核桃油中脂肪酸和内源抗氧化物质含量及其氧化稳定性相关性分析

徐 飞 石爱民 刘红芝 刘 丽 王 强

(农业部农产品加工与质量控制重点开放实验室 中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193)

核桃油中脂肪酸和内源抗氧化物质含量及其氧化稳定性相关性分析

徐 飞 石爱民 刘红芝 刘 丽 王 强

(农业部农产品加工与质量控制重点开放实验室 中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193)

以8个核桃品种为研究对象，有机溶剂萃取法提油，测定核桃油内源性组分(脂肪酸和内源抗氧化物质)和氧化稳定性(OSI)并对其进行相关性分析。结果表明：核桃油以不饱和脂肪酸(USFA)为主，其中以亚油酸含量最高，油酸/亚油酸比值(O/L)在0.3～0.5内；3种VE异构体按含量高低排序γ-VE>δ-VE>α-VE；甾醇含量由高到低排序为β-谷甾醇>菜油甾醇>豆甾醇；相关关系中，油酸和O/L与氧化稳定性呈极显著正相关(P<0.01，r1=0.742 1，r2=0.859 5)，亚油酸和多不饱和脂肪酸(PUFA)与氧化稳定性都呈极显著负相关(P<0.01,r1=-0.845 7,r2=-0.901 1)；核桃油氧化稳定性主要受脂肪酸影响(尤其是O/L)，其内源性抗氧化物质与油氧化稳定性并未呈现显著的相关关系。通过对比结果显示，新疆品种新巨丰榨取的核桃油氧化稳定性最高，相应O/L最低，适于长货架期的核桃油加工。该结果将对核桃油氧化稳定性评价以及适宜制油核桃品种筛选提供一定的指导。

核桃油 氧化稳定性 脂肪酸 VE异构体 植物甾醇 相关性分析

核桃(JuglansL.)又被称为羌桃或胡桃，是胡桃科胡桃属的植物，是我国重要的经济树种之一。核桃含油60%～65%(湿基)，且富含ω-3、ω-6等多不饱和脂肪酸，以及生育酚、植物甾醇、多酚等生物活性成分[1]。研究表明，核桃油可有效降低人体胆固醇含量，改善学习能力和记忆力，降低冠状动脉心脏疾病发病率[1-3]，因此作为一种重要的功能性植物油脂，核桃油正受到国内外学者的广泛关注。

目前核桃油研究多集中于基本成分、提取工艺、生理活性等方面[4-6]。关于脂肪酸组成和油脂贮藏稳定性方面，杏仁油和花生油均已有文献报道[7-8]。然而对于核桃油贮藏稳定性与自身脂肪酸组成和内源抗氧化物质的相关性鲜有报道。本研究选取油脂氧化稳定性为指标来衡量核桃油贮藏稳定性，并且测定了核桃油脂肪酸和内源性抗氧化物质(VE异构体和植物甾醇)的含量和组成，通过相关性分析研究他们之间的关系，以期可以为核桃油内源性组分的研究以及对于贮藏氧化稳定性的品种筛选提供指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

核桃品种(8个)：陕西品种2个，香玲、辽核1号；新疆品种6个，新丰、新巨丰、新新2号、新温81、扎343、温185。

1.2 试剂与仪器

α-VE、γ-VE、δ-VE、Stigmasterol、β-sitosterol标准品：美国Sigma公司；Campsterol标准品：日本生化株式会社；脂肪酸甲酯标准品：美国Nuchek公司；甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)：美国Merk公司。

1525型Waters高效液相色谱仪配2487型紫外检测器和Breeze色谱工作站、Waters Sunfire C185 μm(4.6×250 mm)：美国Waters公司；SB-780气相色谱仪:日本SHIMADZU公司； 743Rancimat油脂氧化稳定仪：瑞士Metromn公司。

1.3 试验方法

1.3.1 核桃油的溶剂萃取

将核桃仁粉碎后置于三角瓶，按料液比1∶6加入正己烷，于恒温振荡培养箱中常温振荡浸提24 h，振荡速度160 r/min，提取3次，然后将混合提取液以4 500 r/min的转速离心20 min，收集上清液置旋转蒸发仪上蒸发回收正己烷，得到核桃油。

1.3.2 核桃油中脂肪酸组成和含量的测定

脂肪酸甲酯化：准确称取50 mg油样于厌氧管，加入2 mL硫酸-甲醇溶液，振荡混匀，置于70 ℃水浴加热1 h，水浴完成冷却后中加入2 mL色谱纯正己烷，混匀，加蒸馏水至水与厌氧管瓶颈齐平，待分层完全吸取上层正己烷相并将其通过无水硫酸钠，备用。

气相色谱分析条件：色谱柱型号为sp-2560(100 m×0.25 mm，膜厚0.20 μm)；进样体积1.0 μL，进样口温度260 ℃，压力210.1 kPa，分流比5∶1，载气高纯氮气，0.9 mL/min；采用程序升温，起始温度130 ℃，以4 ℃/min升至240 ℃，保持此温度20 min；FID检测器，285 ℃，燃气为氢气、空气，流速分别为40、400 mL/min。

分析方法：根据各脂肪酸成分的保留时间定性；按外标法定量。

1.3.3 核桃油中内源性抗氧化物质的组成和含量的测定

前处理：称取5 g左右的核桃油，加入5 mL 100 g/L的抗坏血酸溶液和50 mL 1 mol/L的KOH-乙醇溶液，充分混匀回流60 min，提取其中的不皂化物，用2 mL乙醇溶解不皂化物，过0.45μm滤膜，备用。

VE测定色谱条件：色谱柱：Waters Sunfire C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相∶甲醇-水(98∶2，V/V)，混匀、脱气；紫外检测波长：300 nm；进样量20 μL；流速：1.2 mL/min；柱温：30 ℃。

植物甾醇测定色谱条件：色谱柱：Waters Sunfire C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相：乙腈，脱气；紫外检测波长：210 nm；进样量10 μL；流速：1.5 mL/min；柱温：30 ℃。

分析方法：根据各种成分的保留时间定性；按外标法定量。

1.3.4 核桃油氧化稳定性的测试

参照GB/T 21121—2007 《动植物油脂氧化稳定性的测定》，在120 ℃下进行加速氧化测试：在与氧化稳定仪配套的试管中分别称取核桃油3.00 g(精确至0.01 g)，根据标准Rancimat方法，连接仪器，设定空气流量为20 L/h，温度为120 ℃。曲线采用仪器自动积分分析，以诱导时间突变点(OSI)为反应终点。

1.4 数据处理及相关性分析

数据均采用SAS 9.2软件及Excel 2010软件进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 核桃油中脂肪酸组成和含量的测定

核桃油中脂肪酸组成及含量如表1所示。由表1可知，核桃油主要脂肪酸组成有5种，分别为棕桐酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)、亚麻酸(C18∶3)。亚油酸质量分数最高，为(58.59±4.94)%，品种间变异系数为8.43；油酸次之(18.24±4.07)%，变异系数为22.33，品种间存在较大差异；余下的脂肪酸按照含量多少依次为亚麻酸(10.30±1.49)%，变异系数14.42，棕榈酸(5.96±0.44)%，变异系数7.35，硬脂酸(2.42±0.13)%，变异系数5.51，所测核桃油结果与之前的报道数值基本一致[9-10]。

对不同核桃品种SFA、PUFA、UFA、O/L进行统计分析(表1)。可见核桃油中以不饱和脂肪酸为主，占总脂肪酸含量的80%以上，其中多不饱和脂肪酸含量高达70%左右；饱和脂肪酸只占总含量的7%～9%；O/L在0.3～0.5范围内变动。作为衡量货架期的重要指标O/L,O/L值越高则氧化稳定性越好[11]，其中新巨丰O/L最高(0.50)，新丰(0.41)、扎343(0.35)、新温81(0.31)次之，而温185(0.21)、新新2号(0.22)、香玲(0.25)、辽核1号(0.25)则处于较低水平。不饱和脂肪酸含量高的油容易被氧化[1]，且由于核桃油自身O/L偏低，因此核桃油易被氧化，耐贮性差。

表1 不同核桃品种脂肪酸含量和组成

2.2 核桃油中内源抗氧化物质的组成和含量的测定

生育酚、植物甾醇广泛分布于油料作物种子中，是重要的植物内源抗氧化物质，同时具有良好的生理功能。生育酚以4种异构体形式存在，分别为α-VE、β-VE、γ-VE、δ-VE，具有增强免疫力、延缓衰老、降低心血管疾病和癌症发病率等生理功能[12-13]。

对8个核桃品种进行试验，测定了核桃油中VE异构体的组成和含量，结果见图1所示,各品种间的统计结果见表2：核桃油中主要含有α-VE、γ-VE、δ-VE 3种VE异构体，其中γ-VE含量最高，含量(23.85±3.11)mg/100 g，变异系数13.05，占核桃油中总VE含量的90%以上，其次为δ-VE(0.62±0.13 mg/100 g，变异系数20.58)和α-VE[(0.47±0.09) mg/100 g，变异系数20.26]。由表2可知，VE异构体在各个核桃品种间的含量变异系数较大，均具有较大的品种差异性。该结果与孙翠等[14]测定的各异构体含量顺序一致，与其中的野核桃的含量较为一致。

植物甾醇具有降低血液胆固醇、降血脂、防治心脏病、防止前列腺肥大、抗癌、类激素等多种生理功能。图2和表2中数据显示，核桃油中主要含有β-谷甾醇[(75.10±19.26) mg/100 g，变异系数25.65]、菜油甾醇[(23.09±7.27) mg/100 g，变异系数31.47]、豆甾醇[(17.49±9.34) mg/100 g，变异系数53.39]3种植物甾醇，含量由高到低排序为β-谷甾醇>菜油甾醇>豆甾醇。

表2 不同核桃品种内源抗氧化物含量统计

2.3 核桃油氧化稳定性

依据GB/T 21121—2007采用油脂氧化稳定仪通过加速氧化试验测得8个核桃品种的诱导时间，来表征氧化稳定性(OSI)见表3所示。由表3可知，新巨丰品种的氧化稳定性最好，OSI值为2.44，其次为新丰(OSI 1.93),香铃(OSI 1.86)，扎343(OSI 1.80)，氧化稳定性最差的为温185和辽核1号品种。

表3 不同品种核桃油的诱导时间/h

2.4 核桃油中脂肪酸组成和含量与氧化稳定性指标的相关性分析

油酸和亚油酸是核桃油中含量最高的2种脂肪酸，其质量分数总和在70%以上，而Nelson等[15]研究指出，长链脂肪酸受氧化影响的程度高于短链脂肪酸，因此高含量的长链脂肪酸组分，也是核桃油易氧化变质的原因。核桃油中含有较多的ω-3(C18∶3)和ω-6(C18∶2)多不饱和脂肪酸，容易受到外界因素(光、氧气等)影响[1]，使油脂氧化变质。为了具体分析脂肪酸组成和含量对油脂氧化稳定性的影响，故将油酸、亚油酸这2种主要脂肪酸与诱导时间进行相关性分析，结果见表4。由表4可见，油酸与诱导时间呈极显著正相关(P<0.01，r=0.742 1)，说明油酸含量越高，油脂诱导时间越长，氧化稳定性越强；亚油酸与诱导时间呈极显著负相关(P<0.01，r=-0.855 7)，说明亚油酸含量越高，油脂诱导时间越短，氧化稳定性越差，Worthington等[16]研究花生油中亚油酸与油脂诱导时间所得的结论一致。

各指标与氧化稳定性的相关关系见表4。由表4中数据可知，PUFA与诱导时间呈极显著负相关(P<0.01，r=-0.901 1)，说明PUFA含量高的油脂氧化稳定性较差，不耐贮藏。另外核桃中的PUFA(主要为亚油酸和亚麻酸)的双键均属于隔离双键，隔离双键中的亚甲基被两边双键活化，性质活跃，反应中先脱去一个氢形成自由基后与两边的双键形成共振，因此脱氢所需能量较低，易生成过氧化物(ROOH)而被氧化[17-20]。O/L与诱导时间呈极显著正相关(P<0.01，r=0.859 5)，从耐贮性方面考虑，O/L值越高，则货架期越长，耐贮性越好[20]。8个核桃品种中新疆的新巨丰品种OSI最高，且其O/L最高，也说明了氧化稳定性与O/L间的一致性。

2.5 核桃油中内源抗氧化物质与氧化稳定性指标的相关性分析

核桃油中内源抗氧化物之间的相关关系分析见表5，其中α-、γ-、δ-VE及豆甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇之间均呈现一定的相关关系。豆甾醇和δ-VE呈极显著正相关(P<0.01，r=0.684 91)，相关系数最高。其次是豆甾醇和β-谷甾醇间的极显著负相关关系(P<0.01，r=-0.667 2)，说明核桃油中的VE、植物甾醇的不皂化物组分之间某一组分的含量会随着另一组份含量的升高或降低而增加或减少，为筛选高生物活性物质的核桃品种提供了依据。

同时由表5中还可以看到，核桃油中含有的内源性抗氧化物质与氧化稳定性的相关分析中，均呈现一定的相关性，但在0.05水平下都不显著。对于VE异构体而言，这一方面是因为α-、γ-、δ-VE 3种异构体在油脂中的抗氧化顺序为δ-VE>γ-VE>α-VE[21]，而核桃油中γ-VE在3种VE异构体中含量最高，不利于防止油脂氧化；另一方面，与脱臭的玉米油VE含量(80～120 mg/100 g)[22]相比，核桃油中VE含量(20～35 mg/100 g)明显低于玉米油，核桃油中自身VE因含量少，不足以对油的氧化稳定性产生显著作用，但仍可以通过额外添加的方式增加其抗氧化性。对于核桃油中的甾醇而言，李瑞等[23]研究指出植物甾醇在油脂中的溶解度很小，只有1.13%，Tong等[24]报道指出植物甾醇在低浓度时不会改善油脂的氧化稳定性，因此综合导致内源性甾醇对于核桃油的氧化稳定性没有显著作用。

表5 核桃油内源抗氧化物质组成与油氧化稳定性相关关系

注:**表示极显著相关(P<0.01)；*表示显著相关(P<0.05)。

3 结论

3.1 核桃油中的脂肪酸按含量由多到少排序为：亚油酸、油酸、亚麻酸、棕桐酸、硬脂酸，以UFA为主(>80%)，其中PUFA质量分数达70%左右，SFA占7%～9%，O/L在0.3～0.5范围内。

3.2 内源抗氧化物中，3种VE异构体按含量高低排序γ-VE>δ-VE >α-VE，植物甾醇由高到低排序为β-谷甾醇>菜油甾醇>豆甾醇，各种内源性抗氧化物质存在较大的品种差异性。

3.3 核桃油的氧化稳定性与脂肪酸含量和组成的相关性分析显示，油酸与氧化稳定性呈极显著正相关(P<0.01,r=0.742 1)，亚油酸和多不饱和脂肪酸与氧化稳定性都呈极显著负相关(P<0.01,r1=-0.845 7,r2=-0.901 1)，O/L与氧化稳定性呈极显著正相关(P<0.01，r=0.859 5)。

表4 核桃油脂肪酸组成与油氧化稳定性相关关系

注:**表示极显著相关(P<0.01)；*表示显著相关(P<0.05)。

3.4 核桃油氧化稳定性与内源性抗氧化物质含量相关性分析显示，核桃油自身VE和甾醇的含量偏低，不足以对油的氧化稳定性产生显著作用，需要额外添加来增强其氧化稳定性。

上述研究结果表明，核桃油本身耐贮性差，其氧化稳定性主要取决于自身脂肪酸的组成和含量。研究中，新疆的新巨丰品种制取的核桃油具有最高的氧化稳定性，适于长货架期的核桃油加工，同时该结果可为筛选适宜榨油的高氧化稳定性核桃品种提供理论基础，为充分发挥我国核桃种质资源优势提供参考。

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The Content of Fatty Acids and Endogenous Antioxidant Components of Walnut Oil and Their Correlation with Oxidative Stability Index

Xu Fei Shi Aimin Liu Hongzhi Liu Li Wang Qiang

(Institute of Agro-Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Agricultural Product Processing and Quality Control, Ministry of Agriculture, Beijing 100193)

In this research, eight walnut cultivars were carefully studied. The content of endogous components (fatty acids and endogous antioxidents) and oxidant stability of the walnut oil were measured by extracting oil with extraction in organic solvent and the correlation analysis was conducted. The results showed that walnut oil was mainly composed by unsaturated fatty acids (USFA) and the oleic acid was the highest. The range of oleic acid/linoleic acid ratio(O/L) was 0.3～0.5. The three VE isomers arranged by their content were γ-VE> δ-VE> α-VE and sterols were β-sitosterol> campsterol> stigmasterol from high to low. In the correlation analysis, oleic acid and O/L were significantly positive correlated with oxidant stability (P<0.01，r1=0.742 1，r2=0.859 5), while linoleic acid and polyunsaturated fatty acids(PUFA) were both significantly negative correlated with oxidant stability (P<0.01,r1=-0.845 7,r2=-0.901 1). The result indicated that the oxidant stability of walnut oil was mainly influenced by fatty acids, especially O/L, while the endogous antioxidents had no significant influence to oxidant stability. After comparison, it’s found that the oxidant stability of walnut oil squeezed out of Xinjufeng variety from Xinjiang was highest with the lowest O/L suitable to produce walnut oil with long shelf life. The results of this work will provide a guidance for the evaluation of oxidant stability of walnut oil and the selection of high quality walnut cultivars suitable for oil manufacture.

walnut oil, oxidant stability, fatty acid, VE isomer, phytosterol, correlation analysis

TS225.1

A

1003-0174(2016)03-0053-06

国家科技支撑计划(2011BAD27B00)，中国农业科学院科技创新工程(CAAS)

2014-07-23

徐飞，女，1989年出生，硕士，食品科学

王强，男，1965年出生，研究员，博士生导师，粮油加工与副产物综合利用