不同储存条件下核桃油的氧化稳定性研究

[在此处键入]收稿日期：2017-03-14作者简介：高雅馨，女，1996年出生，硕士，农产品加工通信作者：牟德华，男，1960年出生，教授，学士，农产品加工不同储存条件下核桃油的氧化稳定性研究高雅馨1牟德华1,2（河北科技大学1，石家庄050018）（河北省核桃产业技术研究院2，临城054300）摘要：核桃油的主要脂肪酸成分为亚油酸和亚麻酸，富含多不饱和脂肪酸，很容易酸败，因此为了研究合适的核桃油储存方式，根据家庭用油方式和储存习惯，以温度、光照、氧气、水分四个因素为自变量，酸价、过氧化值为指标研究氧化规律。Rancimat法和60℃烘箱加速氧化法预测货架期，以常温储存核桃油为对照组，比较两种方法的可靠性。结果表明：效果最好为冷藏组，储存超过60d，最短为敞口组和摇晃组，不足14d，添加0.1%~0.3%水分组，21d开始酸败，避光组储存期为49d。Rancimat法预测货架期为212d，烘箱加速法预测为48~80d。常温储存49d酸败，烘箱加速法预测货架期更可靠。建议核桃油低温储存，同时可避光存放，尽量选用与空气接触面积小的储油容器，并减少油的重复使用。关键词：核桃油；储存条件；氧化；酸价；过氧化值；货架期中图分类号：TS225.1文献标识码：A文章编号：1003—0174OxidationstabilityofwalnutoilunderdifferentstorageconditionsGAOYaxin1,MOUDehua1,2(HebeiUniversityofScienceandTechnology1,Shijiazhuang050018)（HebeiProvinceWalnutIndustryTechnologyResearchInstitute2,Lincheng054300）Abstract:Themainfattyacidcompositionofwalnutoilislinoleicacidandlinolenicacid,whichisrichinpolyunsaturatedfattyacidsandiseasilyrancid.Therefore,inordertostudytheproperstoragemethodofwalnutoil,accordingtothefamilyoilmethodandstoragehabits,temperature,light,oxygenThefourfactorsofwaterandmoistureareindependentvariables,andtheacidvalueandperoxidevaluearetheindexestostudytheoxidationrule.Rancimatmethodand60°Covenacceleratedoxidationmethodwereusedtopredicttheshelflife.Thewalnutoilwasstoredatroomtemperatureasacontrolgroup.Thereliabilityofthetwomethodswascompared.Theresultsshowedthatthebesteffectwasinthecoldstoragegroup,whichwasstoredformorethan60days.Theshortestwastheexposuregroupandtheshakinggroup,anditwaslessthan14days.0.1%~0.3%waterwasaddedtothegroup,andtheranciditywasstarted21days.Thestorageperiodofthedarkgroupwas49days..TheRancimatmethodpredictsashelflifeof212daysandtheovenaccelerationmethodpredicts48~80days.Storedat[在此处键入]ambienttemperaturefor49daysrancid,ovenaccelerationmethodtopredicttheshelflifeismorereliable.Itisrecommendedthatwalnutoilbestoredatlowtemperaturesandstoredinthedarkatthesametime.Trytouseoilstoragecontainersthathaveasmallcontactareawithair,andreducetherepeateduseofoil.Keywords:walnutoil,storagecondition,oxidation,acidvalue,peroxidevalue,shelflife核桃(JuglansregialL．)又称胡桃、羌桃，我国核桃品种多样，资源丰富，是当今世界第一大核桃生产国[1]。核桃营养价值丰富，有“万岁子”“长寿果”“养生之宝”的美誉[2]。核桃脂肪含量高，为“木本油料之王”。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[3]。核桃油的主要成分是亚麻酸、亚油酸等不饱和脂肪酸，大约占总比例的90%，其中亚油酸质量分数为63%，是普通菜籽油含量的3～4倍[4-6]。如今人们对油脂的需求更加注重其营养性，含多不饱和脂肪酸的核桃油迎合了大众需求[7]。核桃油易氧化，食用过程中通过改变储存条件控制核桃油的氧化程度，探究核桃油的最佳保存条件，指导人们合理食用[8]。油脂氧化稳定性差，易受环境因素的影响而发生酸败。油脂氧化生成的氢过氧化物是油脂氧化酸败的关键产物，因此，测定油脂过氧化值以及酸败产生的游离脂肪酸含量的高低，可判定其氧化变质的程度[9-12]。目前，市售食用油多添加合成抗氧化剂，防止氧化变质，但合成抗氧化剂有一定的安全隐患，而天然抗氧化剂目前发展还不成熟，应用性不强[26]。为了最大限度地减小添加剂带来的负面影响，可通过控制油脂储存条件减缓油脂氧化速率。近些年，关于核桃油储存条件的研究多集中在温度、光照等静态储存方面，如易志等研究了温度、光照、空气等对亚麻籽油氧化的影响[17]；夏辉等研究了温度、光照等对冷榨核桃油贮藏稳定性的影响[27]；全沁果等研究了容器、温度、光照、水分等对肉桂油氧化的影响[28]。但少有文献切合家庭用油习惯，研究动态开盖溶氧对核桃油氧化的影响。实验根据家庭用油方式和储存习惯，研究不同储存条件下核桃油的氧化规律，以过氧化值（PeroxideValue,POV）和酸价（AcidValue,AV）为指标，衡量核桃油的氧化酸败。以期为消费者储存核桃油提供一定的参考。为了准确预测核桃油的货架期，测定核桃油的氧化稳定指数（OSI），与烘箱加速法作对比，为厂家生产核桃油预测货架期提供科学依据。材料与方法实验材料核桃油：取自于河北绿岭果业有限公司（压榨法提取）。[在此处键入]试剂与仪器1.2.1试剂三氯甲烷、冰乙酸、乙醚、异丙醇、酚酞、95%乙醇、浓硫酸：天津市津东天正精细化学试剂厂；可溶性淀粉、碘化钾、氢氧化钠、硫代硫酸钠、无水碳酸钠、重铬酸钾、邻苯二甲酸氢钾：天津永大化学试剂有限公司，所有试剂均为分析纯。1.2.2仪器DH3600电热恒温培养箱:天津市泰斯特仪器有限公司；DH3600AB型电热恒温培养箱:天津市泰斯特仪器有限公司；892型Rancimat油脂氧化稳定仪:瑞士Metromn公司；101-OAB型电热鼓风干燥箱:中国天津市泰斯特仪器有限公司。实验方法1.3.1单因素实验过氧化值测定实验核桃油开盖后分装在100mL透明玻璃瓶中[9,13]，设置以下4个因素，分别储存，每7天取一瓶油测定过氧化值：① 温度[14]：核桃油分装在透明玻璃瓶中，密封，分别在4、37℃、常温（17~26℃）条件下避光储存；② 氧气：核桃油分装在透明玻璃瓶中，分别敞口、密封、摇晃。摇晃即按照家庭用油习惯，每天开盖3次，模拟倒油动作。③ 光照：设置避光和不避光两个水平，其中避光组核桃油分装在棕色玻璃瓶中，避光储存，不避光组核桃油分装在透明玻璃瓶中，置于实验台受自然光照射。④ 水分：核桃油分装在透明玻璃瓶中，分别添加质量分数为0%、0.1%、0.2%、0.3%的水，密封储存。酸价测定实验核桃油分装和储存方法同1.3.2货架期预测实验货架期预测实验是根据模型及高温加速氧化时间，用外推法得到货架期[15]。两种模型可以用于外推法。第一种模型是基于经验Q10法，这种方法是由样品的加热温度每降低10℃，诱导时间大约增大一倍的观察经验所得来的[16]。第二种模型采用了反应动力学，它的理论是基于Arrhenius（阿列纽斯方程）方程式，即反应速率常数与反应温度的相关性[17]。Rancimat法892Rancimat氧化稳定仪的原理是在测定过程中，反应池中的油脂经一定流速的空气及高温加热加速氧化形成挥发性的小分子有机酸，从而改变了测量池中溶液的电导率，以此自动估油脂氧化诱导时间[18]。Rancimat法是基于这样的事实：化学反应—脂肪酸的氧化取决于温度。利用外推法，能够得到诱导时间或者稳定时间随温度变化的图形，从而进一步计算出某一温度下的结果[19]。外推到室温可以得出样品保质期一个粗略的估计值[20]。烘箱加速法分装方法同。60℃烘箱中储存，每2天取一瓶油测定过氧化值。1.3.3理化指标的测定过氧化值：参照GB5009.227—2016食品安全国家标准食品中过氧化值的测定；过氧化值变化率即随着储存时间的延长，过氧化值相对于储存周期的变化速率，按照式（1）计算：v1=[X1（d1）-X1（d1-7）]/7………………（1）式中：v1为过氧化值变化速率/mmol/(kg·d);X1为过氧化值/(mmol/kg;d1为核桃油储存时间/d;7为过氧化值测定周期。酸价：参照GB5009.229—2016食品安全国家标准食品中酸价的测定。氧化稳定指数（OSI）：利用892型Rancimat油脂氧化测定仪测定，条件按照朱振宝等[21]的方法稍作修改:温度90、100、110、120℃，空气流量18L/h。取10g核桃油于反应管中，在接收池中加入50mL蒸馏水，达到测定温度后，以电导率的二阶导数最大时为测定终点，自动评估核桃油OSI。数据处理用Excel绘制折线图，SPSS17.0软件进行统计分析，Turkey-test进行多重比较。结果与分析图1温度对核桃油过氧化值的影响2.1不同储存条件对核桃油过氧化值的影响2.1.1温度对核桃油过氧化值的影响图2温度对过氧化值变化速率的影响过氧化值表示1kg油脂中所含氢过氧化物的毫摩尔数，衡量油脂氧化初期的氧化程度。氢过氧化物分解产生的小分子醛、酮、醇、酸等哈喇味成分，导致油脂酸败。如图1所示，冷藏油样的过氧化值基本呈现逐渐升高的趋势。图2为温度对过氧化值变化速率的影响曲线，如图2，前两周37℃核桃油氧化速率远远高于常温组和冷藏组，冷藏组氧化最慢。随着温度的升高核桃油氧化速率加快。结合图2、3过氧化值变化趋势，37℃贮藏的核桃油过氧化值在21d左右有下降的趋势，原因是油脂氧化前期产生初级产物氢过氧化物，后期氢过氧化物生成的过程中也伴随着分解反应，导致过氧化值降低[22]，说明核桃油开始酸败；随着贮藏时间的延长，不饱和脂肪酸继续氧化，从而使过氧化值再次升高[23]。常温贮藏油样42d左右轻微下降开始酸败，储藏时间约为37℃的2倍，较符合温度与油脂氧化酸败之间的关系规律[14]。冷藏组2个月内未发生明显酸败现象。2.1.2氧气对核桃油过氧化值的影响图3氧气对核桃油过氧化值的影响图4氧气对过氧化值变化速率的影响结合图3和图4，密封核桃油过氧化值上升不明显且变化速率小，敞口放置的核桃油上升速度最快，变化速率维持较高水平，每天摇晃的核桃油过氧化值升高和敞口核桃油相比较慢，但可能由于溶氧相对不稳定，变化速率上下浮动较大，后期变化速率和敞口相当。说明氧气对核桃油影响很大。敞口油样和空气接触时间虽然长，但是静置在实验台上，和空气接触面积小；摇晃油样在开盖摇晃过程中增加了与空气的接触面积，溶氧增加，因此过氧化值变化速率较高。根据图4过氧化值变化速率曲线，密封核桃油28d变化速率为负值，说明过氧化值下降，核桃油开始酸败，敞口和摇晃组油样过氧化值虽未下降，但在14d左右达到过氧化值的酸败点。2.1.3光照对核桃油过氧化值的影响图5光照对核桃油过氧化值的影响图6光照对过氧化值变化速率的影响如图6所示，前三周光照组核桃油氧化速率明显高于避光组，避光组油样过氧化值在49d左右下降，光照组28d左右下降，说明避光储存能明显延长核桃油的储存期，避光储存时间约为光照储存的1.75倍。由于油样分装后不再有氧气通入，避光组和光照组油样在储存后期氧化速率均降低，说明光照加速核桃油的氧化，但氧气对核桃油氧化影响更大。2.1.4水分对核桃油过氧化值的影响图7水分对核桃油过氧化值的影响图8水分对过氧化值变化速率的影响由图7图8可知，加水量为0.1%-0.3%的核桃油在21d有下降的趋势，开始酸败，未加水的油样28d左右开始酸败，添加水分的核桃油过氧化值变化速率变化幅度较大，仍处于不稳定状态，因此储存期间应尽量避免水分的进入。2.2不同储存条件对核桃油酸价的影响表1不同储存条件对核桃油酸价的影响储存时间/d071421283542495660温度冷藏0.401a0.409a0.412a0.407a0.414a0.407a0.409a0.416a0.414a0.412a常温0.401a0.407ab0.408ab0.412b0.427ab0.414ab0.416ab0.415ab0.425b0.415ab37℃0.401a0.423bc0.421b0.420b0.433bcd0.437cd0.443d0.443d0.442d0.445d光照不避光0.401a0.407ab0.408ab0.412b0.427ab0.414ab0.416ab0.415ab0.425b0.415ab避光0.401a0.411a0.412a0.411a0.414a0.409a0.420a0.410a0.414a0.413a水分0%0.401a0.407ab0.408ab0.412b0.427ab0.414ab0.416ab0.415ab0.425b0.415ab0.10%0.401a0.416abc0.407ab0.411abc0.410abc0.414abc0.427c0.413abc0.414abc0.420bc0.20%0.401a0.408ab0.411abc0.413abc0.413abc0.410abc0.427c0.412abc0.419bc0.415abc0.30%0.401a0.405ab0.406ab0.411abc0.424cd0.412abc0.426c0.417bcd0.418bcd0.423cd氧气密闭0.401a0.407ab0.408ab0.412b0.427ab0.414ab0.416ab0.415ab0.425b0.415ab敞口0.401a0.405ab0.406ab0.409ab0.411ab0.410ab0.420b0.419b0.421b0.421b摇晃0.401a0.402a0.424bc0.407ab0.425c0.409abc0.423bc0.415abc0.415abc0.422bc酸价是脂肪中游离脂肪酸含量的标志，油脂在长期保藏过程中，由于微生物、酶和热的作用发生缓慢水解，产生游离脂肪酸。而脂肪的质量与其中游离脂肪酸的含量有关。新鲜核桃油酸价为0.401，说明核桃油在提取过程中水解程度小，新鲜度高，油脂质量好。随着储存时间的增加，酸价变化很小且差异不显著，表明经过两个月的储存，核桃油水解酸败不明显。这与Marcela等[7]研究结果一致。如表1，不同温度条件下，酸价的大小顺序为37℃>常温>冷藏，温度越高酸价越大，而酸价是脂肪中游离脂肪酸含量的标志，说明温度越高，核桃油中的游离脂肪酸含量越高。温度与游离脂肪酸含量成正比。油脂在保藏过程中，在一定含水量条件下，微生物滋长，结合酶温度等影响，易水解生成游离脂肪酸，加速酸败。如上表，含水量在0.1%~0.3%范围内，核桃油酸价有一定波动，与未加水的油样相比，波动更加明显，说明含水量为0.1%~0.3%时，对核桃油的水解酸败有轻微的影响。随着储存时间的延长，37℃储存的核桃油酸价呈上升趋势，常温、冷藏、避光、敞口、摇晃以及添加不同质量分数水分储存的核桃油酸价几乎不变，即核桃油水解速度没有发生太大变化，说明酸价的主要影响因素可能为温度，温度在一定范围内，添加少量水或改变氧气含量及光照条件对核桃油的水解酸败影响不大。综上所述，在一定温度和水分含量范围内，温度、氧气、光照、水分等因素对核桃油水解酸败影响较小，氧化酸败影响较大，与李亚会等[24]的研究结果一致。2.3核桃油货架期的预测2.3.1Rancimat法预测货架期利用892型Rancimat油脂氧化测定仪测定，结果如表2。表2不同温度下核桃油的氧化稳定指数（OSI）温度/℃OSI/h909.631004.671102.391201.06Arrhenius方程模型[25]可表示为t=A*exp(B*1/T)t—货架期（h），T—绝对温度（K），A,B—常数。用软件对表2所得数据进行回归分析，得到表3结果：表3回归分析方程模型汇总参数估计值R2Fdf1df2Sig.常数b1指数0.997602.60312.0023.659E-1210396.700即常数A—3.659E-12，B—10396.7；得到Arrhenius方程模型：t=3.659E-12×exp(10396.7/T)根据Arrhenius方程模型，将T=293.15K代入方程，可得20℃条件下储存的核桃油货架期约为5099.89h，约212d。与20℃条件下测得的储存期49d相差较大，说明用此模型预测的货架期与核桃油实际的储存期差距较大，因加速氧化条件与实际储存条件有一定差异，货架期预测模型有待进一步完善。2.3.2烘箱加速法表460℃加速氧化核桃油过氧化值时间/d0135POV/mmol/kg0.2770.7260.9380.822由表4可知，60℃加速条件下，核桃油在3~5d酸败。根据经验Q10法模型，20℃条件下储存时间应为48~80d，和20℃实际储存期相差不大。相比较而言，烘箱加速法预测货架期比较可靠。结论核桃油在不同储存条件下过氧化值变化各不相同，酸价几乎无明显变化。随着温度的升高，核桃油的POV值相应增加。不同储存条件下核桃油的储存期分别为：37℃，21d；常温（20℃），42d；冷藏（4℃），60d以上。敞口，14d；摇晃，14d；密封，28d。避光，49d；不避光，28d。加水量0.1%~0.3%，21d；未加水，28d。结合不同条件下POV值变化速率曲线，对核桃油氧化影响大小顺序为：氧气>温度>光照>水分。厂家生产核桃油后宜采用烘箱加速法预测货架期，可为油脂提取条件优化提供参考。因此，为了延长核桃油的储存期，应尽量在低温条件下储存，同时可避光存放，如采用避光容器；尽可能选用与空气接触面积小的储油容器；重复使用过程中水分含量不断增加，应减少油的重复使用。参考文献[1]陆俊,赵安琪,成策,等.核桃营养成分与生理活性及开发利用[J].食品与机械,2014,164(6):238-242LUJun,ZHAOAnqi,CHENGCe,etal.Nutritionalcomponentsandphysiologicalactivitiesofwalnutsandtheirdevelopmentandutilization[J].JournalofFoodandMachinery,2014,164(6):238-242[2]娄正,刘清,师建芳,等.我国主要油料作物加工现状[J].粮油加工(电子版),2015(2):28-34+38LOUZheng,LIUQing,SHIJianfang,etal.ProcessingstatusofmajoroilcropsinChina[J].JournalofGrainProcessing(E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