植物油氧化过程中脂肪酸和挥发性成分变化的研究

摘要

植物油富含不饱和脂肪酸，是人体必需脂肪酸的重要来源。其中亚油酸具有降血压和降胆固醇等重要生理功能，亚麻酸具有增加智力和增强免疫力等生理功能。但是，植物油在开封后的贮存过程中其不饱和脂肪酸极易与氧发生反应而降解，一方面会降低植物油的营养品质，另一方面会产生不良气味从而影响了植物油的气味品质。此外，植物油氧化会产生反式脂肪酸和氢过氧化物等有害物质，食用后对人体的危害极大。本文分析鉴定了几种人们常食用的植物油的脂肪酸和挥发性成分以及主体挥发性成分组成，以期获得植物油脂肪酸组成与挥发性组成及主体挥发性成分组成的关系，同时探讨了植物油主体挥发性成分的生成途径。另外，通过加速氧化来建立相对合理的评价大豆油氧化程度的方法并应用于监测大豆油室温长期存放过程中的氧化程度的变化情况，为建立客观评价植物油氧化程度的方法提供参考，并防止人们误食变质的植物油而造成健康损害。本文的主要研究内容如下:
　　 首先，利用气相色谱技术(GC)分别对6种人们经常食用的新鲜植物油（大豆油、玉米油、葵花籽油、橄榄油、米糠油和亚麻籽油）的脂肪酸组成进行分析比较，为植物油挥发性成分的生成途径提供数据基础。接着，采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分别对这6种新鲜植物油的挥发性成分进行分析比较，并结合相对气味活度值(ROAV)法确定了各植物油样品的主体挥发性成分组成。然后，以新鲜大豆油为研究对象，通过恒温箱加速氧化法加速其脂肪氧化，研究其在加速氧化过程中感官气味、过氧化值(POV值)、反式脂肪酸和特征挥发性成分的变化及四者的相关性，以建立相对合理的植物油氧化程度评价方法。最后，利用加速氧化建立的方法来评价新鲜大豆油在开封后室温长期存放过程中的氧化变质程度。主要研究结果如下:
　　 (1)利用气相色谱技术(GC)对6种新鲜植物油的脂肪酸组成进行了分析，6个样品中共检测到了15种脂肪酸，包括4种多不饱和脂肪酸、4种单不饱和脂肪酸和7种饱和脂肪酸，并且都未检测到反式脂肪酸。大豆油、玉米油、葵花籽油和米糠油的脂肪酸组成较接近，亚油酸含量较高。橄榄油油酸含量较高，而亚麻籽油亚麻酸含量较高，这两种油均与其他植物油差异较大。
　　 (2)采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对6种新鲜植物油的挥发性成分进行了分析，6个样品中共检测到了78种挥发性成分，包括19种醛类、13种酮类、12种碳氢类、11种芳香类化合物、10种醇类、6种酸类、4种酯类和1种呋喃类。大豆油中含量较高的挥发性成分有2-叔丁基-2，5-环己二烯-1，4-二酮、戊醛、反-2-庚烯醛、己醛和壬醛等;玉米油中含量较高的是:己醛、反-2-庚烯醛、戊醛、壬醛和庚醛等;葵花籽油中，2-叔丁基-2，5-环己二烯-1，4-二酮、己醛、反-2-庚烯醛、戊醛和壬醛等成分含量较高;橄榄油中含量较高的挥发性成分有壬醛、1-十三烯、反-2-庚烯醛、己醛、异丙烯基环己烷和辛醛等化合物;在米糠油的风味成分中，己醛、戊醛、反-2-庚烯醛、壬醛和庚醛等化合物含量较高;在亚麻籽油中含量较高的挥发性成分是戊醛、反，反-3，5-辛二烯-2-酮、己醛、3，5-辛二烯-2-酮和反，反-2，4-庚二烯醛等。植物油的脂肪酸的组成决定了其挥发性成分的组成，大豆油、玉米油、葵花籽油和米糠油的挥发性成分组成较接近，橄榄油和亚麻籽油不仅相互间差异大，且均与其它植物油差异较大。
　　 (3)利用ROAV值法分析了6种新鲜植物油的主体挥发性成分，大豆油的主体挥发性成分由癸醛、反，反-2，4-癸二烯醛、反-2-癸烯醛、壬醛、戊醛、辛醛、己醛、2-戊基呋喃、反-2-庚烯醛、庚醛、反-2-辛烯醛、乙酸乙酯和愈创木酚组成;玉米油中的主体挥发性成分由癸醛、反，反-2，4-癸二烯醛、壬醛、己醛、辛醛、反-2-癸烯醛、2-戊基呋喃、庚醛、反-2-庚烯醛、戊醛、反-2-辛烯醛、乙酸乙酯和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚组成;葵花籽油中的主体挥发性成分由反，反-2，4-癸二烯醛、癸醛、壬醛、己醛、反-2-癸烯醛、辛醛、2-戊基呋喃、庚醛、反-2-庚烯醛、反-2-辛烯醛和戊醛组成;橄榄油中的主体挥发性成分有:壬醛、反-2-癸烯醛、辛醛、反，反-2，4-癸二烯醛、癸醛、己醛、2-戊基呋喃、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、反-2-庚烯醛、庚醛、反-2-辛烯醛、反，反-2，4-庚二烯醛和乙酸乙酯;米糠油的主体挥发性成分有:癸醛、反，反-2，4-癸二烯醛、壬醛、辛醛、己醛、反-2-癸烯醛、2-戊基呋喃、戊醛、庚醛、反-2-庚烯醛和反-2-辛烯醛;亚麻籽油的主体挥发性成分有:反，反-2，4-癸二烯醛、癸醛、己醛、辛醛、戊醛、反，反-2，4-庚二烯醛、反-2-癸烯醛、2-戊基呋喃、庚醛、反-2-辛烯醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和愈创木酚。植物油的脂肪酸的组成决定了其主体挥发性成分的组成，大豆油、玉米油、葵花籽油和米糠油的主体挥发性成分组成较接近，橄榄油和亚麻籽油不仅相互间差异大，且均与其它植物油差异较大。
　　 (4)分析了大豆油在加速氧化过程中POV值、反式亚油酸含量和12种严重影响气味的挥发性成分含量的变化，结果表明:随着加速氧化时间的延长，大豆油的POV值、反式亚油酸的含量及己醛和壬醛的含量逐渐增加，同时己醛和壬醛含量的变化和感官气味、POV值以及反式亚油酸含量的变化具有良好的相关性。因此，这些指标可协同来判断大豆油的氧化变质程度，并为建立客观评价植物油氧化程度的方法提供参考。
　　 (5)通过感官气味、POV值、反式亚油酸的含量以及己醛和壬醛的含量的变化，来评价大豆油在开封后室温长期存放过程中的氧化程度，结果表明，随着室温长期氧化时间的延长，大豆油的反式亚油酸的含量以及己醛和壬醛的含量在逐渐增加，且己醛和壬醛含量的增长速率为先增大后减小，而POV值呈先增大后减小趋势，但大豆油氧化程度在不断加深。其中，在第6个月时，大豆油出现了酸败味，POV值达到38.6meq/kg，反式亚油酸含量达到1.75％，己醛和壬醛的含量分别高达2.62μg/g和1.96μg/g，各项指标已达到变质程度。最终，在第15个月时，POV值降低至20.6meq/kg，但反式亚油酸含量增加至5.72％，己醛和壬醛含量增加至7.16μg/g和5.26μg/g，但这些指标的增长速率在氧化后期逐渐趋于平衡，这和大豆油不良气味最终趋于稳定相吻合。

目录

摘要

缩略语表

第1章 引言

1．1 植物油概况

1．2 植物油脂肪酸组成的研究

1．2．1 新鲜植物油的脂肪酸组成

1．2．2 植物油氧化过程中脂肪酸组成的变化

1．2．3 植物油的脂肪酸组成的分析方法

1．3 植物油挥发性成分的研究

1．3．1 植物油中的挥发性成分

1．3．2 植物油挥发性成分的研究概况

1．4 挥发性成分的提取与分析方法

1．4．1 挥发性成分的取样方法

1．4．2 挥发性成分的分析方法

1．5 植物油的脂肪氧化

1．5．1 油脂氧化的机理

1．5．2 油脂氧化程度的评定方法

1．6 立题背景及意义

1．7 本论文研究内容

第2章 植物油脂肪酸组成的分析

2．1 材料与仪器

2．1．1 材料与试剂

2．1．2 主要实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 脂肪酸甲酯化

2．2．2 气相色谱条件

2．2．3 定性定量方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 37种脂肪酸甲酯混合标准品的测定分析结果

2．3．2 植物油脂肪酸组成的分析

2．3．3 植物油脂肪酸组成相似性分析

2．4 本章小结

第3章 植物油的挥发性成分的分析

3．1 材料与仪器

3．1．1 材料与试剂

3．1．2 主要实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 顶空固相微萃取条件

3．2．2 气相色谱-质谱条件

3．2．3 定性定量方法

3．2．4 主体挥发性成分评价方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 挥发性风味成分的测定分析结果

3．3．2 植物油整体挥发性成分相似性分析

3．3．3 主体挥发性成分分析

3．3．4 植物油主体挥发性成分相似性分析

3．4 本章小结

第4章 大豆油加速氧化过程中脂肪酸和挥发性成分的变化

4．1 材料与仪器

4．1．1 材料与试剂

4．1．2 主要实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 加速氧化实验

4．2．2 大豆油的感官评定

4．2．3 大豆油POV值的测定

4．2．4 大豆油脂肪酸组成的测定

4．2．5 大豆油挥发性成分的测定

4．3 结果与讨论

4．3．1 大豆油的感官评定结果

4．3．2 大豆油POV值的测定结果

4．3．3 大豆油脂肪酸组成的测定结果

4．3．4 大豆油挥发性成分的测定结果

4．4 本章小结

第5章 大豆油室温长期氧化过程中脂肪酸和挥发性成分的变化研究

5．1 材料与仪器

5．1．1 材料与试剂

5．1．2 主要实验仪器

5．2 实验方法

5．2．1 室温长期氧化实验

5．2．2 大豆油的感官评定

5．2．3 大豆油POV值的测定

5．2．4 大豆油脂肪酸组成和含量的测定

5．2．5 大豆油挥发性成分的测定

5．3 结果与讨论

5．3．1 大豆油的感官评定结果

5．3．2 大豆油POV值的测定结果

5．3．3 大豆油不饱和脂肪酸组成的测定结果

5．3．4 大豆油中己醛和壬醛含量的测定结果

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

附录 研究生期间发表论文

致谢

声明