MLM型结构脂质特性及氧化稳定性研究

王瑛瑶 魏翠平 栾 霞 段章群 张 帆

（国家粮食局科学研究院，北京 100037）

随着公众对过多摄入油脂潜在负面影响认识的提高，采用生物酶催化油脂分子改性技术开发替代传统食用油脂且有益健康的功能性油脂产品越来越受到重视，并成为国内外油脂化学的研究热点。日本、美国、荷兰、丹麦、英国等已开发中长链脂肪酸甘油酯、低热量油脂等功能性结构脂质产品。但对于这类新型脂质，诸如氧化稳定性、货架期内品质变化研究相对较少。对于一类新型油脂，除了优良的营养特性以外，氧化稳定性等质量特性具有同样重要的地位。因为油脂氧化不仅影响油脂品质，而且油脂氧化酸败中产生的次级产物对人体健康有极不利的影响。

在合理膳食条件下，中长链脂肪酸食用油可显著降低超重高甘油三酯血症患者血中的低密度脂蛋白和血清甘油三酯浓度，可作为纠正高血脂的食用油［1］。本试验制备的结构脂质中碳链脂肪酸位于甘油三酯sn－1，3位，油酸位于甘油三酯sn－2位，是MLM型结构脂质（中碳链－长碳链－中碳链），该结构脂质最大限度的发挥了油酸在体内的功效，又具有供能速度快、降血脂和减少脂肪在体内堆积的优点。本试验分析了MLM型结构脂质的脂肪酸组成和质量指标，并研究了原料油脂与结构脂质的氧化稳定性差异及其不同的抗氧化剂对结构脂质油脂氧化稳定性的影响，以期为结构脂质产品的氧化稳定性和货架期安全研究提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　主要材料与试剂

菜籽油：市售；MLM型结构脂质，含辛酸38.1%（mol）：自制；叔丁基对苯二酚（TBHQ）、二叔丁基羟基甲苯（BHA）、抗坏血酸棕榈酸酯：上海阿拉丁试剂。

1.2　主要仪器

SE812氮吹仪：北京帅恩科技有限责任公司；Sepctrumlab 52紫外分光光度：上海棱光技术有限公司；XW－80A旋涡混合仪：海门市其林贝尔仪器制造有限公司；ADM氧化稳定仪：Archer－Daniels－Midlang Conpany；6890N气相色谱仪：安捷伦公司；2695液相色谱仪：美国waters公司。

1.3　试验方法

1.3.1 MLM型结构脂质组成与特性分析

1.3.1.1 脂肪酸组成及相对含量测定

GC分析前样品处理参照ISO 6800：1997（E）方法，GC色谱条件：色谱柱为SP－2560毛细管柱（100 m×0.25 mm×0.2μm）；进样口温度260℃；检测器温度250℃；柱温程序为250℃恒温60 min；载气高纯氮气，流速0.6 mL／min；氢气流速30 mL／min；空气流速300mL／min；进样量1μL，分流进样，分流比100∶1。

1.3.1.2 MLM型结构脂质中不同类型甘三酯比例测定［2］

一定浓度的样品用丙酮定容后，取0.2μL进UPLC（超高效液相色谱）分析。超高效液相色谱分析条件：采用 BEH C18柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）；流动相∶丙酮／乙腈（体积比 65∶35）；ELSD温度：40℃；氮气压力：2.1 MPa，增益：500。

1.3.2 MLM型结构脂质特性分析［3－7］

游离脂肪酸、过氧化值、碘值、皂化值分别按照AOCS Ca5a－40、GB／T 5538—2005、GB／T 5532—2008以及GB／T 5534—2008测定。氧化稳定性指数（OSI）、硫代巴比妥酸（TBA）、共轭二烯（CD）按照GB／T 21121—2007、AOCSCd 19－90、AOCST1 1a－64方法测定。

1.4　氧化稳定性试验

不同样品（12 g）放于25mL试管中，敞口置于避光的60℃水浴振荡器中，连续振荡72 h，每隔24 h取样，检测其OSI值、PV、CD和TBA。

2　结果与讨论

2.1　MLM型结构脂质脂肪酸组成及特性

结构脂质、原料菜籽油脂肪酸组成、位置分布及不同类型三酰甘油比例见表1。从表1中可以看出酶改性前后油脂样品中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸以及多不饱和脂肪酸的含量有较大的变化，结构脂质中引入摩尔分数38.1%的辛酸（C8∶0）后，单不饱和脂肪酸，尤其是C18∶1的摩尔分数由64.3%降低到38.2%，这是因为原料油脂菜籽油中单不饱和脂肪酸主要分布在sn－1，3位，C8∶0主要结合在结构脂质sn－1，3位上，只有很少量结合在sn－2位上所引起的。

表1　菜籽油和结构脂质的脂肪酸组成（摩尔分数／%）

与市售含中链脂肪酸功能性油脂产品相比，本试验制备的结构脂质中sn－2位辛酸占合成上的辛酸的比例为3.7%，远低于市售产品 sn－2位的23.2%，说明制备的结构脂质样品三酰甘油类型（M，M，M；M，M，L；M，L，L）中中链脂肪酸辛酸在 sn－1，3位的比例为96.3%，即三酰甘油类型以MLM，MLL型为主。中碳链脂肪酸代替普通油脂中1，3位长链脂肪酸的结构脂质，能更好的发挥不贮存脂肪而只提供能量、强化sn－2位油酸的吸收的功能特性。

表2　菜籽油和结构脂质特性

改性前后油脂的质量特性有明显差异，菜籽油中不饱和脂肪酸被分子质量较低的饱和中链脂肪酸辛酸代替后，反映油脂不饱和程度的碘值和与油脂中脂肪酸平均分子质量相关的皂化值，这两个指标有了显著改变。其中碘值由108.6降低到89.13；皂化值由189.9升高到236.6。菜籽油的酸价和游离脂肪酸比实验室制备的MLM型结构脂质的低，这是因为制备结构脂质过程中使用了过量的辛酸，后续分离工艺中未能完全脱除导致的。改性后结构脂质的OSI值低于原料油脂，这可能是结构脂质分离过量酸的过程造成原料中抗氧化剂损失引起的［8－9］。Brenda H等［10］以米糠油为底物制备结构脂质，分子蒸馏分离纯化后发现其中的抗氧化剂维生素E含量降低了43.4%。但制备的结构脂质过氧化值和TBA低于菜籽油，说明结构脂质经过酶催化以及后续高温分离后，一级氧化产物和二级氧化产物低于原料油脂，具有良好的食用品质。

2.2　结构脂质氧化稳定性

改性后结构脂质具有优良的营养功能，但作为油脂，其氧化稳定性是评价这一类新型功能性油脂实际应用中重要的质量指标之一。结构脂质经过短程分子蒸馏后，由于原料中抗氧化剂的损失，后续应用中需要添加抗氧化剂提高氧化稳定性。因此，本试验研究了添加不同抗氧化剂后结构脂质氧化性能的变化。

2.2.1 结构脂质的OSI值

OSI值是评价油脂氧化稳定性的重要指标，在加速氧化试验中，不同样品的不同氧化时间的OSI值见表3。单纯从脂肪酸饱和程度上分析，接入中碳链脂肪酸C8∶0以后，结构脂质中不饱和酸含量下降，有利于产品氧化稳定性提高。MLM型结构脂质的OSI值低于未改性的原料，是因为在其分离过程中，油脂中的抗氧化性组分VE等损失引起的。

添加相同量不同抗氧化剂后，MLM型结构脂质的OSI值有不同幅度的增加，但不同抗氧化剂及其组合提高结构脂质氧化稳定性的差异很大。其中以TBHQ提高幅度最为显著，OSI值由未添加的5.05 h提高到20.1 h，TBHQ和生育酚（TOC）各为50%的混合物次之，TOC提高幅度最小。叔丁基羟基茴香醚（BHA）和2，6－二叔丁基对甲酚（BHT）的组合略优于单独使用BHA或者BHA，再次证实BHA与其他抗氧化剂BHT等一起使用，增效作用加强，其主要原因是抗氧化剂在起抗氧化作用时产生的自由基间相互作用，生成新的酚类物质具有一定的抗氧化效能。

表3　抗氧化剂对结构脂质OSI值的影响

2.2.2 结构脂质的氧化产物变化

用于有效测定食品脂质氧化的方法可分为两大类，一类是测定初级氧化情况；另一类是测定二级氧化情况。选用过氧化值和共轭二烯作为衡量结构脂质初级氧化情况的指标，选用2－硫代巴比妥酸值（TBA）作为检测二级氧化分解产物的指标，以评定一定氧化周期内添加不同抗氧化剂结构脂质的氧化程度。

菜籽油、结构脂质以及添加不同抗氧化剂结构脂质样品60℃氧化时的PV和CD变化见图2。随着氧化时间延长，样品的PV呈增加趋势，但增加速率有明显差异，其中以未改性的菜籽油氧化增幅速率最大，未添加抗氧化剂的MLM型结构脂质的氧化增幅位列第四，这可能是因为油菜籽中不饱和脂肪酸含量高的原因，说明甘油骨架上辛酸的引入一定程度上有利于提高油脂氧化稳定性。200 mg／kg TBHQ减缓结构脂质PV增幅的效果最强，200mg／kg抗坏血酸棕榈酸酯提高结构脂质氧化稳定性的效果与TBHQ相当，其次为 100 mg／kg TBHQ与 100 mg／kg TOC的混合物。样品中CD随氧化时间延长整体呈上升趋势，不同样品共轭二烯随时间变化的趋势与PV变化趋势十分相似，其中添加TOC的样品上升速度最为快速，其次是菜籽油样品。TBHQ、100 mg／kg TBHQ与100 mg／kg TOC混合物、以及BHA和BHT组合都显示出较好的延缓共轭二烯上升的效果。Marmeasat［11］研究发现，葵花籽油氧化过程中，PV与CD呈现良好的线性关系，菜籽油和结构脂质也是油酸为主要脂肪酸的油脂，PV与CD的变化趋势也表现出良好的一致性。

图2　抗氧化剂对结构脂质过氧化值和共轭二烯的影响

添加 200 mg／kg TOC、200 mg／kg BHA结构脂质加速氧化试验中，无论是PV还是CD增幅均高于未添加任何抗氧化剂的结构脂质对照样，这个现象在添加200 mg／kg TOC时尤为明显。生育酚作为抗氧化剂的机理是淬灭过氧化自由基，生育酚在浓度较低时，即近似等于它在植物油中的浓度，就能产生最高的效力。当生育酚使用浓度很高时，它实际上起着助氧化剂的作用。测定菜籽油中TOC含量为497 mg／kg，结构脂质中 TOC含量为123 mg／kg。因此，添加TOC体系抗氧化效果不显著可能是添加的TOC浓度过低导致的。200 mg／kg BHA的效果不如其他抗氧化剂，可能与BHA的挥发性与热稳定性有关。

由图2可知，随氧化时间延长，菜籽油的过氧化值远远高于其他样品，这可能是由于菜籽油中含有较多的不饱和脂肪酸造成的。Akoh等［9］研究含辛酸的结构脂质的氧化性能，发现结构脂质加速氧化过程中PV、CD的上升速度高于菜籽油原料，这与本试验结果相反。这也说明油脂氧化稳定性受很多复杂因素影响，不仅仅是抗氧化剂以及脂肪酸组成。

TBA试验是评价生物体系油脂氧化的方法之一，不饱和度高的油脂氧化生成丙二醛，与TBA结合产生红色（530 nm），一般含有3－4个双键的脂肪酸才能产生大量的TBA－活性物。本试验样品中，主要以单不饱和脂肪酸（油酸）和双不饱和脂肪酸（亚油酸）为主，样品中二级氧化产物TBA的测定结果见表4，样品TBA值的都比较小（＜0.034），说明二级氧化产物比较少；72h加速氧化过程中，各样品TBA变化趋势不明显，可能是这个过程中氧化程度还比较低。后续试验中，可以通过延长加速氧化周期或者提高加速氧化温度，以明确不同样品二级氧化产物变化情况，从而更好的评价不同抗氧化剂的效果以及样品的氧化稳定性差异。

表4　抗氧化剂对结构脂质TBA的影响

3　结论

从上述研究可知，评价结构脂质氧化稳定性需要结合化学分析、仪器分析等多种手段。简单采用PV，CD和TBA的一个指标很难全面揭示常规油脂和结构脂质氧化性质的变化。结构脂质经过酶催化以及后续高温分离后，一级氧化产物和二级氧化产物低于原料油脂，OSI值低于原料油脂；在结构脂质中添加200 mg／kg的不同抗氧化剂及其组合均可在不同程度上提高其氧化稳定性，其中以200 mg／kg的TBHQ减缓初级氧化产物过氧化值和共轭二烯、二级氧化产物TBA的效果最为显著。

从提高酶改性油脂氧化稳定性的角度，添加合适和适量的抗氧化剂是非常有必要的。

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［5］GB／T 5532—2008动植物油脂碘值的测定［S］

［6］GB／T 5534—2008动植物油脂皂化值的测定［S］

［7］GB／T 21121—2007氧化稳定性指数（OSI）［S］

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