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Oxitest是以氧化誘導時間來表征產(chǎn)品的氧化穩(wěn)定性,以90℃、6bar、上樣量4.5g(以粉末中油脂質(zhì)量計)條件下樣品的氧化誘導時間測定為例。儀器加熱到設定溫度后,將稱量好的樣品放入反應槽中,密封。在樣品測定過程中,儀器自動向反應槽中充入高純氧氣,待反應槽內(nèi)達到設定壓力后,開始自動記錄反應槽內(nèi)壓力變化。反應槽內(nèi)的壓力變化可分為三個階段:初始平穩(wěn)階段、快速下降階段、反應完全階段。在加速氧化的初期,反應槽內(nèi)的氧氣壓力維持恒定,隨著時間的延長,氧化反應開始,氧氣壓力逐漸下降。在初始平穩(wěn)階段和快速下降階段內(nèi)做兩條切線,交點即為氧化誘導時間。樣品與氧氣反應的能力決定該儀器的測定的產(chǎn)品氧化誘導時間。
Oxitest分析粉末油脂氧化穩(wěn)定性的參數(shù)優(yōu)化
Oxitest氧化誘導時間(記作:IPo)受到樣品質(zhì)量、加速氧化溫度和氧氣壓力等參數(shù)的影響。通過單因素實驗,優(yōu)化確定Oxitest測定粉末油脂氧化穩(wěn)定性的加速氧化條件。
樣品質(zhì)量對IPo的影響
測定時,粉末質(zhì)量直接影響測定的油脂質(zhì)量,而油脂的質(zhì)量又會直接影響氧化反應速率,進而對氧化誘導時間的測定產(chǎn)生影響。以DHA粉末油脂進行實驗,取不同質(zhì)量,氧氣壓力6bar,于90℃加速氧化測定其氧化誘導時間IPo。隨著粉末質(zhì)量的增加,誘導時間不斷降低,這是由于粉末越多,粉末中油脂量越大,與氧氣更加容易發(fā)生氧化反應。這說明,粉末油脂中油脂質(zhì)量是影響IPo的關鍵因素。結(jié)合儀器說明書和文獻中的樣品質(zhì)量設定值,利用Oxitest測試粉末油脂產(chǎn)品時,上樣量以樣品中的油脂質(zhì)量計,保持在4.5g。
溫度對IPo的影響
Oxitest儀測定110℃、100℃、90℃條件下7個PUFA粉末油脂的IPo,所有樣品測定時的氧氣壓力為6bar,樣品中油脂含量4.5g。隨著溫度的增加,樣品的氧化誘導時間不斷減少。當溫度為Oxitest*高氧化溫度110℃時,樣品的氧化誘導時間在3-5h范圍內(nèi),不能區(qū)別不同樣品之間氧化穩(wěn)定性的差異。隨著溫度的降低,樣品的誘導時間增加,不同樣品之間誘導時間的差異逐漸明顯。參考IPr的*佳范圍10-20h,在此范圍內(nèi),Oxitest也能表征不同產(chǎn)品之間的氧化穩(wěn)定性差異。因此,將Oxitest的氧化誘導時間也限定在10-20h之間,確定*佳加速氧化溫度為90℃。
氧氣壓力對IPo的影響
氧氣壓力的大小會直接影響樣品的氧化反應速率,同樣對氧化誘導時間的測定產(chǎn)生影響。因而,需考察確定測定時的適宜氧氣壓力。在110℃、樣品中油脂質(zhì)量4.5g條件下,改變氧氣壓力,測定樣品的氧化誘導時間。兩種樣品氧氣壓力增大,氧化反應速度不斷加快,誘導時間下降。當氧氣壓力達到*高8bar時,樣品的誘導時間較小,不能區(qū)別不同樣品之間的氧化穩(wěn)定性。當氧氣壓力降低到4bar以下時,氧化反應速率**降低,儀器難以計算出氧化誘導時間結(jié)果。在未加說明的情況下,利用Oxitest測定出的粉末油脂氧化誘導時間,均是在6bar氧氣壓力條件下進行的。
因而,Oxitest測定粉末油脂氧化穩(wěn)定性的*適條件為溫度90℃,氧氣壓力6bar,樣品中油脂含量為4.5g。
Oxitest用于粉末油脂氧化穩(wěn)定性檢測的可行性
壁材對IPo的影響
在110℃、6bar氧氣壓力下,Oxitest同樣對5種壁材進行測試。測試過程中,麥芽糊精和辛烯基琥珀酸淀粉酯的氧氣壓力保持恒定。在加速氧化初期,酪蛋白酸鈉、乳清濃縮蛋白、脫鹽乳清粉三種樣品的氧氣壓力呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。這可能是由于蛋白中殘留的油脂發(fā)生了氧化反應。經(jīng)過25h的加速氧化后,氧氣壓力下降到5bar左右并保持平衡,氧化已基本停止,整個過程壓力下降不大。結(jié)合樣品在110℃、6bar條件下的氧化誘導時間,在3-5h左右,該時間段內(nèi),壁材氧化所致的氧氣壓力下降非常小,而粉末樣品氧化所致氧氣壓力可下降到2bar左右。因此,壁材對于Oxitest誘導時間的計算影響可忽略。
PUFA粉末油脂Oxitest氧化誘導時間與氧化穩(wěn)定性的比較
(1)自然存放過程中PUFA粉末油脂的IPo
產(chǎn)品的氧化誘導時間主要取決于其與氧氣的反應能力,隨著儲藏時間的延長,粉末油脂發(fā)生部分氧化,其與氧氣的反應能力逐漸減小,表現(xiàn)為樣品的IPo呈逐漸增加的趨勢。由樣品的過氧化值變化可知,樣品分別在常溫儲藏9個月和6個月后完全變質(zhì),過氧化值超過標準限定值。此時,兩種樣品的IPo均比初始值增大了2h左右,且與初始氧化誘導時間具有**性差異,這說明Oxitest不適合表征完全變質(zhì)的粉末油脂的氧化穩(wěn)定性。
(2)60℃存放PUFA粉末油脂的IPo
Oxitest測定了60℃儲藏的PUFA粉末油脂樣品,評估其對氧化嚴重的粉末油脂樣品氧化穩(wěn)定性的檢測情況。隨著加速氧化時間的延長,樣品的IPo呈逐漸增加的趨勢,同樣與樣品實際氧化穩(wěn)定性變化情況不符。利用Oxitest分析菜籽油60℃加速氧化過程中的穩(wěn)定性,結(jié)果表明,加速氧化時間越長的樣品,Oxitest氧化誘導時間越長。這說明Oxitest不適合表征已經(jīng)發(fā)生嚴重氧化的樣品的氧化穩(wěn)定性。
(3)不同抗氧化劑添加量PUFA粉末油脂的IPo
驗證Oxitest用于粉末油脂抗氧化性能評估的可行性,利用Oxitest在90℃、氧氣壓力6bar、粉末中油脂含量4.5g條件下,測定中添加了不同抗氧化劑的粉末油脂的氧化誘導時間IPo。
與IPr的結(jié)果相同,添加了TBHQ的粉末油脂,IPo增加*大,抗氧化能力*好。AP的抗氧化效果強于VE。這同樣與文獻報道的結(jié)果一致,說明Oxitest同樣能夠表征粉末油脂的抗氧化性能。然而,添加了VE的粉末油脂,IPo也隨著VE添加濃度的增加而增加,這一結(jié)果與IPr的變化趨勢不同。這是由于兩種氧化誘導時間的加速氧化溫度不同,IPr是在120℃下測定的,高溫可能會影響VE的結(jié)構(gòu),造成其抗氧化性能降低。評價方法會對油脂抗氧化能力的結(jié)果產(chǎn)生影響,高溫加速氧化條件下的實驗結(jié)果與常溫儲藏條件下的結(jié)果存在差異。溫度過高,某些易揮發(fā)的抗氧化劑(BHA、BHT)會損失,抗氧化性能下降,某些酚類物質(zhì)會分解。加速氧化溫度越低,其結(jié)果與常溫儲藏的結(jié)果越接近。
因此,Oxitest能夠表征粉末油脂的氧化穩(wěn)定性,對于熱敏性的抗氧化劑的抗氧化效果表征更好。
(4)Oxitest測定7種PUFA粉末油脂的氧化穩(wěn)定性和貨架期比較
進一步評價Oxitest測定結(jié)果的可靠性,根據(jù)阿倫尼烏斯方程可知,將各樣品的溫度倒數(shù)和誘導時間倒數(shù)作圖,可以得到樣品誘導時間的擬合方程以及斜率,并能推算出樣品的活化能和貨架期。
7種樣品的擬合方程相關系數(shù)均大于0.99,整體高于Rancimat的擬合方程相關系數(shù)。由方程推算出的樣品活化能范圍在61.16~85.32kJ/mol。同時,也與DHA魚油的活化能值62kJ/mol接近。顯然,Oxitest推算出的活化能結(jié)果符合實際情況。但是,根據(jù)5種常溫儲藏樣品的實驗結(jié)果,按照《全球DHA和EPA組織(GODE)》標準,Oxitesst推算出的產(chǎn)品貨架期小于產(chǎn)品實際的貨架期,這可能是由于儀器本身的加速氧化條件引起的,但這并不影響儀器準確表征響粉末油脂的氧化穩(wěn)定性。
因此,Oxitest可用于新制備的DHA、ARA類PUFA粉末油脂的氧化穩(wěn)定性評估,亦可用于添加不同抗氧化劑粉末油脂的氧化穩(wěn)定性評估;但是,不可用于已經(jīng)發(fā)生氧化的PUFA粉末油脂的氧化穩(wěn)定性評估。