米糠油中谷维素的热降解及稳定性调控机制

The higher smoke point of rice bran oil makes it ideal for frying, in which gamma-oryzanol is one of major nutraceuticals and it refers to a group of ferulic acid esters of phytosterols and triterpene alcohols. The degradation products of gamma-oryzanol under a high temperature, such as phytosterols oxidation products, may cause unhealthy effects on human. However, limited information is currently known about the degradation mechanism of gamma-oryzanol in food processing. Therefore, to explain the underlying mechanism, the effects of temperature, concentrations and oxidation degree of gamma-oryzanol, metals, light, and oxidation degree of rice bran oil will be studied by advanced analytic technologies. The effects of degradation products on the quality of rice bran oil can help us find out the key factor for stability regulation of gamma-oryzanol via interaction with natural exogenous antioxidants. This project is important for the quality control of rice bran oil in Chinese cooking and consumers' health.

米糠油是一种烟点较高，适用于煎炸的理想食用油。谷维素系植物甾醇阿魏酸酯和三萜醇类阿魏酸酯的混合物，是存在于米糠油中的一种主要的功能性物质。在高温条件下，谷维素的降解产物可能是有毒副作用的甾醇氧化物。目前少量的研究集中于谷维素在简单条件下的降解，而米糠油在复杂条件下热加工过程中谷维素的降解机制尚不清楚，降解产物的安全性也无报道。本项目拟实验不同的热加工条件（温度、谷维素浓度和氧化程度、金属离子、光照、油脂的氧化程度），采用现代分离手段和质谱技术对产物进行分离和鉴定，阐明谷维素的热降解规律和机理；通过探讨降解产物对米糠油品质的影响，明确外源性天然抗氧化剂对谷维素降解的调控机制，为米糠油在烹饪过程中的质量控制提供理论支撑，对保障米糠油的质量及消费者的健康意义重大。

稻米油的脂肪酸比例均衡，被世界卫生组织推荐为三大健康油种之一，稻米油特有的功能活性因子谷维素（1%～3%）具有多种活性功效。研究谷维素的热加工适应性和明确稻米油的油炸适用性，将对稻米油烹饪过程中的质量控制、稻米油产业发展及谷维素功能性制品的开发，具有科学指导意义。本项目的主要研究内容如下：1）研究环境条件对谷维素稳定性的影响，2）探究谷维素热降解原因及规律；3）以市售菜籽油为对照，研究油炸对市售稻米油的谷维素稳定性及劣变品质影响，明确稻米油油炸适用性。主要结论如下：.（1）温度对谷维素在油脂介质中的热降解有显著影响，温度在90~120 ℃时表现极佳的热稳定性，在150~210 ℃内随着温度升高降解速率加快，同时谷维素的热降解符合一级反应动力学方程，活化能为104.52 kJ/mol；谷维素的稳定性随着样品量的增大而提高；光照和氧气环境下都可加速谷维素热降解；添加金属离子加速谷维素热降解，离子金属性越弱催化效果越强。.（2）探究谷维素热降解规律。①谷维素在空气环境下热重分析呈现两阶分解，第一阶热分解温度在300 ℃左右开始，第二阶热分解开始温度在420 ℃左右，属于放热反应；通过热重分析说明在加热180 ℃下谷维素稳定性好；②对椰子油预氧化后再加热处理，可加速谷维素热降解；③介质油脂不饱和双键越多，谷维素保留率越低，其在油脂中的降解速率为茶油 < 红花籽油 <紫苏油。结果表明，油脂中谷维素在热加工条件下的降解原因是谷维素作为清除自由基的抗氧化剂被降解，而不是自身受热分解。④探究谷维素热降解规律。在180 ℃加热过程中甾醇类物质和谷维素含量逐渐降低，产物中含有微量反式阿魏酸，谷维素发生断裂而生成甾醇类物质和反式阿魏酸，甾醇类物质和阿魏酸再发生下一步反应。.(3)在油炸条件下，稻米油经反复油炸16 d后谷维素保留率降低至10.54%，总甾醇类物质损耗率为55.33%；稻米油中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸含量有所增加，多不饱和脂肪酸含量显著减少；尽管稻米油中生育酚含量低于菜籽油，反复油炸结果显示稻米油热稳定性更好；稻米油β-胡萝卜素含量始终高于菜籽油；稻米油丙二醛及共轭二烯含量的增长速率均低于菜籽油；稻米油色泽变化小于菜籽油；两种油在反复油炸过程中黏度均有所提高，但稻米油的黏度增长率低于菜籽油。基于此，稻米油显示了比菜籽油更佳的油炸适用性。