红树莓籽油贮藏稳定性的主成分分析

董丹，卢志全，唐琳琳，何红英，蒋莹，张福舜，晏雨辰，王金玲,3*

（1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨 150040）（2.黑龙江省宾县农业技术推广中心，黑龙江哈尔滨 150001）（3.黑龙江省森林食品资源利用重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040）

红树莓（Rubus idaeusL.）为多年生蔷薇科悬钩子属灌木型植物，其果实又名覆盆子、托盘等[1]，因其芳香的气味、酸甜的口感和较高的保健价值被誉为“黄金水果”[2,3]。红树莓籽是红树莓在生产加工中的副产物，含有蛋白质、粗脂肪、多种氨基酸、矿物质及维生素[4]，除此之外还含有黄酮、原花青素、花色苷等多种活性成分[5]。红树莓籽油是红树莓籽的重要组成成分，是一种稀有的芳香油，具有抗氧化、抗炎等功能[6]。辛秀兰等[7]研究红树莓籽油的脂肪酸组成，结果表明红树莓籽油中多不饱和脂肪酸含量丰富，其中亚油酸、亚麻酸含量分别为 57.42%、25.41%。不饱和脂肪酸具有降低人体血清胆固醇含量，清除人体多余自由基，预防动脉硬化等功能。因此红树莓籽油具有良好的应用前景和开发价值。

油脂在加工、贮藏过程中受到光照、氧气、高温影响而加剧氧化，生成的过氧化物和氢过氧化物很不稳定，最后分解为醛类、酸类、酮类化合物和其他一些氧化物，这些物质使得油脂品质下降，风味变差，严重影响人体健康[8]。油脂中脂肪酸种类、含量的差异能够影响其氧化速率。研究表明油脂中不饱和脂肪酸的双键数目越多，其越易被氧化[9,10]，油酸、亚油酸和亚麻酸由于双键数目不同，其氧化速度也不同，且相对氧化速度约为油酸:亚油酸:亚麻酸=1:10:20[11]。除脂肪酸外，油脂中还含有植物甾醇、维生素等伴随物，具有抗氧化性[12]和贮藏稳定性[13,14]，能够减缓油脂的酸败速度。

籽油贮藏过程中的变化是一个复杂的过程，本研究在分析测定红树莓籽油贮藏过程中过氧化值、脂肪酸含量等指标变化的基础上，通过主成分分析计算红树莓籽油在贮藏过程中各项指标的权重，各指标之间的关系和各组分与贮藏时间的关系，明确在贮藏过程中起重要作用的指标，为红树莓籽油的开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

红树莓（品种：秋福）采自黑龙江省尚志市，速冻后运回东北林业大学食品科学与工程实验室冻藏。

1.2 仪器与设备

KQ-300DE型数控超声波清洗器，中国昆山市超声仪器有限公司；FA25型高剪切分散乳化机，上海弗鲁克流体机械制造有限公司；RE-2000A旋转蒸发器，河南省巩义市予华仪器有限公司；SHB-IIIS循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；6890N-5973N气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦科技有限公司；UV-5500PC紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司；1200型高效液相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 红树莓籽油的制备

参考唐琳琳等[15]的方法制备红树莓籽油，通过高剪切-超声提取法提取红树莓籽油，红树莓籽粉碎度100目、液料比10 g/mL，在超声波中间歇性的高剪切（启动高剪切10 s，暂停20 s为1个周期，转速15000 r/min）超声15 min，超声温度40 ℃，超声功率270 W，此时红树莓籽油得率为23.34±0.49 g/100 g。

1.3.2 红树莓籽油的贮藏稳定性

采用Schaal烘箱法研究红树莓籽油贮藏稳定性，参考Przybylski等人[16]的方法略有修改，将红树莓籽油避光、密封，置于（60±1 ℃）烘箱中连续加速氧化35 d，每隔24 h振荡油样，每3 d取样，21 d后每7 d取样。

1.4 理化指标分析检测方法

过氧化值参照GB5009.227-2016滴定法，通过气相色谱-质谱联用法测定红树莓籽油脂肪酸组成；通过液相色谱法测定红树莓籽油中β-谷甾醇和α-生育酚；根据 DPPH·、ABTS+·清除率判断红树莓籽油抗氧化能力测定，均参考唐琳琳等人[15]的测定方法。

1.5 数据统计分析

每个实验三次重复，数据采用平均值±标准差表示，采用Excel 2013统计软件进行数据统计与整理；采用Origin 2021、SPASS 20.0对数据进行处理分析并作图；采用邓肯多重范围检验法（Duncan’s Mutiple-Rang test）分析不同数据间的差异显著性（p＜0.05）；采用相关性分析衡量变量因素的相关密切程度；采用主成分分析法提取主成分，计算各个指标权重。

2 结果与分析

2.1 红树莓籽油贮藏过程中脂肪酸的动态变化

红树莓籽油脂肪酸甲酯的总离子流图以第0 d、第35 d红树莓籽油为例，如图1所示，红树莓籽油贮藏过程中脂肪酸的动态变化见表1。

表1 红树莓籽油贮藏过程中脂肪酸的动态变化Table 1 Dynamic changes of fatty acids of red raspberry seed oil during storage

由表1可知，红树莓籽油共检测出20种脂肪酸。在贮藏的0～35 d内，脂肪酸的各个组成成分呈波动性变化。总脂肪酸变化范围为 95.86%～98.21%，在35 d的动态监测中降低了1.77%；饱和脂肪酸变化范围为 3.78%～4.35%，在 35 d的动态监测中增加了0.50%，其中主要含有的软脂酸和硬脂酸变化范围分别为2.05%～2.39%、1.07%～1.55%，在35 d的动态监测中增加了 3.27%、0.46%。不饱和脂肪酸变化范围为 87.86%～90.48%，在 35 d的动态监测中降低了2.53%，其中主要含有的油酸、亚油酸、亚麻酸变化范围分别为 11.51%～12.57%、28.68%～29.98%、47.39%～48.53%，在35 d的动态监测中降低了0.82%、0.68%、1.01%。14-甲基十五烷酸增加了0.18%、11-二十碳烯酸增加了0.04%、二十烷酸降低了0.09%，其他脂肪酸的变化不大。

脂肪酸的组成对油脂的氧化稳定性起重要作用[17]，油脂的不饱和脂肪酸含量越高，饱和脂肪酸含量越低，其稳定性越低[18]。Ali等人[19]对热氧化过程中170 ℃微波焙烤南瓜籽油脂的组成进行研究，结果表明焙烤12 min后的南瓜籽油热氧化9 h后饱和脂肪酸含量增加了 2.75%，多不饱和脂肪酸含量降低了2.93%，多不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸含量降低了7.69%。Chew 等人[20]对粗、精制红麻籽油在加速贮藏过程中的氧化稳定性进行研究，结果表明粗、精制红麻籽油在加速贮藏过程中饱和脂肪酸含量增加，单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量减少，以上实验与本实验结果相似。脂肪酸的氧化速率取决于不饱和程度，不饱和脂肪酸含有的不稳定的双键易断裂，氧化速率加快[21]。在氧化过程中，多不饱和脂肪酸减少是由于多不饱和脂肪酸含有的双键易分解为单不饱和脂肪酸的单双键，随后分解为饱和脂肪酸的单键[22]。单不饱和脂肪酸的增加或减少取决于转移到单不饱和脂肪酸中的多不饱和脂肪酸的氧化速率和转移到饱和脂肪酸的单不饱和脂肪酸的氧化速率[23]。

2.2 红树莓籽油贮藏过程中过氧化值、活性物质含量及抗氧化活性的动态变化

图2为红树莓籽油在60 ℃避光保存条件下贮藏0～35 d中过氧化值、活性物质含量及抗氧化活性的动态变化，其中图2a为过氧化值的动态变化结果、图2b为β-谷甾醇与α-生育酚的动态变化结果、图2c为DPPH·与ABTS+·清除率的动态变化结果。

过氧化值是表示油脂和脂肪酸等被氧化程度的一项重要指标。高温是促进过氧化物形成的因素之一[24]。由图2a可知，在贮藏过程中红树莓籽油过氧化值呈上升趋势。在0～21 d过氧化值平稳上升，第21 d达到9.56±0.49 mmol/kg；在28～35 d过氧化值迅速上升，大于0～28 d过氧化值的上升速率，油脂氧化速度加快，氧化酸败加剧，在第35 d达到34.36±0.78 mmol/kg，此时是第0 d的190.89倍，这与易志[8]贮藏条件对亚麻籽油氧化稳定性的影响的研究中50 ℃的条件下贮藏的过氧化值变化规律相似，但低于其60 ℃时的过氧化值变化值。随贮藏时间的延长过氧化值增加，油脂氧化酸败加快。

由图2b可知，在贮藏过程中红树莓籽油中β-谷甾醇、α-生育酚含量呈先下降后平稳趋势。在0～9 d时β-谷甾醇含量下降迅速，第 9 dβ-谷甾醇含量为61.12±0.66 mg/100 g；在 9～35 d 时β-谷甾醇含量下降缓慢。在0～12 d时α-生育酚含量下降迅速，第12 dα-生育酚含量为10.67±0.48 mg/100 g；在12～35 d时α-生育酚下降缓慢并趋于平缓。推测产生这种变化的原因为油脂刚开始氧化时β-谷甾醇、α-生育酚含量相对较高，α-生育酚失去H结合到过氧化物上，β-谷甾醇作为α-生育酚的增效剂将失去H补充给α-生育酚，继续氧化后β-谷甾醇、α-生育酚含量相对变少，达到化学平衡，β-谷甾醇、α-生育酚含量变化趋于平缓。方冰等[25]通过研究不同生育酚及甾醇含量对大豆油氧化稳定性的影响时发现，β-谷甾醇和α-生育酚的含量在0.30%±1.29%以下，均可以提高大豆油的氧化稳定性，甾醇通过与生育酚的协同作用发挥氧化稳定性；夏钰[26]通过研究贮藏过程中葡萄籽油伴随流出物的变化发现葡萄籽油α-生育酚含量前期下降明显后期下降趋势较小；总甾醇含量呈下降趋势，β-谷甾醇下降趋势明显，这与该文中的数据变化规律相匹配。

由图2c和表2可知，第0 d红树莓籽油DPPH·、ABTS+·清除率均低于 VE。贮藏过程中红树莓籽油DPPH·、ABTS+·清除率先下降后趋于稳定。在0～9 d时籽油DPPH·清除率迅速下降，第9 d DPPH·清除率为48.88%，此时IC50值为9.07 mg/100 g；在9～35 d时 DPPH·清除率无显著性变化。夏钰[26]发现葡萄籽油贮藏过程中伴随流出物的变化，DPPH·清除率在0～35 d内呈线性下降。红树莓籽油在0～3 d时籽油ABTS+·清除率迅速下降，第 3 d ABTS+·清除率为42.68%，此时IC50值为45.12 mg/100 g；在3～35 d时籽油 ABTS+·清除率无显著性变化。Leong等人[27]通过研究加速贮藏对红麻籽油的影响发现红麻籽油对ABTS+·清除率呈先下降后趋于稳定的变化趋势，与本实验结果相似。

2.3 红树莓籽油贮藏过程中油脂的组成与抗氧化活性的相关性分析

由表 3可知，在贮藏过程中红树莓籽油过氧化值、脂肪酸、籽油中β-谷甾醇、α-生育酚与DPPH·清除率、ABTS+·清除率呈现不同相关性。硬脂酸与过氧化值、SFA、DPPH·清除率，油酸与亚油酸、MUFA、MUFA/SFA、α-生育酚，亚油酸与 MUFA、PUFA，亚麻酸与PUFA，MUFA与α-生育酚、MUFA/SFA，PUFA 与α-生育酚，MUFA/SFA 与 PUFA/SFA、UFA/SFA、β-谷甾醇、生育酚，PUFA/SFA与UFA/SFA、β-谷甾醇、α-生育酚，UFA/SFA 与β-谷甾醇、α-生育酚，β-谷甾醇与α-生育酚，DPPH·清除率与 ABTS+·清除率存在极显著正相关；硬脂酸与油酸、MUFA、MUFA/SFA、PUFA/SFA、UFA/SFA、β-谷甾醇、α-生育酚，SFA与MUFA/SFA、PUFA/SFA、UFA/SFA、β-谷甾醇，DPPH·清除率与MUFA/SFA、PUFA/SFA、MUFA/SFA、β-谷甾醇、α-生育酚，ABTS+·与α-生育酚、β-谷甾醇存在极显著负相关。

过氧化值与 SFA，棕榈酸与α-生育酚，油酸与PUFA、UFA/SFA、β-谷甾醇，亚油酸与花生酸、α-生育酚，亚麻酸与β-谷甾醇、α-生育酚，SFA 与DPPH·清除率，MUFA与PUFA、UFA/SFA、β-谷甾醇，PUFA与MUFA/SFA、β-谷甾醇存在显著性正相关；过氧化值与棕榈酸、油酸、亚油酸、MUFA、MUFA/SFA、PUFA/SFA、UFA/SFA，亚麻酸与DPPH·清除率，SFA与α-生育酚存在显著性负相关。红树莓籽油贮藏过程中氧化稳定性降低，过氧化值升高，SFA升高，PUFA降低，UFA/SFA、UFA/SFA、β-谷甾醇、α-生育酚、DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力降低。β-谷甾醇、α-生育酚、DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力与过氧化值无显著相关性，可能对油脂初级氧化影响较小。Zhang等人[28]通过对红麻籽油在加速贮藏过程中生物活性物质进行研究，发现在贮藏过程中红麻籽油中VE和总甾醇含量均降低，且与过氧化值呈负相关，这与本实验中β-谷甾醇与α-生育酚极正显著相关的关系相符。Redondo-Cuevas等人[29]对植物油组分与氧化稳定性的相关性进行分析，采用Rancimat仪测定油脂氧化稳定性，结果表明氧化稳定性与UFA、PUFA、总生育酚呈负相关，总生育酚与UFA、PUFA呈正相关，总生育酚与SFA呈负相关，与本实验结果相似。

35 d 9.15±0.06a 0.75ab 28 d 9.14±0.16a 1.25ab48.51±1±1.77ab48.4 berry seed oil 21 d 9.16±0.22a rasp 18 d 9.14±0.15a 2.04ab48.85±6±.548化变0a态d .21.67a动g storage of red的15 IC50值urin 9.23±0力能12 d 3.03ab49.12±3±TS+·清除g rate IC50 d 9.18±0.22a 1.50ab47 0a.1 ABPH·、.1 DP 9 d ical scavengin 1±.3中9.07±0 47程过藏8ab贮TS+· free rad.00.29a油AB 6 d籽8.98±0莓49.22±树H· and c 2 红PP 1.48b表f D nges o 3 d 7.87±0.09b 45.12±ic ch aam 0.58c yn 0 d 9±Table 2 D 7.04±0.16cd.622 2cd VE .3 6.95±0.2d 4.26±0)/100 g )TS+·IC50/(mg·IC50/(mg /100 g IC50 PHDP AB S+·BT 1·APHDP酚育α-生1-0.898**1醇甾β-谷1 0.974**-0.832**-0.785**0.896**g eg stora AA/SF 18**7**urin UF 0.85 0.81-0.784**0.963**-0.576 il d FA/S ***FA 0.999*1 77**析0.848*0.813*.7-0.576分PU -0性关erry seed o相FA/S 7**0**7**5**56的1性FA 0.95 0.97 0.87 0.85-0.794**-0.5活MU化氧6*2抗FA .6与PU 0.669*0.62 0.779*-0-0.426成组xidant activity of raspb的FA 1.383脂MU 0.742*1 0.786**-0.627-0油d antio中an程A 1.55过SF -0.549-0.501.93 0**0.816**-0.98 8**0.6 27-0.984**0.662*0.636*-0.795**0.730*0.709*-0-0.735*-0.726*-0藏贮position酸9129 0.662*0.35 alysis of oil com 1-0.213 0.280.48 0.24 0.25 0.2467油 生籽 花0.46-0.151-0.307莓树 酸3 红 麻1.48179*73*.474 2*0.242 0.594亚0.933**-00.600 0.603 0.604.6-0.6-0表orrelation an酸**油.770**10.592 0.71-0.402* 1.000**0.771*0.745*0.843** 0.814**0.598 0.499 0.519 0.5968*-0亚-0.381-0.244 Table 3 C 酸76油10.599 0.283-0.3酸** 0.625* 0.660** 0.727** 0.783**0.72 9脂1硬-0.548 0-0.483-0.242-0.568 0.60酸8榈164*.563棕.6-00.601 -0.817*0.492 0.117 0.492-0.482 0.882** -0.546 0.613 -0.820*0.29 0.583 -0.965*0.474 -0.893*0.496 -0.911*0.578 -0.865*0.663* -0.833*-0.498 0.872** -0.625-0值化7**398148*72*91*7823氧1.3.4.538.5.6过-0.671*0.81-0.719*-0.696*-0-00.664*-0.724*-0-0.7-0.6-0.6-0-0-0.391 0.305值FA FA A ·目化酸酸酸酸酸酸A FA FA /S /S 醇酚项氧榈脂油油麻生SF FA A/SF 甾育PH TS+·过棕硬 亚亚花MU PU MU FAPU UF β-谷 α-生DP AB。关相著显上）侧双（平水00.05*在2）；（关相著显极上）侧双（平水0.01**在1）：（注

表5 主成分载荷矩阵、特征向量和权重分析Table 5 Principal component load matrix, feature vector and weight analysis

2.4 红树莓籽油贮藏过程中综合品质的主成分分析

采用主成分分析法以红树莓籽油贮藏过程中过氧化值、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、SFA、MUFA、PUFA、UFA、β-谷甾醇、α-生育酚、DPPH·清除率、ABTS+·清除率为指标进行主成分分析。结果见表4、表5。

根据红树莓籽油在 0～35 d的贮藏中各个组分的含量，用于主成分分析。结合表4、表5可知，提取出的4个主成分的累积方差贡献率为93.30%＞80%，即可解释原变量 93.30%的信息且基本反映了所有原变量的信息。在红树莓籽油加速贮藏过程中 PUFA、UFA、亚油酸、亚麻酸、α-生育酚、油酸、MUFA、β-谷甾醇、花生酸、过氧化值、DPPH·清除率、硬脂酸占红树莓籽油加速贮藏过程中综合指标中 88.26%的权重，是红树莓籽油加速贮藏稳定性的重要指标，其中的PUFA权重最高为9.56%，其次为UFA 9.43%，再次亚油酸9.24%，权重越高则对籽油的贮藏稳定性影响越大。第一主成分的特征值为 9.83，贡献率为65.54%，代表了全部信息的65.4%，主要反映了棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、MUFA、UFA、PUFA、α-生育酚、β-谷甾醇、DPPH·清除率、ABTS+·清除率正显著相关，过氧化值、硬脂酸负显著相关，对第一主成分贡献最大的为α-生育酚和β-谷甾醇，载荷量分别是 0.962和 0.926；第二主成分的特征值为1.631，贡献率为10.87%，主要代表亚油酸和ABTS+·的含量；第三主成分特征值为1.439，贡献率为9.59%，主要代表棕榈酸的含量；第四主成分特征值为1.095，贡献率为7.30%，主要代表过氧化值的含量。

可利用F1、F2、F3和F4这4个新的综合指标来替代原来的15个指标对红树莓籽油的贮藏的过程中各个组分进行分析。第一主成分的特征向量分别乘以 15个原始变量标准化之后的变量即为第一主成分的函数表达式，同理可以得出第二、第三主成分和第四主成分的函数表达式，计算整理得到的 4个主成分的函数表达式分别为（其中Z过氧化值～ZABTS+·为标准化变量）：

各因素权重计算：将各因素在综合得分模型中的系数进行归一化处理。权重 1=综合系数绝对值/各因素综合系数绝对值之和。

红树莓籽油的贮藏第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）相关载荷图和主成分得分图如图3所示，PC1主要对贮藏时间进行了划分，其中贮藏的0 d和3 d的红树莓籽油分布在 PCA得分图（3b）的第四象限，说明其与PC1成正相关，与PC2成负相关，棕榈酸、α-生育酚、β-谷甾醇、DPPH·清除率、ABTS+·清除率与PC1呈正相分布，与PC2呈负相分布；在贮藏的6 d和9 d的红树莓籽油分布在 PCA得分图（3b）的第一象限，说明其与在PC1和PC2均为正相关，亚油酸、亚麻酸、花生酸、PUFA、UFA、油酸、MUFA在PC1和PC2上呈正向分布，即这些组分在红树莓籽油贮藏的6 d和9 d均与PC1、PC2呈正相关；贮藏的12 d和35 d的红树莓籽油分布在第二、三象限，与PC1成负相关，其中15、18、21 d与PC2呈正相关并与SFA和硬脂酸对应，12、28、35 d与PC2呈负相关并与过氧化值对应，即在红树莓籽油贮藏的0～9 d油脂的成分变化较大，且以0～3 d内的α-生育酚、β-谷甾醇、DPPH·清除率、ABTS+·清除率变化较大，表现出油脂的起始氧化速度较快，并对这些指标有较大影响，3～9 d内不饱和脂肪酸变化较大，对于向饱和脂肪酸的大量转化具有指向性，在15～21 d内SFA和硬脂酸含量变化较大，在28～35 d内过氧化值含量变大即油脂氧化速度加快，氧化酸败加剧。

采用 Schaal烘箱法对红树莓籽油货架期进行预测，60 ℃条件下实验1 d相当于20 ℃条件下储存16 d[30]。根据植物油食品安全国家标准（GB 2716-2018）规定，植物原油的过氧化值应≤0.25 g/100g即≤9.85 mmol/kg，红树莓籽油在60 ℃，避光密封保藏贮藏条件下第21 d达到9.56±0.49 mmol/kg接近标准上限，预测20 ℃货架寿命为336 d，并通过与PCA分析结果结合，籽油在20 ℃，避光密封保藏贮藏条件下在16 d内进行抗氧防腐干预较佳，48 d以后干预则抗氧防腐效果微弱。王芳梅等[31]对通过Schaal烘箱法对新疆打瓜籽油进行货架期预测，结果表明 60 ℃条件下货架期为204 h，预测20 ℃货架期为136 d。除此之外还可通过和建立动力学模型预测货架期，朱式业等[32]研究茶多酚对牡丹籽油氧化稳定性影响及货架期预测，结果表明牡丹籽油氧化反应动力学模型为预测25 ℃条件下添加0.02%茶多酚的牡丹籽油货架期为645.30 h。本实验中红树莓籽油为毛油，如果经过加工去除杂质、脱胶、脱酸等精炼工艺，通过降低籽油的杂质，并适当添加抗氧化剂，抑制氧化反应的速率，则实际货架期可能更长。

3 结论

对加速贮藏期间红树莓籽油的脂肪酸组成、过氧化值、活性物质含量及抗氧化活性的动态变化进行测定，并采用主成分分析法进行权重分析。结果表明：随着红树莓籽油贮藏时间的延长，红树莓籽油鉴定出的 21种脂肪酸组成发生变化，总脂肪酸的含量降低1.77%，饱和脂肪酸含量增加了0.57%，不饱和脂肪酸降低了2.53%，不饱和脂肪酸变化量最大；红树莓籽油的过氧化值呈持续上升趋势，在28 d后呈指数型增长，35 d是第0 d的190.89倍；红树莓籽油中β-谷甾醇和α-生育酚含量、DPPH·和ABTS+·清除率都呈现先下降后趋于平缓的动态趋势变化；关性分析表明过氧化值与SFA、MUFA、PUFA、β-谷甾醇、α-生育酚、DPPH·、ABTS+·清除率具有一定相关性；PUFA 是对红树莓籽油贮藏稳定性影响最大的指标；红树莓籽油贮藏的0～9 d油脂的组成变化较大，且以0～3 d内的不饱和脂肪酸的向不饱和脂肪酸的转化速度较快；预测籽油在20 ℃，避光密封保藏贮藏条件下在16 d内进行抗氧防腐干预较佳，48 d以后干预则抗氧防腐效果微弱。本实验结果为红树莓籽油的贮藏与开发利用提供理论参考。