連四超，劉玉蘭，孫國(guó)昊，馬宇翔，劉昌樹(shù)，鄭秀倩

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院， 鄭州450001； 2.佳格投資(中國(guó))有限公司,江蘇 太倉(cāng) 215400)

我國(guó)是植物油生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，食用植物油消費(fèi)量逐年增長(zhǎng)，2020年食用植物油消費(fèi)已逾4 000萬(wàn)t，其中葵花籽油約180萬(wàn)t[1]?？ㄗ延鸵蚋缓梭w必需脂肪酸亞油酸(含量48.3%～74.0%)[2-3]和獨(dú)特的堅(jiān)果風(fēng)味受到消費(fèi)者喜愛(ài)。但也正因?yàn)榭ㄗ延秃休^多的不飽和脂肪酸而容易受到氧氣、光照、溫度、水分等因素影響發(fā)生氧化酸敗，造成品質(zhì)劣變[4]。添加抗氧化劑如TBHQ能減緩葵花籽油的氧化酸敗[5-7]。此外，近年來(lái)濃香型葵花籽油的生產(chǎn)受到關(guān)注[8]，濃香葵花籽油與精煉葵花籽油因制油和精煉工藝的不同，其風(fēng)味及其他指標(biāo)的差異較大[9-11]，而2種葵花籽油氧化穩(wěn)定性差異及TBHQ對(duì)2種葵花籽油氧化穩(wěn)定性、風(fēng)味及其他綜合品質(zhì)影響差異的研究卻少有報(bào)道。為明確2種葵花籽油氧化穩(wěn)定性，預(yù)測(cè)貨架期，氧化過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分、揮發(fā)性風(fēng)味成分變化的差異，以及添加抗氧化劑對(duì)2種葵花籽油綜合品質(zhì)影響的差異，本研究以濃香葵花籽油和精煉葵花籽油為原料，分別向2種葵花籽油中添加TBHQ，采用Schaal烘箱法對(duì)空白葵花籽油及添加TBHQ的葵花籽油進(jìn)行加速氧化試驗(yàn)，定期取樣對(duì)其過(guò)氧化值、酸值、維生素E、甾醇和揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)葵花籽油樣各指標(biāo)變化的分析研究濃香葵花籽油、精煉葵花籽油及添加TBHQ對(duì)不同葵花籽油氧化穩(wěn)定性及綜合品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

1.1.1 原料與試劑

濃香葵花籽油、精煉葵花籽油，均為一級(jí)成品油，取自國(guó)內(nèi)某葵花籽油加工企業(yè)，未添加抗氧化劑。

TBHQ，廣東省食品工業(yè)研究所(純度≥99.0%)；α-、β-、γ-、δ-生育酚和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥95.0%)，Sigma-Aldrich公司；β-谷甾醇(純度99.5%)、豆甾醇(純度95.0%)、菜油甾醇(純度99.5%)、膽固醇(純度99.0%)、5α-膽甾烷醇(純度≥95.0%)，美國(guó)Sigma公司；N，O-雙三甲基硅基三氟乙酰胺(BSTFA)+1%三甲基氯硅烷(TMCS)，F(xiàn)luka公司；正己烷(色譜純)，美國(guó)VBS公司；超純水；冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、淀粉、硫代硫酸鈉、無(wú)水硫酸鈉、鹽酸等，鄭州綠農(nóng)化學(xué)試劑經(jīng)營(yíng)部；其他試劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設(shè)備

Waters e2695型高效液相色譜儀，美國(guó)Waters公司；GAgilent GC-7890B氣相色譜儀、7890B/5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent公司；MTN-2008W氮吹濃縮儀，天津奧特賽恩斯儀器有限公司；Eppendorf Multipette E3x電動(dòng)移液器，德國(guó)Eppendorf公司；電熱烘箱，上海高致精密儀器有限公司；同時(shí)蒸餾萃取裝置，鄭州興華玻璃儀器廠；Milli-Q超純水機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)油樣的制備

稱(chēng)取濃香葵花籽油和精煉葵花籽油各2份，每份400 g，分別置于4個(gè)500 mL燒杯中；向其中1份濃香葵花籽油、1份精煉葵花籽油樣中分別加入油質(zhì)量0.02%的TBHQ，另外1份濃香葵花籽油、1份精煉葵花籽油樣中不添加抗氧化劑，作為空白對(duì)照。

1.2.2 油脂加速氧化試驗(yàn)及貨架期預(yù)測(cè)

采用Schaal烘箱法[12]進(jìn)行油脂加速氧化試驗(yàn)。將試驗(yàn)油樣敞口置于(63±1)℃恒溫烘箱中，定期取樣檢測(cè)油樣的過(guò)氧化值、酸值、維生素E含量、甾醇含量、揮發(fā)性風(fēng)味成分含量等。根據(jù)Arrhenius公式即油脂在63℃烘箱中存放1 d相當(dāng)于在室溫(25℃)條件下儲(chǔ)存16 d計(jì)算油脂的預(yù)測(cè)貨架期。

1.2.3 油樣主要指標(biāo)測(cè)定

酸值測(cè)定參照GB 5009.229—2016；過(guò)氧化值測(cè)定參照GB 5009.227—2016；甾醇組分含量測(cè)定參照GB/T 25223—2010及魏佳麗等[13]的方法；維生素E組分含量測(cè)定參照GB/T 26635—2011和溫運(yùn)啟等[14]的方法。

1.2.4 油樣中揮發(fā)性風(fēng)味成分的測(cè)定

參考劉玉蘭等[15]的方法，采用同時(shí)蒸餾萃取(SDE)和氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)技術(shù)對(duì)葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定性定量分析。

蒸餾萃取：采用同時(shí)蒸餾萃取裝置進(jìn)行萃取。稱(chēng)取30 g油樣于500 mL蒸餾燒瓶中，依次加入200 μL 4-壬醇(作為內(nèi)標(biāo))、100 mL蒸餾水(作為蒸發(fā)溶劑)、25 mL 0.3 g/mL氯化鈉溶液(作為消泡劑)，加入轉(zhuǎn)子，放入油浴鍋中。收集瓶中加入40 mL二氯甲烷，放入60℃水浴鍋中。待右側(cè)蒸餾管壁出現(xiàn)冷凝液時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，萃取3 h后，冷卻至室溫，收集蒸餾液，加入約2 g無(wú)水硫酸鈉，-20℃冷藏12 h，氮吹濃縮至1 mL，過(guò)0.22 μm濾膜后待GC-MS分析，每個(gè)樣品萃取3次。

GC條件：HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；前進(jìn)樣口溫度250℃；載氣為氦氣(純度≥99.999%)；恒流模式，流速1.8 mL/min；不分流進(jìn)樣；升溫程序?yàn)槠鹗紲囟?0℃，保持3.5 min，以4℃/min的速率升溫到230℃，保持8 min，以10℃/min的速率升溫至280℃，保持5 min。MS條件：離子源溫度230℃，傳輸線溫度240℃，電子轟擊離子源，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍(m/z)30～500。

定性定量分析：采用Agilent MSD化學(xué)工作站將檢測(cè)的各組分質(zhì)譜信息與NIST17質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行匹配定性，僅報(bào)道正反匹配度均大于80的化合物。采用內(nèi)標(biāo)法對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定量，按下式計(jì)算揮發(fā)性成分含量。

(1)

式中：Ci為未知物i的含量，mg/kg；ms為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量，mg；Ai和As分別為未知物峰面積和內(nèi)標(biāo)物的峰面積；m為稱(chēng)取的葵花籽油質(zhì)量，g；Fi為未知物i對(duì)內(nèi)標(biāo)物的相對(duì)質(zhì)量校正因子，本試驗(yàn)中均為1。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

每組樣品做3次平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值，試驗(yàn)結(jié)果用GraphPad prism 8繪圖，用IBM SPSS Statistics 25軟件作單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種葵花籽油在加速氧化期間過(guò)氧化值的變化(見(jiàn)圖1)

圖1 2種葵花籽油在加速氧化期間過(guò)氧化值的變化

從圖1可以看出，隨著加速氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，2個(gè)空白葵花籽油的過(guò)氧化值上升明顯，尤其是加速氧化7 d后，精煉葵花籽油過(guò)氧化值的升幅明顯高于濃香葵花籽油。添加TBHQ的2個(gè)葵花籽油的過(guò)氧化值均上升緩慢且升幅相差較小。這表明TBHQ能有效抑制葵花籽油的氧化，與花生油、大豆油的表現(xiàn)[16]相似，并且濃香葵花籽油的氧化穩(wěn)定性?xún)?yōu)于精煉葵花籽油，一方面可能是因?yàn)闈庀憧ㄗ延蜕a(chǎn)中炒籽過(guò)程形成的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物具有一定的抗氧化活性，另一方面是精煉葵花籽油在精煉過(guò)程中損失了部分具有抗氧化作用的角鯊烯、甾醇、維生素E等成分[17]，因此表現(xiàn)出精煉油脂的氧化穩(wěn)定性低于濃香型油脂，此結(jié)果與柴杰等[18]的研究結(jié)果一致。

對(duì)照GB/T 10464—2017《葵花籽油》中一級(jí)壓榨葵花籽油過(guò)氧化值(≤7.5 mmol/kg)和一級(jí)精煉葵花籽油過(guò)氧化值(≤5.0 mmol/kg)的限量指標(biāo)，空白和添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白和添加TBHQ的精煉葵花籽油的過(guò)氧化值達(dá)到限值的時(shí)間分別為4、17、3、6 d，根據(jù)63℃與25℃貨架期壽命系數(shù)16計(jì)算[12]，在25℃條件下，2種濃香葵花籽油和2種精煉葵花籽油的貨架期分別為64、272、48、96 d。添加TBHQ可使?jié)庀憧ㄗ延汀⒕珶捒ㄗ延偷呢浖芷诜謩e延長(zhǎng)3.25倍和1倍。

2.2 2種葵花籽油在加速氧化期間酸值的變化(見(jiàn)圖2)

圖2 2種葵花籽油在加速氧化期間酸值的變化

從圖2可以看出，精煉葵花籽油的初始酸值明顯低于濃香葵花籽油，這是因?yàn)榫珶捒ㄗ延徒?jīng)過(guò)了脫酸處理。在加速氧化期間，空白與添加TBHQ的濃香葵花籽油的酸值升幅無(wú)明顯差別，至加速氧化試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，2種濃香葵花籽油的酸值(KOH)從初始的0.34 mg/g分別升高至0.48 mg/g和0.41 mg/g。但添加TBHQ對(duì)抑制精煉葵花籽油的酸值升高有較明顯作用，空白和添加TBHQ的精煉葵花籽油的酸值(KOH)從初始的0.084 mg/g分別升高到0.35 mg/g和0.19 mg/g。對(duì)照GB/T 10464—2017《葵花籽油》中一級(jí)壓榨葵花籽油酸值(KOH)(≤1.5 mg/g)和一級(jí)精煉葵花籽油酸值(KOH)(≤0.50 mg/g)的限量指標(biāo)，4個(gè)葵花籽油樣的酸值均未超標(biāo)。

2.3 2種葵花籽油在加速氧化期間維生素E含量的變化(見(jiàn)圖3)

從圖3可以看出，濃香葵花籽油的初始維生素E含量高于精煉葵花籽油(高出約50 mg/kg)，這是因?yàn)榫珶掃^(guò)程中的堿煉脫酸、吸附脫色和蒸餾脫臭過(guò)程均會(huì)造成維生素E的損失[18-19]。隨著加速氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，2種空白葵花籽油中維生素E含量均明顯降低；添加TBHQ后，濃香和精煉葵花籽油中維生素E損失均明顯降低。經(jīng)21 d的加速氧化試驗(yàn)，空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油中維生素E的損失率分別為50.63%、23.72%、32.51%、17.82%。鄧金良等[20]的試驗(yàn)結(jié)果也表明TBHQ可以有效減少濃香花生油儲(chǔ)存過(guò)程中維生素E的損耗。此外，本試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果顯示，葵花籽油中維生素E有4種生育酚，其中α-生育酚和γ-生育酚是主要組分，分別占維生素E總量的73%、25%，這與覃建龍等[21]的報(bào)道相符。

圖3 2種葵花籽油在加速氧化期間維生素E含量的變化

2.4 2種葵花籽油在加速氧化期間甾醇含量的變化(見(jiàn)表1)

表1 2種葵花籽油在加速氧化期間甾醇含量的變化

從表1可以看出，葵花籽油中的甾醇主要是β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇，其中β-谷甾醇占甾醇總量的75%以上。空白和添加TBHQ的濃香葵花籽油中甾醇總量無(wú)論是初始或經(jīng)加速氧化均高于精煉葵花籽油，這是因?yàn)榫珶掃^(guò)程造成了葵花籽油中甾醇的損失[22]。經(jīng)21 d的加速氧化試驗(yàn)，空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油中甾醇損失率分別為20.73%、13.22%、15.43%、8.30%，可以看出添加抗氧化劑TBHQ能減少甾醇損失率。

2.5 2種葵花籽油在加速氧化期間揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化(見(jiàn)表2)

從表2可以看出，初始濃香葵花籽油共檢測(cè)出9類(lèi)(除表中列出的7類(lèi)之外，其他還有苯類(lèi)、酚類(lèi))98種揮發(fā)性成分(因文章篇幅所限，未將具體的揮發(fā)性組分列出，下同)，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總量為10.31 mg/kg，其中含量最高的是烯烴類(lèi)物質(zhì)，其次是雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的46.94%和31.23%，烯烴類(lèi)物質(zhì)表現(xiàn)出松香味和葵花籽味[23-24]，雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)中吡嗪類(lèi)物質(zhì)有8種，占雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)的75.16%，其中2-甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪分別占雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)的41.88%、6.91%、5.87%，這些成分對(duì)濃香型油脂的烤香、類(lèi)堅(jiān)果香、烘焙香等特征風(fēng)味起到重要作用[25-26]。經(jīng)21 d的加速氧化，空白濃香葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)僅剩5類(lèi)(烷烴類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)及其他苯類(lèi)、酚類(lèi))45種組分，總量減少至3.54 mg/kg，其中雜環(huán)類(lèi)、烯烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)幾乎損失殆盡，烷烴類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)含量明顯增加(分別為初始含量的1.5、5.0倍和3.8倍)，在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量中的占比分別由初始的4.36%、4.36%、1.16%升高至19.21%、62.99%、12.71%，醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)通常被認(rèn)為與油脂氧化酸敗有關(guān)[27]。

表2 2種葵花籽油在加速氧化期間揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化

經(jīng)21 d的加速氧化，添加TBHQ的濃香葵花籽油中檢測(cè)出10類(lèi)(表中所列8類(lèi)及其他苯類(lèi)、酚類(lèi))41種揮發(fā)性成分，總量高達(dá)22.29 mg/kg，與同期的空白濃香葵花籽油相比，最明顯的區(qū)別是出現(xiàn)了醌類(lèi)物質(zhì)且其含量隨加速氧化時(shí)間延長(zhǎng)而大幅升高，在加速氧化21 d時(shí)醌類(lèi)物質(zhì)含量占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的74.83%，醌類(lèi)物質(zhì)為T(mén)BHQ氧化分解產(chǎn)物叔丁基對(duì)苯醌[28]。同時(shí)，在空白濃香葵花籽油中幾乎損失殆盡的雜環(huán)類(lèi)、烯烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)在添加TBHQ的油樣中均有一定程度的保留(保留率分別為32%、34%、35%和29%)，烷烴類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)含量有所升高(分別為初始含量的1.2、3.9倍和3.1倍)，但升幅小于空白濃香油樣。此外，醛類(lèi)物質(zhì)中呈現(xiàn)清香味的(E)-2-庚烯醛和呈現(xiàn)果香味、油脂味的壬醛[29-30]在油樣中的保留效果較好，兩者在醛類(lèi)物質(zhì)中占7.77%。但由于揮發(fā)性風(fēng)味成分中醌類(lèi)物質(zhì)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此在一定程度上掩蓋了吡嗪類(lèi)物質(zhì)對(duì)濃香葵花籽油堅(jiān)果烘焙香和烤香的特征風(fēng)味，對(duì)濃香葵花籽油固有風(fēng)味造成了不良影響。

初始精煉葵花籽油中共檢測(cè)出9類(lèi)(表中4類(lèi)及其他苯類(lèi)、酚類(lèi)、醚類(lèi)、炔類(lèi)、酸類(lèi)5類(lèi))91種揮發(fā)性成分，總量為0.74 mg/kg，僅為初始濃香葵花籽油中含量的7.2%，這可能是因?yàn)榭ㄗ延驮谒撃z、堿煉脫酸、吸附脫色、蒸餾脫臭和脫蠟等精煉過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味成分大幅損失所致[23]。初始精煉葵花籽油中含量最高的是烷烴類(lèi)物質(zhì)，其次是烯烴類(lèi)物質(zhì)，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的37.84%和35.14%。與濃香葵花籽油比較，精煉葵花籽油中未檢出雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)，主要原因是精煉葵花籽油生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有炒籽工序，而炒籽過(guò)程的美拉德反應(yīng)是形成雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)中含量最高的吡嗪類(lèi)組分的關(guān)鍵，也有可能是雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)較其他風(fēng)味成分在葵花籽油精煉過(guò)程中更容易損失[31-32]。

經(jīng)21 d的加速氧化，空白精煉葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量明顯升高至47.07 mg/kg，較初始含量增加62.6倍，這主要是由醛類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)含量的大幅升高所致，醛類(lèi)物質(zhì)由0.06 mg/kg升高至30.69 mg/kg，酮類(lèi)物質(zhì)從未檢出升高至9.76 mg/kg，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的65.20%、20.74%。同時(shí)，烷烴類(lèi)、酯類(lèi)物質(zhì)含量也有明顯升高。添加TBHQ的精煉葵花籽油在21 d加速氧化試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，其中醌類(lèi)物質(zhì)含量占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的69.08%，醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)含量分別為2.74、0.73 mg/kg，僅分別為空白精煉葵花籽油中含量的8.93%、7.48%，醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)的升幅得到抑制，這是因?yàn)門(mén)BHQ能有效延緩葵花籽油的氧化酸敗。

3 結(jié) 論

對(duì)空白和添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白和添加TBHQ的精煉葵花籽油在加速氧化期間質(zhì)量指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)成分含量及揮發(fā)性風(fēng)味成分含量的變化進(jìn)行了檢測(cè)分析。結(jié)果顯示：空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油、空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油25℃時(shí)的預(yù)測(cè)貨架期分別為64、272、48、96 d，濃香葵花籽油的氧化穩(wěn)定性明顯優(yōu)于精煉葵花籽油；至加速氧化試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(21 d)，空白及添加TBHQ的濃香葵花籽油的酸值(KOH)從0.34 mg/g分別升高至0.48、0.41 mg/g，空白及添加TBHQ的精煉葵花籽油酸值(KOH)從0.084 mg/g分別升高至0.35、0.19 mg/g；經(jīng)21 d的加速氧化，上述4個(gè)葵花籽油中維生素E損失率分別為50.63%、23.72%、32.51%、17.82%，甾醇損失率分別為20.73%、13.22%、15.43%、8.30%，添加TBHQ對(duì)延長(zhǎng)葵花籽油貨架期及減少維生素E和甾醇損失均有明顯作用。初始濃香葵花籽油、精煉葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量分別為10.31、0.74 mg/kg，濃香葵花籽油中含量最高的是烯烴類(lèi)物質(zhì)，其次是雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)，分別占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量的46.94%、31.23%，雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)中吡嗪類(lèi)成分占75.16%；精煉葵花籽油中含量最高的是烷烴類(lèi)物質(zhì)(占37.84%)，其次是烯烴類(lèi)物質(zhì)(占35.14%)，未檢出雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)；經(jīng)21 d的加速氧化試驗(yàn)，空白濃香葵花籽油和精煉葵花籽油中有益揮發(fā)性風(fēng)味成分明顯損失，不良揮發(fā)性風(fēng)味成分含量明顯增加，添加TBHQ的葵花籽油中叔丁基對(duì)苯醌含量大幅增加，對(duì)葵花籽油固有風(fēng)味和品質(zhì)安全造成不良影響。