尹 浩，王斯崢，曾 裕，蘇 沛，劉玲玲，張亞男，潘東升

(1.中儲糧油脂工業(yè)東莞有限公司，廣東 東莞 523147； 2.中儲糧油脂有限公司，北京 100043)

食用油作為日常生活中必不可少的一類物質(zhì)，不僅是人們能量攝入的主要來源之一，而且還是獲取維生素A、D、E、K和各種脂溶性營養(yǎng)成分的重要途徑[1]。植物油在貯藏或熱處理過程中，因?yàn)椴伙柡椭舅岷扛?，容易發(fā)生氧化[2]，對其適口性及營養(yǎng)品質(zhì)有重要影響[3-4]。為了減緩氧化、提高穩(wěn)定性和延長貯藏期，食用油中常使用抗氧化劑。目前市場上人工合成的抗氧化劑主要有BHA、BHT、PG、TBHQ等，其中使用最為廣泛的是TBHQ。但TBHQ的安全性一直飽受質(zhì)疑，相關(guān)研究表明，長期食用TBHQ這類人工合成抗氧化劑可能會對人體造成傷害，引發(fā)退化性疾病[5-6]。天然抗氧化劑因其安全性及生物活性成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[7-8]。

β-胡蘿卜素是研究最普遍和最廣泛的一種類胡蘿卜素，化學(xué)式為C40H56、相對分子質(zhì)量為536.88，是一種類異戊二烯化合物。β-胡蘿卜素由兩個(gè)C20分子尾-尾鍵合，產(chǎn)生母體C40碳骨架并衍生出結(jié)構(gòu)性差異[9]。β-胡蘿卜素不僅可以賦予食物顏色，還與人體健康息息相關(guān)。相關(guān)研究表明，β-胡蘿卜素具有強(qiáng)大的抗氧化能力以及多種生理活性功能，如預(yù)防心血管疾病、預(yù)防夜盲癥、降低患癌癥概率、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)、防止與年齡有關(guān)的黃斑退化等[10-11]。此外，β-胡蘿卜素還是一種維生素A原[12]。人們對β-胡蘿卜素潛在健康益處了解的加深促進(jìn)了β-胡蘿卜素在食品行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，而作為一種脂溶性的天然色素，其在油脂行業(yè)中的應(yīng)用具有巨大的市場前景。

本文以β-胡蘿卜素為研究對象，考察了其在不飽和脂肪酸含量存在差異的4種常見精煉植物油——菜籽油、大豆油、玉米油和棕櫚油中的抗氧化效果，并將其抗氧化效果與目前常用的油脂抗氧化劑TBHQ和VE作對比，旨在為β-胡蘿卜素在油脂行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

精煉一級大豆油、精煉一級玉米油、精煉一級菜籽油和精煉24度棕櫚油，均由中儲糧油脂工業(yè)東莞有限公司提供，所選油脂經(jīng)檢測均不含TBHQ；TBHQ，由廣東省食品工業(yè)研究院提供；β-胡蘿卜素，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；維生素E(VE)，上海源葉生物科技有限公司。異丙醇、無水乙醚、氫氧化鉀、酚酞、三氯甲烷、無水甲醇、冰乙酸、碘化鉀、硫代硫酸鈉、淀粉、二甲胺溶液等，均為分析純。

Titrette?數(shù)字瓶口滴定器，德國普蘭德公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋；743 Rancimat 油脂氧化穩(wěn)定性測定儀，瑞士萬通公司；ML204T電子分析天平，瑞士梅特勒-托利多公司；GZX-9070MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱；GWA-UN 超純水系統(tǒng)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；SK8200HP超聲波清洗儀；VORTEX-5旋渦混合器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 模擬法評價(jià)食用油氧化穩(wěn)定性[13-14]

分別取菜籽油、大豆油、玉米油和棕櫚油，置于500 mL PET塑料瓶中，共16瓶分4組，即空白組和3種抗氧化劑組，抗氧化劑組分別加入80 mg/kg的β-胡蘿卜素、維生素E和TBHQ。各組油樣先磁力攪拌10 min，使抗氧化劑充分溶解，再超聲處理30 min使抗氧化劑與食用油更好地結(jié)合?？瞻捉M油品同樣經(jīng)上述處理。在室溫和正常光照條件下，模擬日常家庭用油習(xí)慣，將處理的樣品放置于樣品室中。每隔一周取樣測定過氧化值和酸價(jià)。另取3組共12瓶油樣，分別加入25、50、100 mg/kg的β-胡蘿卜素，處理方式同上，每隔15 d取樣測定過氧化值。

1.2.2 Schaal烘箱加速氧化法評價(jià)食用油氧化穩(wěn)定性

分別取菜籽油、大豆油、玉米油和棕櫚油，置于500 mL PET塑料瓶中，處理方式同1.2.1。將處理的樣品放置于63℃烘箱內(nèi)[15]。每隔一段時(shí)間取樣測定酸價(jià)和過氧化值。

1.2.3 Rancimat法評價(jià)食用油氧化穩(wěn)定性

分別稱取3 g食用油樣品于實(shí)驗(yàn)反應(yīng)管中，稱量過程中要避免食用油滴在管壁上，以免對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。每次8個(gè)樣品，組裝完成后，開始實(shí)驗(yàn)。程序記錄蒸餾水的電導(dǎo)率，計(jì)算樣品的氧化誘導(dǎo)時(shí)間。

1.2.4 酸價(jià)和過氧化值的測定

酸價(jià)參考GB 5009.229—2016測定；過氧化值參考GB 5009.227—2016測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬法評價(jià)β-胡蘿卜素對4種食用油氧化穩(wěn)定性的影響

2.1.1 室溫貯藏過程中β-胡蘿卜素、TBHQ、VE對食用油過氧化值的影響(見圖1)

由圖1可知，在正常光照、室溫貯藏條件下，菜籽油、大豆油、玉米油和棕櫚油的過氧化值均隨著貯藏時(shí)間的延長而升高，升高速率由高到底順序?yàn)椴俗延?大豆油>棕櫚油>玉米油，其中空白組菜籽油貯藏13周，過氧化值高達(dá)23.7 mmol/kg，而空白組玉米油貯藏13周，過氧化值僅為5.1 mmol/kg。添加β-胡蘿卜素可以有效地降低食用油過氧化值的升高速率。在大豆油和玉米油中，β-胡蘿卜素的抗氧化效果優(yōu)于TBHQ。添加β-胡蘿卜素的大豆油和玉米油貯藏13周過氧化值分別為2.4、1.9 mmol/kg。在棕櫚油中，β-胡蘿卜素的抗氧化能力與TBHQ十分接近。而在菜籽油中，β-胡蘿卜素的抗氧化能力明顯弱于TBHQ，但優(yōu)于VE。

圖1 室溫貯藏過程中β-胡蘿卜素、TBHQ和VE對4種食用油過氧化值的影響

2.1.2 室溫貯藏過程中β-胡蘿卜素、TBHQ、VE對食用油酸價(jià)的影響(見圖2)

由圖2可知，在正常光照、室溫貯藏13周內(nèi)，4種食用油的酸價(jià)變化并不明顯。其中玉米油的酸價(jià)(KOH)均維持在0.09 mg/g上下。其他3種食用油的酸價(jià)(KOH)則略有升高，但均遠(yuǎn)低于0.5 mg/g的國家標(biāo)準(zhǔn)。加入3種抗氧化劑對4種食用油的酸價(jià)影響并不明顯，β-胡蘿卜素在菜籽油中對酸價(jià)升高反而有一定的促進(jìn)作用。相關(guān)研究表明，TBHQ的抗氧化機(jī)理是能夠在油脂的氧化反應(yīng)中提供[H]，從而使活潑的自由基轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化合物，抑制油脂氧化產(chǎn)生氫過氧化物[16]。因此，抗氧化劑對過氧化值的影響明顯，對酸價(jià)的影響不大。

圖2 室溫貯藏過程中β-胡蘿卜素、TBHQ和VE對4種食用油酸價(jià)的影響

2.1.3 室溫貯藏過程中不同添加量的β-胡蘿卜素對食用油過氧化值的影響(見圖3)

由圖3可以看出，不同添加量的β-胡蘿卜素對4種食用油的過氧化值升高均有一定的抑制作用。在玉米油中，隨著β-胡蘿卜素的添加量由25 mg/kg升高至100 mg/kg，其過氧化值整體呈現(xiàn)明顯的降低趨勢。而在其他3種食用油中，當(dāng)β-胡蘿卜素添加量由25 mg/kg升高到50 mg/kg時(shí)，過氧化值呈現(xiàn)明顯降低趨勢，但當(dāng)添加量繼續(xù)升高至100 mg/kg時(shí)，不僅沒有增強(qiáng)抗氧化效果，反而還有促氧化的效果。這說明在一定的濃度范圍內(nèi)，隨著β-胡蘿卜素添加量的增加，可以抑制食用油氧化，但是超過這個(gè)范圍后，β-胡蘿卜素反而會促進(jìn)部分食用油氧化。

圖3 室溫貯藏過程中不同添加量的β-胡蘿卜素
對食用油過氧化值的影響

2.2 Schaal烘箱加速氧化法評價(jià)β-胡蘿卜素對4種食用油氧化穩(wěn)定性的影響

2.2.1 烘箱加速氧化過程中β-胡蘿卜素、TBHQ、VE對食用油過氧化值的影響(見圖4)

由圖4可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，4種食用油的過氧化值均增加。貯藏40 d，空白組菜籽油、大豆油、玉米油和棕櫚油的過氧化值分別為12.8、15.8、14.7、18.2 mmol/kg，顯著高于5 mmol/kg的國家標(biāo)準(zhǔn)。3種抗氧化劑均能有效延緩4種食用油過氧化值的升高速率。在菜籽油和棕櫚油中，3種抗氧化劑抗氧化能力由高到低順序?yàn)門BHQ>β-胡蘿卜素>VE。其中TBHQ在菜籽油中具有很好的抗氧化能力，添加TBHQ的菜籽油貯藏30 d過氧化值僅為4.9 mmol/kg。β-胡蘿卜素則在大豆油和玉米油中展現(xiàn)了和TBHQ接近的抗氧化能力。3種抗氧化劑在棕櫚油中的抗氧化效果非常明顯，貯藏30 d，空白組棕櫚油過氧化值升高到11.0 mmol/kg，而添加β-胡蘿卜素、VE、TBHQ的棕櫚油過氧化值分別為5.7、6.8、6.1 mmol/kg。在玉米油中，3種抗氧化劑的抗氧化能力沒有明顯差異，β-胡蘿卜素略強(qiáng)于VE、TBHQ。

圖4 烘箱加速氧化過程中β-胡蘿卜素、TBHQ和VE對4種食用油過氧化值的影響

2.2.2 烘箱加速氧化過程中β-胡蘿卜素、TBHQ、VE對食用油酸價(jià)的影響(見圖5)

圖5 烘箱加速氧化過程中β-胡蘿卜素、TBHQ和VE對4種食用油酸價(jià)的影響

由圖5可知，貯藏39 d內(nèi)，4種食用油的酸價(jià)都有所增加，但增加幅度不同。大豆油酸價(jià)增加幅度最大，空白組酸價(jià)(KOH)由最初的0.07 mg/g升至0.23 mg/g。而棕櫚油的酸價(jià)(KOH)變化較小，空白組僅從0.14 mg/g升至0.18 mg/g。添加β-胡蘿卜素、VE和TBHQ能明顯降低菜籽油酸價(jià)的升高速率，但對大豆油和棕櫚油酸價(jià)的影響不明顯。β-胡蘿卜素在菜籽油和大豆油中展現(xiàn)出抑制酸價(jià)升高的效果。貯藏20 d，添加VE反而顯著促進(jìn)玉米油酸價(jià)升高。以上結(jié)果表明，無論是人工合成抗氧化劑還是天然抗氧化劑在食用油中對酸價(jià)變化的作用效果不明確。

2.3 Rancimat法評價(jià)β-胡蘿卜素對4種食用油氧化穩(wěn)定性的影響

2.3.1β-胡蘿卜素、VE、TBHQ對食用油氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響(見表1)

表1 添加不同抗氧化劑對食用油氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響

由表1可知，4種食用油的氧化穩(wěn)定性順序?yàn)樽貦坝?菜籽油>玉米油>大豆油。研究表明，氧化穩(wěn)定性與4種食用油的脂肪酸組成有關(guān)[17]。β-胡蘿卜素、VE和TBHQ均能延長食用油在高溫(110℃和120℃)下的氧化誘導(dǎo)時(shí)間。其中，TBHQ的抗氧化能力顯著優(yōu)于其他兩種天然抗氧化劑。110℃時(shí)，β-胡蘿卜素可以將棕櫚油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間由25.60 h延長至26.25 h，而TBHQ可以將棕櫚油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間由25.60 h延長至43.46 h。就β-胡蘿卜素和VE而言，β-胡蘿卜素的整體抗氧化能力略優(yōu)于VE、110℃下β-胡蘿卜素能將玉米油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間延長0.95 h，而VE僅能延長0.37 h。

2.3.2β-胡蘿卜素添加量對食用油氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響(見表2)

由表2可知，在相同溫度下，隨著β-胡蘿卜素添加量的增加，菜籽油、大豆油、玉米油和棕櫚油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間均延長。在菜籽油、玉米油和棕櫚油中，無論是110℃還是120℃下，與添加50 mg/kgβ-胡蘿卜素相比，添加80 mg/kgβ-胡蘿卜素對食用油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間并無顯著性增強(qiáng)。

表2 不同β-胡蘿卜素添加量對食用油氧化誘導(dǎo)時(shí)間的影響

3 結(jié) 論

不同的氧化模擬體系中，β-胡蘿卜素展現(xiàn)的抗氧化能力也不相同。在模擬家庭用油的常溫貯藏過程中，β-胡蘿卜素對食用油過氧化值的升高展現(xiàn)了良好的抑制作用，其抗氧化能力在玉米油和大豆油中優(yōu)于TBHQ。而在Schaal烘箱加速氧化實(shí)驗(yàn)中，雖然整體上兩種天然抗氧化劑的抗氧化效果低于TBHQ，但β-胡蘿卜素優(yōu)于VE。Rancimat法實(shí)驗(yàn)表明，兩種天然抗氧化劑均能延長4種食用油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間，但抗氧化效果明顯比TBHQ差。就兩種天然抗氧化劑而言，在菜籽油和棕櫚油中β-胡蘿卜素和VE對油脂氧化誘導(dǎo)時(shí)間的作用效果相當(dāng)，但在玉米油和大豆油中β-胡蘿卜素效果明顯優(yōu)于VE。綜合考慮，β-胡蘿卜素比VE抗氧化效果更好，且在有的體系中與TBHQ相當(dāng)。