恒温恒湿培养箱模拟贮藏条件下油脂氧化与风味劣变的动态监测及预测模型构建
2025-05-08 09:42 0次
摘要
本研究利用恒温恒湿培养箱模拟不同贮藏条件，对油脂氧化与风味劣变过程进行动态监测，并构建预测模型。通过测定过氧化值、酸价等氧化指标，结合气相色谱 - 质谱联用技术分析风味物质变化，同时开展感官评价。研究结果表明，温湿度显著影响油脂氧化速率与风味劣变进程，基于实验数据建立的预测模型能较好拟合和预测油脂品质变化，为油脂贮藏保鲜和品质管控提供理论依据与技术支持。
一、引言
油脂是食品工业的重要原料，也是人们日常饮食的关键组成部分，其品质直接关系到食品的口感、营养与安全。在贮藏过程中，油脂极易发生氧化反应，不仅会导致脂肪酸结构改变，产生过氧化物、醛、酮等氧化产物，还会引发风味劣变，产生令人不悦的哈喇味，降低油脂的食用价值和安全性。温度和湿度是影响油脂氧化和风味变化的重要环境因素，精准模拟贮藏环境，深入探究其对油脂品质的影响机制，对延长油脂货架期、提升产品质量至关重要。
恒温恒湿培养箱能够精确控制环境温湿度，为模拟不同贮藏条件提供了稳定可靠的实验平台。通过在培养箱内设定特定温湿度参数，模拟油脂在实际贮藏过程中可能经历的环境变化，动态监测油脂氧化与风味劣变过程，进而构建预测模型，有助于提前预判油脂品质变化趋势，指导企业优化贮藏工艺和制定合理的销售策略。目前，虽然已有不少关于油脂氧化和风味变化的研究，但利用恒温恒湿培养箱系统性地开展动态监测和模型构建的研究仍相对不足，本研究旨在填补这一空白。
二、材料与方法
（一）实验材料
选取市场上常见的大豆油、菜籽油、花生油和橄榄油作为实验对象，均购自正规超市，且为同一批次产品，确保初始品质一致。实验所需化学试剂包括三氯甲烷、冰乙酸、碘化钾、硫代硫酸钠等，均为分析纯，购自知名化学试剂公司。
（二）实验设备
采用高精度恒温恒湿培养箱，温度控制范围为 0 - 80℃，精度可达 ±0.1℃；湿度控制范围为 20% - 95% RH，精度为 ±2% RH。同时配备气相色谱 - 质谱联用仪用于风味物质分析，电子天平用于样品称量（能精确到 0.0001g），电位滴定仪用于测定氧化指标等。
（三）实验设计
将每种油脂分别装入若干干净、干燥的棕色玻璃瓶中，密封后放进恒温恒湿培养箱。实验设置了 4 组不同的贮藏环境：A 组温度 25℃、湿度 60% RH；B 组温度 35℃、湿度 60% RH；C 组温度 25℃、湿度 80% RH；D 组温度 35℃、湿度 80% RH。每组条件下都准备 3 个相同的样品进行平行实验。
（四）动态监测指标与方法
氧化指标测定
过氧化值（POV）：采用滴定法进行测定。具体操作是称取一定量的油脂样品，用三氯甲烷和冰乙酸的混合溶液将其溶解，再加入饱和碘化钾溶液，在避光的条件下让它们反应一段时间，最后用硫代硫酸钠标准溶液进行滴定，根据滴定过程中消耗标准溶液的体积，计算出油脂的过氧化值。
酸价（AV）：使用电位滴定法。称取适量油脂样品，溶解在乙醚和乙醇的混合溶液中，然后用氢氧化钾标准溶液进行滴定，根据滴定达到终点时消耗标准溶液的体积，计算出酸价。
风味物质分析
运用顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用技术。先取一定量的油脂样品放入顶空瓶，插入固相微萃取头，在特定温度下萃取其中的风味物质。之后把萃取头插入气相色谱 - 质谱联用仪的进样口，让风味物质解吸并进行分析。通过与标准谱库对比，确定风味物质的成分，并利用峰面积归一化的方法对各种风味物质进行定量分析。
感官评价
挑选 10 名经过专业培训的人员组成感官评价小组，定期对油脂样品进行评价。从色泽、气味和滋味三个方面，采用 9 分制评分标准进行打分，分数越高代表油脂品质越好。所有评价都在专门的感官评价室进行，保证每次评价的环境条件相同。
三、结果与分析
（一）油脂氧化动态变化
在不同的贮藏条件下，大豆油、菜籽油、花生油和橄榄油这四种油脂的过氧化值和酸价，都随着贮藏时间的增加而上升。温度和湿度对油脂氧化的速度影响很大，在高温高湿的 D 组条件下，油脂氧化的速度最快，过氧化值和酸价上升得最多；而在低温低湿的 A 组条件下，油脂氧化的速度相对较慢。其中，橄榄油在各种条件下都表现出较好的氧化稳定性，这可能是因为它含有较多的单不饱和脂肪酸和抗氧化物质；相比之下，大豆油由于不饱和脂肪酸含量较高，氧化的速度就比较快。
（二）油脂风味劣变动态变化
随着贮藏时间的推移，油脂中的风味物质在种类和含量上都发生了明显改变。通过气相色谱 - 质谱联用仪分析，检测出了醛类、酮类、醇类、酯类等多种风味物质。在贮藏刚开始的时候，油脂中的风味物质主要是具有油脂特有香气的酯类；但随着氧化反应的进行，醛类和酮类等氧化产生的物质越来越多，这些物质就是导致油脂产生哈喇味的主要原因。感官评价的结果和风味物质分析的结果一致，在贮藏后期，油脂的气味和滋味评分明显降低，哈喇味变得非常明显。
（三）预测模型构建
根据实验得到的油脂氧化指标数据和对应的贮藏时间，我们选择了多种非线性回归模型，比如 Logistic 模型、指数模型等进行拟合尝试。通过比较不同模型的拟合优度、均方误差等指标，最终确定了最适合的预测模型。以过氧化值为例，建立的模型可以用来描述在不同贮藏时间下，油脂过氧化值的变化趋势。经过检验，这个模型对油脂过氧化值的预测结果和实际情况比较接近，能够较好地预测不同贮藏条件下油脂的氧化过程。
四、结论
本研究借助恒温恒湿培养箱模拟多种贮藏条件，对油脂氧化和风味劣变过程进行了全面的动态监测，并成功构建了预测模型。研究发现，温度和湿度是影响油脂品质变化的关键因素，高温高湿的环境会加速油脂的氧化和风味劣变。我们建立的预测模型能够比较准确地预测油脂在不同贮藏条件下品质的变化趋势，这为油脂企业制定合理的贮藏方案、延长产品的保质期提供了科学的参考依据。
不过，本研究只选取了四种常见的油脂进行实验，在未来的研究中，可以进一步扩大研究范围，涵盖更多种类的油脂。同时，在构建模型时，还可以考虑加入更多的环境因素和油脂自身的特性参数，进一步优化模型，让预测结果更加准确，从而为油脂产业的发展提供更全面、更有效的技术支持。
(责任编辑：luohe)
