李志剛，張薇薇，王愈*,牛曉峰，韓瑜

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.山西省農(nóng)畜產(chǎn)品加工研究生教育創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801； 3.太原六味齋實(shí)業(yè)有限公司，山西 太原 030006)

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不同場強(qiáng)高壓電場處理對油脂抗氧化性的影響

李志剛1,2，張薇薇1，王愈1,2*,牛曉峰2,3，韓瑜1,2

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.山西省農(nóng)畜產(chǎn)品加工研究生教育創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801； 3.太原六味齋實(shí)業(yè)有限公司，山西 太原 030006)

[目的]探討高壓電場處理對油脂氧化穩(wěn)定性的影響。[方法]以菜籽油和大豆油為試材，分別用5、10、20、30 kV·m-1的高壓電場處理1 h，以過氧化值及氧化抑制率為評價(jià)指標(biāo)，研究不同場強(qiáng)高壓電場處理油脂后抗氧化性的變化。[結(jié)果] 5、10、20、30 kV·m-1高壓電場處理均在一定程度上降低了菜籽油和大豆油的過氧化值，延緩了過氧化進(jìn)程，提高了其氧化穩(wěn)定性；且有從5 kV·m-1到30 kV·m-1，隨著電場強(qiáng)度的增大，高壓電場處理的油脂抗氧化性增強(qiáng)，其中，30 kV·m-1高壓電場處理油脂的抗氧化效果最佳。[結(jié)論]高壓電場處理可以提高油脂的氧化穩(wěn)定性，但因油脂的種類、精煉程度的不同而有差異。

高壓電場； 油脂； 氧化； 過氧化值； 抑制率

油脂是人類膳食中不可缺少的營養(yǎng)成分，是人體必需營養(yǎng)素之一，在人類生命活動(dòng)中起著重要作用。然而油脂在實(shí)際生產(chǎn)、銷售和消費(fèi)過程中易受氧氣、光照等因素的作用發(fā)生氧化酸敗，影響其品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值，甚至危害人類健康[1,2]。研究和探索食用油脂有效的抗氧化保鮮方法，對保持油脂品質(zhì)、延長保質(zhì)期和保證食品安全具有重要意義。經(jīng)過科研工作者多年的不斷努力，在食用油脂的抗氧化保鮮方面取得了較好的成績。目前食用油脂常用的抗氧化保鮮方法有低溫貯藏、氣調(diào)保鮮、添加抗氧化劑保鮮等[3～5]，這些方法在預(yù)防油脂氧化，延長油脂品質(zhì)保質(zhì)期方面均有較好的效果，但在實(shí)際應(yīng)用中也有不足之處，如受到運(yùn)行成本的制約全程低溫冷鏈難以實(shí)現(xiàn)，受到氣調(diào)設(shè)施氣密性要求高、投資大、操作要求嚴(yán)格難以全面推廣，人工合成油脂抗氧化劑存在潛在安全隱患將逐步被替代等，因此，研究與開發(fā)安全、高效、穩(wěn)定性好的天然油脂抗氧化劑及新型的抗氧化保鮮處理方法已成為油脂行業(yè)一個(gè)亟需解決的問題。

高壓電場作為一種非熱處理技術(shù)已在果蔬保鮮[6,7]、食品物料的干燥[8]、殺菌[9]、油脂生產(chǎn)[10]等方面得到了深入研究和廣泛的應(yīng)用。然而關(guān)于高壓電場應(yīng)用于油脂抗氧化方面的研究還鮮見報(bào)道，為此本文以菜籽油和大豆油為試材，采用不同場強(qiáng)高壓電場處理后，以過氧化值及其抑制率為評價(jià)指標(biāo)，研究不同場強(qiáng)高壓電場對油脂的抗氧化作用，以期尋找出一種新的、安全可靠的油脂抗氧化保鮮處理方法，為油脂品質(zhì)的保持提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

菜籽原油：購于安縣陳氏植物油脂有限責(zé)任公司；壓榨成品菜籽油：購于山西成信油脂有限公司；大豆原油：購于山西省太谷縣井神村；壓榨成品大豆油：購于益海嘉食品營銷有限公司。

1.2主要試劑

冰乙酸：分析純，天津市天力化學(xué)試劑有限公司；碘化鉀：分析純，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；可溶性淀粉：分析純，成都市科龍化工試劑廠；硫代硫酸鈉：分析純，北京紅星化工廠；三氯甲烷：分析純，鄭州三星化工原料有限公司；一氯化碘：分析純，生工生物工程(上海)有限公司；環(huán)己烷：分析純，生工生物工程(上海)有限公司。

1.3儀器與設(shè)備

高壓直流電源(DW-N303-1AC型，天津市東文高壓電源廠)、電熱恒溫培養(yǎng)箱(DH型，北京科偉永興儀器有限公司)、電熱鼓風(fēng)干燥箱(HPG-9075型，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司)、電冰箱(BCD-500DE型，青島海爾股份有限公司)、電子天平(JA5003N型，上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

1.4試驗(yàn)方法

將100 g待測油脂放入200 mL的遮光容器中，處理時(shí)將電極端插入容器并浸在油內(nèi)，容器外再用遮光紙盒罩住，分別用5、10、20和30 kV·m-1的負(fù)高壓靜電場處理1 h(電場強(qiáng)度和處理時(shí)間均是在前期預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上篩選確定的)，不做高壓電場處理為對照，之后將樣品置于恒溫培養(yǎng)箱模擬強(qiáng)氧化條件在40 ℃下貯存。每天進(jìn)行一次電場處理，定期取樣測定指標(biāo)，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.5測定項(xiàng)目及方法

1.5.1過氧化值(POV)的測定

按照GB/T 5538—2005動(dòng)植物油脂過氧化值測定的方法進(jìn)行測定。

1.5.2氧化抑制率

根據(jù)測得的過氧化值(POV)計(jì)算氧化抑制率，計(jì)算公式為：

氧化抑制率=

1.5.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SAS8e軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同場強(qiáng)高壓電場處理對菜籽原油抗氧化性的影響

過氧化值是衡量油脂氧化程度的重要指標(biāo)之一，可表征油脂中過氧化物含量的多少。過氧化值越大，說明油脂中所含有的過氧化物越多，油脂變質(zhì)的情況越嚴(yán)重[11]。由圖1可見，隨著貯存時(shí)間的延長，不同處理菜籽原油的過氧化值均呈上升趨勢，對照組的過氧化值上升速度較快，第4天時(shí)已是初始值的2.4倍，16 d時(shí)達(dá)到初始值的4.3倍，而高壓電場處理組的過氧化值明顯(p<0.01)低于對照組，且上升較為平緩，第4天時(shí)僅為初始值的1.36～1.46倍，16 d時(shí)為2.22～3.24倍，但不同場強(qiáng)高壓電場處理之間沒有顯著差異(p>0.05)?？梢?，高壓電場可以有效降低菜籽原油的過氧化值,對菜籽原油具有較好的抗氧化作用，且不同場強(qiáng)高壓電場對菜籽原油的抗氧化作用差異不顯著(p>0.05)，但場強(qiáng)越大抗氧化效果越好，且貯存時(shí)間越長，此效果越明顯。

由表1可見，12 d前不同場強(qiáng)高壓電場對菜籽原油的氧化均有較高的抑制率，且隨著貯存時(shí)間的延長抑制率逐步升高，12 d時(shí)達(dá)到最大，之后均有所下降，5 kV·m-1和10 kV·m-1下降幅度較大，16 d時(shí)的氧化抑制率相比12 d時(shí)分別下降了19.36%和13.1%，而20 kV·m-1和30 kV·m-1下降幅度相對較小，16 d時(shí)相比12 d時(shí)分別下降了9.3%和6.3%，仍保持41.90%和48.32%的抑制率。由此可見，相對于5 kV·m-1和10 kV·m-1高壓電場，20 kV·m-1和30 kV·m-1高壓電場對菜籽原油的抗氧化作用較強(qiáng)且相對比較穩(wěn)定，30 kV·m-1高壓電場處理的菜籽原油的抗氧化能力要優(yōu)于20 kV·m-1。

圖1　不同場強(qiáng)高壓電場處理對菜籽原油過氧化值的影響Fig.1　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of rapeseed crude oil

表1　不同場強(qiáng)高壓電場處理對菜籽原油氧化抑制率的影響/%

2.2不同場強(qiáng)高壓電場對壓榨成品菜籽油抗氧化性的影響

由圖2可以看出，高壓電場對壓榨成品菜籽油同樣具有較好的抗氧化作用，高壓電場極顯著(p<0.01)降低了壓榨成品菜籽油的過氧化值，且也有場強(qiáng)越強(qiáng)抗氧化作用越強(qiáng)的規(guī)律，與菜籽原油不同的是這種規(guī)律在貯存初期就比較明顯，且不同場強(qiáng)高壓電場處理之間差異顯著(p<0.05)。此外，貯存過程中壓榨成品菜籽油的過氧化值要低于同期菜籽原油，貯存到第28 d 時(shí)壓榨成品菜籽油各處理的過氧化值仍小于16 d時(shí)菜籽原油的值?？梢?，壓榨成品菜籽油自身的抗氧化性能要優(yōu)于菜籽原油，高壓電場處理可以進(jìn)一步提升其抗氧化性。

圖2　不同場強(qiáng)高壓電場處理對壓榨成品菜籽油過氧化值的影響Fig.2　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of refined rapeseed oil

從表2可以發(fā)現(xiàn)，5、10及20 kV·m-1高壓電場對壓榨成品菜籽油的氧化抑制率從貯存初期就比較小，且在貯存過程中，5 kV·m-1高壓電場下的氧化抑制率一直在減小，28 d時(shí)僅為12.32%；10、20、30 kV·m-1下的抑制率經(jīng)過小幅上升后也逐步減小，且30 kV·m-1電場處理對壓榨成品菜籽油具有較高的氧化抑制率，第28天時(shí)抑制率仍保持在43.10%。由此可見，對于壓榨成品菜籽油來說，當(dāng)場強(qiáng)小于20 kV·m-1時(shí)，高壓電場對其的抗氧化能力較弱，當(dāng)場強(qiáng)達(dá)到30 kV·m-1時(shí)具有較強(qiáng)的抗氧化能力且比較穩(wěn)定。

2.3不同場強(qiáng)高壓電場對大豆原油抗氧化性的影響

圖3為不同場強(qiáng)高壓電場對大豆原油過氧化值影響的結(jié)果。由圖3可以看出，不同處理組大豆原油的過氧化值總體呈上升趨勢，對照組上升最快，高壓電場處理組低于對照組，但上升速度也相對較快。5 kV·m-1和10 kV·m-1高壓電場作用下的大豆原油過氧化值4 d時(shí)與對照組過氧化值(7.33 mmol·kg-1)較為接近，分別為7.32 mmol·kg-1和7.00 mmol·kg-1，7 d時(shí)略低于對照組，10 d時(shí)才顯著(p<0.05)低于對照組；20 kV·m-1和30 kV·m-1高壓電場對大豆原油過氧化值的影響基本一致，在貯存第4 d時(shí)20 kV·m-1作用下大豆原油過氧化值明顯低于對照組，但沒有達(dá)到顯著水平(p>0.05)，30 kV·m-1作用下大豆原油過氧化值則顯著低于對照組(p>0.05)，且在后續(xù)貯存過程中兩者與對照組的差別越來越大。由圖3還可以看出，在整個(gè)貯存過程中30 kV·m-1高壓電場作用下的大豆原油過氧化值始終低于20 kV·m-1，但差異不顯著(p>0.05)。由此可見，高壓電場對大豆原油具有一定的抗過氧化作用，但效果不是很佳，相對其他場強(qiáng)的電場，30 kV·m-1處理的效果要好一些。

表2　不同場強(qiáng)高壓電場處理對壓榨成品菜籽油氧化抑制率的影響/%

圖3　不同場強(qiáng)高壓電場處理對大豆原油過氧化值的影響Fig.3　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of soybean crude oil

從表3可以發(fā)現(xiàn)，雖然隨著高壓電場場強(qiáng)的增加，高壓電場對大豆原油的氧化抑制率在增加，且隨著大豆原油的逐步氧化，抑制率均呈先逐步增加后小幅回落的變化趨勢，但從抑制效果來看，高壓電場對大豆原油的過氧化抑制率并不高，5 kV·m-1高壓電場4 d時(shí)的抑制率最小，僅為0.14%，30 kV·m-1高壓電場處理貯存10 d時(shí)的抑制率最大，也只有27.62%。由此可以得出，不同場強(qiáng)高壓電場對大豆原油均具有一定的抗氧化作用，但對提升大豆原油的抗氧化能力并不強(qiáng)。

表3　不同場強(qiáng)高壓電場對大豆原油氧化抑制率的影響/%

2.4不同場強(qiáng)高壓電場對壓榨成品大豆油抗氧化性的影響

由圖4可以看出，高壓電場對壓榨成品大豆油的抗氧化作用要優(yōu)于大豆原油。不同場強(qiáng)高壓電場作用下的壓榨成品大豆油的過氧化值在第4 d時(shí)就明顯低于對照組，且在隨后的貯存過程中過氧化值的上升速度均較為平緩。方差分析顯示，高壓電場處理組與對照組存在顯著差異(p<0.05)，不同場強(qiáng)高壓電場處理間，除了5 kV·m-1與10 kV·m-1之間沒有顯著差異外(p>0.05)，其他各處理間均存在顯著差異(p<0.05)。由此可見，高壓電場有效降低了壓榨成品大豆油的過氧化值，提高了其氧化穩(wěn)定性，且電場強(qiáng)度越強(qiáng)效果越好。

圖4　不同場強(qiáng)高壓電場處理對壓榨成品大豆油過氧化值的影響Fig.4　The influence of different field intensity high voltage electric field on the peroxide value of refined soybean oil

從表4可以進(jìn)一步看出，不同場強(qiáng)高壓電場對壓榨成品大豆油的氧化抑制率均較高，其中5 kV·m-1作用下的氧化抑制率已經(jīng)達(dá)到甚至超過30 kV·m-1作用下大豆原油的氧化抑制率。高壓電場場強(qiáng)越強(qiáng)過氧化抑制率越高，其中30 kV·m-1高壓電場處理的抑制率高于其它場強(qiáng)電場，且隨著貯存時(shí)間的延長抑制率逐步升高。

3　討論與結(jié)論

自動(dòng)氧化是油脂變質(zhì)的主要途徑，自動(dòng)氧化連鎖反應(yīng)一旦開始，就會(huì)一直進(jìn)行下去，直到自由基與自由基結(jié)合生成非自由基產(chǎn)物而終止[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，高壓電場處理油脂在不同程度上降低了油脂的過氧化值，抑制了油脂的氧化，本試驗(yàn)范圍內(nèi)，有電場強(qiáng)度越大，高壓電場對油脂的抗氧化作用越好的趨勢，相對于5、10、20 kV·m-1的高壓電場，30 kV·m-1高壓電場對油脂的抗氧化效果最佳。高壓電場對油脂抗氧化性的這種影響現(xiàn)象，分析原因可能是負(fù)高壓電場作用于油脂后，改變了油脂的氧化還原電位，使其氧化還原電位降低，降低了油脂的氧化性，增強(qiáng)了油脂的還原性，進(jìn)而抑制了油脂的自動(dòng)氧化反應(yīng)，使自由基反應(yīng)速度減緩，從而起到了抑制油脂氧化的作用；電場強(qiáng)度越大，負(fù)高壓電場越強(qiáng)，形成的氧化還原電位越低，油脂的氧化性越弱，還原性越強(qiáng)，因此電場強(qiáng)度越大，高壓電場對油脂的抗氧化作用越強(qiáng)。當(dāng)然這只是對宏觀現(xiàn)象的一種原因推測，高壓電場對油脂抗氧化作用的微觀影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究和揭示。

表4　不同場強(qiáng)高壓電場處理對壓榨成品大豆油氧化抑制率的影響/%

本研究還發(fā)現(xiàn)，高壓電場處理對油脂的抗氧化效果因油脂的種類和精煉程度的不同而有差異，高壓電場處理后菜籽油的氧化穩(wěn)定性優(yōu)于大豆油，相對壓榨成品菜籽油，菜籽原油的氧化穩(wěn)定性更好，壓榨成品大豆油的氧化穩(wěn)定性優(yōu)于大豆原油，這可能與不同油脂及精煉前后油脂自身的組分、氧化穩(wěn)定性、天然抗氧化物質(zhì)的含量及其精煉前后的損耗等因素有關(guān)[13～16]

高壓電場處理油脂只能在一定程度上降低油脂自動(dòng)氧化的速度，延緩油脂的氧化進(jìn)程，但不能從根本上阻止自動(dòng)氧化，因此，為了確保油脂的貯藏品質(zhì)，需選擇品質(zhì)良好的油脂，并進(jìn)行早期的電場處理。

高壓電場處理油脂可以在一定程度上抑制油脂的氧化，提高油脂的抗氧化性能，高壓電場處理油脂是一個(gè)非熱處理過程，可以較好地保持油脂的品質(zhì)，而且高壓電場處理過程操作簡單、成本低，處理后無殘留、安全、可靠、沒有安全隱患，因此，本研究結(jié)果為預(yù)防油脂的氧化酸敗提供了一種新型的抗氧化保鮮處理方法，具有較好的推廣和應(yīng)用前景，同時(shí)對于保持油脂品質(zhì)，延長油脂的保質(zhì)期，保證食品安全具有重要意義。

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(編輯：馬榮博)

Effects of different intensity high voltage electric field on the oxidation stability of oils

Li Zhigang1,2, Zhang Weiwei1, Wang Yu1,2*, Niu Xiaofeng2,3, Han Yu1,2

(1.CollegeofFoodScienceandEngineering,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China, 2.AgriculturalandLivestockProductsProcessingPostgraduateEducationInnovationCenterofShanxiProvince,Taigu030801,China, 3.TaiyuanLiuweizhaiIndustrialCo.,Ltd.Taiyuan030006,China)

[Objective]This article was to study effect of high voltage electric field on the oxidation stability of oils.[Methods]The experiment was carried out with rapeseed oil and soybean oil as materials which were treated one hour with 5、10、20、30 kV·m-1high voltage electric field. Changes of oxidation resistance of oils were studied after treatment with different intensity high voltage electric field. [Results] The peroxide value of oil was reduced in varying degrees when the rapeseed oil and soybean oil were treated with 5、10、20、30 kV·m-1high voltage electric field, and the peroxide process was delayed, the oxidative stability of oils was improved. And from 5 kV·m-1to 30 kV·m-1, the greater electric field intensity, the better antioxidant effect of the high voltage electric field within the scope of this study, and compared to other field strength high voltage electric field, the antioxidant effect of 30 kV·m-1high voltage electric field was the best. [Conclusion]The treatment of high voltage electric field can improve the oxidation stability of oil, but this effect is different because of the difference of the type and refining degree of oil.

High voltage electric field, Oils and fats, Oxide, Peroxide value, Inhibition rate

2016-06-30

2016-07-11

李志剛(1979-)，男(漢)，河北張北人，講師，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品采后生理、貯藏及加工

王愈，教授，碩士生導(dǎo)師。Tel:0354-6289286；E-mail:sxtgwy@126.com

國家自然基金主任基金項(xiàng)目(31140075)；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20156311020-1)

TS221

A

1671-8151(2016)10-0745-05