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3种抗氧化剂对菜籽油氧化稳定性的影响

泰然健康网
2024-12-15 16:50

预包装食用油的保质期通常需要达到1年以上，因此在货架常温储藏条件下，如何延缓食用油中不饱和脂肪酸氧化是食用油加工企业必须解决的难题之一[1]。食用油氧化酸败后会产生小分子醛类、酮类等，食用后对人体健康产生危害[2]。为保持食用油货架期稳定，在工业生产中通常会向食用油中添加天然抗氧化剂维生素C[3]、迷迭香提取物[4]、维生素E[5]和茶多酚[6]等，以及合成抗氧化剂BHA、BHT及TBHQ[7]等。天然抗氧化剂作为一种食物来源的抗氧化成分，因其绿色健康、安全性高而备受人们青睐[8]。目前，抗坏血酸、迷迭香提取物以及茶多酚等天然抗氧化剂在人造肉[9]、植物油[10-11]等抗氧化研究中都得到了有效验证。抗坏血酸棕榈酸酯和茶多酚棕榈酸酯是抗坏血酸和茶多酚分别与棕榈酸酯化而成，其保留了抗坏血酸和茶多酚的全部生理活性[12-13]，且能够与油脂很好地相溶。迷迭香提取物本身具有一定的亲油性。本研究拟通过观察添加3种抗氧化剂（抗坏血酸棕榈酸酯、茶多酚棕榈酸酯和迷迭香提取物）的菜籽油储藏期间过氧化值的变化，探究3种抗氧化剂对菜籽油的抗氧化效果，旨在为预包装食用油的长期储藏提供参考。

1材料与方法

1.1实验材料菜籽油（福临门）、椰子油（Kirkland），京东商城；抗坏血酸棕榈酸酯（纯度≥99%，食品级）、茶多酚棕榈酸酯（纯度≥98%，食品级），河南三肽生物科技有限公司；迷迭香提取物（纯度≥99%，食品级），安徽中南生物科技有限公司。冰乙酸、异辛烷、碘化钾、硫代硫酸钠、碳酸氢钠、重铬酸钾，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；超纯水。Sartorius 200 μL移液枪；DHZ-C恒温振荡培养箱；ZDJ-4B自动电位滴定仪；XHF-DY高速剪切机；ATY124分析天平，日本岛津；UPM-N15L超纯水机。

1.2实验方法

1.2.1过氧化值的测定参考GB 5009.227—2016中第二法测定过氧化值。

1.2.2单一抗氧化剂对菜籽油氧化稳定性的影响以菜籽油质量为基准，分别按照0.01%、002%、0.03%、0.04%、0.05%的添加量准确称取抗坏血酸棕榈酸酯、迷迭香提取物和茶多酚棕榈酸酯，以50 g化学性能稳定的椰子油进行充分溶解，加入150 g菜籽油中，使用高速剪切机在8 000 r/min 下均质处理5 min，使抗氧化剂均匀分散于菜籽油中，以未添加抗氧化剂的菜籽油作为对照，置于60 ℃恒温振荡培养箱中进行加速氧化实验（Schaal烘箱加速氧化实验法），每隔24 h通过一次性巴氏滴管进行采样，测定其过氧化值。

1.2.3复配抗氧化剂对菜籽油氧化稳定性的影响分别配制3种抗氧化剂添加量为0.5%的菜籽油和不含抗氧化剂的空白菜籽油。复配抗氧化剂配方由空白菜籽油稀释相应的抗氧化剂添加量为05%的菜籽油配制。添加复配抗氧化剂的菜籽油样品在8 000 r/min下均质处理5 min后，置于60 ℃恒温振荡培养箱中进行加速氧化实验，取样测定过氧化值。

1.2.4数据统计采用 Excel 2019、SPSS 进行数据整理分析及显著性检验，确定均值之间的差异显著性（P＜0.05），采用 Origin Pro 2020软件绘图，采用Design Expert 80.6进行响应面实验数据统计。

2结果与讨论

2.1单一抗氧化剂对菜籽油氧化稳定性的影响

2.1.1抗坏血酸棕榈酸酯的影响菜籽油中添加抗坏血酸棕榈酸酯后其过氧化值变化如图1所示。

由图1可知，菜籽油过氧化值增加速率随抗坏血酸棕榈酸酯添加量增大而减小，加速氧化13 d，抗坏血酸棕榈酸酯添加量为0.01%的菜籽油过氧化值比空白对照降低了57.37%，抗坏血酸棕棕酸酯添加量为0.05%的菜籽油过氧化值比空白对照降低了66.20%，不同添加量的抗坏血酸棕榈酸酯对菜籽油过氧化值的影响具有显著差异（P＜0.05）。

2.1.2迷迭香提取物的影响

迷迭香提取物中的主要成分鼠尾草酚、鼠尾草酸和迷迭香酚均为具有超强抗氧化活性的物质。鼠尾草酸和鼠尾草酚在60 ℃和更高温度下发生氧化后，仍然具有抗氧化活性，可用于提高煎炸油和煎炸制品的氧化稳定性[14]。菜籽油中添加迷迭香提取物后其过氧化值变化如图2所示。由图2可知，菜籽油过氧化值增加速率随着迷迭香提取物添加量增大而减小，加速氧化13 d，迷迭香提取物添加量为0.01%的菜籽油过氧化值比空白对照（图1）降低了52.54%，迷迭香提取物添加量为0.05%的菜籽油过氧化值比空白对照（图1）降低了62.22%，不同添加量的迷迭香提取物对菜籽油过氧化值的影响具有显著差异（P＜0.05）。

2.1.3茶多酚棕榈酸酯的影响

茶多酚是茶叶中多羟基酚类化合物及其衍生物的总称[15]，被广泛应用于油脂以及含油食品中，其主要抗氧化成分为表儿茶素（EC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）等[16]，经棕榈酸酯化后生成茶多酚棕榈酸酯，茶多酚棕榈酸酯具有很好的脂溶性。茶多酚棕榈酸酯可以提高煎炸产品和煎炸油的氧化稳定性[17]。菜籽油中添加茶多酚棕榈酸酯后其过氧化值变化如图3所示。由图3可知，菜籽油过氧化值增加速率总体随茶多酚棕榈酸酯添加量增大而减小，加速氧化13 d，茶多酚棕榈酸酯添加量为0.01%的菜籽油过氧化值比空白对照（图1）降低了61.76%，茶多酚棕榈酸酯添加量为0.05%的菜籽油过氧化值比空白对照（图1）降低了68.79%。不同添加量的茶多酚棕榈酸酯对菜籽油过氧化值的影响具有显著差异（P＜0.05）。

2.2复配抗氧化剂对菜籽油氧化稳定性的影响

2.2.1响应面实验考察指标的确定

大部分抗氧化剂只在低添加量时表现为抗氧化作用，而提高添加量则会导致促氧化效应[18]。为了预防过量的抗氧化剂在后期对菜籽油氧化稳定性造成负面影响，拟采用过氧化值增速作为考察指标进行进一步研究。加速氧化7~13 d时添加不同抗氧化剂的菜籽油过氧化值增速情况如图4所示。

由图4可知，随着抗氧化剂添加量的增加，抗氧化速率先增强后减弱，抗坏血酸棕榈酸酯在添加量为002%~0.03%时抗氧化效果最佳，迷迭香提取物和茶多酚棕榈酸酯在添加量为0.03%时抗氧化效果最佳。另外，抗氧化剂添加量相同时，对于3种抗氧化剂均为D13-11>D11-9>D9-7，这说明随着加速氧化的进行，菜籽油过氧化值增速逐渐升高，但各组样品间增速趋势大致相同。研究表明，不同种类抗氧化剂具有协同作用，复配抗氧化剂抗氧化效果优于单一抗氧化剂[19]。根据过氧化值增速研究结果最终选择D13-11作为复配抗氧化剂抗氧化性的考察指标。

2.2.2响应面实验优化复配抗氧化剂配方根据单因素实验结果，设计Box-Behnken三因素三水平响应面实验，以3种抗氧化剂添加量（A抗坏血酸棕榈酸酯添加量，B迷迭香提取物添加量，C茶多酚棕榈酸酯添加量）为因素，D13-11（Y）为考察指标，确定最优复配比例。响应面实验设计与结果如表1所示。对表1数据进行拟合，得到过氧化值增速二次回归模型：1/Y=-0.39+5.76A+9.61B+26.18C-0.64AB+58.17AC-22.08BC-146.01A2-14994B2-464.44C2。利用Design Expert 8.0.6对表1中数据进行方差分析，结果如表2所示。

由表2可知：二次回归模型P小于0.01，模型极显著，失拟项P为0.308 2，不显著，说明模型能够较好地反映实际情况；模型相关系数（R2）为0.987 0，校正系数（R2Adj）为0.970 3，说明该模型与实验数据拟合程度较好。A、 A2、B2、 C2对过氧化值增速影响极显著，AC对过氧化值增速影响显著。3个因素对过氧化值增速影响主次顺序为A＞C＞B。AC存在交互影响，可能的原因是抗坏血酸棕榈酸酯的添加增强了茶多酚棕榈酸酯的抗氧化效果。这可能与抗坏血酸棕榈酸酯本身的性质有关，抗坏血酸棕榈酸酯能够猝灭不同形式的氧(单线态氧、羟自由基和过氧化物)，当抗坏血酸棕榈酸酯作为供氢体，产生的抗坏血酸自由基可以终止自由基反应，在这个过程中，抗坏血酸棕榈酸酯可以提供1个氢原子，从而可以使茶多酚棕榈酸酯还原为未氧化的状态，达到更理想的抗氧化效果[20]，但是过高浓度的抗坏血酸棕榈酸酯意味着菜籽油整个体系会产生更多的自由基，反而会增高体系的过氧化值。

2.2.3验证实验对响应面实验得到的过氧化值增速模型求极大值，得到A为0.02%、B为0.03%、C为0.03%，此时过氧化值增速（Y）达最小值，为0.493 3。在复配抗氧化剂抗坏血酸棕榈酸酯、迷迭香提取物、茶多酚棕榈酸酯添加量分别为0.02%、0.03%、0.03%条件下，进行3组平行验证实验，D13-11分别为0.476 2、0510 3、0.507 6 mmol/kg，均值为0.498 0 mmol/kg，与理论值相差0.95%，说明验证实验结果与数学模型所得最优值无明显差异，证明回归模型的可信度较高。在最优配方条件下加速氧化13 d，菜籽油的过氧化值为6.017 mmol/kg。

3结论

抗坏血酸棕榈酸酯、迷迭香提取物、茶多酚棕榈酸酯均能显著提高菜籽油的氧化稳定性（P＜005），且随着抗氧化剂添加量的提高，抗氧化效果逐渐增强。其中茶多酚棕榈酸酯抗氧化效果最为理想。根据 Box－Behnken实验设计原理进行响应面实验，得到复配抗氧化剂最优配方为抗坏血酸棕榈酸酯0.02%、迷迭香提取物0.03%、茶多酚棕榈酸酯0.03%，在该条件下加速氧化13 d时菜籽油过氧化值为6.017 mmol/kg，既保证了菜籽油具有相对较好的稳定性，又避免了添加过量的抗氧化剂导致菜籽油在长时间储藏过程中被促氧化。
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