植物甾醇酯与维生素E复配抗氧化剂 对玉米油的抗氧化效果研究

张如春　李婷婷　李　丹　王　旭　王　彤　于殿宇

(东北农业大学食品学院，哈尔滨　150030)

玉米油是从玉米胚中提炼出来的一种优质植物油脂，不饱和脂肪酸含量高达86%，如人体所必需的亚油酸和油酸[1]。对于多数人来说，特别是有消化系统疾病的人，是一种较理想的保健油。由于玉米油的高营养价值，因此探究其氧化特性，估算保质期具有重要意义。由于其富含高度不饱和脂肪酸，因此在储存过程中很容易发生氧化，使其营养价值降低，甚至产生有毒物质，添加抗氧化剂可以有效抑制其氧化[2]。抗氧化剂可分为化学合成抗氧化剂和天然抗氧化剂两大类。常用的化学合成抗氧化剂主要有叔丁基对羟基茴香醚(BHA)、二叔丁基羟基甲苯(BHT)、特丁基对苯二酚(TBHQ)等酚类抗氧化剂[3]。但合成抗氧化剂如BHT、TBHQ等，虽然效果较好，却具有一定的毒性甚至致癌作用[4]。而天然抗氧化剂相比于合成抗氧化剂，具有安全、高效、毒性低等显著优势[5]。

维生素E即生育酚，它是一种天然抗氧化剂，通过向脂氧自由基或脂过氧自由基提供·H，使链式氧化反应中断，从而达到抗氧化的效果[6]。植物甾醇(sterol)是一类天然有机物，有资料报道植物甾醇具有抗氧化能力，是一种新型的抗氧化剂[7]。植物甾醇与脂肪酸直接进行酯化反应合成植物甾醇酯，酯化后的甾醇酯大大改善了植物甾醇的脂溶性，更容易被人体吸收[8]。且有研究表明天然抗氧化剂进行复配，可以起到协同增效作用[9]。

通过加速氧化实验，研究不同浓度的VE和植物甾醇酯制成的复配天然抗氧化剂对玉米油储藏过程中的过氧化值、茴香胺值及酸价的影响，寻求复配天然抗氧化剂的最佳添加量。在最佳添加量条件下，研究复配天然抗氧化剂、TBHQ、BHA、BHT对玉米油储藏过程中的过氧化值的影响。以期为玉米油贮存过程中添加天然抗氧化剂的提供参考。

1　材料与方法

1.1　材料与试剂

玉米油：购自当地超市(精炼一级)；VE标准品：德国MERCK公司；天然维生素E(d-α-生育酚浓缩液，α-生育酚90%)：新昌县彼安德生物科技有限公司；正己烷(色谱纯)、异辛烷(色谱纯)、脂肪酸甲酯标准品、氯仿、冰乙酸、碘化钾、乙醚、硫代硫酸钠、茴香胺试剂、三氯甲烷(CHCl3)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、无水硫酸钠(Na2SO4)、异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)可溶性淀粉、异丙醇(C3H8O)、乙醚(C4H10O)、甲基叔丁基醚(C5H12O)、95%乙醇(C2H6O)、酚酞指示剂、无水乙醚(C4H10O)、石油醚：以上试剂未标注均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；植物甾醇酯(菜籽甾醇3.22%，β-谷甾醇42.38%，菜油甾醇23.52%，豆甾醇26.18%)：西安文竹生物科技有限公司；BHA、BHT、TBHQ：广益食品添加剂实业有限公司。

1.2　仪器与设备

U-3010分光光度计：日本日立高科技公司；RV10旋转蒸发仪：上海圣科仪器设备有限公司；DHG-9070电热恒温鼓风干燥箱：上海齐欣科学仪器有限公司；DL-5-B离心机：上海安亭科学仪器厂；HP6890气相色谱仪：美国Agilent公司。

1.3　实验方法

1.3.1油脂的纯化

参照李和民所描述得纯化油脂的方法，在其基础上稍作修改除去油脂里原有的维生素E、微量元素及一些干扰元素[10]。选用硅胶300 g，50.4 g的活性炭和硅藻土混合物(以2∶1的质量比混合)，150 g白土与硅藻土混合物(质量比2∶1)填充以制备层析柱。将350 g油过柱，然后加入正己烷冲洗。通过真空泵对层析柱施加微小负压从而使出口流速为0.25 mL/min。之后，用旋转蒸发器(50 ℃，150 mbar)除去大部分正己烷，剩余的正己烷用氮气吹去，得到所需样品。

1.3.2VE含量的测定

VE含量测定参考[11]。

样品中生育酚的含量W按下式计算：

式中：W为生育酚含量，mg/kg；P为标准溶液中生育酚的质量浓度，mg/mL；As为标准物质生育酚峰面积的均值；At为样品的生育酚峰面积的均值；M为样品质量，g；V为测试溶液的体积，25 mL。

1.3.3甾醇含量的测定

样品中甾醇含量的测定参照[12]。

1.3.4复配天然抗氧化剂添加量对玉米油抗氧化性能的影响

将VE和甾醇酯的复合物以1∶1的比例混合制成复合抗氧化剂添加到一定量的玉米油，振摇油样至均匀状态，然后将复配天然抗氧化剂添加量为0、50、100、200、400 mg/kg的油样放置于(60±1)℃的恒温培养箱中加速氧化，每6 d测量1次油脂的过氧化值(POV)、茴香胺值、总过氧化值和酸价，每1个样品做3个平行。

1.3.5不同抗氧化剂对玉米油抗氧化性能的影响

将BHA、BHT、TBHQ和复配天然抗氧化剂按最佳比例添加到玉米油中，将制备好的玉米油样在(60±1) ℃的烘箱中加速氧化，每隔6 d测定其过氧化值。

1.3.6指标的测定方法

过氧化值(POV)按GB 5009.227—2016《食品中过氧化值的测定》测定；茴香胺值(p-AV)按GB/T24304—2009《动植物油脂茴香胺值测定》测定；酸价(AV)按GB 5009.229—2016《食品中酸价的测定》测定；总氧化值(TOTOX)为衡量油脂氧化的综合指标，总氧化值等于2倍的过氧化值与茴香胺值的和[13]。

氧化诱导时间的测定[14]，取3 g油样放置于Ranciamt反应管中，通过Ranciamt反应管的空气流速设定为10 L/h，并保持110 ℃的恒温。油样在高温氧化过程中产生出来的气体，通过气流进入装有50 mL去离子蒸馏水的烧瓶中并溶于蒸馏水，通过在烧瓶中的一个电极测定电导率的变化。每个样品进行3次重复测定，记录为平均值±误差。

1.3.7数据处理

所有的实验至少进行3次，采用Origin软件进行作图。

2　结果与分析

2.1　油脂纯化

由于一般在超市购买的市售玉米油中均含有少量的维生素E、甾醇，以及一些可以导致油脂氧化酸败的游离脂肪酸、微量金属等物质，它们的存在会对研究复配抗氧化剂对油脂的抗氧化效果产生影响，因此在抗氧化实验开始前需要对油脂进行纯化以除去这些干扰物质，得到较为纯净的油脂。

表1　玉米油纯化前后过VE含量、过氧化值、

注：ND未检出。

从表1可以看出，纯化前油脂的过氧化值和酸价分别为0.7 mmol/kg和0.1 mgKOH/g，纯化后数值明显降低；而VE、甾醇和茴香胺值纯化后未检出，说明纯化效果较理想。且研究发现纯化前后基本不会影响玉米油的脂肪酸组成。

2.2　不同添加量对玉米油氧化诱导时间的影响

油脂氧化过程十分复杂，一般研究认为经过诱导期、发展期和终止期。其中，油脂由诱导期到发展期的时间(即诱导时间)与油脂的氧化稳定性密切相关，诱导时间越长，油脂的氧化稳定性越好[15]。由表2的诱导时间的长短可以看出，在玉米油里，200 mg/kg的复配天然抗氧化剂抗氧化性能强于50、100、400 mg/kg的复配天然抗氧化剂的抗氧化性。

表2　不同添加量对玉米油氧化诱导时间的影响

2.3　不同添加量对玉米油过氧化值的影响

添加浓度为0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯复配天然抗氧化剂的玉米油样品在温度为(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d测定其过氧化值，实验结果见图1。

图1　不同添加量对玉米油过氧化值的影响

氢过氧化物的含量用过氧化值表示，过氧化值的大小反映油脂初期氧化程度[16]。从图1中可以看出，在36 d(60±1) ℃的烘箱氧化实验中，添加量0 mg/kg的对照组过氧化值增加速度最快。添加了复配天然抗氧化剂的各组与对照组相比过氧化值均出现明显的下降，且实验结果表明，不同添加量的抗氧化剂均对玉米油具有很好的抗氧化效果，其中以200 mg/kg的复配抗氧化剂抗氧化效果最佳，而400 mg/kg的复配抗氧化剂抗氧化效果表现出低于其他添加浓度的抗氧化能力。因为有研究表明一些抗氧化剂，如维生素E，在添加浓度较高时，可能起着助氧化剂的作用起到一定的反向效果[17]。

2.4　不同添加量对玉米油茴香胺值的影响

添加浓度为0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯复配天然抗氧化剂的玉米油样品在温度为(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d测定其茴香胺值，实验结果见图2。

图2　不同添加量对玉米油茴香胺值的影响

氢过氧化物是油脂氧化的初级产物，在高温下非常不稳定，易分解成小分子醛酮等次级氧化物，其含量用茴香胺值表示[18]。油脂氧化程度越大，茴香胺值则越大。从图2中可以看出，茴香胺值的增长趋势与过氧化值的增长趋势大体一致。其中200 mg/kg的复配天然抗氧化剂抑制茴香胺值的效果较其他各添加量抑制茴香胺生成的能力强。同样400 mg/kg复配抗氧化剂抗氧化效果较次于其他添加浓度的抗氧化能力，这可能是因为VE和甾醇酯添加浓度过高，起到了一定的反向作用。因此，可以得出在(60±1)℃条件下，玉米油中抑制茴香胺值生成的最适添加量为200 mg/kg。

2.5　不同添加量对玉米总氧化值的影响

添加浓度为0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯复配天然抗氧化剂的玉米油样品在温度为(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d根据过氧化值和茴香胺值得到总氧化值，实验结果见图3。

图3　不同添加量对玉米油总氧化值的影响

总氧化值(TOTOX)包括过氧化值和茴香胺值，与使用过氧化值和茴香胺值表征玉米油脂的氧化程度相比可以更加综合的体现不同添加量的复配天然抗氧化剂在玉米油中的抗氧化效果和油脂的氧化程度[19]。从图3中可以看出，TOTOX增长趋势与POV值的增长趋势从大体上看一致，所以玉米油的氧化产物仍以初级氧化产物为主。复配天然抗氧化剂添加量在200 mg/kg时，其抗氧化效果最好。

2.6　不同添加量对玉米油酸价的影响

添加浓度为0、50、100、200、400 mg/kg的VE+甾醇酯复配天然抗氧化剂的玉米油样品在温度为(60±1) ℃下的烘箱中加速氧化，然后每隔6 d测定其酸价，实验结果见图4。

图4　不同添加量对玉米油酸价的影响

从图4可以看出，玉米油各样品酸价随时间的延长而增大，其中空白组增加速度最快。油脂酸价的升高表明油脂中游离脂肪酸含量的增加，其升高的原因主要是由于油脂放置的过程中因为热、酸、碱、微生物及脂水解酶的作用下，油脂发生水解反应而生成游离脂肪酸[20]。游离脂肪酸的增多对玉米油的稳定性和风味有很大的影响。对照组在第12天后的酸价，超出GB 19111—2003规定的一级玉米油酸价的指标值小于等于0.20 mg KOH/g。而添加了复配抗氧化剂的其他四组样品有效延长了酸价超标的时间，且在整个实验过程中酸价较空白组来说增加较为缓慢，其中效果最好的为添加量为200 mg/kg的复配天然抗氧化剂。

综合各实验结果可以得出复配抗氧化剂的最佳添加量为200 mg/kg时抗氧化效果最佳。

2.7　不同抗氧化剂对玉米油抗氧化效果的比较

实验进一步探讨复合天然抗氧化剂与目前食用油中常用的抗氧化剂在各自最佳添加量(200 mg/kg)时对玉米油的抗氧化效果的影响，实验结果见图5(空白组的抗氧化值在36 d内的变化见图1，在本图中不予以标示)。

图5　不同抗氧化剂对玉米油过氧化值的影响

实验结果表明，复配天然抗氧化剂和化学合成抗氧化剂对玉米油均具有很好的抗氧化效果。从图中可以看出，4种抗氧化剂在各自最佳添加量和加速氧化12 d后，复配天然抗氧化剂抗氧化效果明显高于BHA和BHT，且与TBHQ的抗氧化效果相当[21]。虽然复配天然抗氧化剂的抗氧化与TBHQ相比仍有逊色。

3　结论

通过进行(60±1) ℃的加速氧化实验，将甾醇酯与天然维生素E以1∶1的比例混合制成复配天然抗氧化剂添加到玉米油中，添加200 mg/kg的复配天然抗氧化剂时玉米油稳定性较好。在各自最佳添加量条件下，抗氧化剂对玉米油的抗氧化效果为TBHQ>复配天然抗氧化剂>BHA>BHT，虽然复配天然抗氧化剂与TBHQ相比抗氧化能力相近，但天然抗氧化剂毒副作用小，并且具有很好的发展前景。

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