范柳萍 樊之雄 劉元法 李進(jìn)偉

介電常數(shù)監(jiān)測天然抗氧化劑抑制煎炸棕櫚油劣變

范柳萍 樊之雄 劉元法 李進(jìn)偉

(江南大學(xué)食品學(xué)院，無錫 214122)

采用介電常數(shù)法監(jiān)測茶多酚(TP)、植酸(PA)、維生素E(VE)抑制煎炸棕櫚油劣變效果。測定在3種天然抗氧化劑作用下，煎炸棕櫚油過氧化值、酸價、羰基價、p－茴香胺值等化學(xué)參數(shù)與介電常數(shù)值的變化，分析了介電常數(shù)值與化學(xué)參數(shù)值之間的相關(guān)性，并進(jìn)行天然抗氧化劑復(fù)合配方的優(yōu)化。結(jié)果表明:介電常數(shù)與四種化學(xué)參數(shù)之間顯著相關(guān)，可以取代4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)衡量煎炸棕櫚油品質(zhì)的劣變，以介電常數(shù)為指標(biāo)得到天然抗氧化劑復(fù)配最佳組合為:茶多酚0．04 g/100 g，植酸0．016 g/100 g，維生素E 0．8 g/100 g。

介電常數(shù) 棕櫚油 天然抗氧化劑

介電常數(shù)是介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，原外加電場(真空中)與最終介質(zhì)中電場比值。在高溫加熱時，棕櫚油會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，生成分子質(zhì)量及極化特性各不相同的復(fù)雜成分。新鮮油脂都是弱極性的，其極化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在3%～5%左右。經(jīng)過長時間反復(fù)加熱，極化成分會逐漸增加，介質(zhì)中極化分子含量直接影響其介電常數(shù)值。新鮮的未使用過的油，極化分子含量低，介電常數(shù)小;當(dāng)油中極化分子成分增加時，介電常數(shù)隨之增大［1－3］。

添加抗氧化劑可以有效抑制煎炸油脂的劣變，但人們對化學(xué)合成食品添加劑的懷疑和排斥心理，使這些物質(zhì)的使用受到限制，許多國家對其添加量都加以嚴(yán)格限制［4－5］，因此使用幾種天然抗氧化劑來抑制煎炸棕櫚油的劣變。相對于經(jīng)典的煎炸油化學(xué)變化參數(shù)，介電常數(shù)測定具有實時、在線、連續(xù)、無毒以及試驗用時較短等優(yōu)點(diǎn)。因此，試驗采用介電常數(shù)儀監(jiān)測天然抗氧化劑抑制煎炸棕櫚油的介電常數(shù)變化，分析添加了天然抗氧化劑的煎炸棕櫚油品質(zhì)參數(shù)與介電常數(shù)之間的相關(guān)性，以期補(bǔ)充甚至替代傳統(tǒng)反映煎炸油化學(xué)變化的指標(biāo)參數(shù)，表征天然抗氧化劑抑制煎炸棕櫚油劣變的效果。

1 材料和方法

1．1 主要原料和試劑

棕櫚油(24℃):當(dāng)?shù)靥胤N油市場;植酸、維生素E和茶多酚:江蘇春之谷生物制品有限公司;無水乙醚、無水乙醇、氫氧化鉀、冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉:分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1．2 主要儀器

Mettler Tolledo電子天平:梅特勒－托利多儀器(上海)有限公司;PH030電熱恒溫干燥箱:上海實驗儀器廠;數(shù)顯恒溫油浴鍋:金壇市金達(dá)儀器制造廠;85070E末端開路的同軸探頭、85070E測試軟件:Agilent公司。

1．3 試驗方法

1．3．1 馬鈴薯的前處理

馬鈴薯洗凈、削皮、切條后放入80℃的熱水中漂燙20 min，然后將其放入0．8%的CaCl2溶液中浸泡1 h，取出后按照馬鈴薯∶棕櫚油=1∶10比例添加到油脂中。

1．3．2 天然抗氧化劑的煎炸試驗

將0．004、0．008、0．012、0．016、0．020 g的植酸加入到100 g新鮮的24℃棕櫚油中，加熱棕櫚油，當(dāng)溫度達(dá)到(190±3)℃時加入10g處理好的馬鈴薯片(其中馬鈴薯片每次油炸10 min，每30 min換一次樣品)，8 h后取樣，同時用空白管做參比，采用常壓加熱方式。測定過氧化值、酸價、介電常數(shù)、羰基價和p－茴香胺值。

將0．010、0．020、0．025、0．030、0．040 g的茶多酚分別加入到100 g新鮮的24℃棕櫚油中，油炸程序同上。測定過氧化值、酸價、介電常數(shù)、羰基價和p－茴香胺值。

將0．20、0．35、0．50、0．65、0．80 g的維生素E，分別加入到100 g新鮮的24℃棕櫚油中，油炸程序同上。測定過氧化值、酸價、介電常數(shù)、羰基價和p－茴香胺值。

1．4 分析方法

1．4．1 酸價、過氧化值、羰基價、p－ 茴香胺值的測定

酸價、過氧化值、羰基價按照《GB/T 5009．37—2003食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》進(jìn)行測定，p－茴香胺值按照《GB/T 24304—2009動植物油脂茴香胺值的測定》進(jìn)行測定。所得數(shù)據(jù)使用SPSS軟件進(jìn)行分析。

1．4．2 介電常數(shù)的測定方法

在溫度為23℃下，將盛有油脂的10 mL燒杯置于直徑50 mm的平臺上，使探頭正對燒杯中心，然后緩慢的升高平臺，直至終端開路的同軸探頭完全浸入待測的油脂溶液，由計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)分析儀而完成節(jié)電參數(shù)的測量。在每次測試時保證同軸探頭的斷面距離燒杯底部2 cm，以避免因探頭浸入溶液深度而對測試結(jié)果帶來影響。

2 結(jié)果與分析

2．1 添加天然抗氧化劑的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

2．1．1 添加植酸的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

添加植酸的煎炸棕櫚油過氧化值、酸價、羰基價、p－茴香胺值以及介電常數(shù)的變化如表1所示?？梢钥闯?，植酸濃度顯著性地影響煎炸棕櫚油品質(zhì)的變化(P＜0．05)，添加了植酸的煎炸棕櫚油在2．3 GHz處的介電常數(shù)與各化學(xué)品質(zhì)參數(shù)都隨植酸添加濃度的升高而降低。經(jīng)過8 h煎炸后，棕櫚油產(chǎn)生了酮、醛、酸等較多的極性成分，介電常數(shù)變大，但是植酸的酸性強(qiáng)，易與游離脂肪酸、過氧化氫以及一些小分子物質(zhì)相結(jié)合，中斷或破壞油脂氧化過程的連鎖反應(yīng)，阻止和緩解氧化反應(yīng)的進(jìn)行，從而抑制了酸價，過氧化值，羰基價，p －茴香胺值，也降低了介電常數(shù)［6－7］。

表1 添加植酸的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

由表1可見，隨著植酸添加量的增加5種指標(biāo)均逐漸變小，當(dāng)植酸添加量大于0．012 g/100 g時，p－茴香胺值、過氧化值、酸價3個指標(biāo)的下降速率逐漸變緩;當(dāng)植酸添加量為0．016 g/100 g時，介電常數(shù)和羰基價值最小，之后其值又逐漸升高。這可能是由于一部分小分子物質(zhì)在植酸強(qiáng)酸性的促進(jìn)下又結(jié)合生成了相對較小極性的大分子物質(zhì)［8－9］，因此選取0．012、0．016、0．020 g/100 g作為復(fù)配時植酸的3個水平。

2．1．2 添加茶多酚的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

添加茶多酚的煎炸棕櫚油過氧化值、酸價、羰基價、p－茴香胺值以及介電常數(shù)的變化見表2，茶多酚濃度顯著性地影響煎炸棕櫚油品質(zhì)的變化(P＜0．05)。添加了茶多酚的煎炸棕櫚油的五種指標(biāo)參數(shù)總體上隨茶多酚添加濃度的升高而降低，但是酸價和羰基價在茶多酚濃度為0．03 g/100 g處最小。原因可能是油脂生成的初始氧化產(chǎn)物，極不穩(wěn)定，可以分解成游離脂肪酸和一些醛、酮等小分子物質(zhì)，他們之間是一個動態(tài)復(fù)雜的可逆過程［6，10］，在高濃度茶多酚的作用下，抗氧化自由基的生成速度比底物自動氧化的速度要快，抗氧化劑自由基的濃度超過了過氧化自由基或其他自由基時，它就可能分解過氧化物，使抗氧化劑變成了促氧化劑，因此，以茶多酚為抗氧化劑時一定要選擇恰當(dāng)?shù)臐舛龋?1－13］。綜合5種指標(biāo)參數(shù)選擇抑制劣變效果較好的0．02、0．03、0．04 g/100 g作為復(fù)配時茶多酚的3個水平。

表2 添加茶多酚的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

2．1．3 添加維生素E的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

添加維生素E的煎炸棕櫚油過氧化值、酸價、羰基價、p－茴香胺值以及介電常數(shù)的變化見表3。維生素E能夠顯著性地降低油脂的總極性，抑制棕櫚油的劣變。從表3可以看出，隨著維生素E添加量的增加，介電常數(shù)與4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)基本呈直線下降的趨勢，原因是維生素E在油脂中的溶解性較好，同時具有雙重抗氧化效果:第一，通過自身被氧化成生育醌，從而將ROO轉(zhuǎn)變成化學(xué)性質(zhì)不活潑的ROOH，中斷脂類過氧化的連鎖反應(yīng)。第二，在不飽和脂肪酸的量和促化因子(如活性氧、鐵等的量有關(guān))一定的情況下，維生素E還可以猝滅單線態(tài)氧，從而提高油脂的抗氧化能力［14－16］。與茶多酚抑制效果類似，添加了維生素E的煎炸棕櫚油酸價和羰基價在VE含量為0．65 g/100 g處最小，綜合5種參數(shù)選擇3種較高濃度的維生素E:0．50、0．65、0．80 g/100 g作為復(fù)配時維生素E的3個水平。

表3 添加維生素E的煎炸棕櫚油品質(zhì)變化

2．2 介電常數(shù)與4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)性分析

采用SPSS分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和t檢驗分析，得到了煎炸棕櫚油介電常數(shù)與過氧化值、酸價、羰基價、p－茴香胺值之間的相關(guān)系數(shù)(表4)。介電常數(shù)與過氧化值等其他4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)均具有顯著的相關(guān)性(r≥0．699，P＜0．05)。這說明在溫度為23℃，頻率為2．3 GHz的測量條件下，介電常數(shù)可以取代4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)來反映這幾種天然抗氧化劑抑制煎炸棕櫚油劣變的效果。

表4 介電常數(shù)與4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)性分析

2．3 復(fù)合天然抗氧化劑配方的優(yōu)化

根據(jù)介電常數(shù)對復(fù)配的天然抗氧化劑進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)極差R值分析得出3種抗氧化劑對介電常數(shù)的影響大小順序為:TP＞VE＞PA(表5)。從極差R值再結(jié)合各因素k值，可得到最優(yōu)復(fù)配組合為A3B2D3，即茶多酚0．04 g/100 g，植酸0．016 g/100 g，維生素E0．8 g/100 g。

表5 天然抗氧化劑復(fù)配的極差分析

3 結(jié)論

在溫度為23℃，頻率為2．3 GHz的測量條件下，煎炸棕櫚油的介電常數(shù)與4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)之間相關(guān)性顯著，可以取代4種化學(xué)品質(zhì)參數(shù)衡量天然抗氧化劑對煎炸棕櫚油劣變的抑制效果，正交試驗得到優(yōu)化復(fù)配組合為:茶多酚0．04 g/100 g，植酸0．016 g/100 g，維生素E 0．8 g/100 g。

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Using Dielectric Constant Monitoring Natural Antioxidants to Restrain the Deterioration of Frying Palm Oil

Fan Liuping Fan Zhixiong Liu Yuanfa Li Jinwei
(Collede of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122)

This article uses the dielectric constant to monitor the effects of flying palm oil's deterioration restrained by tea polyphenols(TP)，phytic acid(PA)and vitamin E(VE)．It determines the change between acid value，peroxide value，Carbonyl value，p －anisidine value such kinds of chemical parameters and dielectric constant value in the function of the three natural antioxidants．It analyzes the correlation between dielectric constant value and chemical parameter value，and it also optimizes the filagrinol of natural antioxidants．The result shows that dielectric constant is significantly related to the four chemical parameters，and it can take place of the four chemical parameters of qualities to measure the deterioration of frying palm oil．The best combination of natural antioxidants'filagrinol which uses dielectric constant as index is that:the TPis 0．04 g/100 g;the PA is 0．016 g/100 g;and the VE is 0．8 g/100 g．

dielectric constant，palm oil，natural antioxidants

TQ646

A

1003－0174(2012)07－0106－04

國家自然科學(xué)基金(31101361)，國家重點(diǎn)實驗室自由探索項目(SKLF－TS－200904)

2011－10－21

范柳萍，女，1972年出生，副教授，食品科學(xué)與工程