尤夢(mèng)圓, 陳 焱, 劉芯羽, 李世磊, 李曉龍，王翔宇, 王風(fēng)艷

(中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院有限公司；營(yíng)養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；老年?duì)I養(yǎng)食品研究北京市工程實(shí)驗(yàn)室1，北京 102209) (江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心2，南京 210023)

成品油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用等過(guò)程中色澤逐漸加深呈現(xiàn)明顯紅色的現(xiàn)象稱(chēng)為回色?；厣珕?wèn)題普遍存在，其中以玉米油最為典型，其次是大豆油。近年來(lái)也有學(xué)者通過(guò)研究，證實(shí)β-胡蘿卜素和甾醇不會(huì)對(duì)油脂回色造成影響，磷脂雖能加深油脂顏色[1，2]，但也不是造成油脂發(fā)生回色可逆變化的影響因素[3]，而原料水分、金屬離子及生育酚與回色密切相關(guān)[4]。學(xué)界普遍認(rèn)為回色油脂中的紅色物質(zhì)主要成分是生育酚氧化后的醌類(lèi)化合物[5-7]，但至今紅色物成分尚無(wú)定論，回色機(jī)理也不明確。在控制回色方面也有很多研究報(bào)道，如通過(guò)高溫瞬時(shí)蒸汽處理鈍化酶活性，延緩γ-生育酚的氧化，以期達(dá)到延緩回色目的[8]；通過(guò)高溫高壓水蒸汽處理破碎的玉米胚芽，以期制備不易回色的玉米毛油[9]；通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理油樣，吸附相關(guān)色原體，以期達(dá)到延緩回色的目的[10]；通過(guò)添加抗氧化劑TBHQ以控制回色現(xiàn)象的發(fā)生等[11]。生產(chǎn)中仍然缺少簡(jiǎn)單可行、效果顯著的控制措施。

學(xué)界普遍認(rèn)同回色現(xiàn)象與γ-生育酚氧化或油脂氧化有關(guān)，γ-生育酚氧化產(chǎn)物眾多，如5,6-鄰醌-γ-生育酚(俗稱(chēng)生育紅)、5-(γ-氧化生育酚基-5＇)-γ-生育酚(簡(jiǎn)稱(chēng)γ-TED)、5-(γ-生育酚基-5＇)-γ-生育酚(簡(jiǎn)稱(chēng)γ-TBD)等，表征油脂氧化程度的指標(biāo)也較多，如過(guò)氧化值、全氧化值、丙二醛、共軛三烯、共軛四烯及氧化甘油三酯及其聚合物等，但具體何種指標(biāo)影響了成品油的回色程度鮮見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)圍繞表征油脂氧化的眾多指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析，脫臭油的全氧化值與回色程度密切相關(guān)，甚至決定了回色程度?；谝陨弦?guī)律，通過(guò)測(cè)定成品油的全氧化值即可快速判斷其回色程度，為后續(xù)產(chǎn)品選擇銷(xiāo)售方式提供參考。聚焦影響成品油回色的關(guān)鍵因素，圍繞控制油脂的全氧化值，提出簡(jiǎn)單可行的且便于工業(yè)生產(chǎn)的控制措施以減少油脂回色現(xiàn)象的發(fā)生。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)與試劑

分子蒸餾玉米油、脫色玉米油、脫臭玉米油、大豆油、抗壞血酸棕櫚酸酯(AP)、生育酚標(biāo)準(zhǔn)品。

丙酮、溴酚藍(lán)、氧化鋅、氫氧化鉀、濃硫酸、鉬酸鈉、硫酸聯(lián)氨、磷酸二氫鉀均為分析純?cè)噭?；硝酸為?yōu)級(jí)純?cè)噭?；鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2 儀器與設(shè)備

Lovibond PFX-i羅維朋比色儀，UV-1900i紫外分光光度計(jì)，脫臭設(shè)備(定制)，脫色、脫臭設(shè)備(組裝)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 脫臭油的制備

關(guān)閉冷肼通氣口，打開(kāi)冷肼開(kāi)關(guān)，設(shè)置溫度至-50 ℃。待溫度降至設(shè)定溫度時(shí)，打開(kāi)真空泵。稱(chēng)取500 g的脫色玉米油置于2 L燒瓶中，插入溫度感應(yīng)器，關(guān)閉所有活塞，保證密閉環(huán)境。待冷肼溫度降至設(shè)定溫度-50 ℃時(shí)，打開(kāi)真空泵并打開(kāi)與燒瓶連接的閥門(mén)，保證燒瓶中的真空環(huán)境。按照實(shí)驗(yàn)計(jì)劃設(shè)置脫臭溫度，待玉米油樣品溫度升至140 ℃時(shí)，緩慢打開(kāi)水蒸氣旋鈕，使圓底燒瓶中的玉米油樣品呈現(xiàn)飛濺狀態(tài)。待樣品溫度升至設(shè)定溫度時(shí)，記錄蒸餾水的液面高度，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)大小和水蒸氣溫度來(lái)控制水蒸氣用量。到達(dá)脫臭時(shí)間后，關(guān)閉水蒸氣閥門(mén)，移開(kāi)加熱套，待油溫降至60 ℃時(shí)，打開(kāi)通氣閥，關(guān)閉真空泵的連接閥門(mén)。依次關(guān)閉真空泵開(kāi)關(guān)和冷肼開(kāi)關(guān)，打開(kāi)冷肼通氣口。將圓底燒瓶中的脫臭油轉(zhuǎn)移至樣品瓶中待測(cè)。

1.3.2 回色實(shí)驗(yàn)

將脫臭玉米油置于133.4 mm光程的比色槽中，調(diào)節(jié)紅、黃、白值至色板顏色與油脂樣品一致，記錄紅、黃、白值，即為該樣品的初始色澤R0。再稱(chēng)取100 g脫臭油于250 mL錐形瓶中，放入105 ℃，6 h后取出錐形瓶，冷卻至室溫，再測(cè)其色澤，即為回色后的色澤R1，回色程度ΔR即為回色后色澤R1與初始色澤R0的差值，因紅黃值多為1∶10的關(guān)系，此處直接用紅值代表色澤深淺。

1.3.3 抗壞血酸棕櫚酸酯(AP)添加實(shí)驗(yàn)

根據(jù)羅維朋比色法測(cè)定樣品初始色澤，再分別稱(chēng)取0、5、10、15、20 mg AP溶解于5份20 mL乙醇溶液中。稱(chēng)取5份100 g脫臭玉米油分別置于250 mL錐形瓶中，將上述乙醇溶液添加至玉米油樣品中，在70 ℃條件下超聲10 min以脫除乙醇。將樣品置于105 ℃烘箱中，加熱6 h，取出冷卻值室溫，測(cè)定加熱后的樣品色澤。

1.3.4 充氮實(shí)驗(yàn)

根據(jù)羅維朋比色法測(cè)定樣品初始色澤，再分別稱(chēng)取9份100 g脫臭玉米油分別置于250mL螺口瓶中。使用高純氮?dú)膺M(jìn)行充氮，氮?dú)獾牧髁恳暂p微攪動(dòng)樣品液面但又不引起樣品飛濺為宜并保持一致，充氮時(shí)間分別為10 s、20 s、30 s、1 min、3 min、5 min、7 min、9 min。充氮結(jié)束后旋緊螺口瓶蓋，并將樣品置于105 ℃烘箱中，加熱6 h，取出冷卻至室溫，測(cè)定加熱后的樣品色澤。

1.3.5 指標(biāo)測(cè)定

過(guò)氧化值的測(cè)定方法根據(jù)GB 5009.227—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》中第一法“滴定法”進(jìn)行測(cè)定。稱(chēng)取2 g樣品于250 mL碘量瓶中，加入30 mL三氯甲烷-冰乙酸混合液，使樣品充分溶解。準(zhǔn)確加入1.00 mL飽和碘化鉀溶液，塞緊震搖30 s，并在暗處放置3 min。取出加100 mL水，搖勻后立即用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至淡黃色時(shí)，加1 mL 淀粉指示劑，繼續(xù)滴定并強(qiáng)烈震搖至溶液藍(lán)色消失為終點(diǎn)。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算得過(guò)氧化值。結(jié)果用每千克樣品中活性氧的毫摩爾數(shù)(mmol/kg)表示。

茴香胺值按照 GB/T 24304—2009《動(dòng)植物油脂 茴香胺值的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。稱(chēng)取1 g樣品置于25 mL容量瓶中。用10 mL 異辛烷溶解，并稀釋至刻度。用移液管吸取5 mL測(cè)試溶液于具塞試管中，用移液管加1 mL 茴香胺試劑，蓋上塞子并充分搖動(dòng)。在暗處放置8 min。在2 min內(nèi)將溶液轉(zhuǎn)移到趕緊的比色皿中。從添加茴香胺試劑計(jì)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間總計(jì)(10±1)min，隨即測(cè)定吸光度值。同時(shí)測(cè)定未反應(yīng)溶液和空白溶液吸光度值，經(jīng)計(jì)算即可得出樣品茴香胺值。

生育酚含量按照GB 5009.82—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中維生素A、D、E的測(cè)定》第二法進(jìn)行測(cè)定。稱(chēng)取1 g樣品至10 mL容量瓶中，加入正己烷定容至刻度。過(guò)0.22 μm有機(jī)系濾頭于進(jìn)樣瓶中。流動(dòng)相∶正己烷∶異丙醇=98.5∶1.5；流速：1 mL/min。試樣液經(jīng)高效液相色譜儀分析，測(cè)得峰面積，采用外標(biāo)法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度。樣品中生育酚含量以每千克樣品中毫克數(shù)(mg/kg)表示。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異性分析，P<0.05表示顯著性差異。圖表采用Excel 2007及origin 2022進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 回色程度與生育酚損失量

回色程度與總生育酚損失量的關(guān)系如圖1所示。

圖1 回色程度與生育酚損失量的關(guān)系

從分子蒸餾的二級(jí)塔和三級(jí)塔的輕相中取出玉米油樣品，置于實(shí)驗(yàn)室貨架上。60 d后，12個(gè)玉米油樣品均發(fā)生了明顯的色澤變化。測(cè)定其色澤變化和生育酚的損失量，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)良好的相關(guān)性R2=0.853 1。當(dāng)油脂的紅值變化0.3時(shí)，其色澤的差異就能被明顯感知。從圖1可以看出，微量的生育酚的損失就能引起油脂色澤的明顯變化，如1#樣品生育酚損失12 mg/kg，紅值上升1.6，2#樣品生育酚損失29 mg/kg，紅值則上升了1.3。

與文獻(xiàn)報(bào)道類(lèi)似，在該批次回色的油脂中各單體生育酚均有不同程度的損失[12-15]。因在回色過(guò)程中，4種生育酚均以一定的速率減少，因此，總生育酚含量與回色程度間也呈現(xiàn)了一定的相關(guān)性。分析了α-生育酚，β-生育酚、γ-生育酚和δ-生育酚損失量與回色程度間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著回色現(xiàn)象的發(fā)生，除β-生育酚(因其初始含量低，加上檢測(cè)誤差，損失量出現(xiàn)了多個(gè)負(fù)值)外，另外3種生育酚單體的損失量均與回色程度呈正相關(guān)，但相關(guān)性最好的是γ-生育酚，這與文獻(xiàn)報(bào)道的回色與γ-生育酚氧化有關(guān)的論斷一致。生育酚單體的損失量與回色程度的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 生育酚單體的損失量與回色程度的關(guān)系

2.2 回色程度與過(guò)氧化值的變化

回色程度與過(guò)氧化值變化量的關(guān)系如圖2所示。

圖2 回色程度與過(guò)氧化值變化量的關(guān)系

回色的過(guò)程中，隨著油脂紅值的增加，過(guò)氧化值也呈現(xiàn)一定的上升趨勢(shì)。雖然過(guò)氧化值是眾多油脂氧化指標(biāo)中的一個(gè)，但過(guò)氧化值的上升也表明了回色過(guò)程伴隨著油脂的氧化。有研究者從回色的物質(zhì)中分離鑒定出了含羥基的的氧化甘油三酯和γ-生育醌[16]，這二者分別是甘油三酯和生育酚的氧化產(chǎn)物。結(jié)合圖1和圖2，回色過(guò)程的確伴隨著γ-生育酚和甘油三酯的氧化。

2.3 影響油脂回色的關(guān)鍵指標(biāo)

γ-生育酚方面，玉米油和大豆油中均含有大量的γ-生育酚，溫運(yùn)啟等[17]研究發(fā)現(xiàn)玉米油的γ-生育酚含量在425.4～425.4 mg/kg之間，大豆油的γ-生育酚含量在495.2 ～799.1 mg/kg之間。玉米油的γ-生育酚含量甚至略低于大豆油的，但玉米油卻是所有油脂品種中回色最嚴(yán)重的。之前的研究也表明幾乎所有的玉米油均發(fā)生回色現(xiàn)象，回色率甚至達(dá)到了95.6%；同時(shí)玉米油的回色程度也是所有油種中最大的。其次才是大豆油，其回色率為66.4%[18-20]，回色程度也低于玉米油。少量γ-生育酚的損失即會(huì)引起顏色的明顯變化，因此對(duì)玉米油和大豆油而言，γ-生育酚含量高，不是影響回色的限制性因素。

甘油三酯氧化方面，通常使用過(guò)氧化值來(lái)表征油脂的氧化程度。但如果油脂氧化程度加深，氫過(guò)氧化物分解，此時(shí)過(guò)氧化值不能準(zhǔn)確地衡量油脂的氧化程度。在油脂加工過(guò)程中，為了較完善地表達(dá)油脂的氧化程度，通常使用全氧化值這一指標(biāo)，即全氧化值=茴香胺值+2×過(guò)氧化值[21]。

從工廠獲取了7個(gè)新鮮的脫臭大豆油和13個(gè)脫臭玉米油，進(jìn)行檢測(cè)分析。玉米油和大豆油全氧化值水平分析如圖3所示。從圖3可以看出，大豆油的全氧化值普遍在1～4之間，而玉米油的全氧化值則基本在3～7之間，玉米油的全氧化值水平普遍高于大豆油的。

圖3 玉米油和大豆油全氧化值水平分析

圍繞玉米脫臭油和大豆脫臭油的生育酚含量和氧化指標(biāo)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)與回色程度相關(guān)性較好的是全氧化值。即在γ-生育酚充足的情況下，脫臭油的全氧化值越高，油脂越容易回色。玉米油和大豆油的全氧化值與回色程度的關(guān)系如圖4所示。

圖4 玉米油和大豆油的全氧化值與回色程度的關(guān)系

將玉米油和大豆油兩種不同品類(lèi)的油脂放在一起分析，成品油的全氧化值與其回色程度相關(guān)性也很好，R2達(dá)到了0.810 8。雖然大豆油的全氧化值普遍較低，回色程度較小，但當(dāng)其原料、加工工藝等條件導(dǎo)致成品油的全氧化值上升時(shí)，其回色程度也隨之加劇，如大豆油樣品(全氧化值=7.07，ΔR=2.5)?；厣^(guò)程伴隨著油脂的氧化和γ-生育酚的氧化，但玉米油和大豆油成品的氧化程度即初始全氧化值卻決定了其儲(chǔ)存期間的回色程度。玉米油和大豆油成品的γ-生育酚含量水平相當(dāng)，但全氧化值差別較大，二者回色程度也呈現(xiàn)明顯差距。從全氧化值角度分析，便明確了為何發(fā)生回色現(xiàn)象最普遍、回色程度最明顯的是玉米油，而非大豆油。因此，影響玉米油和大豆油回色程度的關(guān)鍵因素是全氧化值。

2.4 回色控制措施

2.4.1 脫臭工藝對(duì)脫臭油回色程度的影響

在油脂精煉過(guò)程中，甘油三酯的氧化產(chǎn)物不易受脫膠，中和工段的酸、堿處理的影響；脫色過(guò)程由于活性白土的催化作用，初級(jí)氧化產(chǎn)物急劇向二級(jí)氧化產(chǎn)物轉(zhuǎn)變，氧化產(chǎn)物仍存在于油脂體系中；脫臭過(guò)程能脫除游離脂肪酸，發(fā)揮熱脫色效果，氧化產(chǎn)生的小分子醛、酮及不飽和碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)也會(huì)在高溫和高真空條件下借助水蒸汽蒸餾被脫除[22，23]。脫臭過(guò)程能減少成品油中氧化產(chǎn)物的含量，降低全氧化值，利于提高油脂的色澤穩(wěn)定性。以脫臭過(guò)程中的重要工藝參數(shù)：脫臭溫度、蒸汽量和脫臭時(shí)間為考察因素，通過(guò)檢測(cè)脫臭油的全氧化值和回色程度的變化程度，考察各因素對(duì)脫臭油的影響。正交實(shí)驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2，脫臭正交實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表3，脫臭油全氧化值方差分析見(jiàn)表4。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平

表3 脫臭正交實(shí)驗(yàn)

表4 脫臭油全氧化值方差分析

由表4可知，3個(gè)因素對(duì)脫臭油全氧化值影響大小順序依次為A>C>B，即脫臭溫度>脫臭時(shí)間>蒸汽量，其中脫臭溫度對(duì)脫臭油的全氧化值影響顯著。各因素對(duì)全氧化值影響趨勢(shì)圖如圖5所示，各因素對(duì)回色程度影響趨勢(shì)圖如圖6所示。

圖5 各因素對(duì)全氧化值影響趨勢(shì)圖

圖6 各因素對(duì)回色程度影響趨勢(shì)圖

從圖5和圖6可以看出，對(duì)脫臭油的全氧化值和回色程度影響最大的是脫臭溫度，脫臭溫度越高，脫臭油的全氧化值越低，其回色程度也越小。但脫臭溫度過(guò)高，脫臭時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的保留不利，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)油脂品質(zhì)和內(nèi)控要求進(jìn)行脫臭參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，兼顧成品油的色澤穩(wěn)定性和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留。選擇270 ℃，90 min，水蒸氣用量15%進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，該脫臭油回色程度為1.6，即在優(yōu)化條件下，脫臭油回色程度能由3.1降至1.6。

2.4.2 成品油抗氧化措施對(duì)回色程度的影響

抑制回色的重要措施就是控制氧化，成品油在儲(chǔ)存期間的抗氧化至關(guān)重要?？箟难嶙貦八狨?AP)是一種氧淬滅劑，也是一種可用于嬰兒配方食品的抗氧化劑。AP在被氧化形成自由基時(shí)，自身能發(fā)生歧化反應(yīng)，從而消除自由基，而不去進(jìn)攻甘油三酯奪取氫離子[24]。GB 2760中規(guī)定油脂中的最大使用量為0.2 g/kg。以脫臭油為原料，分別添加50、100、150、200 mg/kg的AP。添加抗壞血酸棕櫚酸酯(AP)與回色程度的關(guān)系如圖7所示。與對(duì)照組相比，添加AP后成品油的回色程度更低，回色后的樣品的全氧化值也更低，可見(jiàn)，添加AP能抑制油脂氧化，同時(shí)有效降低回色程度。添加150 mg/kg的AP時(shí)即表現(xiàn)出了較好的抑制回色的作用；添加200mg/kg的AP，回色程度降至1.8。

注：圖中不同字母表示差異顯著。余同。圖7 添加抗壞血酸棕櫚酸酯與回色程度的關(guān)系

氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)與油脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用油脂精煉和成品油儲(chǔ)存過(guò)程中，具有成本低、效果好、安全性高的特點(diǎn)。利用高純氮?dú)饽軐⒂椭械难鯕馀懦?，同時(shí)將油脂與氧氣進(jìn)行隔離，從而有效地避免油脂被氧化。充氮是非常有效的防止油脂氧化的措施之一，對(duì)抑制回色也有很明顯的效果。充氮對(duì)控制回色效果如圖8所示。充氮時(shí)間越長(zhǎng)，充氮越充分，油脂中含氧量越少，其抑制回色的效果越明顯，回色后樣品的全氧化值也越低。對(duì)照組回色程度為2.2，經(jīng)充分充氮后回色程度可降低至0.4，降幅達(dá)81.8%。但充氮措施對(duì)油脂抗氧化的保護(hù)局限于油脂產(chǎn)品包裝開(kāi)封前，一旦開(kāi)啟容器包裝，氧氣將容器中的氮?dú)庵脫Q出來(lái)，氮?dú)饩褪チ烁艚^氧氣的作用。因此，可將充氮和添加抗氧化劑AP的措施組合使用，可更大限度地保證油脂產(chǎn)品在貨架期和使用階段的色澤穩(wěn)定性。

圖8 充氮對(duì)控制回色效果

3 結(jié)論

通過(guò)篩選表征油脂氧化程度的指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)成品油的全氧化值與回色程度高度相關(guān)。對(duì)于玉米油和大豆油而言，其γ-生育酚含量是充足的，油脂的氧化程度即全氧化值才是決定回色程度的關(guān)鍵因素。

以全氧化值和回色程度為考察指標(biāo)，進(jìn)行脫臭工段參數(shù)的優(yōu)化。脫臭溫度對(duì)全氧化值和回色程度的影響最大，提高脫臭溫度，能有效脫除小分子的醛酮類(lèi)化合物，減少成品油中的氧化產(chǎn)物含量，降低成品油的全氧化值，回色程度可由3.1降至1.6，從而降低成品油的回色程度。儲(chǔ)存期間，抑制回色的關(guān)鍵就是控制氧化，對(duì)成品油采取添加抗氧化劑(AP)或充氮的保護(hù)措施，最高可降低81.8%的回色程度，因此成品油的抗氧化保護(hù)也是抑制油脂回色的有效措施。