陳江魁，李 靜，殷春燕，連啟蒙，葉 嘉,

（1.邯鄲學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院，河北邯鄲 056005；2.河北省高校冀南太行山區(qū)野生資源植物應(yīng)用研發(fā)中心，河北邯鄲 056005；3.河北鼎康糧油有限公司，河北邯鄲 056005）

文冠果是我國北方特有的木本油料樹種，被譽為“北方油茶”，廣泛分布在我國的華北、東北、內(nèi)蒙、甘肅等地，具有適應(yīng)性強、耐土壤貧瘠、耐干旱、耐寒的特性，文冠果樹生長快、易種植，結(jié)實早、產(chǎn)量高，經(jīng)濟價值大[1-2]。文冠果種子可食用，但多用于榨油，種子去皮后的種仁含油率能達(dá)到60%以上，且不飽和脂肪酸含量達(dá)到90%以上，尤其是含有的少量神經(jīng)酸，已被證明具有再生和修復(fù)受損神經(jīng)的功能[3-4]。在榨油工藝選擇上，為保持油脂的營養(yǎng)及生理活性，防止加工過程中過度氧化，文冠果種仁更適宜于冷榨取油[5]。

有關(guān)文冠果油的研究現(xiàn)在主要集中在油脂的提取工藝、資源綜合利用以及生物活性探索方面[6-8]。在貯藏階段，文冠果油的高不飽和脂肪酸含量容易使其發(fā)生氧化酸敗，影響油脂的質(zhì)量，添加外源抗氧化劑是一種防止氧化酸敗和延長貯藏期的有效方法，目前，我國允許添加在植物油脂中的抗氧化劑有15種左右，現(xiàn)有的研究主要以油脂氧化后的理化指標(biāo)為參考，初步篩選出維生素C、β-胡蘿卜素等對文冠果油具有一定的抗氧化作用[9]，更多類型的抗氧化劑對文冠果油氧化穩(wěn)定性及其脂肪酸組成的影響研究還較少。

圖 1 文冠果油加工工藝流程Fig.1 Processing process flow of Xanthoceras sorbifolia Bunge oil

本文選用Schaal加速氧化法研究冷榨的文冠果油儲藏期間的過氧化值、酸價和羰基價的變化，選擇2種天然抗氧化劑（單線態(tài)氧猝滅劑迷迭香提取物、自由基吸收劑維生素E）、2種化學(xué)合成抗氧化劑（自由基吸收劑特丁基對苯二酚、氧清除劑抗壞血酸棕櫚酸酯）[10]，對文冠果油氧化穩(wěn)定性影響，并以此建立氧化動力學(xué)模型，同時研究在高溫條件下，4種抗氧化劑對文冠果油脂肪酸含量變化的影響，以期為文冠果油的后加工及儲藏、使用提供一定參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

文冠果仁 河北首冠農(nóng)業(yè)科技有限公司提供；37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品、反式脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)品美國Supelco公司；石油醚、乙醚、氫氧化鉀 分析純，天津科密歐；甲醇、乙醇、正庚烷、苯 分析純，德國Merck公司；2,4-二硝基苯肼 分析純，羅恩試劑；維生素E（VE）、特丁基對苯二酚（tertiary-butylhydroquinone，TBHQ）、抗壞血酸棕櫚酸酯（ascorbyl palmitate，AP） 山東中天生物科技；迷迭香提取物（rosemaryextract，RE） 晨光生物科技。

8860氣相色譜儀 美國安捷倫公司； SY-2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；KH-55A電熱恒溫干燥箱 康恒儀器有限公司；T2602紫外可見分光光度計 上海佑科；D03S榨油機 韓皇。

1.2 實驗方法

1.2.1 文冠果油加工工藝流程

參考文獻(xiàn)[11]設(shè)計文冠果油的加工工藝如圖1：文冠果仁除雜后烘干（60～70 ℃），檢測含水量，調(diào)節(jié)水分含量為2.4%，螺旋壓榨取油，靜置48 h后使用30目濾網(wǎng)進(jìn)行粗濾。脫酸條件：根據(jù)測定的毛油酸價，添加質(zhì)量濃度12%的氫氧化鈉溶液，超堿用量0.14%，60 ℃攪拌反應(yīng)28 min，靜置后放出皂腳。水洗：添加油質(zhì)量10%的軟化水，65 ℃慢速攪拌，洗滌兩次，放出水液。

按照T/LYCY 018-2020《文冠果油》中的質(zhì)量要求，測定制備文冠果油的折光指數(shù)、相對密度、VE總量、甾醇總量、碘值、皂化值、酸價、過氧化值以及羰基價數(shù)值。

1.2.2 抗氧化劑對文冠果油氧化穩(wěn)定性試驗 參照GB 2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中抗氧化劑及其在油脂中的最大使用劑量規(guī)定，選擇VE（0.7 g/kg）、RE（0.7 g/kg）、TBHQ（0.2 g/kg）、AP（0.2 g/kg）作為試驗用抗氧化劑及其添加劑量，超聲100 Hz處理10 min，混合均勻。以不添加抗氧化劑的文冠果油作為空白對照。

采用Schaal烘箱加速氧化試驗研究文冠果油的氧化穩(wěn)定性[12-13]，取75 g油樣，放入250 mL三角瓶中，按比例加入抗氧化劑。油樣置于60±1 ℃的烘箱內(nèi)避光保存，每隔4 d取樣1次測定油樣的過氧化值（POV）、酸價（AV）和羰基價（羰基價在前6 d每隔2 d測定1次）。

1.2.3 文冠果油氧化穩(wěn)動力學(xué)分析 以油脂氧化的POV值為動力學(xué)研究指標(biāo)，反應(yīng)動力學(xué)模型擬合方程[14-16]：

式中，t為反應(yīng)時間，k為比例系數(shù)，S=1/[POV]，S0和St分別對應(yīng)開始和時間t時的S值。測定1.2.2中各試驗組POV值變化規(guī)律，分別以lnSt、St對t作圖，若接近一條直線，則說明對應(yīng)試驗組的氧化符合相應(yīng)級別的動力學(xué)規(guī)律，直線的斜率絕對值為其反應(yīng)速率常數(shù)。

1.2.4 熱處理條件下文冠果油脂肪酸組成分析 準(zhǔn)確稱取100 g文冠果油，按照1.2.2添加抗氧化劑，并做空白對照。于180 ℃環(huán)境下連續(xù)加熱，分別在6、18、30、42 h取樣10 mL進(jìn)行脂肪酸及反式脂肪酸含量檢測[17]，同時分析飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）、多不飽和脂肪酸（PUFA）的相互比例及變化。

1.2.5 指標(biāo)檢測方法 過氧化值按照GB 5009.227-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》中滴定法進(jìn)行測定；酸價按照GB 5009.229-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》中冷溶劑指示劑滴定法進(jìn)行測定；羰基價GB 5009.230-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中羰基價的測定》；皂化值：GB/T 5534-2008《動植物油脂 皂化值的測定》；碘值：GB/T 5532-2008《動植物油脂 碘值的測定》；甾醇總量：GB/T 25223-2010《動植物油脂 甾醇組成和甾醇總量的測定 氣相色譜法》；VE總量：GB 5009.82-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中維生素A、D、E的測定》；折光指數(shù)：GB/T 5527-2010《動植物油脂 折光指數(shù)的測定》；相對密度：GB/T 5526-1985《植物油脂檢驗 比重測定法》。

脂肪酸參考GB 5009.168-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》中歸一法進(jìn)行測定。GC條件為HP-88型號色譜柱（100 m×250 μm×0.25 μm），程序升溫：初始溫度100 ℃，持續(xù)13 min，100～180 ℃，升溫速率10 ℃/min，保持6 min；180～200 ℃，升溫速率1 ℃/min，保持20 min；200～230 ℃，升溫速率4 ℃/min，保持10.5 min，載氣為氮氣，分流比100:1，進(jìn)樣口溫度270 ℃，檢測器溫度280 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個試驗重復(fù)三次，結(jié)果取平均值，以均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）表示。使用Excel 2016軟件處理數(shù)據(jù)，OriginPro 8軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 文冠果油的主要指標(biāo)

如表1所示，本次試驗制備的文冠果油樣品其過氧化值、酸價等均在T/LYCY 018-2020《文冠果油》要求范圍內(nèi)，且符合一級油的質(zhì)量要求。

表1 文冠果油的主要指標(biāo)Table 1 Main indexes of Xanthoceras sorbifolia Bunge oil

2.2 抗氧化劑對文冠果油氧化穩(wěn)定性的影響

2.2.1 抗氧化劑對文冠果油過氧化值的影響 POV值是油脂氧化的初級產(chǎn)物指標(biāo)[18]，在60 ℃加速氧化試驗中POV值的變化如圖2所示，文冠果油無論是否添加抗氧化劑，其POV值都隨著時間的延長呈增長態(tài)勢。VE組過氧化值增長迅速，與空白對照無顯著性差異，說明在加速氧化（60 ℃）條件下，VE基本未起到抗氧化的作用，這與劉玉蘭等[19]在研究VE對花生油抗氧化作用時報道一致，這可能是由于文冠果油本身含有一定量的VE，再添加會使過量的VE在高溫條件下促進(jìn)油脂氧化[20-21]；添加RE、AP、TBHQ后，文冠果油樣品的POV值明顯低于空白組，有效延緩了文冠果油的氧化，且在前12 d內(nèi)POV值變化不大，分別由原來的0.75 mmol/kg，升至1.47、1.33、1.10 mmol/kg，在12 d后有較為顯著的區(qū)分（P＜0.05），對比可知，天然抗氧化劑RE的抗氧化效果低于合成抗氧化劑TBHQ，但強于AP。

圖 2 4種抗氧化劑對文冠果油POV的影響Fig.2 Effects of four antioxidants on POV of Xanthoceras sorbifolia Bunge oil

2.2.2 抗氧化劑對文冠果油酸價的影響 酸價是油脂中游離脂肪酸的標(biāo)志，由圖3可以看出，在加速氧化的24 d內(nèi)，試驗組和對照組的AV值逐漸增加，趨勢相似，但增加不明顯，個別時間還出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。分析原因可能是酸價在油脂前期較為穩(wěn)定，處理時間較短，還未到快速增長期。60 ℃加速氧化24 d后酸價最高值是空白組的0.88 mg/g，還未超過LS/T 3265-2019《文冠果油》中一級文冠果油酸價質(zhì)量要求（≤1 mg/g），因此在試驗條件下文冠果油的AV值與POV值相比，并不是氧化敏感和變質(zhì)的評價指標(biāo)。

2.2.3 抗氧化劑對文冠果油羰基價的影響 油脂氧化初級產(chǎn)物氫過氧化物不穩(wěn)定，進(jìn)一步會分解生成醛、酮、酸、酯及短鏈的羰基化合物，羰基價反應(yīng)了油脂中醛酮類等主要次級氧化產(chǎn)物含量[22]。由圖4可以看出，油脂羰基價整體呈上升趨勢，對比空白組，RE、AP、TBHQ有效抑制了羰基價的增長，尤其是在加速氧化初期（0～6 d）抑制最為明顯，個別時間還出現(xiàn)羰基價下降的情況，這可能是由于有效的抗氧化劑抑制油脂初級氧化產(chǎn)物生成，次級氧化產(chǎn)物增加會相對較少，同時個別次級氧化物具有揮發(fā)性[23]，在60 ℃條件下?lián)]發(fā)，使得測定值減少。綜合對比，抗氧化劑按抑制羰基價增長的能力排序為：TBHQ＞RE＞AP。VE組在0～4 d表現(xiàn)出對一定的抗氧化性，但隨后與空白組相比差別不大。

圖 3 4種抗氧化劑對文冠果油AV的影響Fig.3 Effects of four antioxidants on AV of Xanthoceras sorbifolia Bunge oil

圖 4 4種抗氧化劑對文冠果油羰基價的影響Fig.4 Effects of four antioxidants on carbonyl value of Xanthoceras sorbifolia Bunge oil

2.3 文冠果油加速氧化過程動力學(xué)模型

Schaal烘箱加速氧化試驗中，過氧化值的變化較為敏感，選擇過氧化值作為文冠果油質(zhì)量評價指標(biāo)，分別以零級、一級氧化動力學(xué)模型對文冠果油加速氧化時的過氧化值與時間進(jìn)行擬合，其方程和回歸系數(shù)見表2。

表2 POV值與氧化時間（t）之間擬合方程Table 2 Regression equation between POV value and time

在試驗時間內(nèi)，空白和添加維生素E組樣品一級反應(yīng)擬合方程的回歸系數(shù)明顯優(yōu)于零級反應(yīng)，說明在60 ℃條件下文冠果油的加速氧化過程是一級反應(yīng)，其氧化速率常數(shù)分別為0.1898和0.1721 h-1；添加迷迭現(xiàn)提取物和抗壞血酸棕櫚酸酯的樣品零級和一級擬合方程回歸系數(shù)都大于0.9，說明其氧化過程同時具有零級和一級特征，但更符合零級反應(yīng)，氧化速率常數(shù)分別為0.0601和0.0605（POV）-1·h-1；TBHQ組零級反應(yīng)擬合方程回歸系數(shù)優(yōu)于一級反應(yīng)，說明添加TBHQ后文冠果油加速氧化過程是零級反應(yīng)，氧化速率常數(shù)為0.0518（POV）-1·h-1。從氧化速率常數(shù)上也能看出，TBHQ抗氧化能力最強；RE和AP對文冠果油有一定的抗氧化作用，且抗氧化能力相似；VE則和空白組氧化程度相似，在試驗濃度下對文冠果油幾乎抗氧化作用。添加RE、AP和TBHQ后，文冠果油的反應(yīng)模型由一級向零級變化，速率常數(shù)也明顯減小，說明添加物改變了反應(yīng)歷程，起到了抗氧化作用。

按照Van’t Hoff方程法[24]，60 ℃下1 d相當(dāng)于常溫（20 ℃）貨架期16 d，以GB 2716-2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》中POV≤9.85 mmol/kg為指標(biāo)，通過擬合方程計算貨架期。結(jié)果顯示：空白文冠果油的貨架期為177 d，添加抗氧化劑VE、RE、AP、TBHQ的貨架期分別為178、346、341、425 d。

2.4 熱處理對文冠果油脂肪酸組成的影響

2.4.1 文冠果油脂肪酸含量分析 脂肪酸是食用油的主要成分，占甘油三酯95%左右，脂肪酸的組成配比是油脂的營養(yǎng)價值和保健功能的主要體現(xiàn)[25]。文冠果油脂肪酸主要由8種組成，以油酸和亞油酸含量最高，分別達(dá)到31.12%和40.87%。其中飽和脂肪酸含量為7.5%，主要是棕櫚酸、硬脂酸和山崳酸；單不飽和脂肪酸占比44.1%，以油酸、芥酸和神經(jīng)酸為主；多不飽和脂肪酸占比48.4%，以亞油酸和亞麻酸為主。

2.4.2 脂肪酸含量變化分析 分析油脂中主要脂肪酸變化、低碳脂肪酸含量以及飽和、單不飽和和多不飽和脂肪酸的比例，能夠評價加熱處理對脂肪酸組成的影響[26]。在180 ℃條件下對抗氧化劑文冠果油樣品連續(xù)熱處理，間隔一定時間測定脂肪酸組成，結(jié)果如表3所示。

表3 加熱條件下不同抗氧化劑對文冠果油脂肪酸組成的影響Table 3 Effects of different antioxidants on fatty acid of Xanthoceras sorbifolia Bunge oil under heating conditions

可以看出，未添加抗氧化劑的空白組隨著加熱時間的延長，低碳脂肪酸的含量、飽和脂肪酸的占比有不同程度的增加，單不飽和脂肪酸占比有先增大后下降的趨勢，多不飽和脂肪酸的占比隨加熱時間逐漸減少，添加VE組的變化趨勢與空白組相似，脂肪酸變化無顯著性差異。添加RE、AP、TBHQ組在熱處理前期（18和30 h）與對照空白組差異顯著（P＜0.05），抑制了低碳鏈脂肪酸和飽和脂肪酸的含量，隨著熱處理時間的延長（30 h后），脂肪酸含量及組成與空白組差異不顯著。

分析原因，可能是在熱處理前期，加熱促進(jìn)了不飽和脂肪酸（UFA）被氧化為SFA[27]，且文冠果油中PUFA含量占比較高，氧化作用也增加了MUFA的占比，抗氧化劑有效抑制UFA被氧化，從變化趨勢可以看出，抗氧化能力TBHQ＞RE≈AP。隨著加熱時間的延長，油脂容易發(fā)生熱解、縮合等，使得低碳鏈及飽和脂肪酸的含量升高，同時高溫也促使反式脂肪酸的生成[28-30]，這一階段抗氧化劑作用幾乎可以忽略。

3 結(jié)論

文冠果油不飽和脂肪酸含量較高，易氧化酸敗，通過添加抗氧化劑提高油脂氧化穩(wěn)定性。試驗選用的迷迭香提取物（RE）、抗壞血酸棕櫚酸酯（AP）、特丁基對苯二酚（TBHQ）表現(xiàn)出對文冠果油有不同程度的抗氧化作用，維生素E作用不顯著?？寡趸饔庙樞驗椋篢BHQ＞RE＞AP，其中RE作為天然產(chǎn)物，雖然不如化學(xué)合成抗氧化劑TBHQ，但優(yōu)于AP，從生物安全角度考慮可以選為文冠果油較為合理的抗氧化劑。通過對文冠果油有加速氧化過程中過氧化值（POV）、酸價（AV）、羰基價的變化分析，選擇POV作為文冠果油氧化敏感性指標(biāo)，結(jié)合氧化動力學(xué)模型預(yù)測其貨架期，結(jié)果顯示添加0.7 g/kg的RE將文冠果油貨架期從177 d提升至346 d。

文冠果油在高溫受熱（180 ℃）的初期，添加抗氧化劑能夠有效抑制脂肪酸的氧化分解、反式脂肪酸生成、不飽和脂肪酸占比增加等，但隨著加熱時間的延長，其抑制作用消失，最主要的原因可能是油脂長時間處于高溫，發(fā)生了熱解及縮合等反應(yīng)。本文就四種抗氧化劑對文冠果油的穩(wěn)定性及脂肪酸組成的影響進(jìn)行了研究，為文冠果油的貯藏及使用提供了一定依據(jù)，但隨著貯藏或高溫時間的延長，文冠果油的營養(yǎng)及活性功能變化還有待于進(jìn)一步研究。