加热条件下大豆油中BHA的损耗及其对大豆油品质影响

谭丹丹 毕艳兰 杨国龙 柴秀航

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

加热条件下大豆油中BHA的损耗及其对大豆油品质影响

谭丹丹 毕艳兰 杨国龙 柴秀航

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

以不含外源性抗氧化剂大豆油为原料，采用烘箱法，结合HPLC和HPLC-MS，研究加热条件下丁基羟基茴香醚（BHA）的挥发、转化规律及其对大豆油品质的影响，并对其挥发和转化产物A进行分析研究。结果表明：不同加热温度下，BHA添加量（≤200 mg／kg）与其抗氧化效果呈正比；高温下BHA抗氧化效果明显减弱，与其会发生损耗有关。BHA损耗率随加热温度的升高和时间的延长而增加，而添加量对损耗率影响较弱；加热条件下大豆油中的BHA主要以挥发形式损耗，少量转化为其他产物：3，3’-二羟基-4，4’-二叔丁基-6，6’-二甲氧基联苯、2’，6-二叔丁基-4’，4-二甲氧基二苯醚和两者的部分同分异构体。因此，在加热条件下，BHA对大豆油具有一定的抗氧化性，同时也会发生挥发和转化损耗。

加热 丁基羟基茴香醚 损耗 挥发 转化 大豆油

天然油脂受自身结构影响，在高温加热过程会产生氢过氧化物及醛、酮等刺激性小分子物质，造成油脂氧化酸败，影响食品风味及正常食用，甚至危害人体健康［1］。目前延缓和预防油脂氧化酸败最有效的方法是向油脂中添加抗氧化剂［2］。因合成抗氧化剂BHA、TBHQ等具有高效、相对安全等优点而广泛应用于油脂行业［3］。

目前，国内外学者对BHA在油脂中的抗氧化效果已有一定研究［4-6］。Tsaknis等［4］研究了 175℃下，添加量为200 mg／kg的BHA和BHT对橄榄油、玉米油及其混合物的过氧化值、极性组分等影响；Gordon等［5］研究了添加量为100 mg／kg不同抗氧化剂（BHA、TBHQ）在80℃和煎炸条件下对菜籽油过氧化值的影响。研究表明BHA在高温下抗氧化效果会明显减弱［6］，推测这可能与BHA在高温下发生损耗有关。Augustin等［7］将含 200 mg／kg BHA的棕榈油分别以180℃静态加热和125～130℃煎炸，发现BHA均会发生损耗；Hamama等［8］研究证实了185℃下纯品BHA置于空气中加热会发生挥发和转化损耗，并对部分转化产物进行分析；Lin等［9］利用同位素标记法发现：180～190℃加热4.5 h后，氢化大豆油中64.8%的BHA发生挥发，24.1%未挥发物中约含55%的未知转化物，其极性要小于BHA本身，但并未对转化产物具体分析。

本研究以不含外源性抗氧化剂大豆油为原料，研究不同加热温度、时间、添加量下BHA的损耗及其对大豆油品质的影响，并对其损耗途径及其转化产物进行了详细分析，旨在为BHA在煎炸油中的使用及其转化产物在油脂中的安全问题研究提供支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

一级大豆油（不含外源性抗氧化剂）：河南阳光油脂集团有限公司。

1.2 仪器

Waters 2695高效液相色谱分析仪（配有可变波长紫外检测器）、液相色谱-质谱联用仪Q-Tof：美国 Waters公司。

1.3 试剂

BHA（纯度≥98.5%）：美国 Sigma-Aldrich公司；甲醇（色谱纯）：美国VBS公司。

1.4 主要方法

1.4.1 大豆油理化指标测定

酸价测定［10］：参考 GB／T 5009.37—2003；过氧化值测定［11］：参考 AOCS Cd 8053；茴香胺值测定［12］：参考 GB／T 24304—2009；全氧化值计算［1］：TV＝4PV+p-AnV，式中：PV为油样过氧化值／mmol／kg；p-AnV为油样茴香胺值。

1.4.2 油样配制

准确称取大豆油1.05 kg（精确到0.1 mg）于1.25 L干净纯净水瓶中，加入0.21 g BHA（精确到0.1 mg），剧烈摇晃使之完全溶解，得到含200 mg／kg BHA的大豆油（T2）。同样方法配制含100 mg／kg BHA的大豆油（T4）。其中T1代表未添加外源性抗氧化剂的大豆油。

1.4.3 油样加热处理

取1.4.2配制的大豆油1 kg（精确到0.1 mg），加入到2 000mL烧杯（Φ142mm×185mm）中，置于烘箱中，于不同温度下不同时间间隔取样，每次取样8 g左右。同时做空白对照试验。

1.4.4 油样中BHA的萃取

准确称取2 g左右（精确到0.1 mg）的油样于试管中，用5 mL移液管移取4 mL甲醇，振荡2 min，3 000 r／min离心1 min，取上层清液于10 mL容量瓶中，重复上述操作，依次加入3 mL甲醇2次，合并上清液并用甲醇定容至10mL，过0.45μm有机滤膜过滤，进HPLC分析。

1.4.5 HPLC法定量检测大豆油中BHA的含量

色谱柱：SunFire C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流速：0.8 mL／min；柱温：35℃；进样量：20μL；紫外检测波长：280 nm；流动相：0.5%乙酸水∶甲醇 ＝30∶70（V／V）。

1.4.6 HPLC-MS测定物质结构

离子源：ESI；质量分析器：离子阱；色谱柱：同1.4.5；进样量：5μL；CID能量：2 V；离子模式：正离子；相对分子质量：100～1 000；流动相：见2.2.1。

1.4.7 油样中BHA损耗率／p计算

式中：C1和C2分别为加热前后油样中BHA的含量／mg／kg。

1.5 数据处理

数据使用SPSS 16.0和Origin 8.0软件进行统计学和绘图分析。

2 结果与讨论

2.1 加热条件下BHA对大豆油品质的影响

采用烘箱法，考察了BHA在不同加热温度（60、120、180℃）、时间及添加量（100、200 mg／kg）下对大豆油品质的影响。

2.1.1 加热条件下BHA对大豆油酸价的影响

由表 1可知，同一加热温度下，T1、T2、T4的酸价均随时间延长略呈上升趋势（P＜0.05），这与Man等［13］研究结果一致；同一加热温度和时间下，T1、T2、T4的酸价基本相同（P＞0.05），表明 BHA对大豆油的酸价几乎无影响，主要是由于抗氧化剂一般只对油脂氧化起抑制作用，对油脂的水解基本无作用［14］。

表1 不同BHA含量大豆油的酸价随时间的变化

2.1.2 加热条件下BHA对大豆油过氧化值的影响

由表2可知，不同加热温度下，T1、T2、T4的过氧化值均随时间延长整体呈上升趋势（P＜0.05）；随着加热温度（≥120℃）的升高，T1、T2、T4在同一加热时间下的过氧化值均越来越低（P＜0.05），这是由于氢过氧化物的分解速率加快及油中溶氧量的下降所致［2］。同一加热温度下，T1、T4、T2的过氧化值依次减小（P＜0.05），表明BHA对过氧化值的上升有抑制作用，且添加量越多，抑制作用越强。这是由于BHA添加量越多，能够参与到油脂初级氧化自由基链反应中的氢质子越多，则抑制作用越强。

表2 不同BHA含量的大豆油的过氧化值随时间的变化

表3 不同BHA含量的大豆油的茴香胺值随时间的变化

180℃下，T1、T4、T2的过氧化值之间差异较60、120℃小，表明BHA对大豆油过氧化值的抑制作用与加热温度有关，即高温下BHA的抗氧化效果较低温弱。这可能与BHA在高温下会发生损耗有关。

2.1.3 加热条件下BHA对大豆油茴香胺值的影响

由表3可知，不同加热温度下，T1、T2、T4的茴香胺值均随加热时间的延长而增大（P＜0.05），且加热温度越高，茴香胺值增长速度越快，幅度越大（P＜0.05），这与 Yeo等［15］研究结果相同；同一加热温度下，T1、T4、T2的茴香胺值依次减小（P＜0.05），表明BHA对茴香胺值上升的抑制作用与其添加量呈正比。

2.1.4 加热条件下BHA对大豆油全氧化值的影响

结合2.1.4和2.1.5及刘翠芳等［2］研究可知，过氧化值在低温下较高温表征敏感，而茴香胺值刚好相反，两者呈互为消长关系，因此将两者结合采用全氧化值来表征加热条件下BHA对大豆油品质影响。

从图1可以看出：不同加热温度下，T2，T4，T1的全氧化值均随时间延长呈增大趋势（P＜0.05），且温度越高，三者的全氧化值越高（P＜0.05），三者间差距也变小，表明温度升高能够加快油脂氧化速率，同时BHA抗氧化效果也逐渐减弱；在同一加热温度下，三者全氧化值大小为：T1＞T4＞T2（P＜0.05），即BHA添加量越多，抗氧化效果越强。

综上，高温下BHA抗氧化效果较低温明显减弱，这与Hawrysh等［6］的研究结果相同。同时结合本试验对不同添加量下BHA对大豆油抗氧化效果的研究，推测高温下BHA抗氧化效果的降低可能与BHA会发生损耗有关。为此本试验对不同加热温度、时间及添加量下BHA在大豆油中的损耗率变化进行了研究，见2.2。

图1 不同BHA含量大豆油的全氧化值随时间的变化

2.2 加热条件下大豆油中BHA的损耗

由图2可知，T2和T4中BHA的损耗率均随加热时间的延长和温度的升高逐渐增加（P＜0.05）；同一加热温度和时间下，T4和T2中BHA损耗率相差较小（P＜0.05），前者略高于后者，表明BHA的添加量对其损耗率的影响较温度和时间的影响弱得多。以120℃为例，对T4和T2中BHA损耗率随时间的变化进行线性拟合并求导，结果见表4。比较T4和T2的BHA损耗速率方程，可知当时间x＜266 h时，T4中BHA的损耗速率略大于T2，即BHA初始添加量越多，越难损耗。另外，从两者的损耗加速度知，BHA的损耗速率随时间的延长缓慢减小。

图2 不同加热温度下大豆油中BHA的损耗率随时间的变化

有文献证实，BHA在高温加热条件下，主要以挥发和转化2种形式损耗［16］，为此针对加热条件下大豆油中BHA的主要损耗形式进行了研究，并确定可能存在的转化产物。

表4 120℃下大豆油中BHA的损耗速率方程

2.2.1 加热条件下BHA在大豆油中挥发损耗

将含2%BHA的大豆油100 g置于250 mL圆底烧瓶中于180℃下加热3 h，瓶口连接冷凝收集装置。反应结束后瓶口无结晶出现，这与TBHQ在瓶口形成结晶［2］不同。这是因为 TBHQ易升华，而BHA不易升华。将试验装置卸下，用甲醇淋洗冷凝管及其接口处，得甲醇吸收液于玻璃皿中，待甲醇挥发干净后，可观察到玻璃皿表面有许多细小液滴，之后用甲醇复溶进HPLC分析知，小液滴的主要成分为BHA，其质量分数为98.37%，约占油中初始BHA质量的22%，同时还含有少量的其他物质，极性小于BHA。

图3 180℃下BHA的部分转化关系

需说明的是：采用1.4.5中BHA的测定方法，不能分离出BHA可能存在的转化产物，因此本节将流动相改为：A：甲醇，B：0.5%乙酸水，其中 A：0～8 min，80%；8～10 min，80%～95%；10～50 min，95%；50～52 min，95%～80%；52～60 min，80%，其余条件不变。

2.2.2 加热条件下BHA在大豆油中转化损耗

为研究加热条件下BHA在大豆油中的转化产物，将含2%BHA的大豆油置于180℃烘箱中，加热3 h后进行萃取（i），同时以180℃下加热3 h的不含BHA的大豆油（ii）及 BHA纯品（iii）为对照，以2.2.1中的HPLC方法分析，发现BHA在大豆油中加热后的转化产物极少，约占总含量的0.1%，且均与其在空气中加热后的部分转化产物出峰时间相同，推测为同一种物质。为此，本试验以在空气中经180℃加热3 h的纯品BHA为研究介质，进HPLC-MS，间接分析BHA在油脂中的转化产物。通过HPLCMS知，与油脂中BHA转化产物具有相同保留时间的质谱峰的质荷比分别为359.22（+）和343.19（+），由此知180℃下，BHA在大豆油的转化产物的分子量为358和342。

图3推测了BHA的部分转化关系，其中分子量为358的物质（1）～（4）为BHA的自由基形成的二聚体，互为同分异构体，这些物质结构与Hamama等［8］的研究结果相类似；分子量为342的物质（5）由两分子的BHA脱水缩合而成，此物质结构与Hui等［17］报道物质互为同分异构体。由图3可知，加热条件下，BHA的酚羟基不会氧化成醌，而是经聚合反应生成其二聚体，这与Hui等［17］报道的BHA在190℃能氧化成特丁基苯醌（TQ）不一致。理论上TQ一般由TBHQ氧化而成，并不是由BHA氧化而成，此报道结果可能与当时的研究手段有限有关。

3 结论

加热条件下，BHA对大豆油具有一定的抗氧化性；高温下（≥120℃），BHA在大豆油中的抗氧化效果明显低于常温，这与其发生损耗有关。加热条件下，大豆油中BHA的主要损耗形式为挥发，极少发生转化。由于BHA在空气中加热与其在油脂中加热得到的转化产物可能会有所差异，因此需对BHA在油脂中的转化产物进行更深入研究；另外，BHA的各种转化产物的毒理学性质也需进一步研究。

［1］毕艳兰.油脂化学［M］.北京：化学工业出版社，2005：60-93

［2］刘翠芳.加热体系中特丁基对苯二酚 （TBHQ）的迁移与转化规律及其抗氧化机理研究［D］.郑州：河南工业大学，2013

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［5］Gordon M H，KourkimskåL.The effects of antioxidants on changes in oils during heating and deep frying［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1995，68（3）：347-353

［6］Hawrysh Z J，Shand P J，Lin C，et al.Efficacy of tertiary butylhydroquinone on the storage and heat stability of liquid canola shortening［J］.Journal of the American Oil Chemists′Society，1990，67（9）：585-590

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［9］Lin FS，Warner CR，Fazio T.Alteration of phenolic antioxidants in heated vegetable oil［J］.Journal of the American Oil Chemists′Society，1981，58（7）：A789-A792

［10］GB／T 5009.37—2003，食用植物油卫生标准的分析方法［S］

［11］AOCS：Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists′Society［S］.4nd edn.，Champaign，AOCSPress，1993，Method Cd 8-53

［12］GB／T 24304—2009动植物油脂茴香胺值的测定［S］

［13］Man Y B，Tan CP.Effects of natural and synthetic antioxidants on changes in refined，bleached，and deodorized palm olein during deep-fat frying of potato chips［J］.Journal of the American Oil Chemists′Society，1999，76（3）：331-339

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［16］Sanhueza J，Nieto S，Valenzuela A.Thermal stability of some commercial synthetic antioxidants［J］.Journal of the American Oil Chemists′Society，2000，77（9）：933-936

［17］Hui Y H著.贝雷：油脂化学与工艺学［M］.徐生庚，裘爱泳，译.第五版.北京：中国轻工业出版社，2001：285-384，514-607.

Loss Rules of BHA and the Effect of BHA on the Quality of Soybean Oil Under Heating Condition

Tan Dandan Bi Yanlan Yang Guolong Chai Xiuhang
（School of Food Science and Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

Volatilization and transformation rules of butylated hydroxyanisole（BHA）in soybean oil and its effect on the quality of soybean oil were studied by oven method with HPLC and HPLC-MS.At the same time，its volatilization and transformation products in soybean oilwere studied in details under high temperature condition.The results were as follows：under different heating temperatures，the addition of BHA（≤200 mg／kg）was proportional to the antioxidant properties.The antioxidant properties of BHA were significantly weakened under the high temperature condition which was related to the loss of BHA was The loss of BHA was positively related to the heating temperature and time，however，the additive amount hardly affect the loss.Volatilization was themajor pathway for BHA loss in the soybean oil at high temperatures，meanwhile a small portion of BHA was transformed to other substances，such as：3，3＇-dihydroxy-4，4＇-di-tert-butyl-6，6＇-dimethoxy-biphenyl／2＇，6-di-tert-butyl-4＇，4-dimethoxy ether and their isomers.Under the heating condition，BHA has the antioxidanteffects to the soybean oil.At the same time，it can volatilize and transform.

heating，butylated hydroxyanisole（BHA），loss，volatilization，transformation，soybean oil

TS202.3

A

1003-0174（2015）07-0064-06

时间：2015-05-05 06：54

网络出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2864.TS.20150505.0654.008.html

国家自然科学基金（31271883）

2014-09-14

谭丹丹，女，1990年出生，硕士，脂质化学与品质

毕艳兰，女，1969年出生，教授，脂质化学与品质