加热油脂体系中大豆甾醇酯的氧化稳定性与氧化机理研究

Phytosterols are the ingredients of functional foods. Phytosterols can effectively reduce plasma cholesterol concentration in humans, and are often added into food products as a form of sterol fatty acid esters. Phytosterols are easily oxidized during thermal food processing, producing phytosterol oxides which are potentially toxic. The oxidation mechanism of free phytosterols had been studied, but the oxidation stability of phytosterol esters in various food matrix has not been well investigated and the mechanism is also largely unknown. The present study is therefore to investigate the loss ratio, composition and structure of oxidation products of the soybean sterol esters with different fatty acid composition (different carbon chain length, saturation, n-series) in various oil systems using TLC, GC-MS, HPLC, HPLC-MS and NMR methods. The relationship between oxidation stability of soybean sterol esters and theirs structures (acyl fatty acid composition), fatty acid compositions and quality of oil in different oil heating systems will be elucidated, and the oxidation mechanism of phytosterol esters will be revealed. The present study will provide theoretical support for the research and development of phytosterol esters fortified oil products and the high value utilization of phytosterol esters.

植物甾醇是一种新资源食品成分，可以有效降低人体血清中的胆固醇浓度，常以其脂肪酸酯的形式添加到强化食品载体中。植物甾醇在食品加工过程中易发生氧化，产生对人体具有潜在危害的植物甾醇氧化物。目前关于游离植物甾醇的氧化特性及机理有较多研究，但是关于植物甾醇酯在食品基质中的氧化稳定性尚缺乏深入研究，其氧化机理也不清楚，限制了植物甾醇(酯)在食品领域的应用。针对这种现状，本课题拟以不同脂肪酸组成(不同碳链长度、不饱和度、n系列归属的脂肪酸)的大豆甾醇酯为研究对象，采用TLC、GC-MS、HPLC、HPLC-MS、NMR等方法，研究其在不同加热油脂体系中的损耗、氧化产物组成及化学结构，同时考察油脂品质的变化，阐明大豆甾醇酯在油脂加热体系中的氧化稳定性与其结构(酰基脂肪酸组成)、油脂脂肪酸组成及油脂品质的关系，揭示植物甾醇酯的氧化机理，旨在为植物甾醇酯强化油脂的研发及植物甾醇酯的高值化利用提供理论支撑。

植物甾醇是一种新资源食品成分，可以有效降低人体血清中的胆固醇浓度，常以其脂肪酸酯的形式添加到强化食品载体中。植物甾醇在食品加工过程中易发生损耗与氧化，降低使用效率，产生对人体具有潜在危害的氧化物，对油脂品质产生一定的影响。本项目首先对不同脂肪酸组成(不同碳链长度、不饱和度、n系列归属的脂肪酸)大豆甾醇酯的合成工艺进行了优化，并对合成的甾醇酯产品进行了纯化、表征及理化性质研究，结果表明：大豆甾醇不饱和脂肪酸酯的溶解度远大于游离大豆甾醇与大豆甾醇饱和脂肪酸酯；大豆甾醇饱和脂肪酸酯在大豆油中的溶解度相较与游离大豆甾醇并无明显改善；酯化过程显著降低了大豆甾醇的熔点和结晶点。建立了大豆甾醇酯氧化产物的定性定量分析方法。通过分析大豆甾醇酯的损耗率与氧化产物的含量与组成变化，揭示了油脂体系脂肪酸组成、甾醇结构、温度、添加量、外源抗氧化剂等因素对其热氧化稳定性的影响规律。系统分析了酰基脂肪酸组成不同的大豆甾醇酯对不同油脂体系品质的影响规律。结果表明：油脂体系脂肪酸组成、温度、添加剂量是影响大豆甾醇酯的热氧化稳定性的关键因素。大豆甾醇酯与油脂体系不饱和脂肪酸是一个相互影响的过程，一方面油脂体系不饱和脂肪酸保护大豆甾醇酯的热氧化，另一方面，大豆甾醇酯又对油脂体系具有抗氧化的作用。外源抗氧化剂的添加能有效抑制大豆甾醇酯的损耗与氧化。本研究阐明了油脂加热体系中大豆甾醇酯的氧化稳定性与其结构(酰基脂肪酸组成)、油脂体系脂肪酸组成及油脂品质的关系，在为植物甾醇酯强化油脂的研发及植物甾醇酯的高值化利用提供了理论支撑。