溫度對阿勒泰羊尾脂氧化初期脂肪酸變化的影響

李 鈺,劉成江,*,李應彪

(1.新疆農墾科學院農產品加工研究所,新疆農墾科學院農產品加工重點實驗室,新疆石河子832000;2.石河子大學食品學院,新疆石河子832000)

溫度對阿勒泰羊尾脂氧化初期脂肪酸變化的影響

李 鈺1,劉成江1,*,李應彪2,*

(1.新疆農墾科學院農產品加工研究所,新疆農墾科學院農產品加工重點實驗室,新疆石河子832000;2.石河子大學食品學院,新疆石河子832000)

以阿勒泰羊尾脂為研究對象,研究了在(-4±1)、(4±1)、(8±1)、(12±1)、(16±1)、(20±1) ℃溫度下儲藏30 d對脂肪氧化及脂肪酸的影響,結果表明:經過(-4±1) ℃處理后的羊脂pH維持在6.6左右(p<0.05)、硫代巴比妥酸值(TBARS)未達到0.5 mg MDA/kg,氧化速率明顯得到抑制(p<0.05)。(-4±1) ℃處理組的飽和脂肪酸含量增加了27.1%;單不飽和脂肪酸含量減少了15.38%;多不飽和脂肪酸含量下降了0.34%,(-4±1) ℃可作為降低和抑制脂肪酸敗以及其氧化速率的參考溫度。

阿勒泰羊尾脂,脂肪酸,過氧化值,硫代巴比妥酸,氧化，溫度

阿勒泰羊(Altay sheep),俗稱大尾羊[1],歷史悠久,其形成與當地氣候條件,草地資源及其生長方式密切相關,阿勒泰羊以其遺傳性能穩定,生產性能優良、體格健壯、耐寒、肉質鮮嫩、無膻味、適應性強、尾部脂肪厚而著稱,是新疆地區肉脂兼用的優良地方品種[2-3]。由于阿勒泰羊尾脂的利用率和深加工程度在產業發展中還是普遍偏低,特別是儲存加工技術落后,使得羊脂大量積壓,導致脂肪腐敗變質,品質下降。近年來國外對脂類氧化研究的重點已逐漸轉向對脂肪酸氧化的研究。脂肪酸氧化是指脂肪酸受到溫度、金屬離子、光照等因素的作用后分子內化學鍵斷裂進而轉化為游離自由基、小分子脂肪酸、飽和脂肪酸、醛類或酮類化合物等過程。課題組前期研究已經證實[4-5],阿勒泰羊脂肪含有數量可觀的不飽和脂肪酸(如亞油酸、亞麻酸等),因此具有較高的營養價值。由于這些脂肪酸不飽和程度相對較高,更易受氧、水、光、熱、微生物等的作用發生水解或氧化,會形成醛類、酮類等物質,這些變化均會引起風味的變化,營養價值的下降,并產生有害物質。目前,多數研究認為,脂類的自動氧化與溫度有直接關系,但對低溫研究及其對脂肪酸的變化影響并沒有做深入研究。基于此,本研究以阿勒泰羊尾脂肪作為研究對象,通過比較不同階段的低溫儲藏對阿勒泰羊尾脂氧化以及脂肪酸變化的影響,根據自然規律闡述氧化的機理,結論可為阿勒泰羊尾脂貯藏和產業開發提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

阿勒泰羊尾脂肪 隨機采自常年生活在石河子肉羊良種繁育基地的10只健康狀況良好、3～5歲性發育成熟阿勒泰大尾羊;自封袋(普厚5絲,6 cm×9 cm) 深圳吉福中膠袋公司;甲醇、氯仿、碘化鉀、硫代硫酸鈉、淀粉、三氯乙酸(TCA)、乙二胺四乙酸、硫代巴比妥酸、三氟化硼-甲醇、冰乙酸、氫氧化鈉等 均為分析純;正己烷 色譜純;有機相過濾膜 0.22 μm;37種常規脂肪酸甲酯(FAME)標準品 純度≥99%,購自Sigma公司。

7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司;HP-5毛細管色譜柱 60 m×250 μm×250 μm JAW 19091S-436,Agilent Inc.;T6型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;DK-8D數顯恒溫水浴鍋 常州邁科諾儀器有限公司;TD4-MR離心機 金壇市三和儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的準備及預處理 供試樣品頸靜脈放血后2 h內迅速取尾部脂肪組織樣品切成1 cm3左右的小塊后用超低溫冰箱速凍,之后在-20 ℃條件下保存備用。將所有供試阿勒泰羊尾脂肪均勻混合,經過冷凍均質攪拌分成薄厚相同的60份樣品,每份100 g并進行獨立包裝,裝入自封袋中進行封口,將每10份樣品分別置于恒溫恒濕箱(-4±1)、(4±1)、(8±1)、(12±1)、(16±1)、(20±1) ℃內避光,自然條件下儲藏27 d。儲藏期間不同溫度下每3 d各取出一包,測定一次硫代巴比妥酸(TBARS)、pH、過氧化值(POV)、脂肪酸。每項指標均測定三次,取平均值。

1.2.2 pH的測定 取10.0 g樣品,剪碎,分別裝入3個三角瓶中,倒入100 mL蒸餾水,浸泡20 min過濾,用玻璃棒每隔10 min攪拌,使得脂肪浸泡更加充分均勻。取濾液用酸度計測定pH。

1.2.3 硫代巴比妥酸(TBARS)的測定 TBARS測定參照Amc R[6]方法進行,稱取5.0 g脂肪,倒入25 mL TCA溶液,混勻,放入搖床,振搖40 min,取出過濾。取濾液5 mL 放入具塞比色皿中,加入5 mL 0.02 mol/L硫代巴比妥酸,混勻,放入90 ℃水浴鍋加熱40 min后,取出冷卻,4000 r/min 25 min,加入5 mL氯仿溶液,混勻,靜置分層,取上清液待測。

以相同的TCA,硫代巴比妥酸混合液,做空白實驗,記錄數據。

1.2.4 過氧化值(POV)的測定 POV值參照?i?ek[7]方法進行測定,稱取2.0 g脂肪,加入體積比為2∶3的氯仿-冰乙酸混合液30 mL,使油脂全部溶解,避光處加入1 mL的飽和碘化鉀溶液,振搖使之混勻,置于暗處5 min后,取出加入30 mL蒸餾水,振搖混勻。立刻用0.002 mol/L的硫代硫酸鈉溶液滴定,滴定至淡黃色加入1 mL淀粉指示劑。滴定終點,藍色消失。

以相同的飽和碘化鉀,氯仿-冰乙酸混合液,水做空白實驗,記錄下體積，按照下式計算POV值。

POV值=(X-V)×C/m×1000

式中,X:“樣品”消耗的硫代硫酸鈉體積(mL);V:空白消耗硫代硫酸鈉體積(mL);C:硫代硫酸鈉濃度(mol/L);m:油脂的重量(g)。

1.2.5 脂肪酸甲酯化及測定 方法參照國家標準(GB/T 17376-2008/ISO5509:2000),稱取500 mg脂肪,放入三角瓶內,連接冷凝管,加入5 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉-甲醇溶液,70 ℃下回流5 min,進行脂肪的皂化。加入5 mL的12%～15%三氟化硼-甲醇溶液5 mL,70 ℃下回流5 min,進行脂肪的甲酯化。加入3 mL色譜純正己烷,70 ℃下回流5 min后,加入5 mL飽和氯化鈉溶液,振搖15 s,靜置10 min,吸出上清液于小瓶中,-20 ℃待測。

氣相色譜儀參數:進樣口溫度230 ℃;檢測溫度270 ℃。升溫程序:初始溫度50 ℃;保持5 min,以10 ℃/min升至170 ℃,保持20 min,再以5 ℃/min 升溫至270 ℃,保持5 min。分流進樣30∶1,進樣量1 μL?？傔\行時間為47 min,載氣為氦氣,載氣流速1 mL/min。

MS條件:電子轟擊離子(EI)源,全掃描方式;電子能量70 eV;四極桿掃描范圍(m/z)35～780。

1.2.6 統計與分析 動物油脂的各項指標平均測定三次(N=3)。采用Origin 8.0 和SPSS 18.0 軟件包進行數據分析。測定結果以平均值±標準差表示。實驗數據采用AVOVA進行鄧肯氏(Duncan’s)差異分析,以p<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 pH的變化

圖1表示,不同溫度貯藏對阿勒泰羊尾脂脂肪pH變化的影響,隨著時間變化呈現逐漸下降的趨勢。其中,(-4±1) ℃低溫儲藏下的pH下降的較其他處理組趨勢緩慢且平穩(p<0.05),而(20±1) ℃儲藏下的pH下降速率較其他處理組大(p<0.05),反映出低溫會抑制脂肪的酸敗,而高溫會加速pH下降速率,導致脂肪的氧化速率增加,加速脂肪的酸化腐敗程度。第27 d(-4±1) ℃處理組的pH平穩維持在6.6左右(p<0.05)。由于受到應激性和肌肉損傷影響,乳酸和肌肉中的肌糖原被釋放到血液中,使得pH降低[8],由于低溫條件下氧化速率降低,使得脂肪維持在一個穩定的pH環境中,因此,(-4±1) ℃可作為降低和抑制脂肪酸敗的參考溫度。

圖1 溫度對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪pH的影響Fig.1 The change of pH under different temperature in Altay sheep fat during refrigerated storage in initial autoxidation stages

2.2 POV的變化

如圖2所示,不同溫度對阿勒泰羊尾脂脂肪儲藏期間POV變化的影響,不同溫度下儲藏的脂肪樣品的POV值在氧化初期變化較大,其中,(-4±1)、(4±1)和(8±1) ℃處理下的POV值較其他各組POV明顯滯后,最高峰維持在低氧化水平階段(p<0.05),除(-4±1)、(4±1) ℃和(8±1) ℃處理組,剩余處理組POV值變化非常明顯,最高峰都前移,尤其是(16±1) ℃處理組和(20±1) ℃處理組POV值明顯在第12 d和9 d后開始快速升高,直至最高峰,是由于高溫處理組加速了脂肪在儲藏期間的氧化速率,導致POV值的快速升高。在儲藏期間,過氧化值隨著儲藏時間的延長而有緩慢的回落趨勢,推測可能是由于氫過氧化物分解的速率大于其生成的速率致使在第9 d后逐漸降低。Sohn[9]也通過實驗證實,POV值在氧化最快的時間段內達到最高值,隨后開始下降。據此推測,過氧化值與氫過氧化物的生成和分解存在相關性,并且這一過程呈動態平衡。

圖2 溫度對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪POV的影響Fig.2 The change of POV under different temperature in Altay sheep fat during refrigerated storage in initial autoxidation stages

2.3 TBARS的變化

如圖3所示,不同溫度對阿勒泰羊尾脂脂肪儲藏期間TBARS值變化的影響,不同溫度處理后的脂肪樣品的TBARS值在阿勒泰羊尾脂肪儲藏的整個周期內呈現出遞增的趨勢(p<0.05),其中,硫代巴比妥酸值最初測定的TBARS值為0.07 mg/kg,表明脂質氧化從一開始就存在。其中,(-4±1) ℃和(4±1) ℃處理下的TBARS值較其他各組增長趨勢緩慢(p<0.05)。(8±1) ℃處理組和(12±1) ℃處理組在5～15 d變化不明顯(p>0.05),但TBARS升高速率明顯高于0～5 d(p<0.05),并且(-4±1) ℃處理組TBARS在第27 d比(4±1) ℃處理組升高速率低,但(-4±1) ℃在0～15 d反應速率均低于其他各組,且TBARS在第27 d時還未達到0.5 mg MDA/kg。Bragagnolo[10]已經通過實驗證實了,當油脂TBARS值達到0.5 mg MDA/kg時,就很容易聞到油脂氧化酸敗的味道。因此,(-4±1) ℃能較大程度上抑制氧化的過程。脂肪的組織結構是長時間儲藏過程中自動氧化的主要原因,TBARS含量的增加表明脂質氧化的刺激代謝產物引起了脂類的風味惡化[11],由于阿勒泰羊尾中含有大量的脂肪物質,更容易發生氧化,腐敗變質,受到微生物的侵染[12-13]。

圖3 溫度對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪TBARS的影響Fig.3 The change of TBARS under different temperature in Altay sheep fat during refrigerated storage in initial autoxidation stages

2.4 氧化初期時間的變化

圖4 (-4±1) ℃對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪的影響Fig.4 The initial autoxidation stage under(-4±1) ℃ in Altay sheep fat during refrigerated storage

如圖4～圖9所示,過氧化值POV主要用于測定油脂中的過氧化氫含量,通常用來測定脂類的氧化程度,在氧化初期,氫過氧化物的形成速度超過分解速度,因此POV值會有上升趨勢,在氧化后期則相反,POV值則呈下降趨勢[14-16]。本文是通過POV達到最高時所需時間的長短作為氧化初期脂肪氧化穩定性的衡量指標。不同溫度下的處理組,對阿勒泰羊尾脂脂肪儲藏期間氧化初期時間變化的影響,不同溫度處理后的脂肪樣品的氧化初期的時間在阿勒泰羊尾脂肪儲藏的整個周期內呈現出遞減的趨勢(p<0.05),我們可以確定阿勒泰羊尾脂肪在(4±1) ℃低溫儲藏27 d內,前25 d為脂質的氧化初期階段。其中,(-4±1) ℃和(4±1) ℃處理下氧化初期的時間較其他各組明顯推后,氧化初期維持在20～22 d之間(p<0.05),而(8±1) ℃處理組和(12±1) ℃處理組氧化初期的時間提前在18～20 d左右,(20±1) ℃處理組氧化初期的時間提前到了第10 d,顯著提高了阿勒泰羊尾脂肪的氧化程度(p<0.05)。由此推出,溫度越低,氧化初期的時間越長,而溫度越高則會縮短氧化初期的時間。

圖5 (4±1) ℃對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪的影響Fig.5 The initial autoxidation stage under(4±1) ℃ in Altay sheep fat during refrigerated storage

圖6 (8±1) ℃對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪的影響Fig.6 The initial autoxidation stage under(8±1) ℃ in Altay sheep fat during refrigerated storage

圖7 (12±1) ℃對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪的影響Fig.7 The initial autoxidation stage under(12±1) ℃ in Altay sheep fat during refrigerated storage

圖8 (16±1) ℃對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪的影響Fig.8 The initial autoxidation stage under(16±1) ℃ in Altay sheep fat during refrigerated storage

圖9 (20±1) ℃對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪的影響Fig.9 The initial autoxidation stage under(20±1) ℃ in Altay sheep fat during refrigerated storage

2.5 脂肪酸組成的變化

表1 不同溫度對氧化初期阿勒泰羊尾脂肪酸的影響Table 1 The change of fatty acids under different temperature in Altay sheep fat during refrigerated storage in initial autoxidation stages

不同溫度對阿勒泰羊尾脂脂肪酸含量的影響,如表1所示。阿勒泰羊尾脂肪主要為飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA),其中,棕櫚酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)作為主要的飽和脂肪酸;(C18∶1)作為主要的單不飽和脂肪酸;在多不飽和脂肪酸中,(C18∶2)含量最高,其次是(C18∶3)含量。與Brasil[17]的報道相一致,棕櫚酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)是羊體里含量最高的不飽和脂肪酸;(C18∶1)和(C16∶1)作為羊體內主要的單不飽和脂肪酸,Santercole[18]同樣發現了山羊肉中同樣含有小部分的(C18∶3)。其中,(-4±1) ℃處理組、(4±1) ℃處理組、(8±1) ℃處理組、(12±1) ℃處理組、(16±1) ℃處理組和(20±1) ℃處理組飽和脂肪酸含量分別增加了27.1%、9.4%、74.27%、97.35%、70.27%和76.29%;(-4±1) ℃處理組、(4±1) ℃處理組、(8±1) ℃處理組、(12±1) ℃處理組、(16±1) ℃處理組和(20±1) ℃處理組單不飽和脂肪酸含量分別減少了15.38%、4.97%、32.03%、58.72%、11.36%和15.78%;(-4±1) ℃處理組、(4±1) ℃處理組、(8±1) ℃處理組、(12±1) ℃處理組、(16±1) ℃處理組和(20±1) ℃處理組多不飽和脂肪酸含量分別下降了0.34%、0.75%、0.62%、1.08%、0.46%和1.43%,結論推出高溫處理組對多不飽和脂肪酸都有加速氧化的作用,加速了羊脂在儲藏中氧化的速率以及氧化的程度。與多不飽和脂肪酸中的(C18∶3)相比,(C18∶2)在儲藏期間含量保持相對的穩定,幾乎沒有變化,與Brasil,Zhang H[17,19]的結論相一致。

3 結論

通過研究阿勒泰羊尾脂脂肪在不同溫度條件的下的貯藏情況,可知溫度對pH、TBARS值、氧化初期的時間和脂肪酸都有一定的影響,當溫度為(-4±1) ℃時,隨著時間的增加,pH下降的速率降低;TBARS值直至儲藏末期還未達到0.5 mg MDA/kg,相對于其他溫度下的處理組,抑制脂質氧化的速率明顯得到提高;氧化初期的時間最長,維持在20～22 d之間,而(20±1) ℃處理組氧化初期的時間提前至了第10 d,高溫加速了脂肪的氧化分解;在此期間,對脂肪酸影響也較大,其中,(-4±1) ℃和(20±1) ℃處理組飽和脂肪酸含量分別增加了27.1%和76.29%;(-4±1) ℃和(20±1) ℃處理組不飽和脂肪酸含量分別減少了15.72%和17.21%,鑒于阿勒泰羊尾脂脂肪具有較高的營養價值,因此其在食品工業生產應用方面具有廣闊的開發空間。但是在食品儲藏期間,脂類會發生較多諸如氧化、水解、聚合等化學反應,最終導致食品的變質以及毒性的產生,在此過程中,不同溫度條件對脂類脂肪酸的影響也會不同,因此,通過本實驗的研究發現低溫儲藏對含脂類的食品安全性和營養效值產生積極的作用。

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Influence of different temperature in lipid oxidation and fatty acids in Altay sheep fat during initial autoxidation stage

LI Yu1,LIU Cheng-jiang1,*,LI Ying-biao2,*

(1.Key Laboratory of Agro-Products Processing,XinJiang Academy of Agricultural And Reclamation Science,Institute of agro-Products Processing Science and Technology Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science,Shihezi 832000,China；2.Food Collage,Shihezi University,Shihezi 832000,China)

Influence of different temperature in lipid oxidation and fatty acids in Altay sheep fat during initial autoxidation stage were investigated. The result showed that after(-4±1) ℃ treatment of fat,the pH valve was around 6.6(p<0.05),TBARS value did not reach the 0.5 mg MDA/kg(p<0.05),the rate of oxidation decreased slowly. After treatment(-4±1) ℃ group,saturated fatty acid content was increased 27.1%,the content of monounsaturated fatty acids was decreased by 15.38%,the content of polyunsaturated fatty acid decreased by 0.34%. So,(-4±1) ℃ could be used as a reference concentration to reduce and inhibit fat rancidity and oxidation rate.

Altay sheep fat;fatty acids;POV;TBARS;oxidation;temperature

2016-09-01

李鈺(1990-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：畜產品加工,E-mail：keaidou2345@163.com。

*通訊作者:李應彪(1964-),男，本科，教授，研究方向：畜產品加工，E-mail：Lybfood@sohu.com。 劉成江(1978-)，男，碩士，副研究員，研究方向：畜產品加工,E-mail：lcj_5@sina.cn。

國家自然科學基金(31460401)。

TS251.1

A

:1002-0306(2017)04-0311-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.050