脂质氧化是食品变质的主要原因,导致酸败、异味、颜色变化和营养价值降低。了解脂质氧化机制对于制定延长含脂肪食品保质期的有效策略至关重要。
自由基链式反应(自氧化)
自氧化通过由三个阶段组成的自由基链机制进行。引发涉及从脂肪酸中夺取氢原子(通常在邻近双键的位置),产生脂质自由基(L·)。这是限速步骤,需要引发剂,例如热、光或金属离子。当脂质自由基与大气中的氧气反应形成过氧自由基 (LOO•) 时,就会发生传播,然后过氧自由基从另一个脂肪酸分子中夺取氢原子,产生脂质氢过氧化物 (LOOH) 和新的脂质自由基,从而使链永久化。当两个自由基物质结合形成非自由基产物时,就会发生终止,从而有效地结束链。
初级氧化产物与次级氧化产物
脂质氧化的初始产物是脂质氢过氧化物,无味无臭。这些初级氧化产物通过过氧化值来测量。随着氧化的进行,氢过氧化物通过均裂分解,形成二次氧化产物的复杂混合物,包括挥发性醛、酮、醇和烃。己醛源自亚油酸的氧化,是食品中脂质氧化的常用标记物。丙二醛 (MDA) 是通过硫代巴比妥酸反应物质 (TBARS) 测定法测量的另一种重要的副产物。
光氧化
光氧化与自动氧化不同,它涉及通过光和光敏剂(如叶绿素、核黄素和肌红蛋白)的作用产生单线态氧 (1O2)。单线态氧绕过引发步骤,直接与不饱和脂肪酸反应,反应速率比三线态氧高 1000 倍。通过使用不透明包装并在储存期间避光可以最大限度地减少光氧化。
酶氧化
脂氧合酶 (LOX) 是一种含铁酶,可催化含有 cis,cis-1,4-戊二烯结构的多不饱和脂肪酸的氧化。 LOX 产生的氢过氧化物进一步被氢过氧化物裂解酶裂解,形成挥发性醛和醇,从而赋予水果和蔬菜新鲜的风味。然而,豆类产品和谷类面粉中的液氧活性也会产生不良的草味或豆味。
诱导期和测量
诱导期是观察到氧化快速加速之前的时间。它代表内源性抗氧化剂活跃的阶段。 Rancimat 方法和差示扫描量热法 (DSC) 在高温下加速氧化以确定氧化稳定性。
抗氧化剂
抗氧化剂延迟或抑制脂质氧化。主抗氧化剂(断链)是自由基清除剂,可为过氧自由基提供氢原子。合成实例包括丁基羟基苯甲醚(BHA)、丁基羟基甲苯(BHT)和叔丁基氢醌(TBHQ)。天然抗氧化剂包括生育酚、抗坏血酸以及来自迷迭香、绿茶和葡萄籽提取物的多酚化合物。辅助抗氧化剂通过螯合促氧化剂金属、猝灭单线态氧或再生主抗氧化剂发挥作用。脂质氧化通过初级(过氧化值)和次级(TBARS、己醛)氧化产物进行评估,主要底物是脂质和油中的不饱和脂肪酸。 气相色谱 用于监测挥发性氧化产物,而脂肪提取方法 用于分离脂质进行分析。