶段不同，在成品油阶段添加迷迭香和茶多酚基本上没有提升虾油氧化稳定性的作用。综合而言，成品油阶段添加不同的抗氧化剂，最佳抗氧化剂为添加量0.4%的VE。

2.3 萃取阶段和成品油阶段添加抗氧化剂效果比较

经过萃取阶段和成品油阶段采用相同浓度的天然VE对比，选择在不同阶段最佳的天然VE浓度，将成品油阶段最佳抗氧化剂V（E0.4%）与萃取阶段最佳抗氧化剂V（E0.2%）进行抗氧化性能比较，结果见图8。

图8 萃取阶段添加最佳VE（0.2%）与成品油阶段添加最佳VE（0.4%）的抗氧化性比较Fig.8 Comparison of antioxidant properties between the best VE（0.2%）in extraction stage and the best VE（0.4%）in product oil stage

从图8可知，在萃取阶段添加VE（0.2%）的抗氧化效果优于在成品油阶段添加VE（0.4%）的抗氧化效果，在贮藏初期即表现出较成品油阶段添加VE较好的抗氧化效果，在贮藏后期仍然比成品油阶段添加VE具有更好的抗氧化效果，只有在贮藏30 d时的过氧化值较成品油阶段添加VE的过氧化值较高，这与在不同阶段添加抗氧化剂VE，虾油中过氧化值的变化趋势不一致有关，达到峰值的步伐有所不同，整体上，在萃取阶段添加VE较在成品油阶段添加VE具有更好的抗氧化效果。在萃取阶段使用更低的VE添加量却可以起到更好的抗氧化效果，这与抗氧化剂添加的工段有密切的关联。在虾油提取过程中，含有较长时间的高温浓缩过程容易导致氧化反应的发生，在氧化反应开始前对虾油中的易氧化成分进行保护，会有效阻止不饱和脂肪酸被氧化生成氢过氧化物的过程，从而降低虾油中的过氧化值。