紫外線輻照對(duì)花生油的貯藏性能及氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究

許佩勤，黃章曉，陳年華，林丹

（1.廣東省食品工業(yè)研究所有限公司，廣東廣州510308；2.廣東省質(zhì)量監(jiān)督食品檢驗(yàn)站，廣東廣州510308；3.廣東省食品工業(yè)公共實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510308）

花生油以其獨(dú)特的風(fēng)味和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值備受廣大消費(fèi)者青睞。由于花生及其制品、食用油等產(chǎn)品屬于容易被黃曲霉毒素B1污染，黃曲霉毒素B1的去除方法成為油脂行業(yè)中比較重視的問題之一[1]。

紫外輻照法是一種物理脫毒方法，能有效控制和殺滅微生物和真菌病原體，由于黃曲霉毒素對(duì)紫外線的敏感性，紫外輻照已經(jīng)成為去除黃曲霉毒素有效措施之一[2]。目前各類研究中，大部分只對(duì)紫外輻照法去除花生油中黃曲霉毒素B1的工藝進(jìn)行研究[3-4]，對(duì)輻照后花生油的貯藏性能研究存在空白。

本研究以紫外線輻照的花生油為研究對(duì)象，對(duì)貯藏過程中花生油的質(zhì)量指標(biāo)的變化進(jìn)行分析，對(duì)不同溫度下紫外線輻照花生油的氧化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，推測(cè)試驗(yàn)組和對(duì)照組的花生油貨架期，探究紫外線輻照花生油貯藏穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售經(jīng)過檢測(cè)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的花生油；黃曲霉毒素B1含量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值的花生油：廣東省食品工業(yè)研究所有限公司自制。

黃曲霉毒素 B1標(biāo)準(zhǔn)溶液（25.00 μg/mL）：廣州泛宏貿(mào)易有限公司。

黃曲霉毒素免疫親和柱：BIOSTEST公司；乙腈、甲醇（色譜純）：飛世爾（Fisher）公司；甲酸（色譜純），上海安譜科學(xué)儀器公司；乙醚、異丙醇、可溶性淀粉、碘化鉀、一氯化碘（分析純）：廣州市廣聯(lián)津化工有限公司；酚酞指示劑（分析純）：天津市大茂化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；三氯甲烷、冰乙酸（分析純）：天津化學(xué)試劑一廠；硫代硫酸鈉（分析純）：上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Waters液相色譜質(zhì)譜儀H-class Xevo TQD（配有ESI源）、色譜柱，Waters Acquity UPLCRRBEH C18柱（2.1 mm×50 mm×1.7 μm）：美國(guó) Waters公司 ；萬(wàn)分之一電子天平AG204：瑞士METTLER公司；超聲波清洗儀（KQ-500DE型）：昆山市超聲儀器有限公司；CF15RXⅡ高速冷凍落地式離心機(jī)：日本日立制作所；漩渦混合器（MVS-1型）：北京金紫光科技發(fā)展有限公司；WYA阿貝折射儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；波長(zhǎng)為254 nm的紫外燈：深圳永豐照明有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

把市售經(jīng)過檢測(cè)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的花生油和黃曲霉毒素B1超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值的花生油混合，搖勻，作為該試驗(yàn)的對(duì)照組；將對(duì)照組的花生油置于材料、形狀、容積相同的培養(yǎng)皿中，液體高度均為1 cm，在254 nm的紫外燈下進(jìn)行輻照處理40 min，處理后的試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油分裝在100 mL的密封玻璃瓶中。

將試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油分別置于40、50、60℃的條件下加速氧化貯藏，每隔7天測(cè)定黃曲霉毒素B1酸價(jià)、過氧化值、碘值和折光指數(shù)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.4 樣品檢測(cè)

1.4.1 黃曲霉毒素B1測(cè)定[5]

按照GB 5009.22-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中黃曲霉毒素B族和G族的測(cè)定》第三法高效液相色譜-柱后衍生法。

1.4.2 酸價(jià)的測(cè)定[6]

按照GB 5009.229-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價(jià)的測(cè)定》。

1.4.3 過氧化值的測(cè)定[7]

按照GB 5009.227-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測(cè)定》。

1.4.4 碘值的測(cè)定[8]

按照GB/T 5532-2008《動(dòng)植物油脂碘值的測(cè)定》。

1.4.5 折光指數(shù)的測(cè)定[9]

按照GB/T 5527-2010《動(dòng)植物油脂折光指數(shù)的測(cè)定》。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外線輻照對(duì)花生油貯藏過程中黃曲霉毒素B1含量的影響

將經(jīng)過紫外線輻照處理的花生油（試驗(yàn)組）和沒紫外線輻照經(jīng)處理的花生油（對(duì)照組）分別置于密封的玻璃瓶中，在（60±0.5）℃烘箱中加速氧化貯藏，每隔7天測(cè)定其黃曲霉毒素B1的含量，結(jié)果如圖1所示。

圖1 紫外線輻照對(duì)花生油貯藏過程中黃曲霉毒素B1含量的影響Fig.1 UV irradiation effect on aflatoxin B1of peanut oil during storage

由圖1可以看出，對(duì)照組中黃曲霉毒素B1的初始值為69.0 μg/kg，經(jīng)過紫外線輻照的試驗(yàn)組初始值為18.8 μg/kg，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，兩組花生油中的黃曲霉毒素B1的含量均呈現(xiàn)遞增后下降的趨勢(shì)。在貯藏初期，油脂中的水分和其它易揮發(fā)性成分的揮發(fā)，導(dǎo)致黃曲霉毒素B1含量的短暫相對(duì)上升，到貯藏中后期，油脂吸收氧分子生成ROOH，分子量增大，油脂總體質(zhì)量增加，黃曲霉毒素B1含量降低[10]。貯藏過程中，試驗(yàn)組和對(duì)照組中黃曲霉毒素B1在第7天的含量分別上升至116.0 μg/kg和27.7 μg/kg，隨后呈下降趨勢(shì)，到第28天，黃曲霉毒素B1的含量趨于穩(wěn)定，分別為67.6 μg/kg和 11.7 μg/kg。

2.2 紫外線輻照對(duì)花生油的貯藏性能的影響

測(cè)定加速氧化過程中試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油中酸價(jià)、過氧化值、碘值和折光指數(shù)，通過分析花生油的質(zhì)量指標(biāo)，研究紫外線輻照對(duì)花生油的貯藏性能的影響，見圖2。

圖2 紫外線輻照對(duì)花生油貯藏過程中質(zhì)量指標(biāo)的影響Fig.2 UV irradiation effect on quality index of peanut oil during storage

從圖2可見，紫外線輻照對(duì)花生油貯藏過程中酸價(jià)、過氧化值和碘值均有影響，對(duì)折光指數(shù)沒有影響。貯藏過程中試驗(yàn)組和對(duì)照組的花生油的酸價(jià)呈上升趨勢(shì)，經(jīng)過紫外線輻照的花生油遞增的幅度更大；過氧化值呈先上升后下降的趨勢(shì)，貯藏的第21天達(dá)到最高值，試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油的過氧化值分別為61.46 mmol/kg和13.59 mmol/kg，21天以后過氧化值開始下降；碘值均呈先下降后上升的趨勢(shì)，貯藏的第21天達(dá)到最低值試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油的碘值均為90 g/100 g。碘值表示油脂不飽和程度的一種指標(biāo)，貯藏的前中期，油脂被氧化，不飽和度降低，碘值下降，到了氧化階段后期，油脂氧化產(chǎn)生的ROOH繼續(xù)氧化分解成復(fù)雜的氧化產(chǎn)物，在碘值測(cè)定時(shí)，復(fù)雜的反應(yīng)可能導(dǎo)致碘值上升，因此碘值只適合用于油脂初級(jí)氧化反應(yīng)的評(píng)價(jià)[10]。貯藏過程中花生油的折光指數(shù)均沒有變化。

2.3 不同溫度下紫外線輻照對(duì)花生油過氧化值的影響

為了更清楚的了解兩組樣品的穩(wěn)定性與溫度之間的關(guān)系，將試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油分別置于40、50、60℃的條件下加速氧化貯藏，每隔7天測(cè)定過氧化值，結(jié)果如圖3所示。

圖3 紫外線輻照對(duì)花生油在不同溫度條件下對(duì)過氧化值的影響Fig.3 UV irradiation effect on peroxide value peanut oil in different temperature

從圖3可以看出，試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油的過氧化值隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而上升，溫度越高，過氧化值上升的幅度越大。當(dāng)貯藏溫度為60℃時(shí)，儲(chǔ)存21天以后，試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油的過氧化值開始下降，這可能是油脂氧化產(chǎn)生的ROOH繼續(xù)氧化分解成二級(jí)氧化產(chǎn)物——小分子化合物[10]。

2.4 紫外線輻照對(duì)花生油的氧化動(dòng)力學(xué)研究

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理[11]，分別用零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)不同溫度下貯藏過程中氧化初期花生油的過氧化值進(jìn)行擬合，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，相同溫度下，零級(jí)反應(yīng)速率方程的回歸系數(shù)大于一級(jí)反應(yīng)，擬合度高，說明花生油的氧化反應(yīng)屬于零級(jí)反應(yīng)。

根據(jù)Arrhenius公式[11]，反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度T之間的關(guān)系如下：

表1 紫外線輻照對(duì)花生油過氧化值變化的線性回歸分析Table 1 POV regression equation of peanut oil with UV irradiation

式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)；A0為指前因子（pre-exponential factor），與溫度無關(guān)；Ea為活化能（apparent activation energy）；T為熱力學(xué)溫度；R是氣體常數(shù) [為8.314 J/（mol·K）]。

對(duì)方程兩邊取對(duì)數(shù)，得到Arrhenius公式的對(duì)數(shù)形式：

用lnk對(duì)1/T作圖，結(jié)果見圖4。

代入公式（1），可以得到試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型為：

表2 紫外線輻照花生油的貨架期Table 2 Shelf-life of peanut oil with UV irradiation

2.5 紫外線輻照對(duì)花生油的貨架期預(yù)測(cè)

以過氧化值9.85 mmol/kg作為花生油貨架期的終點(diǎn)[12]，根據(jù)花生油氧化動(dòng)力學(xué)模型，可計(jì)算出不同溫度下紫外線輻照花生油的氧化反應(yīng)速率常數(shù)，代入零級(jí)反應(yīng)回歸方程，即可計(jì)算出紫外線輻照花生油的貨架期，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，紫外線輻照花生油在30℃下的貨架期是194 d，對(duì)照組花生油在30℃下的貨架期是364 d，經(jīng)過紫外線輻照的花生油貨架期明顯比對(duì)照組花生油的貨架期短，說明經(jīng)過紫外線輻照的花生油的貯藏穩(wěn)定性降低。

3 結(jié)論

通過本試驗(yàn)對(duì)紫外線輻照花生油在貯藏貯藏性能進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，紫外線輻照對(duì)花生油貯藏過程中黃曲霉毒素B1、酸價(jià)、過氧化值和碘值均有影響，對(duì)折光指數(shù)沒有影響；對(duì)不同溫度下試驗(yàn)組和對(duì)照組花生油的過氧化值變化進(jìn)行研究，通過氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)可知，紫外線輻照花生油在30℃下的貨架期是194 d，對(duì)照組花生油在30℃下的貨架期是364 d，經(jīng)過紫外線輻照的花生油貨架期明顯比對(duì)照組花生油的貨架期短，說明經(jīng)過紫外線輻照的花生油的貯藏穩(wěn)定性降低。