黄粉虫油热氧化过程中酸败异味的演化规律及关键标志物识别

本研究针对富含多不饱和脂肪酸的黄粉虫油在热加工过程中易发生氧化酸败的问题，通过系统监测不同温度(120-180°C)和时间(0.5-8h)处理下氧化指标(酸价、过氧化值、p-茴香胺值)和挥发性氧化产物的变化规律。研究发现高温(≥160°C)长时间(≥4h)加热会显著促进次级氧化产物特别是低分子醛类的生成，其中(2E,4E)-癸二烯醛等13种化合物被确定为酸败异味的关键贡献者。该研究为黄粉虫油在食品工业中的合理热加工提供了重要理论依据。

随着全球人口的持续增长，传统食品系统面临巨大压力，可食用昆虫作为一种可持续的营养来源正受到越来越多关注。在众多可食用昆虫中，黄粉虫(Tenebrio monitor)因其高营养价值而备受青睐，特别是其油脂部分含有丰富的不饱和脂肪酸，包括具有生理活性的omega-3和omega-6多不饱和脂肪酸(PUFAs)，含量与鱼类相当且高于猪牛肉。然而，正是这些具有健康益处的PUFAs使得黄粉虫油在热加工过程中极易发生氧化变质，产生令人不悦的酸败异味，严重影响其感官品质和营养价值。

油脂氧化是一个复杂的自由基链式反应过程，始于氢过氧化物(初级氧化产物)的形成，随后分解产生醛类、酮类、醇类和烃类等挥发性次级氧化产物。这些化合物特别是短链醛酮类物质，通常带有鱼腥味、油漆味等令人不快的异味特征。不同不饱和脂肪酸的氧化途径各异：油酸(C18:1)主要生成辛醛、壬醛等；亚油酸(C18:2)产生己醛、2,4-壬二烯醛等；而α-亚麻酸(C18:3)则生成2,4-庚二烯醛等特定挥发性物质。

为解决黄粉虫油在热加工过程中的氧化稳定性问题，韩国圆光大学的研究团队在《FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY》上发表了题为"Evolution of oxidation markers and rancid off-flavors in Tenebrio monitor mealworm oil during thermal oxidation"的研究论文。该研究通过模拟实际烹饪温度(120°C、140°C、160°C和180°C)和处理时间(0.5-8小时)，系统考察了黄粉虫油在热氧化过程中的质量变化规律。

研究采用了一系列标准分析方法：通过AOCS方法测定酸价、过氧化值和p-茴香胺值评估氧化程度；采用气相色谱分析脂肪酸组成变化；运用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术鉴定挥发性氧化产物；并利用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对不同热处理条件下的油样进行分类和差异性分析。

酸价、过氧化值和p-茴香胺值的变化

研究发现，黄粉虫油的初始酸价(0.49 mg KOH/g)低于橄榄油、紫苏籽油等植物油，表现出良好的初始品质。随着加热温度升高和时间延长，酸价呈现上升趋势，尤其在160°C和180°C下前2小时内快速增加，但最终值仍低于食品法规限值。过氧化值在所有条件下均持续增加，前30分钟内快速上升，表明热处理显著加速了初级氧化产物的积累。p-茴香胺值的变化模式更为复杂，在180°C加热4小时后出现急剧上升，表明次级氧化产物的大量生成。

脂肪酸组成的变化

未加热黄粉虫油的脂肪酸组成分析显示，饱和脂肪酸(SFAs)占22%，不饱和脂肪酸(UFAs)占78%，更接近植物油的特征。油酸和亚油酸是主要脂肪酸，占总量的65%以上。加热过程中，多不饱和脂肪酸含量普遍下降，而单不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸比例有所增加，这种变化在高温长时间条件下更为明显。棕榈酸与亚油酸比值(P/L)随温度升高略有增加，但未呈现显著的线性增长趋势。

挥发性氧化产物的变化

研究共鉴定出70种挥发性化合物，包括27种醛类、10种醇类、9种酮类等。未加热油中以己醛为主，而加热后新生成或浓度显著增加的化合物包括18种醛类、6种醇类等。其中，(E)-庚-2-烯醛、(2E,4E)-癸-2,4-二烯醛、己醛和2-戊基呋喃等亚油酸氧化产物在加热油中含量最为丰富。高温(≥160°C)长时间(≥4h)加热条件下，这些化合物的生成速率和积累量显著增加。

PLS-DA分析揭示温度和时间对氧化的影响

PLS-DA模型清晰展示了不同热处理条件下黄粉虫油挥发性化合物谱的差异。随着温度升高和处理时间延长，油样在得分图上呈现规律性分布，且这种分布在高温下更为迅速。

分析确定了13种关键挥发性氧化产物，包括丁醛、(2E,4E)-庚-2,4-二烯醛、(2E,4E)-癸-2,4-二烯醛等，这些化合物主要来源于油酸和亚油酸的氧化，被认为是黄粉虫油酸败异味的主要贡献者。其中，(2E,4E)-癸-2,4-二烯醛因其在酸败油脂中的高气味活性和本研究中的显著积累，被确定为最重要的异味化合物。

本研究系统阐明了黄粉虫油在热氧化过程中的质量变化规律，发现温度是影响氧化速率的关键因素。在120-140°C条件下，脂肪酸降解和挥发性化合物形成较为缓慢；而在160-180°C下，短时间内即发生快速且显著的变质。研究确定了13种与酸败异味密切相关的关键挥发性氧化产物，为黄粉虫油的质量控制和异味评价提供了重要标志物。这些发现对黄粉虫油作为新型食用油脂在食品工业中的合理应用具有重要指导意义，强调需要避免高温长时间加热以保持其风味品质和营养价值。