综述:亲脂性抗氧化剂及其包封策略在提高食用油氧化稳定性中的应用:综述

《Food Bioscience》:Lipophilic antioxidants and encapsulation strategies for improving oxidative stability of edible oils: A critical review

【字体: 时间:2026年06月10日 来源:Food Bioscience 5.9

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  郝霞宝|双峰|张双毅|刘颖内蒙古农业大学兽医学院,中国呼和浩特010018摘要脂质氧化严重限制了食用油的质量、安全性和保质期,尤其是在高温加工(如油炸)过程中。传统的合成抗氧化剂具有较低的热稳定性,并且越来越受到监管机构的关注;而许多天然抗氧化剂在高温下溶解度较差或降解迅速。本文

  
郝霞宝|双峰|张双毅|刘颖
内蒙古农业大学兽医学院,中国呼和浩特010018

摘要

脂质氧化严重限制了食用油的质量、安全性和保质期,尤其是在高温加工(如油炸)过程中。传统的合成抗氧化剂具有较低的热稳定性,并且越来越受到监管机构的关注;而许多天然抗氧化剂在高温下溶解度较差或降解迅速。本文综述了亲脂性抗氧化剂及其递送策略的最新进展,这些策略旨在提高食用油在热条件下的抗氧化稳定性。文章讨论了新兴的抗氧化剂类别,包括酚脂类、抗坏血酸酯、基于氨基酸的抗氧化剂以及脂质化的精油衍生物,重点介绍了它们的结构-活性关系、界面行为和热性能。此外,还评估了脂质纳米颗粒、油凝胶基系统和聚合物载体等封装技术在抗氧化保护、控制释放以及限制加热过程中氧气和自由基扩散方面的作用。总体而言,将分子脂质化与物理结构化或封装技术相结合是提高食用油在高温加工过程中抗氧化稳定性的有效策略。

引言

食用油是人体所需的七大必需营养素之一,提供必需脂肪酸和脂溶性维生素,在饮食结构中起着不可或缺的作用。油脂中含有丰富的不饱和脂肪酸(UFAs),这些脂肪酸容易被光线、温度、氧气和金属催化剂等物质氧化,从而导致油质下降、营养成分流失以及有害物质的产生,对人类健康构成威胁并造成经济损失(Rashid, Masoodi, Wani, Manzoor, & Gull, 2022)。食用油和含油食品中的氧化通常通过多种途径发生,包括自动氧化、光氧化、酶促氧化和热氧化。与自动氧化相比,高温加工(如烘焙、烹饪和油炸)过程中的热氧化速度更快,反应更剧烈,且发生在更复杂的系统中(Liu, Zheng, & Liu, 2025)。
添加抗氧化剂是抑制油脂和含油食品氧化、提高油稳定性和延长保质期的最有效方法。然而,常见的合成抗氧化剂在高温条件下的效果和稳定性往往较差,且可能引发潜在的安全问题。近年来,天然抗氧化剂发展迅速,并得到了消费者的广泛认可。用于食用油系统的代表性天然抗氧化剂包括生育酚、类胡萝卜素、黄酮类、亲脂性酚类化合物和植物提取物。根据其主要化学结构和抗氧化机制,天然抗氧化剂可分为酚类和非酚类化合物。酚类抗氧化剂(如生育酚、黄酮类、儿茶素、酚酸和植物多酚提取物)主要通过供氢、清除自由基和螯合金属来抑制脂质氧化;而非酚类抗氧化剂(如类胡萝卜素、抗坏血酸酯、叶绿素衍生物和某些萜类化合物)则可能通过单线态氧淬灭、氧化还原反应或其他途径发挥抗氧化作用(Liu, Zheng, & Liu, 2025, Miko?ajczak, Tańska, & Ogrodowska, 2021)。然而,一些天然抗氧化剂在油脂中的溶解度较差或热稳定性有限,在高温条件下可能产生有害的降解产物。例如,儿茶素在低于120°C的温度下会发生氧化、聚合和裂解等反应,导致产物变色并在长期光照下严重降解。β-胡萝卜素结构中的多重共轭多烯双键赋予其抗氧化性能,但也使其在光照和/或加热条件下容易发生氧化、降解和异构化,产生环氧化合物、氧化的cis异构体和短链裂解产物。这些特性极大地影响了天然抗氧化剂在复杂热加工油系统中的抗氧化性能,可能影响油的质量。因此,开发具有高安全性、良好热稳定性和强脂溶性的天然抗氧化剂对于抑制油氧化和确保食品安全具有重要意义。
除了传统的天然亲脂性抗氧化剂外,最近还探索了几种新型亲脂性抗氧化剂,它们能有效抑制脂质氧化,并具有良好的安全性,包括精油衍生物、基于氨基酸的抗氧化剂、抗坏血酸酯、酚脂类和其他结构改良的脂质兼容抗氧化剂(Chen, Zhang, Zhao, Ma, Li, & Yu, 2023; Hwang, Winkler-Moser, & Liu, 2022)。此外,微胶囊技术是一种有前景的发展技术,可以延缓油脂的氧化。天然固体或液体抗氧化剂被包裹成半透明或密封的胶囊,利用壁材料的物理屏障效应,在控制特定条件下缓慢释放抗氧化剂,从而防止油脂氧化和变质,减少抗氧化剂的使用量。这种方法具有安全性、高效性和高经济价值(Mohammad, Ahmad, Ibrahim, & Zaidi, 2022)。微胶囊抗氧化剂主要用于储存、运输和热加工条件下对油脂和脂肪的抗氧化保护。它们通过用合适的天然或合成聚合物材料包覆抗氧化剂来形成半透性或密封的微球(Lankanayaka, Lakshan, Jayathunge, Bandara, Manatunga, & Senanayake, 2025; Ma, Liu, Fan, & Yan, 2021)。
尽管对食用油中的脂质氧化和抗氧化剂应用进行了大量研究,但针对高温加工条件下亲脂性抗氧化剂的系统综述仍然有限。大多数现有综述主要关注储存或乳化系统中的抗氧化稳定性,而热应力条件下(如油炸油)抗氧化剂的行为、结构稳定性和递送效率则较少受到关注。同时,抗氧化剂脂质化和封装技术的最新进展很少从分子结构、界面定位和热耐受性的统一视角进行讨论。因此,本文旨在全面总结亲脂性抗氧化剂及其递送策略在提高食用油高温加工过程中抗氧化稳定性方面的最新进展。具体讨论了氧化机制、传统抗氧化剂的局限性、新兴的亲脂性抗氧化剂类别以及基于封装的稳定化方法,并进行了比较。通过将分子设计与物理结构化概念相结合,本文为开发有效的热加工食用油抗氧化系统提供了指导框架。

章节摘录

油脂氧化机制

普遍认为油脂氧化的机制是一个经典的自由基链反应,包括三个阶段:引发、传播和终止(Liu, Zheng, & Liu, 2025)。初始阶段通常被认为是自发的或随机的,但实际上链引发过程具有特异性。同样,传播阶段常被视为氢取代过程,然而环化、加成和裂解之间的竞争效应

传统亲脂性抗氧化剂

传统亲脂性抗氧化剂是最早也是最广泛用于抑制食用油中脂质氧化的策略。这些化合物大致可分为两类:合成抗氧化剂,由于其强活性和低成本,在工业油加工中得到广泛应用;以及天然亲脂性抗氧化剂,由于被认为更安全且具有营养价值,越来越受到消费者和监管机构的青睐

新型亲脂性抗氧化剂

对传统抗氧化剂的安全性、监管接受度和热不稳定性的日益关注推动了新一代亲脂性抗氧化剂的发展,这些抗氧化剂能够在高温条件下保持甚至增强油溶性和自由基清除效率(表1)。这些新兴化合物包括酚脂类、抗坏血酸酯、基于氨基酸的脂质抗氧化剂、脂质化的精油衍生物等(图2)。

封装

封装和递送技术已成为提高食用油系统中抗氧化剂稳定性、有效性和适用性的重要策略,尤其是在油炸或烘焙等热条件下。无论是合成还是天然的抗氧化剂,都容易发生挥发、热降解、氧化和促氧化转化。此外,许多酚类抗氧化剂在非极性油脂中的溶解度较差

结论

食用油的热氧化是一个不可避免但可控的过程,会严重影响产品在油炸和其他高温应用中的质量、安全性和保质期。本文指出,传统抗氧化剂(无论是合成的还是天然的)的局限性主要源于热稳定性不足、挥发性高、与油的相容性差或在严苛加工条件下的促氧化行为。最新研究表明,脂质化技术

CRediT作者贡献声明

刘颖:撰写——审稿与编辑、资金获取、概念构思。张双毅:撰写——审稿与编辑、项目管理、资金获取、概念构思。双峰:撰写——初稿。郝霞宝:撰写——初稿、可视化、研究、概念构思

未引用参考文献

Chen et al., 2023; Keramat et al., 2021; López et al., 2024; Rashid et al., 2022; Szyd?owska-Czerniak et al., 2018; Velasco et al., 2023; Wang et al., 2022.

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

数据可用性

本文研究未使用任何数据。

利益冲突声明

我们郑重声明,本手稿尚未在其他地方部分或全部发表,也未被其他期刊考虑。我们已阅读并理解了《Food Bioscience》的出版政策,认为本手稿和研究内容均符合这些政策。提交本手稿时不存在任何利益冲突。

致谢

本研究得到了内蒙古自治区海外留学人员支持计划、内蒙古自治区自然科学基金(2024MS03024)、内蒙古自治区高层次人才研究支持计划以及内蒙古大学“骏马计划”高层次人才计划的财政支持。
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