优化合成抗氧化剂复配策略提升食用油脂氧化稳定性与营养保留的研究

本研究针对食用油脂在储存加工过程中易氧化酸败、营养流失及有害物生成等问题，通过系统评估没食子酸丙酯(PG)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、维生素E(VE)和二丁基羟基甲苯(BHT)单独及复配使用的抗氧化效能。研究发现PG与TBHQ复配可显著降低酸价(AV)和过氧化值(POV)，提升DPPH自由基清除能力，有效保留油酸和α-生育酚含量，为油脂工业提供了高效安全的抗氧化解决方案。

　　

食用油脂是日常生活中不可或缺的消费品，广泛应用于烹饪和食品加工等多个领域。随着经济进步和生活水平提高，消费者越来越关注食用油脂的质量与健康特性。然而，油脂在储存、加工和使用过程中容易发生氧化，导致酸败、营养损失以及有害物质形成。这一氧化过程不仅损害油脂的感官品质，还可能带来健康风险，如增加心血管疾病的发生概率。因此，添加抗氧化剂已成为一种经济可行、有效且实用的策略，用以抑制氧化、确保食用安全并延长货架期。

抗氧化剂通过清除自由基和阻止过氧化物形成来延缓油脂氧化反应。它们可分为天然和合成两大类，其中合成抗氧化剂如没食子酸丙酯(PG)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、二丁基羟基甲苯(BHT)和维生素E(VE)因卓越的抗氧化性能和较低成本而被广泛应用。然而，在复杂的氧化和酸败过程中，单一抗氧化剂的效果受油脂组成和储存条件等因素限制，且某些抗氧化剂在高温环境下可能降解或失效。近年研究表明，抗氧化剂的复配使用能显著增强其效果，产生协同效应，即联合效果超过各自效果之和。但关于复合抗氧化剂在不同油脂类型（包括植物油和动物油）中的抗氧化特性研究仍不充分，尤其在营养保护和有害物减少方面存在诸多挑战。

为此，研究人员在《LWT》期刊上发表了题为"Optimization of synthetic antioxidant combinations to enhance oxidative stability and nutrient preservation in edible oils"的研究论文，系统探讨了PG与其他合成抗氧化剂（VE、BHT、TBHQ）复配使用对多种油脂（大豆油、棕榈油、猪油和牛油）抗氧化性能的影响。

研究人员主要通过Schaal烘箱法模拟加速氧化实验，评估不同抗氧化组合对油脂氧化稳定性、营养保留和有害物形成的影响。关键技术方法包括：使用气相色谱(GC)分析脂肪酸组成，依据ISO 12966-2:2017标准；通过AOCS官方方法测定酸价(AV)、过氧化值(POV)和对茴香胺值(p-AnV)；采用高效液相色谱(HPLC)测定生育酚含量；参照BS EN 16619:2015标准检测苯并芘(BaP)含量；并通过DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性。所有实验均设三次重复，数据采用方差分析(ANOVA)和主成分分析(PCA)进行统计处理。

脂肪酸组成结果表明，添加抗氧化剂后四种油脂的脂肪酸组成无显著差异，说明抗氧化剂主要不改变脂肪酸类型。在棕榈油中，PG处理样品保留了6.10 g/100g不饱和脂肪酸(UFA)，归因于PG能降低脂肪酶活性，减少游离脂肪酸形成。在大豆油中，抗氧化剂对脂肪酸的保护作用不明显，因大豆油富含多不饱和脂肪酸(PUFA)，其不饱和双键易与氧反应，在与抗氧化剂的氧竞争过程中，抗氧化剂可能处于劣势。

理化学指标显示，抗氧化剂降低了四种油脂的AV值增长，其中PG-TBHQ复配效果最佳，在牛油中使AV降低至对照组的4-5倍。PG和TBHQ的酚羟基能通过氢原子转移机制捕获自由基，减少氧化过程中自由基引起的脂肪酸分解。在植物油中，VE处理的棕榈油AV降低效果较差(0.77 mg/g)，可能因为VE在高温和长时间加热下降解。在POV分析中，PG-TBHQ复配最有效，在四种油脂中分别将POV降至0.81 g/100g、0.31 g/100g、0.05 g/100g和0.08 g/100g。PG可分解过氧化物，而TBHQ抑制其形成，在混合体系中产生协同效应。对茴香胺值(p-AnV)测定表明，添加抗氧化剂延迟了油脂次级氧化。TBHQ和PG+TBHQ显著降低大豆油的p-AnV值，分别为2.83和3.05。

生育酚含量变化显示，PG+TBHQ在所有抗氧化剂处理的油样中表现出显著协同效应。BHT为棕榈油中生育酚提供最有效保护，含量达11.76 mg/kg，因BHT能先于生育酚与自由基反应。在猪油中，生育酚含量几乎检测不到，因其高反应性和缺乏抗氧化协同效应。在大豆油中，PG+TBHQ处理组的生育酚保留率为25.3%，α-生育酚含量保留在93.4 mg/kg。

苯并芘含量分析发现，经过15天烘箱加热实验后，仅在使用TBHQ和未添加抗氧化剂的样品中检测到苯并芘。PG+TBHQ复配组的苯并芘含量(1.18 μg/kg)显著低于单独使用TBHQ组(1.58 μg/kg)，证实了抗氧化剂复配在降低健康风险方面的潜在优势。

DPPH自由基清除能力评估表明，所有抗氧化剂均显著提高了四种油脂的初始DPPH清除能力并减缓其下降。PG和TBHQ复配表现出比单独使用TBHQ更强的抗氧化能力和协同效应。在大豆油中，抗氧化剂处理的样品DPPH清除能力排序为：PG+TBHQ (287.40 μmol TE/kg) > TBHQ (284.48 μmol TE/kg) > PG+BHT (278.72 μmol TE/kg)。在动物脂肪中，抗氧化剂对猪油DPPH自由基清除能力的影响与植物油不同，复配抗氧化剂效果不如单一抗氧化剂，可能因猪油高饱和脂肪酸(SFA)含量和相对简单的氧化途径所致。

统计分析通过主成分分析(PCA)评估了20个与不同加工方法制备油样相关的变量。在植物油中，主成分1(PC1)主要由C18:1和POV解释；在动物脂肪中，PC1主要由C18:0和AV解释。通过数据标准化和三个主要成分的分析，确定了各成分的权重和总排名。BHT在大豆油中得分最高，因其对POV和UFA氧化的优异抑制；PG在牛油中得分最高，因其对POV和p-AnV形成的强抑制及营养保存效果；PG+TBHQ在棕榈油和猪油中得分最高，因其有效抑制POV和p-AnV，保留UFA和生育酚含量，低有害物形成和强自由基清除能力。

本研究通过Schaal法加速氧化实验，探究了PG和其他合成抗氧化剂(VE、BHT、TBHQ)在不同食用油脂(棕榈油、大豆油、猪油和牛油)中的应用效果。结果表明，PG与TBHQ复配在提高食用油脂抗氧化性能方面具有显著优势，其效果优于单一抗氧化剂。在植物油中，PG和TBHQ复配对富含PUFA的大豆油表现出显著抗氧化特性，有效抑制氧化过程，显著降低POV和AV，延长货架期。对高SFA含量的棕榈油，PG和TBHQ复配也表现出良好抗氧化性能，显著提高DPPH自由基清除能力，维持油脂稳定性。在动物脂肪中，PG和TBHQ复配在猪油和牛油中均显示显著抗氧化效果，显著降低POV和AV，延长货架期，并显著提升DPPH自由基清除能力。

不同油脂对抗氧化剂复配的反应存在显著差异，这主要与油脂自身组成有关。富含UFA的油脂更容易氧化，需要更强的抗氧化剂复配来延缓氧化过程。通过合理选择抗氧化剂组合、优化浓度和工艺，可以显著提高油脂的抗氧化性能，延长货架期，满足食品工业需求。这项研究为工业生产提供了一种经济高效的抗氧化策略，有助于提高食用油脂的质量和安全性。