蓝莓皮提取物及油脂凝胶化对水飞蓟油氧化稳定性的影响

刘龙龙， 仲晓慧， 刘文联， 苗靖涵， 牟柏德,2， 张 华,2

(延边大学农学院食品与生物科学系1，延吉 133002) (东北寒区肉牛科技创新教育部工程研究中心；延边大学2，延吉 133002)

水飞蓟油是一种从水飞蓟种子提取出来被国家卫生部门列入新资源食品名录(2014年第6号)的新型食用油脂，除了具有高含量的不饱和脂肪酸(50%油酸和21%亚油酸)外[1]，还含有多酚、黄酮、VE和甾醇等多种活性物质[2-4]。水飞蓟油被证明可作为预防心血管疾病和抗胆固醇的饮食[5]。但是，由于其高含量的不饱和脂肪酸在加工过程中极易发生脂质氧化，会导致感官特征恶化(如产生难闻的气味和不良的味道)，营养成分流失，甚至产生大量的有毒化合物，食用后直接危害人体健康[6,7]。水飞蓟油等食用油暴露在氧气和热的条件下引发的化学反应会产生大量的初级氧化产物，初级氧化产物进一步分解产生次级氧化产物(醛、酮等小分子)或聚合产生大分子聚合物[8]。因此，多不饱和脂肪酸的过氧化使得食用油的质量和营养价值受到影响。

合成抗氧化剂由于其价格低，抗氧化性能好等原因广泛应用于抑制食用油氧化，但由于其长期使用会造成突变和癌症等健康问题，其应用受到质疑[9-11]。近年来，许多学者致力于寻找天然抗氧化剂来提高食用油的抗氧化性能，天然抗氧化剂是一种健康的合成抗氧化剂的有效替代品。因此，寻找一种高性价比的天然活性物质作为油脂抗氧化剂对食品工业是一个巨大的挑战。浆果加工副产品中酚类化合物含量较高，能够有效地预防油脂氧化[12]，蓝莓皮是果汁和果酒加工的产生的副产物，原料简单易得，可以作为低成本天然抗氧化剂的提取原料。Wang等[13]研究表明蓝莓果皮比蓝莓果肉有更强的抗氧化性能，Zhang等[14]研究表明热加工的蓝莓皮提取物具有优良的抗氧化能力，李颖畅等[15]研究结果表明蓝莓叶总黄酮提取物能够提高油脂的抗氧化能力。油脂凝胶是一种以液态植物油为连续相的有机凝胶，将凝胶剂与植物油的混合物熔融再降温，通过分子自组装模式或结晶模式形成网络结构，将植物油脂固定在网络结构中从而将液体油转化为固态凝胶[16]，因其特殊结构有望降低水飞蓟油的氧化速率。徐杰[17]研究表明核桃油凝胶能够提高核桃油的抗氧化能力。

目前利用蓝莓皮提取物和制备油脂凝胶来提高水飞蓟油抗氧化能力的研究鲜有报道。本研究通过过氧化值及硫代巴比妥酸值监测水飞蓟油氧化过程，通过色泽、电子鼻和1HNMR探究其感官性质及脂肪酸变化与氧化过程之间的联系，为水飞蓟油新油品的开发以及蓝莓皮提取物作为油脂抗氧化剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓皮提取物：自制；白藜芦醇≥98%、β-谷甾醇≥98%、氘代氯仿99.8%(含0.03%的TMS)、冷榨水飞蓟油、磷脂。

1.2 仪器与设备

UV766紫外分光光度计，NR110手持式色差仪，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，PEN3电子鼻，500 MHz核磁共振波谱仪。

1.3 方法1.3.1 蓝莓皮提取物的制备

取新鲜蓝莓果皮，-80 ℃冷冻干燥后，磨粉，按料液比1∶5(g/mL)添加无水乙醇溶液，添加0.3%复合酶(纤维素酶∶果胶酶/5∶1)，50 ℃水浴1 h，真空旋转蒸发溶剂，氮气吹干，得到蓝莓皮提取物，经测定其主要成分为花青素(1 040 mg/kg)，白藜芦醇(372 mg/kg)等黄酮和多酚类物质[18]。

1.3.2 凝胶的制备

取250 mL油置于烧杯中，添加16%的凝胶剂(谷甾醇∶磷脂/8∶2，g/mL)，同时添加不同浓度的蓝莓皮提取物并用0.04%的白藜芦醇作为对照[19]。然后置于100 ℃恒温水浴磁力搅拌器中，设置转速为800 r/min，搅拌30 min，搅拌结束后，迅速置于5 ℃冰箱中冷却6 h即可成胶。

1.3.3 油脂加速氧化

采用Schaal烘箱法。将实验样品闭口置于(50±1)℃恒温烘箱中，持续15 d，每隔3 d取样检测。

1.3.4 色泽的测定

使用手持式全自动色差仪进行测定，检测前先对仪器进行黑白板校准，样品的色泽以L*、a*、b*和ΔE表示，每组样品测定9次计算平均值。

1.3.5 POV值和TBA测定

根据GB/T 5009.227—2016《食品中过氧化值的测定》和GB/T 35252—2017《动植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的测定 直接法》测定POV和TBA，每组样品测定3次计算平均值。

1.3.6 电子鼻检测

根据袁桃静等[20]的方法略做改动，进行测定。称取(3.00±0.01)g油样于20 mL具有聚四氟乙烯隔膜的顶空瓶中，室温下平衡15 min，电子鼻在同一高度顶空进样，设置清洗时间130 s，预进样时间5 s，进样流速400 mL/min，载气流速400 mL/min，检测时间200 s，做3次平行实验。取稳定平缓时间点180～183 s传感器信号进行分析。

1.3.71H NMR检测

称取60.00 mg油样于进样小瓶中，加入0.6 mL含有0.03%TMS的氘代三氯甲烷(CDCL3)，涡旋振荡1 min，使样品充分混合，取0.5 mL于5 mm核磁管中，待测。参数设置为：频率500.13 MHz，光谱宽度65 536 Hz，脉冲宽度10，弛豫时间1 s，扫描次数16次，采集时间3.278 s，测试温度25 ℃。

1.4 数据分析

所有实验数据均以独立实验的均值来表示，平行实验次数至少3次。采用22.0 SPSS进行实验数据分析，当概率值≤0.05时，判定为统计学显著。

2 结果与分析

2.1 POV值的测定

图1为水飞蓟油及其凝胶的过氧化值变化曲线，由图1可以看出，随着储藏时间的延长过氧化值逐渐增加，在水飞蓟油各样品中，其增长速率依次为OK>O2>O4>O6>OR；在水飞蓟油凝胶样品中，其增长速率为GK>G2>G4>G6>GR。在氧化过程中，OK组过氧化值一直高于其他组，表明蓝莓皮提取物对水飞蓟油具有抗氧化作用。储藏12 d后，水飞蓟油各样品过氧化值迅速升高，这是因为蓝莓皮提取物一开始与氧自由基反应，抑制油脂的氧化，随着蓝莓皮提取物的浓度降低，逐渐不能与自由基有效结合，油脂氧化慢慢起主导地位[21]。但在储藏15 d时O6组过氧化值远低于OK组，G6组低于GK组。因此，蓝莓皮提取物抑制油脂氧化存在剂量依赖关系，蓝莓皮提取物质量分数为0.06%时抑制效果最佳，且优于阳性对照组OR。添加相同剂量蓝莓皮提取物的水飞蓟油脂凝胶组POV值一直低于水飞蓟油组。

注：OK、GK分别为水飞蓟油、水飞蓟油凝胶对照组；OR、GR分别为添加0.04%白藜芦醇的水飞蓟油组和凝胶组；O2、O4、O6分别为添加0.02%、0.04%、0.06%蓝莓皮提取物水飞蓟油组； G2、G4、G6分别为添加0.02%、0.04%、0.06%蓝莓皮提取物凝胶组。下同。图1 水飞蓟油及其凝胶的初级氧化产物

2.2 TBA的测定

油脂中的初级氧化产物极不稳定，易分解为小分子的醛、酮等次级氧化产物，硫代巴比妥酸反应物是利用油脂中产生的丙二醛(MDA)能与硫代巴比妥酸反应生成粉红色化合物在532 nm处产生最大吸收峰的性质评价油脂次级氧化产物[22]，根据其值大小判断油脂氧化酸败的程度的实验结果如图2所示，由于实验采用闭口实验，容器内氧气浓度有限，生成的氢过氧化物含量较低，不足以分解产生大量的丙二醛，因此，TBA值无明显差异，但从第15天的结果来看，虽然MDA的含量较低，但依然可以看出蓝莓皮提取物对水飞蓟油氧化有抑制作用，同时凝胶的制备可有效减少脂质氧化，这一结果与张秋月[23]研究结果相一致。

图2 水飞蓟油及其水飞蓟油油脂凝胶的次级氧化产物

2.3 电子鼻分析

对不同氧化阶段的油和制备成油脂凝胶进行电子鼻测定，经PCA分析，结果表明，主成分1(PC1)对模型的贡献率为98.86%，主成分2(PC2)的贡献率为0.79%，2个主成分(PC)的总贡献率达99.45%，几乎涵盖样品的所有信息, 用其代表水飞蓟油的电子鼻整体信息可信度非常高。水飞蓟油中添加不同浓度的蓝莓皮提取物和白藜芦醇都会使得它们在PC1上有很好的区分，这说明添加不同抗氧化剂会在一定程度上改变油本来的味道，但水飞蓟油与水飞蓟油脂凝胶组在PC1和PC2上均不能有效的区分，由此可见，制备成油脂凝胶能够有效的覆盖添加物的气味，并赋予其独特的物理性状；主成分分析(PCA)统计方法是将一组可能有相关性的变量通过正交变换的方法转为一组线性不相关变量[24]。但氧化15 d过程中OK和GK组之间仍无明显的区分，所有样品均无明显的气味变化，证明制备成油脂凝胶和闭口氧化过程并不会破坏水飞蓟油原有的气味，是一种适合抑制食用油氧化的方法。

注：W1C表示对芳香成分、苯类敏感，W5S表示对氮氧化合物敏感，W3C表示对氨类、芳香成分敏感，W6S表示对氢化物敏感，W5C对短链烷烃芳香成分敏感，W1S表示对甲烷类物质类敏感，W1W表示对无机硫化物敏感，W2S表示对醇类、醛酮类敏感，W2W表示对芳香族、有机硫化物敏感，W3S表示对长链烷烃敏感。图3 不同储藏时间下电子鼻传感器响应值

对不同储藏时间样品的传感器信号进行分析，其结果如图3所示，OK组与其他组信号区分主要在W1W和W5S，OK组与其他组添加蓝莓提取物的水飞蓟油组存在差异，这与PCA分析结果一致，水飞蓟油添加蓝莓皮提取物组与空白组在主成分上存在的差异可能是W1W和W5S的信号不同引起的。

2.4 1H NMR

研究表明油脂中不饱和脂肪酸的变化可有效地反映油脂氧化的动态过程[25]，为有效地评价油脂氧化过程中脂肪酸的变化，利用1H NMR进行分析，并给出了信号归属(见表1)。根据其信号归属对不同样品15 d脂肪酸含量进行分析，在氧化过程中油酸，亚油酸和亚麻酸的比例几乎不变，这是少量的氧气不足以引起脂肪酸的比例变化。但水飞蓟油凝胶的油酸、亚油酸和亚麻酸含量均高于水飞蓟油，这可能是由于在水飞蓟油凝胶制备过程中添加了大豆磷脂的缘故，大豆磷脂中亲油部分的脂肪酸信号与水飞蓟油脂肪酸信号重合，导致不饱和脂肪酸含量偏高，有效控制了氧化速率。另外，在水飞蓟油添加蓝莓皮提取物的样品检测到乙醇亚甲基质子(3.6，m)的信号(见图4)，这表明乙醇在油样品中有残留，而在水飞蓟油凝胶组中并未检测到这一信号，说明凝胶的制备可去除溶解蓝莓皮提取物的乙醇。

表1 水飞蓟油脂肪酸各信号归属[26]

图4 1H NMR测定乙醇亚甲基质子(—CH2)信号归属

2.5 色泽

水飞蓟油和凝胶在L*、b*和ΔE值上有明显的差异，这是因油脂凝胶在制备过程中加入了凝胶剂，使得油样透光性降低，L*值降低；同时凝胶制备加深了油的黄色度。加入蓝莓皮提取物水飞蓟油的色泽与对照组的不存在显著差异，表明蓝莓皮提取物对色泽浅的水飞蓟油色泽影响不大。当水飞蓟油制成油脂凝胶时，其色泽虽然发生了改变，但随着氧化时间的延长，没有显著变化，这说明油脂凝胶能够有效的保护食用油的氧化变色。

3 结论

以水飞蓟油为基油研究添加不同浓度蓝莓皮提取物和油脂凝胶化对水飞蓟油氧化稳定性的影响。POV和TBA结果表明，0.06%的蓝莓提取物对水飞蓟油的氧化抑制作用最强，水飞蓟油凝胶化能够有效提高水飞蓟油氧化稳定性；色差和电子鼻结果显示，蓝莓皮提取物影响水飞蓟油的气味但不影响其色泽，而蓝莓皮提取物对水飞蓟油凝胶的色泽和气味均无影响；1HNMR结果表明水飞蓟油及油脂凝胶脂肪酸组成均无显著性变化，但水飞蓟油中检测到乙醇残留，影响其品质。本研究表明，添加同样剂量的蓝莓皮提取物制备成油脂凝胶能更加有效提高油脂氧化稳定性，蓝莓皮提取物有望用作油脂抗氧化剂。