濃香和精煉葵花籽油加速氧化過程中綜合品質(zhì)變化的差異

連四超，劉玉蘭，孫國昊，馬宇翔，劉昌樹，鄭秀倩

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院， 鄭州450001； 2.佳格投資(中國)有限公司,江蘇 太倉 215400)

我國是植物油生產(chǎn)和消費大國，食用植物油消費量逐年增長，2020年食用植物油消費已逾4 000萬t，其中葵花籽油約180萬t[1]。葵花籽油因富含人體必需脂肪酸亞油酸(含量48.3%～74.0%)[2-3]和獨特的堅果風(fēng)味受到消費者喜愛。但也正因為葵花籽油含有較多的不飽和脂肪酸而容易受到氧氣、光照、溫度、水分等因素影響發(fā)生氧化酸敗，造成品質(zhì)劣變[4]。添加抗氧化劑如TBHQ能減緩葵花籽油的氧化酸敗[5-7]。此外，近年來濃香型葵花籽油的生產(chǎn)受到關(guān)注[8]，濃香葵花籽油與精煉葵花籽油因制油和精煉工藝的不同，其風(fēng)味及其他指標(biāo)的差異較大[9-11]，而2種葵花籽油氧化穩(wěn)定性差異及TBHQ對2種葵花籽油氧化穩(wěn)定性、風(fēng)味及其他綜合品質(zhì)影響差異的研究卻少有報道。為明確2種葵花籽油氧化穩(wěn)定性，預(yù)測貨架期，氧化過程中營養(yǎng)成分、揮發(fā)性風(fēng)味成分變化的差異，以及添加抗氧化劑對2種葵花籽油綜合品質(zhì)影響的差異，本研究以濃香葵花籽油和精煉葵花籽油為原料，分別向2種葵花籽油中添加TBHQ，采用Schaal烘箱法對空白葵花籽油及添加TBHQ的葵花籽油進(jìn)行加速氧化試驗，定期取樣對其過氧化值、酸值、維生素E、甾醇和揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測，通過對葵花籽油樣各指標(biāo)變化的分析研究濃香葵花籽油、精煉葵花籽油及添加TBHQ對不同葵花籽油氧化穩(wěn)定性及綜合品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

1.1.1 原料與試劑

濃香葵花籽油、精煉葵花籽油，均為一級成品油，取自國內(nèi)某葵花籽油加工企業(yè)，未添加抗氧化劑。

TBHQ，廣東省食品工業(yè)研究所(純度≥99.0%)；α-、β-、γ-、δ-生育酚和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥95.0%)，Sigma-Aldrich公司；β-谷甾醇(純度99.5%)、豆甾醇(純度95.0%)、菜油甾醇(純度99.5%)、膽固醇(純度99.0%)、5α-膽甾烷醇(純度≥95.0%)，美國Sigma公司；N，O-雙三甲基硅基三氟乙酰胺(BSTFA)+1%三甲基氯硅烷(TMCS)，F(xiàn)luka公司；正己烷(色譜純)，美國VBS公司；超純水；冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、淀粉、硫代硫酸鈉、無水硫酸鈉、鹽酸等，鄭州綠農(nóng)化學(xué)試劑經(jīng)營部；其他試劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

Waters e2695型高效液相色譜儀，美國Waters公司；GAgilent GC-7890B氣相色譜儀、7890B/5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；MTN-2008W氮吹濃縮儀，天津奧特賽恩斯儀器有限公司；Eppendorf Multipette E3x電動移液器，德國Eppendorf公司；電熱烘箱，上海高致精密儀器有限公司；同時蒸餾萃取裝置，鄭州興華玻璃儀器廠；Milli-Q超純水機。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗油樣的制備

稱取濃香葵花籽油和精煉葵花籽油各2份，每份400 g，分別置于4個500 mL燒杯中；向其中1份濃香葵花籽油、1份精煉葵花籽油樣中分別加入油質(zhì)量0.02%的TBHQ，另外1份濃香葵花籽油、1份精煉葵花籽油樣中不添加抗氧化劑，作為空白對照。

1.2.2 油脂加速氧化試驗及貨架期預(yù)測

采用Schaal烘箱法[12]進(jìn)行油脂加速氧化試驗。將試驗油樣敞口置于(63±1)℃恒溫烘箱中，定期取樣檢測油樣的過氧化值、酸值、維生素E含量、甾醇含量、揮發(fā)性風(fēng)味成分含量等。根據(jù)Arrhenius公式即油脂在63℃烘箱中存放1 d相當(dāng)于在室溫(25℃)條件下儲存16 d計算油脂的預(yù)測貨架期。

1.2.3 油樣主要指標(biāo)測定

酸值測定參照GB 5009.229—2016；過氧化值測定參照GB 5009.227—2016；甾醇組分含量測定參照GB/T 25223—2010及魏佳麗等[13]的方法；維生素E組分含量測定參照GB/T 26635—2011和溫運啟等[14]的方法。

1.2.4 油樣中揮發(fā)性風(fēng)味成分的測定

參考劉玉蘭等[15]的方法，采用同時蒸餾萃取(SDE)和氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)技術(shù)對葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定性定量分析。

蒸餾萃取：采用同時蒸餾萃取裝置進(jìn)行萃取。稱取30 g油樣于500 mL蒸餾燒瓶中，依次加入200 μL 4-壬醇(作為內(nèi)標(biāo))、100 mL蒸餾水(作為蒸發(fā)溶劑)、25 mL 0.3 g/mL氯化鈉溶液(作為消泡劑)，加入轉(zhuǎn)子，放入油浴鍋中。收集瓶中加入40 mL二氯甲烷，放入60℃水浴鍋中。待右側(cè)蒸餾管壁出現(xiàn)冷凝液時開始計時，萃取3 h后，冷卻至室溫，收集蒸餾液，加入約2 g無水硫酸鈉，-20℃冷藏12 h，氮吹濃縮至1 mL，過0.22 μm濾膜后待GC-MS分析，每個樣品萃取3次。

GC條件：HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；前進(jìn)樣口溫度250℃；載氣為氦氣(純度≥99.999%)；恒流模式，流速1.8 mL/min；不分流進(jìn)樣；升溫程序為起始溫度40℃，保持3.5 min，以4℃/min的速率升溫到230℃，保持8 min，以10℃/min的速率升溫至280℃，保持5 min。MS條件：離子源溫度230℃，傳輸線溫度240℃，電子轟擊離子源，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍(m/z)30～500。

定性定量分析：采用Agilent MSD化學(xué)工作站將檢測的各組分質(zhì)譜信息與NIST17質(zhì)譜庫進(jìn)行匹配定性，僅報道正反匹配度均大于80的化合物。采用內(nèi)標(biāo)法對揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定量，按下式計算揮發(fā)性成分含量。

(1)

式中：Ci為未知物i的含量，mg/kg；ms為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量，mg；Ai和As分別為未知物峰面積和內(nèi)標(biāo)物的峰面積；m為稱取的葵花籽油質(zhì)量，g；Fi為未知物i對內(nèi)標(biāo)物的相對質(zhì)量校正因子，本試驗中均為1。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

每組樣品做3次平行試驗，結(jié)果取平均值，試驗結(jié)果用GraphPad prism 8繪圖，用IBM SPSS Statistics 25軟件作單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種葵花籽油在加速氧化期間過氧化值的變化(見圖1)

圖1 2種葵花籽油在加速氧化期間過氧化值的變化

從圖1可以看出，隨著加速氧化時間的延長，2個空白葵花籽油的過氧化值上升明顯，尤其是加速氧化7 d后，精煉葵花籽油過氧化值的升幅明顯高于濃香葵花籽油。添加TBHQ的2個葵花籽油的過氧化值均上升緩慢且升幅相差較小。這表明TBHQ能有效抑制葵花籽油的氧化，與花生油、大豆油的表現(xiàn)[16]相似，并且濃香葵花籽油的氧化穩(wěn)定性優(yōu)于精煉葵花籽油，一方面可能是因為濃香葵花籽油生產(chǎn)中炒籽過程形成的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物具有一定的抗氧化活性，另一方面是精煉葵花籽油在精煉過程中損失了部分具有抗氧化作用的角鯊烯、甾醇、維生素E等成分[17]，因此表現(xiàn)出精煉油脂的氧化穩(wěn)定性低于濃香型油脂，此結(jié)果與柴杰等[18]的研究結(jié)果一致。

對照GB/T 10464—2017《葵花籽油》中一級壓榨葵花籽油過氧化值(≤7.5 mmol/kg)和一級精煉葵花籽油過氧化值(≤5.0 mmol/kg)的限量指標(biāo)，空白和添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白和添加TBHQ的精煉葵花籽油的過氧化值達(dá)到限值的時間分別為4、17、3、6 d，根據(jù)63℃與25℃貨架期壽命系數(shù)16計算[12]，在25℃條件下，2種濃香葵花籽油和2種精煉葵花籽油的貨架期分別為64、272、48、96 d。添加TBHQ可使?jié)庀憧ㄗ延汀⒕珶捒ㄗ延偷呢浖芷诜謩e延長3.25倍和1倍。

2.2 2種葵花籽油在加速氧化期間酸值的變化(見圖2)

圖2 2種葵花籽油在加速氧化期間酸值的變化

從圖2可以看出，精煉葵花籽油的初始酸值明顯低于濃香葵花籽油，這是因為精煉葵花籽油經(jīng)過了脫酸處理。在加速氧化期間，空白與添加TBHQ的濃香葵花籽油的酸值升幅無明顯差別，至加速氧化試驗結(jié)束時，2種濃香葵花籽油的酸值(KOH)從初始的0.34 mg/g分別升高至0.48 mg/g和0.41 mg/g。但添加TBHQ對抑制精煉葵花籽油的酸值升高有較明顯作用，空白和添加TBHQ的精煉葵花籽油的酸值(KOH)從初始的0.084 mg/g分別升高到0.35 mg/g和0.19 mg/g。對照GB/T 10464—2017《葵花籽油》中一級壓榨葵花籽油酸值(KOH)(≤1.5 mg/g)和一級精煉葵花籽油酸值(KOH)(≤0.50 mg/g)的限量指標(biāo)，4個葵花籽油樣的酸值均未超標(biāo)。

2.3 2種葵花籽油在加速氧化期間維生素E含量的變化(見圖3)

從圖3可以看出，濃香葵花籽油的初始維生素E含量高于精煉葵花籽油(高出約50 mg/kg)，這是因為精煉過程中的堿煉脫酸、吸附脫色和蒸餾脫臭過程均會造成維生素E的損失[18-19]。隨著加速氧化時間的延長，2種空白葵花籽油中維生素E含量均明顯降低；添加TBHQ后，濃香和精煉葵花籽油中維生素E損失均明顯降低。經(jīng)21 d的加速氧化試驗，空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油中維生素E的損失率分別為50.63%、23.72%、32.51%、17.82%。鄧金良等[20]的試驗結(jié)果也表明TBHQ可以有效減少濃香花生油儲存過程中維生素E的損耗。此外，本試驗檢測結(jié)果顯示，葵花籽油中維生素E有4種生育酚，其中α-生育酚和γ-生育酚是主要組分，分別占維生素E總量的73%、25%，這與覃建龍等[21]的報道相符。

圖3 2種葵花籽油在加速氧化期間維生素E含量的變化

2.4 2種葵花籽油在加速氧化期間甾醇含量的變化(見表1)

表1 2種葵花籽油在加速氧化期間甾醇含量的變化

從表1可以看出，葵花籽油中的甾醇主要是β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇，其中β-谷甾醇占甾醇總量的75%以上?？瞻缀吞砑覶BHQ的濃香葵花籽油中甾醇總量無論是初始或經(jīng)加速氧化均高于精煉葵花籽油，這是因為精煉過程造成了葵花籽油中甾醇的損失[22]。經(jīng)21 d的加速氧化試驗，空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油中甾醇損失率分別為20.73%、13.22%、15.43%、8.30%，可以看出添加抗氧化劑TBHQ能減少甾醇損失率。

2.5 2種葵花籽油在加速氧化期間揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化(見表2)

從表2可以看出，初始濃香葵花籽油共檢測出9類(除表中列出的7類之外，其他還有苯類、酚類)98種揮發(fā)性成分(因文章篇幅所限，未將具體的揮發(fā)性組分列出，下同)，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總量為10.31 mg/kg，其中含量最高的是烯烴類物質(zhì)，其次是雜環(huán)類物質(zhì)，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的46.94%和31.23%，烯烴類物質(zhì)表現(xiàn)出松香味和葵花籽味[23-24]，雜環(huán)類物質(zhì)中吡嗪類物質(zhì)有8種，占雜環(huán)類物質(zhì)的75.16%，其中2-甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪分別占雜環(huán)類物質(zhì)的41.88%、6.91%、5.87%，這些成分對濃香型油脂的烤香、類堅果香、烘焙香等特征風(fēng)味起到重要作用[25-26]。經(jīng)21 d的加速氧化，空白濃香葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)僅剩5類(烷烴類、醛類、酮類及其他苯類、酚類)45種組分，總量減少至3.54 mg/kg，其中雜環(huán)類、烯烴類、醇類和酯類物質(zhì)幾乎損失殆盡，烷烴類、醛類、酮類物質(zhì)含量明顯增加(分別為初始含量的1.5、5.0倍和3.8倍)，在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量中的占比分別由初始的4.36%、4.36%、1.16%升高至19.21%、62.99%、12.71%，醛類、酮類物質(zhì)通常被認(rèn)為與油脂氧化酸敗有關(guān)[27]。

表2 2種葵花籽油在加速氧化期間揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化

經(jīng)21 d的加速氧化，添加TBHQ的濃香葵花籽油中檢測出10類(表中所列8類及其他苯類、酚類)41種揮發(fā)性成分，總量高達(dá)22.29 mg/kg，與同期的空白濃香葵花籽油相比，最明顯的區(qū)別是出現(xiàn)了醌類物質(zhì)且其含量隨加速氧化時間延長而大幅升高，在加速氧化21 d時醌類物質(zhì)含量占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的74.83%，醌類物質(zhì)為TBHQ氧化分解產(chǎn)物叔丁基對苯醌[28]。同時，在空白濃香葵花籽油中幾乎損失殆盡的雜環(huán)類、烯烴類、醇類和酯類物質(zhì)在添加TBHQ的油樣中均有一定程度的保留(保留率分別為32%、34%、35%和29%)，烷烴類、醛類、酮類物質(zhì)含量有所升高(分別為初始含量的1.2、3.9倍和3.1倍)，但升幅小于空白濃香油樣。此外，醛類物質(zhì)中呈現(xiàn)清香味的(E)-2-庚烯醛和呈現(xiàn)果香味、油脂味的壬醛[29-30]在油樣中的保留效果較好，兩者在醛類物質(zhì)中占7.77%。但由于揮發(fā)性風(fēng)味成分中醌類物質(zhì)占據(jù)絕對優(yōu)勢，因此在一定程度上掩蓋了吡嗪類物質(zhì)對濃香葵花籽油堅果烘焙香和烤香的特征風(fēng)味，對濃香葵花籽油固有風(fēng)味造成了不良影響。

初始精煉葵花籽油中共檢測出9類(表中4類及其他苯類、酚類、醚類、炔類、酸類5類)91種揮發(fā)性成分，總量為0.74 mg/kg，僅為初始濃香葵花籽油中含量的7.2%，這可能是因為葵花籽油在水化脫膠、堿煉脫酸、吸附脫色、蒸餾脫臭和脫蠟等精煉過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分大幅損失所致[23]。初始精煉葵花籽油中含量最高的是烷烴類物質(zhì)，其次是烯烴類物質(zhì)，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的37.84%和35.14%。與濃香葵花籽油比較，精煉葵花籽油中未檢出雜環(huán)類物質(zhì)，主要原因是精煉葵花籽油生產(chǎn)過程沒有炒籽工序，而炒籽過程的美拉德反應(yīng)是形成雜環(huán)類物質(zhì)中含量最高的吡嗪類組分的關(guān)鍵，也有可能是雜環(huán)類物質(zhì)較其他風(fēng)味成分在葵花籽油精煉過程中更容易損失[31-32]。

經(jīng)21 d的加速氧化，空白精煉葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量明顯升高至47.07 mg/kg，較初始含量增加62.6倍，這主要是由醛類和酮類物質(zhì)含量的大幅升高所致，醛類物質(zhì)由0.06 mg/kg升高至30.69 mg/kg，酮類物質(zhì)從未檢出升高至9.76 mg/kg，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的65.20%、20.74%。同時，烷烴類、酯類物質(zhì)含量也有明顯升高。添加TBHQ的精煉葵花籽油在21 d加速氧化試驗結(jié)束時，其中醌類物質(zhì)含量占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的69.08%，醛類、酮類物質(zhì)含量分別為2.74、0.73 mg/kg，僅分別為空白精煉葵花籽油中含量的8.93%、7.48%，醛類、酮類物質(zhì)的升幅得到抑制，這是因為TBHQ能有效延緩葵花籽油的氧化酸敗。

3 結(jié) 論

對空白和添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白和添加TBHQ的精煉葵花籽油在加速氧化期間質(zhì)量指標(biāo)、營養(yǎng)成分含量及揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化進(jìn)行了檢測分析。結(jié)果顯示：空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油25℃時的預(yù)測貨架期分別為64、272、48、96 d，濃香葵花籽油的氧化穩(wěn)定性明顯優(yōu)于精煉葵花籽油；至加速氧化試驗結(jié)束時(21 d)，空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油的酸值(KOH)從0.34 mg/g分別升高至0.48、0.41 mg/g，空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油酸值(KOH)從0.084 mg/g分別升高至0.35、0.19 mg/g；經(jīng)21 d的加速氧化，上述4個葵花籽油中維生素E損失率分別為50.63%、23.72%、32.51%、17.82%，甾醇損失率分別為20.73%、13.22%、15.43%、8.30%，添加TBHQ對延長葵花籽油貨架期及減少維生素E和甾醇損失均有明顯作用。初始濃香葵花籽油、精煉葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量分別為10.31、0.74 mg/kg，濃香葵花籽油中含量最高的是烯烴類物質(zhì)，其次是雜環(huán)類物質(zhì)，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的46.94%、31.23%，雜環(huán)類物質(zhì)中吡嗪類成分占75.16%；精煉葵花籽油中含量最高的是烷烴類物質(zhì)(占37.84%)，其次是烯烴類物質(zhì)(占35.14%)，未檢出雜環(huán)類物質(zhì)；經(jīng)21 d的加速氧化試驗，空白濃香葵花籽油和精煉葵花籽油中有益揮發(fā)性風(fēng)味成分明顯損失，不良揮發(fā)性風(fēng)味成分含量明顯增加，添加TBHQ的葵花籽油中叔丁基對苯醌含量大幅增加，對葵花籽油固有風(fēng)味和品質(zhì)安全造成不良影響。