核桃在我国所有木本油料作物中的产量位居首位[1]，核桃油作为核桃的深加工产品，富含多不饱和脂肪酸和甾醇、维生素E、角鲨烯等多种脂肪伴随物，具有健脑、降血脂等功效，是一种理想的保健油脂[2]。然而，核桃油由于多不饱和脂肪酸含量高，在加工、储存和使用过程中易受到多种因素（如光照、氧气、温度等）影响而发生氧化酸败[3-5]，导致其风味发生改变、营养物质含量降低，缩短货架期。因此，选择合适的瓶装材料是减缓核桃油氧化速率、延长保质期的重要因素[6]。
尽管在油脂包装材料方面已有一些研究成果，如郭健[7]等的研究发现亚麻籽油聚合物包装的亲水性对其氧化变化有较大影响；丁明[8]等研究表明对贮藏茶油酸价和过氧化值影响因素最大的是容器材质；李敏利[9]等的研究结论是葵花籽油的瓶内残氧量越低越有利于质量稳定。但关于瓶装材料对核桃油氧化稳定性和预测货架期的影响却未见报道。低场核磁共振技术广泛应用于食品质量控制，具有分析快、易操作、低成本等优点，郭娟[10]证实低场核磁共振技术可用于玉米脂肪酸值预测；徐广飞[11]等研究表明低场核磁共振技术可用于食用油氧化的快速评价，因而可用于核桃油脂氧化的评价。
本研究以核桃油为原料，分别以不同瓶装材料盛装，利用Schaal 烘箱法进行加速氧化实验，对核桃油的氧化稳定性和预测货架期进行探讨，以期为核桃油瓶装材料的选择提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
自制核桃油：核桃仁原料购自正规网络销售平台，经液压榨油机压榨3 h 获取，过滤后置于4 ℃冰箱内保存。
异辛烷为色谱纯：重庆川东化工集团有限公司；NaOH 标准溶液（0.01 mol/L）、Na2S2O3 标准溶液（0.01 mol/L）：上海易恩化学技术有限公司；碘化钾、酚酞指示剂、淀粉指示剂、石油醚（沸程30～60 ℃）、三氯甲烷、冰乙酸、乙醚、甲醇、硫酸氢钠等均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司；37 种脂肪酸甲酯混合标准溶液：上海安谱实验科技股份有限公司。
GC 9720 福立气相色谱仪（配备氢火焰离子化检测器）：浙江福立分析仪器股份有限公司；MS 104 TS 万分之一电子天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；CP-Sil 88 毛细管柱（100 mm×0.25 mm，0.20 µm）：美国安捷伦有限公司；NMI20-040V-I低场核磁共振（LF-NMR）分析仪：苏州纽迈电子科技有限公司；WSL-2 色差仪：上海悦丰仪器仪表有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 实验油样的制备
称取核桃油12 份，每份500 g，分别置于6个500 mL烧杯、3个500 mL马口铁罐和3个500 mL玻璃油瓶中（如图1），其中3 个烧杯装油样中不添加抗氧化剂，作为空白对照组，其余油样中加入油质量0.02%的特丁基对苯二酚（TBHQ）抗氧化剂，充分搅拌溶解。
图1 瓶装材料形状及规格
Fig.1 Shape and specifications of packaging materials
注：A 为烧杯；B 为玻璃油瓶；C 为马口铁罐。
Note: A is the beaker; B is a glass oil bottle; C is a tinplate can.
1.2.2 油脂加速氧化实验
采用Schaal[12]烘箱法，按照Schaal 烘箱法的1 d 相当于25 ℃下贮藏16 d。将油样敞口置于65 ℃数显恒温干燥箱中，持续24 d，每天每个处理共取样45 g 用于检测酸价、过氧化值、折光指数、色差、脂肪酸组成及含量、驰豫特性等指标。
1.2.3 理化指标的测定
酸价的测定参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》；
过氧化值的测定参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》；
折光指数的测定参照GB/T 5527—2010《动植物油脂 折光指数的测定》。
1.2.4 色差的测定
在室温下使用色差仪对核桃油进行测定，测定前使用标准白板进行校正，每组测定重复3 次，得到表示色度的L*、a*、b*值。其中，L*表示样品的明亮度；a*表示样品的红绿度；b*表示样品的黄蓝度。
1.2.5 脂肪酸组成及含量的测定
参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》中第三法，对比待测样与37 种混合脂肪酸标准溶液的出峰时间确定其脂肪酸种类，以峰面积归一化法进行定量。
1.2.6 LF-NMR 弛豫特性的测定
取待测油样于水浴中恒温至32.00 ℃，吸取2.5 mL 注入LF-NMR 玻璃管（直径25 mm）中待测。将样品放入检测器后等待60 s，再使用CPMG脉冲序列测量[13]。
设置LF-NMR 检测参数为：磁场强度0.50 T；质子共振频率21 MHz；谱宽250 kHz；90°脉冲宽度7.52 μs；180°脉冲宽度15.52 μs；回波个数8 000；回波时间250 μs；累加采样8 次，重复采样等待时间1 500 ms。
通过系统自带反演软件将自由诱导指数衰减曲线转换成横向弛豫特性数据，T2W 是将样品看作整体组分分析时的单组分弛豫时间；将样品看作多组分分析时，可得到样品的多组分弛豫图谱峰比例面积（按出峰时间从小到大命名为S21、S22……S2i）等弛豫特性数据。
1.3 数据处理
每个实验重复3 次，数据以平均值(标准偏差表示；用Origin 2019 对实验数据进行绘图；数据的统计分析采用SPSS 26.0 软件进行。
2 结果与分析
2.1 核桃油理化指标及色差分析
核桃油酸价的变化如图2 所示，随着加速氧化时间的延长，瓶装核桃油的酸价呈缓慢上升趋势[14]，玻璃油瓶装核桃油和马口铁罐装核桃油的酸值略高于烧杯装核桃油和对照的酸价，玻璃油瓶装核桃油的酸值在第12 d 时出现了陡升陡降，与吴雪辉[15]、张磊[16]等研究的现象相似，敞口贮藏条件下样品的稳定性较差。在整个加速氧化过程中，各瓶装核桃油酸价均在二级核桃油[17]要求范围内。
图2 瓶装材料对核桃油酸价的影响
Fig.2 Effect of packaging materials on the acidity value of walnut oil
核桃油过氧化值的变化如图3 所示，随着加速氧化时间的延长，对照的过氧化值快速上升，在第4 d 时达到0.25 g/100 g（国标限定值[18]）；马口铁罐、烧杯和玻璃油瓶装核桃油的过氧化值呈缓慢上升的趋势，分别在第7、10 和21 d 时达到，按照折算系数计算，空白对照、添加TBHQ的马口铁罐、烧杯、玻璃油瓶盛装核桃油的预测货架期分别为64、112、160 和336 d。马口铁罐中存在一定的微量金属元素，可能会与抗氧化剂反应[19]，也可能促进油脂和氧气接触[22]，导致油脂加速氧化，烧杯装核桃油的预测货架期是对照的2.5 倍，说明油中添加TBHQ 能有效延长货架期。值得注意的是，玻璃油瓶装核桃油的过氧化值在第12 d 时出现了短暂的急剧上升，和酸价的骤变保持了一致性，这一类现象发生的原因主要是油脂氧化过程中的氢过氧化物在不断的产生和分解[20]。
图3 瓶装材料对核桃油过氧化值的影响
Fig.3 Effect of packaging materials on the peroxide value of walnut oil
折光指数及色差的变化如图4～5 所示，核桃油的折光指数在加速氧化过程中变化不明显，对照和烧杯装核桃油在第13 d 时变化到1.673，而玻璃油瓶装核桃油和马口铁罐装核桃油在第19 d时分别为1.674 和1.672。
图4 瓶装材料对核桃油折光指数的影响
Fig.4 Effect of packaging materials on the refractive Index of walnut oil
图5 瓶装材料对核桃油色差的影响（L*、a*、b*）
Fig.5 Effect of packaging materials on the color difference of walnut oil
色泽是反应油脂质量变化最直观的指标之一，核桃油的色差在加速氧化过程的变化不明显，直至实验结束，核桃油的L*、a*、b*值在小范围内波动，自加速氧化过程第1 d 至结束，核桃油的a*值略有增加，可能是因为油脂发生了回色现象[21]，其与磷脂残留、金属离子、生育酚及色素氧化等有关[22]。
2.2 核桃油脂肪酸组成及含量分析
核桃油主要含有5 种脂肪酸，分别为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和α-亚麻酸。这5 种脂肪酸在加速氧化过程中的变化如图6～10 所示。
图6 瓶装材料对核桃油棕榈酸的影响
Fig.6 The impact of packaging materials on palmitic acid in walnut oil
2.2.1 饱和脂肪酸变化分析
棕榈酸和硬脂酸是核桃油中主要的两种饱和脂肪酸[23]，它们在贮存过程中的变化较小[24]。
核桃油棕榈酸的变化如图6 所示，在加速氧化过程中，对照核桃油的棕榈酸含量缓慢上升，其它包装核桃油的棕榈酸含量缓慢下降，棕榈酸含量的大小排序是：对照>烧杯>马口铁罐，玻璃油瓶的棕榈酸含量波动较频繁，这可能与取样均匀度有关。
加速氧化过程中核桃油硬脂酸的变化如图7所示，对照和烧杯装核桃油的硬脂酸含量基本不变，马口铁罐和玻璃油瓶装核桃油的硬脂酸含量则略低，以玻璃油瓶装核桃油在加速氧化过程前期的含量降幅较为明显。
图7 瓶装材料对核桃油硬脂酸的影响
Fig.7 The impact of packaging materials on stearic acid in walnut oil
2.2.2 不饱和脂肪酸变化分析
核桃油中含量最高的2 种脂肪酸是油酸和亚油酸[25]，占脂肪酸含量的62.5%以上[17,26]，长链脂肪酸受氧化影响的程度高于短链脂肪酸，是核桃油易氧化变质的原因[27]。核桃油油酸的变化如图8 所示，加速氧化过程各处理的油酸含量缓慢增加，与孙田娇[28]的结果一致。在加速氧化过程的前中期，对照和烧杯装核桃油的油酸含量略低于马口铁罐和玻璃油瓶装核桃油，它们于加速氧化过程的后期逐渐超过后者。加速氧化结束后，不同瓶装核桃油的油酸含量均有不同程度的增加，按照增幅排序分别是对照、烧杯、马口铁罐、玻璃油瓶。
图8 瓶装材料对核桃油油酸的影响
Fig.8 The impact of packaging materials on oleic acid in walnut oil
加速氧化过程中核桃油亚油酸的变化如图9所示，整个加速氧化过程中，玻璃油瓶装核桃油的亚油酸含量先曲折上升后基本保持不变，是所有处理中最高的，而对照核桃油的亚油酸含量缓慢下降，至加速氧化实验结束降低到60.99%，是四个处理中下降幅度最大的。自加速氧化第18 d起至实验结束，各处理的亚油酸含量差异明显，玻璃油瓶和马口铁罐装核桃油的亚油酸含量略高于初始值，对照和烧杯装核桃油的亚油酸含量较初始值偏低，是因为亚油酸的烯丙烯基较为活跃，在贮存过程中容易被氧化[29-30]，同时也侧面说明玻璃油瓶和马口铁罐的氧气接触面小与减小亚油酸的损失有关。
图9 瓶装材料对核桃油亚油酸的影响
Fig.9 The impact of packaging materials on linoleic acid in walnut oil
核桃油α-亚麻酸的变化如图10 所示，在加速氧化过程中各处理的α-亚麻酸含量在逐渐下降，这是由于亚麻酸的高不饱和度使其在氧化初期的链反应过程易被引发[31]，氧化过程中α-亚麻酸不断氧化降解，这与Suri、张东等[32-33]的结果一致。α-亚麻酸含量以对照的下降幅度最大，其次是马口铁罐，然后是玻璃油瓶，最后是烧杯。
图10 瓶装材料对核桃油α-亚麻酸的影响
Fig.10 The impact of packaging materials on α-linolenic acid in walnut oil
2.3 核桃油低场核磁弛豫特性分析
核桃油的低场核磁弛豫特性如图11～13 所示。核桃油的单组分驰豫时间变化如图11 所示，随着加速氧化时间的延长，T2W 信号幅度整体呈下降趋势，是由于加速氧化过程中油脂聚合物逐渐增多，使得分子间作用力增强，氢质子自由度降低[34]，进而降低了T2W；在加速氧化过程中，所有处理的T2W 在加速氧化的第8 d 发生骤降，与卢海燕的结果接近[35]，这可能与核桃油中的水分蒸发有关；之后的11 d 内T2W 逐渐增加，自加速氧化第19 d 后，马口铁罐和烧杯装核桃油的T2W 维持在118 ms 左右，而玻璃油瓶装核桃油逐渐增加至126.62 ms，对照则逐渐降低至106.00 ms。值得注意的是，在加速氧化的第8～19 d 里，各处理的T2W 表现出良好的线性关系，可为核桃油油脂氧化程度的判定和预测提供思路。
图11 瓶装材料对核桃油单组分驰豫时间（T2W）的影响
Fig.11 The impact of packaging materials on T2W in walnut oil
核桃油驰豫峰面积变化如图12 所示，在整个加速氧化过程中，不同处理的 S21 峰面积在69.20%～76.46%波动，呈现缓慢上升的趋势；S22峰面积在22.59%～28.94%波动，呈现缓慢下降的趋势。S22 峰主要代表受不饱和键影响的氢质子，而S21峰则代表受不饱和键影响较小的氢质子[36]，随着加速氧化进程的推进，油脂不饱和度下降，饱和脂肪酸含量上升，因此S21 峰呈上升趋势，S22 峰则呈下降趋势。
图12 瓶装材料对核桃油驰豫峰面积（S21、S22）的影响
Fig.12 The impact of packaging materials on S21 and S22 in walnut oil
横向驰豫时间图谱上小于25 ms 的弛豫峰信号与水质子的变化更为相关[37]，为简化表述选择人为剔除，核桃油横向驰豫时间图谱变化如图13所示，四个处理的横向驰豫图谱均较初始时发生了左移，这主要是核桃油的自动氧化生成了大量的氢过氧化物，使得分子间作用力增强，质子密度增大，减弱其移动性[38-39]。图13（a）中，按S21 峰起始时间排序为马口铁罐<烧杯<对照<玻璃油瓶，图13（b）中，按S21 峰起始时间排序为对照<烧杯<马口铁罐<玻璃油瓶，造成两图中左移量差异较大的原因可能是后续加速氧化时间不同导致的。
图13 瓶装材料对核桃油横向驰豫时间图谱的影响
Fig.13 The impact of packaging materials on the distribution of T2 relaxation times in walnut oil
注：a 为油脂过氧化值达0.25 g/100 g 时，b 为实验终点。
Note: a represented the lipid peroxide value reaching 0.25 g/100 g, b was the endpoint of the experiment.
3 结论
本研究通过以不同包装材料对核桃油包装后进行Schaal 烘箱法加速氧化实验，并对核桃油样品的理化指标、脂肪酸组成、低场核磁共振驰豫特性的变化趋势进行分析，明确了不同包装材料对核桃油氧化稳定性和预测货架期的影响。以过氧化值≤0.25 g/100 g 为限，添加TBHQ 的烧杯、马口铁罐、玻璃油瓶盛装核桃油和空白对照的预测货架期分别为160、112、336 和64 d，在预测货架期内，核桃油酸价均在二级核桃油要求范围内。三种包装材料对添加TBHQ 的核桃油氧化稳定性强弱顺序为：玻璃油瓶>烧杯>马口铁罐；核桃油长期贮藏建议以玻璃油瓶盛装为佳。
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