动植物油脂分子结构及氧化稳定性研究

陈巍元， 王福超, 张 华，2*

(1.延边大学 农学院；2.东北寒区肉牛科技创新教育部工程研究中心 延边大学：吉林 延吉 133002)

牛油含脂肪酸、维生素、矿物质、胆固醇等成分。脂肪酸是牛油的主要营养成分，其含量较高[1]。菜籽油是我国主要食用油之一，约占我国食用植物油消费量的35%，在我国食用油市场中具有重要的地位。菜籽油的营养价值很高，富含不饱和脂肪酸、植物甾醇、生育酚及多酚等营养功能成分[2-4]。

日常饮食中，食物所含的脂肪多种多样，大体分为2大类，分别是饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸含量高的油脂呈现固态，如牛油等动物油，这类油脂较为稳定。不饱和脂肪酸含量高的油脂多呈现液态，如菜籽油等植物油。不饱和脂肪酸较为活跃，但易被氧化。研究表明，菜籽油在加工和储藏过程中，会受到温度、光照、氧气含量、水分和微生物等因素的影响而发生氧化酸败，不仅会改变其固有的品质，更会丧失营养价值[5]。油脂的品质主要通过化学成分组成和理化性质2方面来评价。化学成分的评价主要依据脂肪酸组成和其他微量成分含量，理化性质则依据油脂的酸价、碘值、过氧化值等氧化能力来判断，其中，过氧化值是评价植物油品质的最为重要的一个指标[6]。

油脂在氧化的过程中产生醛、短链脂肪酸、酮、脂肪聚合物、过氧化物和烃类等氧化产物，不仅使产品具有难闻气味以及苦涩滋味，还降低了油炸食品的风味，影响人们的食欲，长期摄入这种酸败食品还会导致细胞功能减退乃至组织坏死，诱发癌症、心血管疾病[7]。特别是常温下呈液态且含较多不饱和脂肪酸的油类更易被氧化。因此，添加抗氧化剂保持其稳定性具有重要意义[8]。现在市售的植物油类绝大多数都添加了化学合成的抗氧化剂，一些消费者开始对此出现抵触情绪。天然抗氧化剂是从天然植物中筛选、分离和纯化获得的高效低毒且具强抗氧化活性的纯天然物质，如酚类，多糖类，黄酮类等，具有无毒副作用、无残留、无污染、效用高、稳定、安全等众多优点，因此，已经成为食品添加剂领域的研究热点。

白藜芦醇(resveratrol，RES)，又称芪三酚，是一种非黄酮类多羟基酚类化合物，主要来源于藜芦、蓝莓、桑葚、葡萄等天然植物或果实中[9]，能清除并捕捉活性氧簇(ROS)，并通过抑制二硫化谷胱甘肽(Glutathione disulfide，GSH)的形成，使GSH处于还原状态，发挥抗氧化作用。目前在体内和体外研究中，都证明RES自身具有抗氧化作用，同时它作为一种重要的天然植物抗毒素，可以抑制癌细胞生长，降低血脂，防治心血管疾病，并能延缓衰老的发生[10-11]。

目前，RES己广泛应用于医药、食品、化妆品等行业，但应用白藜芦醇减缓油脂氧化的研究还甚少。因此，该研究以牛油和菜籽油为原料，首先利用核磁共振仪分析牛油和菜籽油的脂肪酸组成，之后采用Schaal烘箱法，研究不同添加量的白藜芦醇分别对2种油脂的抗氧化作用，并将白藜芦醇与其他天然抗氧化剂进行比较，以期为白藜芦醇在食用油脂生产加工中的广泛应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛油(实验室自制)；菜籽油(购于金健植物油有限公司)；白藜芦醇(纯度98%)；生育酚(纯度96%)；茶多酚(纯度98%)，氘代氯仿-d(纯度99.8%)+0.03%(v/v)TMS均购置上海阿拉丁试剂有限公司。三氯甲烷；碘化钾；可溶性淀粉；氢氧化钾；酚酞指示剂；邻苯二甲酸氢钾；无水碳酸钠；浓硫酸；重铬酸钾；以上均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JA1003J型分析天平(上海雷韵试验仪器制造有限公司)；IT-09B-15型加热磁力搅拌器(上海一恒科学仪器有限公司)；101-3型电热鼓风干燥箱(天津泰斯特仪器有限公司)；UV-1800型紫外可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司)。

1.3 油脂凝胶的核磁共振氢谱分析

称取5～6 mg牛油、菜籽油样品，将其溶解于氘代氯仿，之后吸取500 μL转移至直径为3 mm的玻璃核磁管中进行测试。测试条件：频率500.13 MHz；光谱宽度10 000 HZ；扫描次数16次；数据采集时间3.276 8 s；脉冲宽度10 ppm；脉冲宽度1 s。油酸、亚油酸和饱和脂肪酸含量的计算公式如下：

式中,αE表示图1中信号峰E的面积，αD表示信号峰D的面积，αC表示信号峰C的面积。

1.4 不同添加量的白藜芦醇对油脂的抗氧化作用

50 g菜籽油和牛油(50 ℃水浴融化)中分别加入0.02%、0.04%和0.06%的白藜芦醇(符合GB 27602011《食品添加剂使用标准》)，以未添加白藜芦醇组作为空白对照，均质30 s，得到混合均匀的供试油样。把供试油样置于烘箱内 (65±1) ℃，每隔12 h取出油样充分摇匀，并交换油样在干燥箱内的位置。每隔24 h取样，测定油样的过氧化值(pov)。

1.5 白藜芦醇与茶多酚、生育酚对油脂抗氧化作用的比较

50 g菜籽油和牛油(50 ℃水浴融化)中分别加入0.04%的白藜芦醇与茶多酚、生育酚3种抗氧化剂，以未添加抗氧化剂组作为空白对照，均质30 s后置于烘箱内 (65±1) ℃，每隔12 h取出油样充分摇匀，并交换油样在干燥箱内的位置。每隔24 h取样，测定油样的pov。

1.6 pov的测定

pov的测定参照GB 5009.227-2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》中的滴定法。

1.7 数据分析

所有试验设置3次重复，主要基于Microsoft Excel进行绘制图表，采用SPSS 25.0软件中的Duncan检验法进行多重比较，当概率值≤0.05时，判定为统计学显著。

2 结果与分析

2.1 牛油及菜籽油的核磁分析

根据图1,2的各功能团信号峰的位置，推导计算公式进行分析[13]，油脂特征峰解析见表1，牛油和菜籽油的脂肪酸组成如表2所示，分析出牛油中不饱和脂肪酸包括油酸、亚油酸，饱和脂肪酸的相对含量为52.24%。菜籽油中亚油酸相对含量为18.77%，油酸相对含量为73.42%，饱和脂肪酸相对含量仅占7.81%。由以上分析可得出，牛油饱和脂肪酸含量较高，菜籽油不饱和脂肪酸含量较高。进而通过过氧化值观察不同饱和度的牛油和菜籽油的稳定性以及白藜芦醇对动植物油脂的抗氧化能力。

表1 油脂特征峰解析

表2 牛油、菜籽油的脂肪酸组成Table 2 Fatty acid composition of beef tallow and canola oil

2.2 不同添加量的白藜芦醇对动植物油脂的抗氧化作用

不同添加量的白藜芦醇对牛油和菜籽油的抗氧化作用见图3，4。随着时间的增加，牛油和菜籽油的过氧化值逐渐增加，白藜芦醇不同浓度的添加对2种底油均具有一定的抗氧化效果，且白藜芦醇对牛油的抗氧化效果最为明显，过氧化值最低。这是因为牛油中饱和脂肪酸含量较高，较稳定，不易被氧化。其中抗氧化效果最佳的白藜芦醇添加量为0.04%。通过柱形图可以看出，在第4天后，白藜芦醇虽然对供试油样仍具有抗氧化效果，但效果较3 d前开始减弱，加入白藜芦醇的油样pov值逐渐增大。原因是油脂在氧化过程中产生一些自由基，启动过氧化的链式级联反应导致了油脂的氧化。白藜芦醇通过结构中的活泼酚性羟基作为供氢体，有效地清除自由基，预防脂质过氧化链式级联反应的启动，起到了延缓油脂氧化的作用。其次，还能与过氧化自由基结合成稳定的化合物，起到终止过氧化链式反应从而延缓油脂氧化的作用。但白藜芦醇在延缓油脂氧化的同时，自身的酚类基团随着体系反应时间的延长，无法被及时还原，因此，其抗氧化效果逐渐减弱[14]。

2.3 白藜芦醇、茶多酚、生育酚对动植物油脂的抗氧化作用

0.04%的白藜芦醇、茶多酚和生育酚对牛油和菜籽油的抗氧化作用见图5，6。由图可知，随着时间的增加，菜籽油和牛油的过氧化值逐渐增加，在添加量为0.04%时，白藜芦醇和茶多酚对2种底油均表现出抗氧化能力。其中，茶多酚对芥菜籽油的抗氧化效果远超白藜芦醇且抗氧化能力随着时间的推移并未发生明显改变，而二者对牛油的抗氧化效果基本持平，由此可得出，在添加量为0.04%时，茶多酚延缓油脂氧化的能力高于白藜芦醇。但在添加量为0.04%时，生育酚并没有表现出预想的抗氧化能力，而是起到了促进氧化的效果。这可能是由于供试油样中原本含有一定浓度的生育酚，另加入0.04%的生育酚导致供试油样中生育酚总含量过高，从而导致促氧化效果，欧阳梦云等研究表明，天然抗氧化剂具有因浓度过高反而表现出促进油脂氧化的现象[15-19]，这也可能是生育酚的某些氧化产物促进油脂氧化所致[20]。

3 讨论

Schaal烘箱法是以过氧化值评价抗氧化性，此法样品处理较为简单，但实际测定过氧化值时消耗试剂量大。目前这种方法常用来评估油脂和烘焙食品的氧化稳定性。如，耿婷婷等[21]以高油酸花生油为研究对象，探讨以芝麻酚、白藜芦醇为外源添加物时对高油酸花生油的抗氧化效果，结果发现芝麻酚、白藜芦醇添加量分别为0.08%和0.06%时，氧化诱导时间最长，氧化稳定性最好，较该实验来说白藜芦醇添加量较高。张泽生等[10]以易氧化的液态油脂菜籽油为研究对象采用高温加速试验, 对白藜芦醇抗油脂氧化作用进行研究, 并考察其与其它增效剂复配使用时抗氧化的效果。白藜芦醇在0.01%～0.06%添加量范围内抗氧化效果存在量效关系。添加VC、柠檬酸对白藜芦醇的抗氧化作用具有协同增效作用, 其抗氧化活性优于自身单一成分。其中，白藜芦醇、Vc、柠檬酸以3∶2∶2的比例复配时, 其抗氧化协同增效作用最为显著。该试验结果表明，白藜芦醇对动植物油脂均具有抗氧化效果，且抗氧化效果与油脂本身脂肪酸组成有关，在白藜芦醇添加量为0.04%时，效果最佳。但总体来说，白藜芦醇的抗氧化能力强于生育酚而弱于茶多酚，另外，究竟白藜芦醇、生育酚、茶多酚以何种途径在牛油和菜籽油中发挥其抗氧化特性，有待于后续研究。

4 结论

白藜芦醇对动植物油脂均具有抗氧化效果，且抗氧化效果与油脂本身脂肪酸组成有关。在白藜芦醇添加量为0.04%时效果最佳，在此浓度下白藜芦醇的抗氧化能力强于生育酚而弱于茶多酚。