表1 温度与货架寿命系数的关系
Table 1 Relationship between temperature andshelf life factor
王芳梅，张鑫，谷盼盼，许若男，张红玉，张修珂，王英美，希力阿扎提阿不力米提，王亮*
(新疆大学 生命科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐，830046)
摘 要 以打瓜籽为材料，通过超声波辅助提取打瓜籽油。采用Schall烘箱法，以过氧化值(POV)为考察指标，主要研究了温度、空气、光照、水、金属离子、抗氧化剂对打瓜籽油稳定性的影响。结果表明：温度、空气、日照、水、金属离子均会引起储藏过程中打瓜籽油过氧化值的上升，在低温、避光、封闭和避免水分及金属离子接触的条件下，可以延长打瓜籽油的储存期，其中金属离子对打瓜籽油氧化稳定性的影响次序为：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mg2+>Na+。添加抗氧化剂能够有效延缓打瓜籽油的氧化，不同抗氧化剂抗氧化效果差异，强弱顺序为TBHQ >VE>BHA；3种抗氧化剂在添加量为0.02%时对打瓜籽油的抗氧化效果最好。添加0.02%TBHQ，可使打瓜籽油在20℃条件下的货架期从136 d延长到534 d。
关键词 打瓜籽油；过氧化值；稳定性；货架期
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.018009
第一作者：硕士(王亮副教授为通讯作者，E-mail：1390593786@qq.com)。
收稿日期：2018-06-11，改回日期：2018-07-06
打瓜(Citrullus lanatus (Thunb.) matsum. et nakai)，又名籽瓜，葫芦科，一年生草本植物，是西瓜的一个栽培变种，形状与西瓜相似，但比西瓜小[1]。打瓜瓜肉清甜，含有18种氨基酸和多种微量元素，能清肺润肺、养脾健脾[2]，因含籽多而得名，主要是取其籽食之。目前，中国是世界上打瓜的主要种植区，其次是泰国。无论是打瓜的种植还是打瓜籽的产量，中国均居世界之首[3]。打瓜盛产于我国西北地区，产地主要在新疆、甘肃，在吉林和内蒙古等地也有种植，年产量达数百万吨。其中新疆生产的打瓜籽以其籽片大、板平、饱满、肉厚、色泽黑亮、品质优良而深受客户青睐。
打瓜籽含有多种人体所需的营养成分，打瓜籽中含有大量的蛋白质、维生素、氨基酸和钾、钙、镁、铁等矿物质以及人体所必需的不饱和脂肪酸，其中亚油酸含量极为丰富[4]。打瓜籽中的不饱和脂肪酸含量非常高，因此高血压及心脑血管患者也可以食用，打瓜籽中的固醇类物质还可以降低血液里的低密度胆固醇[5]。
我国拥有丰富的打瓜籽资源。但目前的研究报道主要涉及打瓜籽蛋白的提取及其功能特性[3，6-8]，打瓜籽油的脂肪酸分析[4，8-12] 等，对打瓜籽油的氧化稳定性研究属于空白。由于打瓜籽油中的不饱和脂肪酸含量较高，所以在打瓜籽油生产加工过程中，打瓜籽油很容易受到一些因素的影响，从而导致氧化、酸败等。因此，研究影响打瓜籽油稳定性的因素，对打瓜籽油的生产和储藏有很大的帮助，也有利于提高打瓜籽产品附加值，延长打瓜产业链。对打瓜籽油的开发利用提供一个经济依据，为打瓜籽油的开发利用打下基础。
打瓜籽，新疆维吾尔族自治区昌吉回族自治州阜康县；KI、Na2CO3、ZnCl2、NaCl、可溶性淀粉均为分析纯，天津市盛奥化学试剂有限公司；三氯甲烷、冰乙酸、MgCl2均为分析纯，天津永晟精细化工有限公司；石油醚(30～60 ℃)，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；硫代硫酸钠(五水)，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；FeCl3,分析纯，天津市福晨化学试剂厂；CuSO4,分析纯，天津北联精细化学品开发有限公司；维生素E(VE)、4-叔丁基茴香醚(BHA)、叔丁基苯二酚(TBHQ),上海源叶生物科技有限公司。
电子天平(FA1004B)，上海越平科学仪器(苏州)制造有限公司；高速多功能粉碎机(RHP-1000A)，郑州九工机械设备有限公司；超声波清洗机(SB-3200DTD)，宁波芝生物科技股份有限公司；循环式多有真空泵(SHB-Ⅲ)，上海科恒泵实业发展有限公司；热鼓风干燥箱(101-2ES)，北京市永光明医疗仪器有限公司；旋转蒸发器(RE-52A)，上海亚荣生化仪器。
1.3.1 打瓜籽油的提取
打瓜籽经过挑选，粉碎，过40目筛，称取一定量的打瓜籽粉，按7∶1加入石油醚(30～60 ℃)，设置超声波清洗机功率为180 W，处理30 min，静置一定时间，抽滤，然后用旋转蒸发器进行减压蒸馏，回收石油醚。
1.3.2 打瓜籽油理化指标的测定
酸价参考GB 5009.229—2016；碘值参考GB/T 5532—2008；皂化值参考GB/T 5534—2008；过氧化值参考GB/T 5009.227—2016；透明度参考GB/T 5525—2008；色泽参考GB/T 5492—2008；水分及挥发物参考GB5009.236—2016。
1.3.3 打瓜籽油脂肪酸组成分析
首先采用GB/T 17376—2008三氟化硼法制备脂肪酸甲酯衍生化物。采用气相色谱分析法进行分析，仪器：安捷伦7890A，毛细管色谱柱型号：HP-88(100 m×0.25 mm×0.20 μm)，进样量，1 mL，流速1 mL/min；进样温度，208 ℃，检测器温度，230 ℃；采用程序升温，以2 ℃/min从164 ℃升至184 ℃，再以2.1 ℃/min升至205 ℃，最后以2.4 ℃/min升至229 ℃，保持2 min。
1.3.4 打瓜籽油的氧化稳定性测定
打瓜籽油在不同的存储条件下的氧化速度不一样，放置一段时间后，过氧化物的含量会不断增加。油脂的氧化产物会影响产品的营养价值与储存时间。过氧化值(peroxide value, POV)是检测油脂氧化的重要指标，POV越大，表明油脂氧化产物含量越高，油脂酸败变质程度也越严重[13]。根据GB/T 5009.227—2016定期测定过氧化值(POV)，来监测打瓜籽油的氧化速度。
(1)空气对打瓜籽油氧化稳定性的影响
空气中的氧气会促进打瓜籽油的自动氧化。准确称取制得的打瓜籽油2份，各20 g，装入棕色瓶中，分别在室温20 ℃下不通风、避光处密闭存放和敞口放置，每隔5 d测定1次打瓜籽油的过氧化值。
(2)光照对打瓜籽油氧化稳定性的影响
光氧化是油脂氧化作用的组成部分。准确称取制得的打瓜籽油2份，各20 g，分别装入50 mL棕色瓶(避光)、透明锥形瓶(透光)中，每隔5 d测定1次打瓜籽油的过氧化值。
(3)水分对打瓜籽油氧化稳定性的影响
准确称取制得的打瓜籽油2份，各20 g，装入锥形瓶中，分别加入质量分数10%、20%水，每隔5 d测定一次打瓜籽油的过氧化值。
(4)温度对打瓜籽油脂氧化稳定性的影响
准确称取制得的打瓜籽油5份，各20 g装入50 mL锥形瓶中，分别放置在20、30、40、50和60 ℃的恒温干燥箱中，每隔5 d测定1次打瓜籽油的过氧化值。
(5)金属离子对打瓜籽油氧化稳定性的影响
准确称取制得的打瓜籽油5份，各20 g，装入50 mL锥形瓶中，在打瓜籽油中按100 mg/kg的添加量加入以下化学试剂：NaCl、MgCl2、ZnCl2、CuSO4、FeCl3。同时做空白对照。放置于60 ℃的恒温干燥箱内，每隔5 d测定1次打瓜籽油的过氧化值。
(6)抗氧化剂对打瓜籽油氧化稳定性的影响
采用Schaal烘箱法测定不同抗氧化剂对打瓜籽油氧化稳定性的影响。准确称取制得的打瓜籽油12份，各20 g装入50 mL锥形瓶中，分别以50、100、150、200 mg/kg的添加量，准确称取4-叔丁基对苯二酚(TBHQ)、丁基羟基茴香醚(BHA)、维生素E(VE)加入到打瓜籽油中，并搅拌摇匀，同时做空白试验，然后放置于60 ℃恒温箱中，每隔5 d测定1次打瓜籽油的过氧化值。
(7)打瓜籽油货架期预测
采用Schall烘箱法，进行加速氧化实验，得出打瓜籽油在60 ℃下各阶段的过氧化值。然后根据阿仑尼乌斯Arrhenius经典公式，反应温度每升高10 ℃，反应速度提高1倍，如公式(1)所示：
K(T+10℃)/KT=2
(1)
但反应速率常数(K)与食品的货架期(Q)呈反相关，即反应速率常数(K)值越大，油脂氧化酸败速度越快，食物的货架寿命越短，如公式(2)所示：
QT/Q(T+10 ℃)=2[14-15]
(2)
储藏温度与食品的货架期的关系见表1所示。
表1 温度与货架寿命系数的关系
Table 1 Relationship between temperature andshelf life factor
表2 打瓜籽油脂的理化指标
Table 2 Physicochemical indexes of seeding-watermelon seeds oil
表2为打瓜籽油脂的理化指标测试结果。图1为超声波提取法提取的打瓜籽油脂肪酸成分GC图谱，由图1和表3可知，打瓜籽中主要有豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸，且出峰顺序为豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸。打瓜籽油中脂肪酸以不饱和脂肪酸为主，其中亚油酸(C18∶2) 含量最高，达73.51%，其次是棕榈酸(C16∶0)10.81%、油酸(C18∶1)8.39%，饱和脂肪酸主要为硬脂酸为5.60%。
图1 打瓜籽油脂肪酸气相色谱分析
Fig.1 Gas chromatographic analysis of seeding-melon seeds oil fatty acids
表3 打瓜籽油脂肪酸组成及质量分数
Table 3 composition and content of fatty acids inseeding-melon seeds oil
由图2可知，敞口储存与闭口储存有明显的差别，随着时间的延长，敞口存放的打瓜籽油过氧化值增加速率逐渐增大。而封闭储存的打瓜籽油的过氧化值曲线增长总量较小。这可能是因为敞口放置的打瓜籽油，与空气的接触面积较大，提供了充足的供氧环境，加速了游离基的生成，从而加速了打瓜籽油的氧化酸败。
图2 空气对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.2 Effect of air on the stability of seeding-watermelon seeds oil
由图3可知，在光照的条件下打瓜籽油的氧化稳定性比较低，随着时间的延长，过氧化值增加，氧化速率明显加快。而避光处理的打瓜籽油过氧化值增加缓慢。这可能是因为自然光的照射会促使氧分子活化，打瓜籽油内的游离基加速生成，引起打瓜籽油的氧化酸败加速。因此，打瓜籽油的储存和运输过程中应该尽量避免光的照射。
图3 光照对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.3 Effect of light on the stability of seeding-watermelon seeds oil
由图4可知，在水分存在的情况下，随着时间的延长，打瓜籽油的过氧化值明显增加，并且随着水分添加量的增加，氧化速度也加快。因此，水分会加快不饱和脂肪酸的氧化分解，导致游离脂肪酸的增加，从而加快了油脂的氧化速率。
图4 水分含量对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.4 Effect of moisture content on the stability of seeding-watermelon seeds oil
图5表明在不同的储存温度下，打瓜籽油的过氧化值随着时间的延长呈上升趋势。贮藏温度越高，打瓜籽油的过氧化值增加幅度越大。相反，贮藏温度越低，过氧化值增长缓慢，打瓜籽油越稳定。表明打瓜籽油的腐败与贮藏温度及贮藏时间有密切关系，贮藏温度过高，使脂肪酸的氢过氧化物加速分解，从而加快打瓜籽油的腐败变质，而且温度升高，可能使酶活增高，使油脂的分解速率加快，很大程度地影响了油脂的品质[13]。
图5 温度对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.5 Effect of temperature on the stability of seeding-watermelon seeds oil
由图6可知，60 ℃下金属离子Cu2+、Zn2+、Na+、Mg2+、Fe3+都会影响打瓜籽油的氧化稳定性，随着处理时间的延长，其过氧化值明显上升，其中Fe3+对打瓜籽油稳定性的影响最大，其次是Zn2+、Cu2+，而Na+、Mg2+对打瓜籽油的影响不是特别明显。这5种金属离子对打瓜籽油氧化稳定性的影响次序为：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mg2+>Na+。
图6 金属离子对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.6 Effect of metal ions on the stability of seeding-watermelon seeds oil
因此，在打瓜籽油加工储存过程中，应尽量避免打瓜籽油与金属离子的接触，降低油脂的氧化速率，延长储藏时间。
图7表明，随着储存时间的增加，添加不同抗氧化剂的试验组其过氧化值都明显低于对照组，表明抗氧化剂能有效地降低打瓜籽油的过氧化速度，且200 mg/kg TBHQ抗氧化效果最佳。由图7可知，3种抗氧化剂的抗氧化效果依次为200 mg/kg TBHQ>200 mg/kg VE>200 mg/kg BHA，因此，TBHQ是延缓打瓜籽油氧化的较理想的抗氧化剂。
图7 不同抗氧化剂对打瓜籽油的影响
Fig.7 Effect of antioxidant species on the stability of seeding-watermelon seeds oil
由图8可知，添加不同剂量的BHA的油样POV比对照组明显下降。BHA的添加量越大，相同时间内，打瓜籽油的POV值越小，而且随着储存时间的增加，不同组的POV的差异也越明显，添加BHA剂量为200 mg/kg的油样POV值最低。
图8 BHA添加量对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.8 Effect of BHA addition on the stability of seeding-watermelon seeds oil
由图9可知，添加不同剂量的VE的油样POV比对照组均明显下降。在加速氧化的30 d内，随着VE添加量的增大，相同时间内，打瓜籽油的POV值越小，且随着储存时间的延长，各打瓜籽油实验组的POV差异也越大，VE剂量为200 mg/kg的油样POV值最低。这是因为天然VE在一定程度上会使油中的自由基转变为非活性的或较为稳定的化合物[16]，从而起到抗氧化的作用。
图9 VE添加量对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.9 Effect of VE addition on the stability of seeding-watermelon seeds oil
由图10可知，在添加了抗氧化剂TBHQ之后，打瓜籽油的过氧化值一直保持在很低的水平，且随着TBHQ添加量增加，其抗氧化效果不断增强。而对照组的过氧化值有很大的变化，随着处理时间的延长，其过氧化值越大。在测试前各个样品过氧化值为0.23 mmol/kg，添加200 mg/kg的TBHQ加速氧化30 d后，打瓜籽油的过氧化值为9.70 mmol/kg，而对照组的过氧化值达到48.12 mmol/kg。
图10 TBHQ添加量对打瓜籽油稳定性的影响
Fig.10 Effect of TBHQ addition on the stability of seeding-watermelon seeds oil
打瓜籽油的货架期预测采用Schaal烘箱法，60 ℃下实验1 d相当于20 ℃条件下储存16 d。根据国家食用植物油卫生标准(GB/T 5009.73—2003)的规定，油脂中过氧化值的上限为12 mmol/kg，60 ℃下油样从起始过氧化值(POV)值达到上限12 mmol/kg所经历的储存时间，可预测20 ℃下的货架寿命[17-19]，即为打瓜籽油的预测货架寿命。打瓜籽油的货架寿命的预测结果见表4。
表4 打瓜籽油货架期预测
Table 4 Forecast of shelf life of seeding-watermelonseeds oil
由表4可知，在20 ℃时，不添加任何抗氧化剂的打瓜籽油的货架寿命为136 d，添加抗氧化剂后，可以明显延长打瓜籽油的货架寿命。添加200 mg/kg TBHQ的效果最好，可以达到534 d，接近1.5年。
(1)空气、温度、光照、水分都会加快打瓜籽油的氧化反应，影响其稳定性，因此，在其加工运输和储藏过程中，应尽可能使打瓜籽油处于封口、暗处、低温条件下，且避免与水分接触。
(2)金属离子Na+、Mg2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+都会影响打瓜籽油的氧化稳定性，这5种金属离子对打瓜籽油氧化稳定性的影响次序为：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mg2+>Na+。因此，在打瓜籽油的加工和储存过程中，应该尽量避免打瓜籽油与这些金属离子的接触。
(3)添加抗氧化剂能够有效延缓打瓜籽油的氧化，打瓜籽油在添加200 mg/kg的TBHQ时，其抗氧化效果最好。3种抗氧化剂的抗氧化效果依次为200 mg/kg TBHQ>200 mg/kg VE>200 mg/kg BHA，因此，对打瓜籽油而言，TBHQ为较理想的抗氧化剂。且在加速氧化的30 d试验期内，BHA、TBHQ、VE添加量越大，打瓜籽油的POV值越小，且随着放置时间的延长，各实验组之间的POV差异则越明显，故抗氧化剂添加量为200 mg/kg时，打瓜籽油的POV值最低。
(4)在20 ℃时，不添加任何抗氧化剂的打瓜籽油的货架期为136 d，添加抗氧化剂以后，可以明显延长打瓜籽油的货架期。添加200 mg/kg TBHQ的效果最好，可达到534 d，接近1.5年。
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WANG Fangmei,ZHANG Xin,GU Panpan,XU Ruonan，ZHANG Hongyu,bZHANG Xiuke,WANG Yingmei, Sealy Azat Abulimit，WANG Liang*
(School of Life Science and Technology,Xinjiang University,Urumqi 830046,China)
ABSTRACT This study used seeding-watermelon seeds as raw material, seeding-watermelon seeds oil was extracted by ultrasonic assisted extraction. Heated by Schall oven method peroxide value (POV) was used as an indicator, the effects of temperature, air, lighting, water, metal ions and antioxidants on the stability of seeding-watermelon seeds oil were studied. The results showed that temperature, air, lighting, water, and metal ions all caused an increase in the POV of the oil during storage. Under the conditions of low temperature, light protection, sealing, and avoiding moisture and metal ions, the storage period of seeding-watermelon seeds oil could be prolonged. The effects of metal ions on the oxidative stability of seeding-watermelon seeds oil was Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mg2+>Na+. Adding antioxidants could effectively delay the oxidation of seeding-watermelon seeds oil. Different antioxidants had different antioxidative effects on the oil, and the order of the antioxidant capacity was TBHQ>VE>BHA. These three antioxidants showed the best antioxidant effects on seeding-watermelon seeds oil when they were added at 0.02%. Adding 0.02% TBHQ extended the shelf life of the seeding-watermelon seeds oil from 136 d to 534 d at 20 ℃.
Key words seeding-watermelon seeds oil; peroxide value; stability; shelf life