摘要以葡萄籽毛油作為研究對象,分析了葡萄籽毛油依次經過精煉的各個環節后,油脂的氧化穩定性變化。并采Rancimat標準法,以誘導期作為油脂穩定性的評價指標,考察叔丁基對苯二酚(TBHQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)、抗壞血酸棕櫚酸鈉、dl-a-生育酚、迷迭香提取物等抗氧化劑單獨使用及復合抗氧化劑對葡萄籽油氧化穩定性的影響。結果顯示,對葡萄籽油酸值影響的工藝流程為脫酸工藝;對過氧化值影響的工藝為脫臭工藝;而誘導期在整個精煉過程中整體呈下降趨勢。在葡萄籽精煉油中添加抗氧化劑時,TBHQ、BHA、抗壞血酸棕櫚酸鈉及迷迭香提取物這四種抗氧化劑單獨使用效果較好,能明顯提高葡萄籽油氧化穩定性。對4種抗氧化劑進行復配,除TBHQ外,復合抗氧化劑比抗氧化劑單獨使用時效果更好,其中以m(TBHQ)∶m(BHA)=3∶1時效果。
葡萄籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸,主要是以亞油酸為主,含量在58%~78%[1]。亞油酸作為一種人體必需脂肪酸,在動脈硬化以及心臟病的治療方面具有顯著的療效;不僅如此,葡萄籽油中還含有多種微量營養,可用于人體營養元素的補充。是一種不可多得的高品質植物油[2]。另外,葡萄籽油因其優良的特性常被應用到化妝品和藥品的制作中[3]。
由于葡萄籽油中具有較高含量的不飽和脂肪酸,所以在葡萄籽精制油的生產加工過程中,葡萄籽油極易受到不良環境的影響而發生氧化酸敗,酸敗不僅會破壞葡萄籽油中所含的必需脂肪酸,還有可能產生異味以及有毒物質,對消費者的健康帶來不利影響。因此,有效的防止或延緩油脂在生產加工過程中發生氧化酸敗至關重要。
目前,除了使用密封包裝儲存油脂外,在油脂中添加抗氧化劑也是一種簡單、經濟的方法[4-5]。葡萄籽油作為一種新興的植物油資源,目前研究主要在成分分析、提取方法、功能評價等方面[6-9],有關葡萄籽油穩定性影響的報道較少。
本文采用Rancimat法考察叔丁基對苯二酚(TBHQ)、丁基羥基茴香醚(BHA)、抗壞血酸棕櫚酸鈉、dl-a-生育酚、迷迭香提取物等[10-14]抗氧化劑單獨使用及復合抗氧化劑對葡萄籽油氧化穩定性的影響。
1材料與方法
1.1試樣、試劑
葡萄籽油,由新疆海瑞盛生物工程股份有限公司提供;檸檬酸、活性白土、可溶性淀粉均為分析純,由鄭州康帆生物科技有限公司提供;無水乙醇、KOH、異辛烷、石油醚、冰乙酸、HCl均為分析純,由天津市富宇精細化工有限公司提供;KI、酚酞、ICl、十二烷酸乙酯、Na2S2O3均為分析純,由成都市科龍化工試劑公司提供;TBHQ、BHA、抗壞血酸棕櫚酸鈉、dl-a-生育酚、迷迭香提取物均為食品級,由德州匯洋生物科技有限公司提供。
1.2主要儀器設備
892Rancimat氧化穩定儀,瑞士萬通Metrohm公司;DZF-6505型真空恒溫干燥箱,上海安亭科學儀器廠;電子天平,上海福瑪實驗設備有限公司;ICI-S型恒溫水浴鍋,鄭州長城科工貿有限公司;WYA阿貝折射儀,上海光學儀器廠;離心機,河南智誠科技發展有限公司;WFZ-UV 2000紫外可見分光光度計,尤尼柯上海有限公司;RE-52AA旋轉蒸發儀,上海精宏實驗設備有限公司;SHB-III循環式多用真空泵,鞏義市英峪予華儀器廠。
1.3試驗方法
1.3.1精煉各環節氧化穩定性變化
精煉各環節的葡萄籽油,按照GB/T 5538—2005測定過氧化值,按照GB/T 5530—2005測定酸值,誘導期按照標準Rancimat法測定。
1.3.2葡萄籽精煉油質量評價
酸值:GB/T 5530—2005;不溶性雜質:GB/T 5688—2008;皂化值:GB/T 5534—2008;水分及揮發物:GB/T 5528—2008;碘值:GB/T 5532—2008;折光指數:GB/T 5527—2010;過氧化值;GB/T 5538—2005;透明度、氣味、滋味:GB/T 5525—2008;相對密度:GB/T 5526—1985。
1.3.3葡萄籽油貨架期的預測
取4份葡萄籽油,分別在100、110、120、130℃的條件下使用892 Rancimat氧化穩定儀測定葡萄籽油的誘導期,然后利用溫度外推法得到誘導期隨溫度變化的氧化曲線,從而推算出葡萄籽油在25℃下的儲存期。
分析條件:控制溫度100、110、120、130℃;空氣流量20.0 L/h。
1.3.4單一抗氧化劑對油脂穩定性的影響
取若干份100 mL的葡萄籽油分別裝入250 mL的三角燒瓶中,將TBHQ、BHA、抗壞血酸棕櫚酸鈉、dl-a-生育酚、迷迭香提取物幾種抗氧化劑按照0.01%、0.015%、0.02%、0.04%的添加量分別加入葡萄籽油中,同時做一組對照實驗。每組油樣分別取(3.0+0.01)g放置于892 Rancimat氧化穩定儀中,分別測定其誘導期并計算其抗氧化系數。
分析條件:溫度120℃;空氣流量20.0 L/h。
1.3.5復合抗氧化劑對油脂穩定性的影響
根據5種抗氧化劑在單獨使用時對葡萄籽油氧化穩定性影響的結果,綜合考慮抗氧化劑在油脂中的溶解性和抗氧化劑對葡萄籽油氧化穩定性影響的實驗結果這兩方面因素,選擇符合條件的抗氧化劑進行復配實驗[15-18],每組油樣分別取(3.0+0.01)g放置于892 Rancimat氧化穩定儀中,分別測定其誘導期并計算其抗氧化系數。
分析條件:溫度120℃;空氣流量20.0 L/h。
1.3.6誘導期及抗氧化系數的測定
誘導期:反應池中的油脂在氣流和高溫的作用下加速氧化,生成許多小分子有機酸,這些小分子有機酸隨著氣流被帶入測量池中,大量的小分子有機酸導致測量池中溶液的電導率發生變化,測量池內的電極可感受到電導率的變化,并記錄下電導率與反應時長的氧化曲線,電導率二階導數時作為測定終點,又將其稱為誘導期[19]。誘導期可以作為表示樣品抗氧化能力的一個參數,當被測定樣品的誘導期越長時,表示樣品越穩定。
抗氧化系數(protection factor,PF):抗氧化劑在油脂中對油脂抗氧化能力的強弱,可以通過抗氧化劑加入油脂后的誘導期與未加入抗氧化劑油脂的誘導期的比值表示。該比值用抗氧化系數(PF)來表示,PFgt;1時,表明抗氧化劑的抗氧化能力一般;4gt;PFgt;2時,表明抗氧化劑具有較為顯著的抗氧化能力;PFgt;4,則表明抗氧化劑的抗氧化能力極顯著[20]。
PF=加入抗氧化劑后的誘導期/末加任何抗氧化劑時的誘導期
(1)
2結果與分析
2.1葡萄籽油精煉過程中基本指標的變化
圖1葡萄籽油精煉過程酸價變化
如圖1所示,由于葡萄籽毛油在進行精煉之前己儲藏較長時間,且夏季溫度高,品質發生劣變。因此酸值高達6.32 mg KOH/kg。經脫膠后,葡萄籽油的酸價略微升高至6.68 mg KOH/kg,其原因可能是因為由于脫膠過程中溫度升高,產生更多游離酸,也有可能是因為脫膠過程中加入檸檬酸,使酸價增高。當葡萄籽油經過脫酸工藝后,葡萄籽油的酸值降低至0.38 mg KOH/kg。隨后脫色油酸值略微升高,其原因可能是葡萄籽油在脫色工藝過程中所使用的吸附劑表面有很多活性位點,這些活性位點可以促使甘油三酯水解;也有可能是由于葡萄籽油在脫色工藝過程中所用的吸附劑將皂中的鈉離子吸附,并生成了一些游離脂肪酸,因而使葡萄籽油的酸價略微升高[21]。最終葡萄籽油在脫臭工藝后,由于高溫的作用使它的酸值降至0.30 mg KOH/kg。
圖2葡萄籽油精煉過程過氧化值變化
Fig.2 Changes of peroxide value in refining process of grape seed oil
由圖2可知,由于葡萄籽毛油在進行精煉之前己儲藏較長時間,且夏季溫度高,品質發生劣變。因此過氧化值高達8.47 mmol/kg,在經過脫膠工藝、脫酸工藝后過氧化值升高至約10.74 mmol/kg,原因可能是在葡萄籽油脫酸過程反應溫度較高,從而導致葡萄籽油繼續氧化。相對于脫酸油,脫色油的過氧化值大幅降低。其過氧化值降低的原因[22]主要由于葡萄籽油在脫色過程中所使用吸附劑的活性位點可以將脫酸葡萄籽油中的過氧化物吸附,從而使其過氧化值降低。在經過脫臭工藝后,葡萄籽油在高溫條件的作用下,大部分的過氧化物發生裂解并生成許多小分子物質并蒸出,使得過氧化值進一步降至1.76 mmol/kg。
在120℃,空氣流量20.0 L/h的條件下測定各工藝階段油脂的誘導期,誘導期為電導率測定值的二階導數,與電導率的測定息息相關。因此未精煉前油脂中的游離脂肪酸以及金屬離子、水分、皂角等極性物質均對電導率產生影響。從圖3可知,葡萄籽油的誘導期在精煉過程中總體上呈下降趨勢。未經精煉的毛油誘導期為3.17 h,其誘導期較高的原因可能是由于其中含有較多的天然抗氧化劑(如生物類黃酮、VE、生物類黃酮、白黎蘆醇、原花青素等),因此誘導期相對較高[23]。與毛油相比,脫膠油誘導期略微升高,可能是由于脫膠過程中去除了大量磷脂與金屬離子。經過脫酸工藝后,葡萄籽油誘導期大幅下降,可能是由于在此反應過程后,脂質氧化產物含量,且經過水化后的皂角、水分等極性雜質不利于其氧化穩定性[24]。