探究花生油脂肪酸组成与凝固时间的关系

作者简介：高冠勇，（1979.05-），男，汉族，山东省临沂市莒南县人，高级工程师，研究方向：粮油食品加工。

摘要：花生油作为常见食用油，其品质备受关注，然而花生油在低温下常会出现凝固现象，影响食用油的外观，也在一定程度上给使用带来不便，凝固现象主要与花生油中脂肪酸的组成密切相关，因此针对60款花生油进行系统分析，测定饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的含量，并确定其与凝固时间的皮尔逊相关系数，同时对脂肪酸含量和凝固时间的关系进行曲线拟合。结果显示：统计分析花生油不饱和脂肪酸含量（81.19 %）高于饱和脂肪酸（18.03 %），饱和脂肪酸与凝固时间呈显著负相关（r = - 0.831），不饱和脂肪酸与凝固时间呈显著正相关（r = 0.848），且不同脂肪酸与凝固时间相关性各异。以饱和脂肪酸含量和凝固时间拟合曲线方程为y=0.89x2-36x+377，该模型有价值但因R²= 0.8 存在局限，后续将深入实验，增加花生油品种，采用不同的食用油进行分析，综合多变量提升拟合优度，以精准预测凝固时间，优化生产决策，为花生油生产企业在油脂储运等环节提供可靠的理论依据。

关键词：花生油，脂肪酸，凝固时间，拟合曲线

中图分类号：TS225.1  文献标识码：A

Abstract：Peanut oil， as a common edible oil， has drawn much attention regarding its quality. However， peanut oil often solidifies at low temperatures， which affects the appearance of the edible oil and， to some extent， brings inconvenience to its use. The solidification phenomenon is mainly closely related to the composition of fatty acids in peanut oil. Therefore， a systematic analysis was conducted on 60 types of peanut oil. The contents of saturated fatty acids and unsaturated fatty acids were measured， and their Pearson correlation coefficients with the solidification time were determined. Meanwhile， the relationship between the fatty acid contents and the solidification time was fitted by curves.The results showed that statistically， the content of unsaturated fatty acids in peanut oil （81.19%） was higher than that of saturated fatty acids （18.03%）. There was a significant negative correlation between saturated fatty acids and solidification time （r = - 0.831）， and a significant positive correlation between unsaturated fatty acids and solidification time （r = 0.848）. Moreover， the correlations between different fatty acids and solidification time varied. The curve fitting equation between the content of saturated fatty acids and the solidification time was y = 0.89x² - 36x + 377. Although this model was valuable， it had limitations due to an R² value of 0.8. In the follow-up work， in-depth experiments will be carried out. More varieties of peanut oil will be added， and different edible oils will be analyzed. Multiple variables will be integrated to improve the goodness of fit， so as to accurately predict the solidification time and optimize production decisions， providing a reliable theoretical basis for peanut oil production enterprises in aspects such as oil storage and transportation.

Key words： peanut oil， fatty acids， solidification time， fitting curve;

花生油，作为日常生活与食品工业中不可或缺的优质油脂，以其丰富的营养价值而闻名。它是不饱和脂肪酸的优质来源，油酸有助于改善血脂状况，为心血管健康保驾护航[1]；亚油酸作为人体必需脂肪酸，在众多生理机能的维持与调节中发挥着关键作用[2]。同时，其所富含的维生素 E 等抗氧化剂，犹如忠诚的卫士，有效延缓油脂的氧化进程，确保其在储存过程中营养成分不流失且品质稳定[3]。

然而，花生油的卓越之处不仅体现在营养成分上，其物理性质同样值得深入探究。在不同的温度环境下，花生油会呈现出各异的状态[4]，而油脂凝固这一复杂的物理化学现象尤为引人注目。油脂凝固并非仅仅取决于单一因素，而是多种内在成分相互作用的结果[5]。其中，脂肪酸组成在这一过程中扮演着核心角色[6]。饱和脂肪酸凭借其规整的分子结构、直线状的碳链以及较强的分子间作用力，往往倾向于推动油脂凝固进程；与之相反，不饱和脂肪酸因双键的存在致使分子链弯曲，难以形成紧密排列，从而对凝固产生抑制效果[7]。而实际情况并非如此简单，不同种类脂肪酸之间的协同或拮抗关系错综复杂，并且油脂中的其他成分也会参与其中，共同影响着凝固的进程与结果。

鉴于脂肪酸组成与花生油凝固时间的紧密关联对其生产、储存、运输以及产品质量等多方面均具有深远意义，本研究旨在深入剖析这一关系，通过系统的研究与分析，揭示脂肪酸组成与凝固时间的关系，为优化花生油的生产工艺、提升产品质量稳定性提供坚实的理论依据，助力油脂行业迈向更加精细化、科学化的新高度。

1材料与方法

1.1材料与试剂

60款花生油样品，市购；甲醇，氢氧化钾，异丙醇，分析纯。

1.2仪器与设备

FA224电子天平，舜宇恒平仪器公司；Agilent 7820气相色谱，安捷伦科技有限公司；Agilent 1220液相色谱仪，安捷伦科技有限公司。KB-240低温培养箱，德国Binder。

1.3试验方法

1.3.1凝固实验

准确称取50 g不同的花生油样品，倒入标记好的清洁干燥容器，将盛样容器依次置于置物架上，保持间隔，一起放入 5 ℃低温培养箱，开启温度监测设备以监控温度，确保实验期间温度稳定在 5 ℃左右。

1.3.2脂肪酸分析

参照国家标准 GB5009.168 - 2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》中的第三法“归一化法”[8]。

色谱条件：色谱柱为100 m×0.25 mm×0.2 μm的毛细管色谱柱，进样器温度：270 ℃，检测器温度：280 ℃；初始温度100 ℃，保持13 min，控制升温速率和温度，100 ℃～180 ℃，升温速率10 ℃/min，保持 6min；180 ℃～200 ℃，升温速率1 ℃/min，保持20 min；200 ℃～230 ℃，升温速率4 ℃/min，保持10.5 min；载气为 He，分流比为100：1，进样体积：1.0 μL。

1.4数据分析

采用SPSS 18.0 进行统计分析， 采用 origin 2018 进行辅助绘图。所有实验做3次平行。P＜0.05 认为差异有统计学意义。

2结果与分析

2.1不同脂肪酸组成统计分析

对60款不同花生油样进行统计分析，其中，不饱和脂肪酸含量相对较高，在81.19±1.61 %范围内，饱和脂肪酸含量相对较低，为18.03±1.52 %范围中，饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的含量在一定程度上影响着花生油在低温下的物理性质，可能与花生油在低温下出现絮凝现象密切相关[9]。饱和脂肪酸中，棕榈酸（9.37±1.60 %）硬脂酸（3.4±0.40 %）等的长链饱和结构及分子间的作用力使其具备形成结晶核的特性[10]，花生酸（1.26±0.33 %）虽含量少但在油脂结构和相互作用方面有其独特性，油酸（40.23±7.18 %）的双键结构以及亚油酸（30.42±5.02 %）的多双键复杂结构较为突出[11]，这些均为深入探究花生油在低温环境中絮凝现象背后的机制以及开展后续相关研究提供了重要的数据支撑与理论依据。

2.2饱和脂肪酸与凝固时间的关系

植物油是由多种脂肪酸与甘油结合形成的甘油三酯的混合物，不同植物油所含脂肪酸种类和比例不同，进而导致油脂凝固产生差异，实验测得饱和脂肪酸和凝固时间的皮尔逊相关系数r = -0.831 ，饱和脂肪酸含量和凝固时间之间呈现出显著的负相关关系。随着饱和脂肪酸含量的增加，凝固时间会缩短；反之，饱和脂肪酸含量降低时，凝固时间会增加。这是由于饱和脂肪酸分子结构较为规整，碳链呈直线状且没有双键[12]，在低温下容易紧密排列形成结晶，从而促使花生油凝固。另一方面，饱和脂肪酸分子间存在作用力[13]，随着饱和脂肪酸含量增加，分子间的作用力增强，油脂分子紧密堆积，降低了体系的能量状态，从而促进了凝固过程的发生，崔昆等人[14]将猪油、羊油和牛油分别添加到大豆油、玉米油和葵花油中，进行低温冻结试验，观测其凝固过程的变化规律，并据此对其进行鉴定。实验表明动物油是饱和脂肪，在常温下容易凝固，而植物油在常温下是液态油，含不饱和脂肪酸多。由此说明，饱和脂肪酸含量越高，油脂越容易发生凝固，在低温环境下凝固所需时间越短。

2.3不饱和脂肪酸与凝固时间的关系

实验测得的不饱和脂肪酸含量与凝固时间的皮尔逊相关系数r=0.848，不饱和脂肪酸与凝固时间之间呈现出显著的正相关关系。由于不饱和脂肪酸含有一个或多个双键，其分子结构的不饱和度使得分子链存在一定的弯曲[15]，分子间难以像饱和脂肪酸那样紧密排列，在低温下环境中，不饱和脂肪酸含量较高时，双键会使分子产生 “弯曲” 或 “扭曲” 的形状，使得分子不能有规律地排列形成晶核并逐渐长大，因此，不饱和脂肪酸对花生油的凝固有抑制作用，进而延长花生油的凝固时间。其中，油酸作为单不饱和脂肪酸，亚油酸作为多不饱和脂肪酸，在不饱和脂肪酸中的含量较高，可能会降低油脂的凝固倾向。Hong等人[16]对马油进行了研究，在低温结晶过程中，分离了马油的饱和和不饱和脂肪酸，然后评估了冷却曲线、浊点、碘值和 DSC 热性能。结果显示，在分离前，马油的浊点接近 25.6 ℃（54.3  min），分离后，液相和固相的浊点分别在约 7.6 ℃（289.7 min）和 29.4 ℃（36.5 min），液相马油的碘值最高，这表明不饱和脂肪酸含量较高的液相马油凝固时间较晚，而饱和脂肪酸含量较高的固相马油凝固时间较早，从侧面反映了不饱和脂肪酸含量与凝固时间的关系。

2.4其他脂肪酸含量对凝固时间的影响

饱和脂肪酸中的花生酸和山嵛酸与凝固时间的皮尔逊相关系数|r|＞0.8，两变量之间具有高度相关性，棕榈酸与凝固时间的皮尔逊相关系数0.5≤|r|<0.8，两变量之间具有中度相关性，豆蔻酸、硬脂酸、木焦油酸与凝固时间的皮尔逊相关系数0.3≤|r|<0.5，两者之间有相关性，但相关性较差。单个不饱和脂肪酸与凝固时间的皮尔逊相关系数均为不相关，但总的不饱和脂肪酸含量与凝固时间相关性较强，这可能是因为单个不饱和脂肪酸可能会受到油脂中其他成分的干扰，如其他脂肪酸[17]、磷脂[18]等。Hoan等人[19]聚焦鲶鱼油生产，利用柠檬酸脱胶、活性炭漂白等处理方法对其进行加工，原油的磷脂含量为 18.10 mg/kg，经系列处理后精炼油的磷脂含量降至 3.84 mg/kg；原油的凝固点是 24 ℃，处理后的精炼油凝固点降低至 - 2.0 ℃，由此可见，磷脂的存在会对油脂凝固产生一定的影响。这些成分会与单个不饱和脂肪酸发生相互作用，从而掩盖或减弱其对凝固时间的作用。当观察总的不饱和脂肪酸含量时，其分子间会产生协同作用。虽单个不饱和脂肪酸对凝固时间的影响易被掩盖，但整体而言，它们含双键致分子形状不规则、阻碍结晶等共同特性会凸显[20，21]。随着不饱和脂肪酸总量增多，阻碍结晶作用不断累积，进而对凝固时间产生明显影响。

2.5脂肪酸与凝固时间的拟合研究

在实际油脂生产过程中，依据脂肪酸含量来判断花生油凝固时间具有极为关键的意义，实现生产效益与产品质量的双向优化，分别以脂肪酸含量为横坐标，花生油完全凝固时间为纵坐标进行曲线拟合，在本次实验中，总共做了3组拟合曲线，分别是饱和脂肪酸含量与凝固时间的关系曲线、不饱和脂肪酸与凝固时间的关系曲线和饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸的比例与凝固时间的关系曲线，得到的拟合曲线方程分别为y=0.89x2-36x+377，R2=0.80、y=0.79x2-124x+4890，R2=0.81、y=3908x2-2033x+268，R2=0.80，如图1、图2、图3所示，该函数形式表明脂肪酸和花生油凝固时间之间呈现复杂的非线性关系。生产者凭借拟合曲线，提前对产品在低温环境下的流动性进行有效预估，安排合理的生产计划，对于包装材料的选择则更具针对性和灵活性，选择合适的包装材料以适应其较长时间保持液态的特性，或者调整储存仓库的温度控制策略，避免不必要的能耗浪费在防止油脂凝固上。

现有基于脂肪酸含量与花生油凝固时间的拟合模型虽有价值，但因R2在0.8左右存在局限。其仅能解释 80% 数据，在实际应用中，会使预测凝固时间与实际有偏差，为提升模型准确性与可靠性，后续将深入实验，增加花生油品种，采用不同的食用油进行分析，综合多变量提升拟合优度，纳入多变量描述复杂交互作用，精准预测凝固时间，为生产决策提供可靠依据，推动花生油生产工艺向精细化、科学化迈进，降低模型误差带来的风险与损失，增强产品质量与企业效益。

图1 饱和脂肪酸含量与凝固时间的拟合曲线

图2 不饱和脂肪酸含量与凝固时间的拟合曲线

图3 饱和/不饱和脂肪酸的比例与凝固时间的拟合曲线

3总结

本研究对 60 款花生油样的脂肪酸组成展开全面统计分析，统计分析其不饱和脂肪酸含量（81.19±1.61 %）高于饱和脂肪酸（18.03±1.52 %），通过实验测定，饱和脂肪酸与凝固时间呈显著负相关，其皮尔逊相关系数r=-0.831；不饱和脂肪酸与凝固时间呈显著正相关，r = 0.848。花生酸、棕榈酸、硬脂酸等饱和脂肪酸与凝固时间有不同程度相关性，单个不饱和脂肪酸与凝固时间的相关性较弱，总不饱和脂肪酸与凝固时间相关性较强。分别以脂肪酸含量为横坐标，花生油凝固时间为纵坐标进行曲线拟合，得到的拟合曲线方程分别为y=0.89x2-36x+377，y=0.79x2-124x+4890，y=3908x2-2033x+268，后续将深入实验，增加花生油品种，采用不同的食用油进行分析，综合多变量提升拟合优度，以精准预测凝固时间，优化生产决策，推动花生油生产工艺向精细化、科学化发展，提升产品质量与企业效益。

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