不同油料作物油脂体氧化稳定性差异的研究

姜梦婷 王秋岭 周 鑫 王毅超 江连洲 侯俊财

(东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030)

大豆、花生和葵花籽是我国重要的大宗农产品，是食用植物油、蛋白饲料的主要来源［1］。油料中的油脂主要以三酰甘油酯(triacylglycerols，TAGs)的形式存在于亚细胞的脂质颗粒中，这种脂质颗粒被称为油脂体(oil body，OBs)［2－5］。因此，油脂体是油料作物种子中储藏油脂的重要器官。油脂体组成中的脂肪酸、生育酚、磷脂等具有很好的功效和应用价值，例如必需脂肪酸是维持人体正常生长发育和健康必不可少的物质［6］;磷脂可以用作表面活性剂和界面吸附剂［7］;生育酚具有较强的抗氧化性，可以保护自身起到抗氧化作用［8－9］。由于油脂体具有高氧化稳定性，可将油脂体作为乳化剂添加到食品中，提高食品营养价值及食品稳定性，然而在实际应用体系中，外界因素的改变可能会导致脂肪酸、生育酚、磷脂等含量发生变化，进而影响油脂体的氧化稳定性，其中脂肪酸中的不饱和游离脂肪酸是决定脂肪氧化程度的重要因素［10］。脂肪酸容易受到外界因素的作用发生氧化反应，使油脂中的脂肪分解成游离脂肪酸和甘油，或使不饱和脂肪酸的不饱和链断裂形成初级氧化产物即氢过氧化物，氢过氧化物在不饱和游离脂肪酸的促进下进一步分解形成游离脂肪酸、醛酮等物质［11］，从而产生不良风味物质，有些酸败的产物还可以起到致癌作用影响食用者的健康。

油脂体高氧化稳定性使其在食品工业中具有广阔的应用前景，为了选择一种更加稳定油脂体应用到食品、药品等工业领域中，本实验以大豆、花生和葵花籽为原料，采用同种方法提取油脂体，对油脂体的组成和氧化稳定性进行比较，旨在为大豆、花生和葵花籽油脂体的实际应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆由东北农业大学大豆研究所提供;花生、葵花籽购买于哈尔滨南极市场;化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

GM－21M型高速冷冻离心机;GC－7890型气相色谱仪;Water－2695型液相色谱仪;PL－2002型电子天平;UV－6100型紫外可见分光光度计;pHS－3C型pH计。

1.3 实验方法

1.3.1 油脂体的制备

油脂体的提取步骤参照 Tzen等［12］和 Sukhotu等［13］的方法，并加以改进。油料作物种子浸泡在蒸馏水中，于4℃条件下放置16～20 h。用含有蔗糖、氯化钠的Tris－HCl缓冲液研磨后，过滤，获得滤液，在4℃、8 000 r/min离心30 min，收集上层的悬浮物于含0.1%吐温－20的水溶液中，分装至离心管中，等体积的Tris－HCl缓冲液(pH=7.5)置于上层后，4℃、8 000 r/min离心30 min;收集上层的悬浮物于9 mol/L尿素中，将相同体积的Tris－HCl缓冲液(pH=7.5)置于上层后，4℃、8 000 r/min离心30 min;收集上层的悬浮物于含 Tris－HCl缓冲液(pH=7.5)中置于离心桶后，4℃、8 000 r/min离心30 min;重复最后一次离心步骤后收集的悬浮物，即为油脂体。置于4℃冰箱中保存备用。

1.3.2 基本组成成分测定

1.3.2.1 蛋白质含量的测定

参照 GB 5009.5—2010 中的凯式定氮法［14］。

1.3.2.2 脂肪含量的测定

参照 GB 5009.6—2016 中的索氏抽提法［15］。

1.3.2.3 含水量的测定

参照 GB 5009.3—2010 中的恒重法［16］。

1.3.3 脂肪酸含量的测定

本实验需将样品放在25℃下，在第1天、第7天、第14天时，对脂肪酸含量进行测定。每次抽样3管，重复3次。脂肪酸含量的测定参照Nash等［17］和GB 5009.168—2016［18］的方法，用乙醚抽提样品中的脂肪。先将总脂肪进行甲酯化，取20 mg脂肪样品于水解管中，加入甲醇钠，水浴加热(40℃，20 min)，再加入三氟化硼—CH3OH(1∶3)，同上水浴，正己烷萃取，吸出正己烷，重复进行正己烷萃取操作，将两次萃取液混合，加入无水Na2SO4脱水，取出一定量装入气相色谱仪的进样瓶中待测。

1.3.4 磷脂含量的测定

将样品放在25℃下，在第1、第7、第14天时，对磷脂含量进行测定。每次抽样3管，重复3次。磷脂含量的测定参照Lee等［19］的方法。取0.5 g样品，加入35 mL CHCl3∶CH3OH(1∶1)，漩涡混匀后离心，该过程重复2次。向合并的上清液中加入25 mL的氯化钠溶液(0.5%)，漩涡，使两相分离，用无水 Na2SO4脱水，过滤，45℃水浴真空蒸干，得到脂质。用2 mL CHCl3复溶，过膜，取一定量样品装入高效液相色谱进样瓶中待测。进样量为10μL，波长为206 nm。

1.3.5 生育酚含量的测定

将样品放在25℃下，在第1天、第7天、第14天时，对生育酚含量进行测定。每次抽样3管，重复3次。生育酚含量的测定参照Rossi等［20］的方法。用乙醚提取样品中的油脂，准确称取20～40 mg油脂，用2 mL正己烷复溶，直到油滴消失成为均匀的溶液，过膜，注入高效液相色谱仪进样瓶中待测。

1.3.6 过氧化值和TBARS值的测定

对过氧化值和TBARS值的研究采用经典恒温加速实验法［21－23］，将样品放置在60℃恒温烘箱中保存12 d，每2 d进行一次测定，每次抽样3管，重复3次。过氧化值和TBARS值的测定参照 Kapchie等［24］的方法。油脂体用 Tris－HCl(10 mmol/L，pH 7.0)缓冲溶液稀释至5%。

1.3.6.1 过氧化值测定

过氧化值的测定采用预先氧化的油脂(由AOCS Cd 8－53测得POV)来建立标准曲线。称取300 mg的油脂体悬浮液置于10 mL的水解管中，加入一定量的氯仿/甲醇(2∶1)，涡旋直至充分混合。然后将水解管填充到10 mL刻度线，漩涡混匀。60μL NH4SCN(30%)加入到水解管中，混匀，再加入60μL FeCl2溶液(0.5 g FeSO4溶解在50 mL无氧水中，再溶解0.4 g BaCl4H4O2，加入2 mL 10 N 的 HCl)，充分混匀，放置10 min，在波长为515 nm下进行测定，同时做空白对照。

1.3.6.2 TBARS 值测定

将15%三氯乙酸(TCA)和0.375%硫代巴比妥酸(TBA)溶解在0.25 mol/L的HCl溶液中，通过温和的加热和搅拌使其溶解，制成TCA/TBA溶液。3 mL 2%丁基化羟基甲苯(BHT)的无水乙醇溶液加入到100 mL的TCA/TBA溶液中。取800μL的油样品和8 mL TCA/TBA溶液中加入试管中，涡旋混匀，沸水浴加热15 min，冷却后，6 000 r/min离心5 min。在515 nm波长下进行测定，同时做空白对照。

1.3.7 酸价测定

将样品放在在25℃下保存，每2 d进行一次测定，每次抽样3管，重复3次。取一定量油脂体样品加入到锥形瓶中，加入一定量的C4H10O∶C2H5OH(95%)(1∶1)，加入酚酞指示剂，用标定过的氢氧化钾溶液进行滴定，至粉红色出现(30 s内不变色)，记下消耗溶液的体积。

1.4 统计方法

所有实验均平行3次，数据的表示形式为平均值±标准差，采用Sigmaplot 12.5软件作图。数据分析采用SPSS 17.0软件的ANOVA进行方差分析，多重比较采用LSD方法，显著水平为P＜0.05。

2 结果与讨论

2.1 大豆、花生和葵花籽种子和油脂体的组成成分分析

2.1.1 大豆、花生和葵花籽种子的基本组成

大豆、花生和葵花籽种子的基本组成见表1，由表可知大豆、花生和葵花籽种子的脂肪含量由大到小的顺序依次为:葵花籽﹥花生﹥大豆(P＜0.05)。大豆、花生和葵花籽种子的蛋白质含量和水分含量由大到小的顺序依次为:大豆﹥花生﹥葵花籽(P＜0.05)。

表1 大豆、花生和葵花籽种子的基本组成/%

2.1.2 大豆、花生和葵花籽油脂体的组成成分分析

大豆、花生和葵花籽油脂体的基本组成见表2。由表2可知，花生油脂体和葵花籽油脂体的脂肪含量分别为(85.71 ±0.06)% 和(70.77 ±0.08)%，均显著高于大豆油脂体的脂肪含量(47.75±0.09)%(P＜0.05)。大豆油脂体的蛋白质含量和水分含量分别为(3.92 ±0.03)%和(49.51 ±0.39)%，均显著高于花生油脂体和葵花籽油脂体的蛋白质含量和水分含量(P＜0.05)。花生油脂体的蛋白质含量显著高于葵花籽油脂体的蛋白质含量(P＜0.05)，但花生油脂体的水分含量显著低于葵花籽油脂体的水分含量(P＜0.05)。3种不同油脂体的脂肪含量显著高于3种不同油料作物种子的含量(P＜0.05)，然而蛋白质含量却显著低于3种不同油料作物种子的蛋白质含量(P＜0.05)。这主要是因为在油脂体提取过程中，非油脂体蛋白被除去［12，25］。

表2 大豆、花生和葵花籽油脂体的基本组成/%

2.2 对大豆、花生和葵花籽油脂体氧化稳定性的分析

2.2.1 对大豆、花生和葵花籽油脂体脂肪酸组成的分析

在储藏过程中，对大豆、花生和葵花籽油脂体脂肪酸组成的分析见表3。由表可知，在储藏第1天时，大豆油脂体中亚油酸含量为(55.69±0.03)%显著高于储藏第7天的亚油酸含量(55.58±0.02)%和第14天的亚油酸含量(55.54±0.03)%(P＜0.05);储藏第1天、第7天、第14天的棕榈酸、α－亚麻酸的含量均存在显著性差异(P＜0.05);储藏第1天和第7天的硬脂酸含量显著高于第14天的硬脂酸含量(P＜0.05);储藏第1天与第7天的油酸含量差异不显著(P＞0.05)，但均显著高于储藏第14天的油酸含量(P ＜0.05)。

表3 储藏时间对3种不同油料作物油脂体脂肪酸组成的影响/%

表3 (续)

在花生油脂体中，随着储藏时间的延长，亚油酸、油酸含量均显著降低(P＜0.05);在储藏第1、第7、第14天时，花生酸、二十四碳酸的含量均存在显著性差异(P＜0.05);在储藏第7天时，棕榈酸、十七碳酸、二十碳一烯酸、二十二碳酸的含量均显著低于其储藏第1天和第14天的含量(P＜0.05)，而储藏第1、14天的含量差异不显著(P＞0.05)。

在葵花籽油脂体中，随着储藏时间的延长，棕榈酸、花生酸、二十碳一烯酸、二十二碳酸、二十四碳酸的含量显著增加(P＜0.05);但亚油酸的含量却由储藏第1天的(69.18±0.06)%显著降低至第14天的(47.72±0.02)%(P ＜0.05);储藏第14 天的油酸、十七碳酸含量显著高于储藏第1天和第7天的油酸、十七碳酸含量(P＜0.05);储藏第7天的硬脂酸含量显著高于储藏第1天和第14天的硬脂酸含量(P ＜0.05)。

已经证明，不饱和脂肪酸的双键很容易断裂生成氢过氧化物和低分子量的化合物［11］。本实验结果表明，油脂体中含有大量不饱和脂肪酸，其含量随着储藏时间的延长而降低，这可能与不饱和双键发生断裂有关［26］。

2.2.2 对大豆、花生和葵花籽油脂体磷脂含量的分析

在储藏过程中，对大豆、花生和葵花籽油脂体磷脂含量的分析见表4。由表可知，在大豆油脂体中，随着储藏时间的延长，卵磷脂含量显著降低(P＜0.05);在储藏第1天时，脑磷脂和溶血磷脂酰胆碱含量分别为(1.62±0.06)mg/g和(1.20±0.00)mg/g，均显著高于储藏第 7天和第 14天(P＜0.05)，而储藏第7天、第14天之间差异不显著(P＞0.05)。在花生油脂体中，随着储藏时间的延长，脑磷脂、卵磷脂、溶血磷脂酰胆碱含量均显著降低(P ＜0.05);在储藏第 1、第7、第14天时，花生油脂体中卵磷脂含量最高，溶血磷脂酰胆碱含量最低。在葵花籽油脂体中，随着储藏时间的延长，脑磷脂、卵磷脂的含量显著降低(P＜0.05)，这可能与油脂体的组成有关，油脂体表面的油脂蛋白镶嵌在磷脂单分子层上，可能影响油滴或者油－水界面的稳定性，因为酰基头部可以利用磷脂酶水解磷脂酸，使得油脂体表面带负电荷［27－28］。磷脂中包含大量的不饱和脂肪酸，在外界环境的压力下或酯酶的催化下很容易发生水解或氧化成游离脂肪酸和有害的化合物(如酮类、醛类等)［29］。本实验结果与 Millichipm等［30］的研究结果相似。同时，耿亚男［31］研究也认为磷脂中的不饱和脂肪酸容易发生氧化。

表4 储藏时间对3种不同油料作物油脂体的磷脂含量的影响/mg/g油脂体

2.2.3 对大豆、花生和葵花籽油脂体生育酚含量的分析

在储藏过程中，对大豆、花生和葵花籽油脂体生育酚含量的分析见表5。由表可知，在大豆油脂体中，储藏第1天时γ－生育酚和δ－生育酚的含量分别为(0.23 ±0.01)mg/g 和(0.33 ±0.01)mg/g，随着储藏时间的延长，γ－生育酚和δ－生育酚的含量均显著降低(P＜0.05)。在花生油脂体中，DL－α－生育酚的含量随着储藏时间的延长显著降低(P＜0.05)。在葵花籽油脂体中，随着储藏时间的延长，DL－α－生育酚和γ－生育酚的含量均显著降低(P＜0.05)。生育酚含量的显著降低可能是与其对氧气和光照比较敏感，很容易被氧化有关［32］。研究表明，随着储藏时间的延长，油脂自动氧化过程中产生的过氧化物也可能会使生育酚的含量下降，并影响生育酚的利用率［33］。先前的研究已经证明，生育酚是一种天然的抗氧化剂，能够保护其他易被氧化的物质，如脂肪酸、氢过氧化物等，增强物种的氧化稳定性［34，35］。

表5 储藏时间对3种不同油料作物油脂体生育酚含量的影响/(mg/g TAGs)

2.2.4 对大豆、花生和葵花籽油脂体过氧化值和TBARS值的分析

崔春利等［36］的研究表明，大豆、葵花籽和花生油脂体在4℃和25℃储存条件下均具有良好的氧化稳定性，本实验在60℃加速氧化的条件下，对储藏过程中3种不同油脂体的过氧化值进行分析，见图1。由图1可知，在60℃加速氧化的条件下，储藏第0～6天时，3种不同油脂体的过氧化值均无明显变化，在储藏第6～12天，3种油脂体过氧化值显著增加(P＜0.05)。随着储藏时间的延长，3种不同油脂体的过氧化值由高到低依次为花生油脂体＞葵花籽油脂体＞大豆油脂体。

对储藏过程中3种不同油脂体丙二醛含量的分析见图2。由图2可知，在60℃加速氧化的条件下，大豆油脂体、花生油脂体和葵花籽油脂体储藏第0天时的 TBARS 值分别为(1.44 ±0.00)、(0.54 ±0.02) 、(1.00±0.02) μg/mL，在储藏第2天时3种油脂体的TBARS值均有微小的升高，在储藏第4～12天，3种油脂体的TBARS值均保持平稳。

在60℃加速氧化的条件下，花生油脂体的过氧化值显著高于大豆油脂体和葵花籽油脂体(P＜0.05)，在储藏第0～8天时，3种不同油脂体的过氧化值均有所升高，但都处于较低水平。随着储藏时间的延长，3种不同油脂体的TBARS值均保持平稳。这可能与油脂蛋白的保护作用有关［5，37］，Huang等［38］认为油脂体内部是TAGs，外层是磷脂单分子层和油脂蛋白组成的半单位膜，油脂蛋白中疏水性的头部镶嵌在磷脂单分子层里插入到内部的三酰甘油酯，这种特殊的结构紧紧包裹着油脂体内部的不稳定成分，从而阻止外部的磷脂酶作用于磷脂［39］。Cummins等［40］假定油脂体的表面有一层稳定的油－水界面，它能保护油脂体避免被氧化。大豆油脂体中的这种较好的氧化稳定性也可能与较高的生育酚含量有关，生育酚具有抗氧化性，能够保护油体乳液中的氢过氧化物，避免发生降解［8］。

图1 储藏时间对3种不同油料作物油脂体过氧化值的影响

图2 储藏时间对3种不同油料作物油脂体TBARS值的影响

2.2.5 对大豆、花生和葵花籽油脂体酸价的分析

在储藏过程中，对3种不同油料作物油脂体酸价的分析见图3。由图3可知，在相同的储藏时间下，大豆油脂体的酸价始终高于葵花籽油脂体和花生油脂体的酸价。这可能与大豆油脂体中水分含量较高有关系，因为脂肪易在脂肪酶的作用下发生水解反应，产生低碳链的游离脂肪酸，脂肪酸值上升较快［41］。随着储藏时间的延长，3种不同油脂体的酸价均呈明显的上升趋势，Chen等［42］的研究证明TAGs分子水解生成游离脂肪酸，所以酸价会增加，且储藏时间越长脂类物质酸败越严重。

图3 储藏时间对3种不同油料作物油脂体酸价的影响

3 结论

本实验结果表明，大豆、花生和葵花籽油脂体的基本组成存在显著差异(P＜0.05)，随着储藏时间的延长，3种不同油脂体的脂肪酸、磷脂和生育酚含量均显著降低(P＜0.05)。在60℃加速氧化的条件下，花生油脂体的过氧化值显著高于大豆油脂体和葵花籽油脂体的过氧化值(P＜0.05);3种不同油脂体的TBARS值均保持平稳;相同的储藏时间下，3种不同油脂体的酸价逐渐增加，花生油脂体的酸价最低，说明3种不同油脂体的组成和氧化稳定性存在差异，且大豆油脂体的氧化稳定性最好。