八角、丹參和生姜抗氧化作用和維生素穩(wěn)定性保護比較研究

楊崇武,宋振帥,穆阿麗,李彥,杜秉海,姜淑貞*

1.山東農(nóng)業(yè)大學生命科學學院,山東泰安271018 2.山東農(nóng)業(yè)大學動物科技學院,山東泰安271018 3.青島市飼料獸藥檢測站,山東青島266000

八角、丹參和生姜抗氧化作用和維生素穩(wěn)定性保護比較研究

楊崇武1,宋振帥2,穆阿麗3,李彥3,杜秉海1,姜淑貞2*

1.山東農(nóng)業(yè)大學生命科學學院,山東泰安271018 2.山東農(nóng)業(yè)大學動物科技學院,山東泰安271018 3.青島市飼料獸藥檢測站,山東青島266000

研究八角、丹參、生姜對飼料中脂肪和維生素穩(wěn)定性的影響。選擇食品和飼料工業(yè)使用最廣泛的玉米粉和大豆粉為載體，每種載體中添加VA4500 IU/kg，維生素D31250 IU/kg，VE 12.5 IU/kg，維生素B10.90 mg/kg，維生素B23.0 mg/kg。每種載體原料均分為5個處理：對照組（CTR）不添加任何抗氧化劑；4個試驗組分別添加八角粉10 g/kg；丹參粉10 g/kg；生姜粉10 g/kg；BHT 150 mg/kg。配制好的實驗材料混合均勻，黑色鋁箔袋真空密封包裝，40°C恒溫貯存，于第0 d和60 d，測定過氧化值（PV）、酸價（AV）、霉菌總數(shù)、水分和相應維生素含量，每個樣本測定3個重復。研究結(jié)果表明：與對照組相比，添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT并沒有改善40°C真空避光密封60 d后玉米和大豆粉脂肪的PV和AV值，但提高了維生素A，D3、E和B1的測定值和存留率（P＜0.01）；添加10 g/kg丹參粉和10 g/kg生姜粉提高了兩種原料中維生素B2的測定值和存留率（P＜0.01），而10 g/kg八角粉和150 mg/kg BHT沒有改變維生素B2的穩(wěn)定性（P＞0.05）；對維生素的保護作用依次為：八角和丹參粉＞BHT＞生姜粉＞對照（P＜0.01）；八角粉、丹參粉和生姜粉的添加均顯著降低了兩種原料的霉菌總數(shù)，并且添加八角粉數(shù)值最低（P＜0.05），BHT可以減少大豆粉霉菌總數(shù)（P＜0.05）；八角、丹參、生姜和抗氧化劑不能改變避光、無氧、40°C高溫條件下脂肪的氧化穩(wěn)定性；八角粉、丹參粉、生姜粉可以用作維生素A、D、E、B1和B2的抗氧化保護添加劑，并且有抑制霉菌增長的作用。

八角;丹參;生姜;BHT;脂肪氧化;維生素穩(wěn)定性

在配合飼料生產(chǎn)過程中，維生素的穩(wěn)定性是關(guān)注的焦點。飼料原料中脂肪受到光、熱、氧氣和微生物的影響導致氧化，酸敗過程油脂代謝產(chǎn)生的醛、酮、醇、酯、烴等有害物質(zhì)，既能影響飼料適口性和動物健康，又可以導致維生素和很多活性物質(zhì)的破壞。氧化產(chǎn)物發(fā)生的自身氧化，常會引起維生素損失加重[1-4]。食物和動物飼糧中經(jīng)常添加抗氧化添加劑，抑制脂肪酸敗，防止油脂和類似物質(zhì)的氧化。BHT等化學合成的酚類抗氧化添加劑在食品和飼料生產(chǎn)中被廣泛使用，他們能向脂肪氧化過程自由基提供氫原子，使自由基轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化合物，從而中斷油脂自身氧化的鏈鎖反應，保護脂肪和維生素，然而，他們的副作用逐漸引起關(guān)注[5-7]。天然食物中存在多酚類化合物都是天然抗氧化有效成分，生姜中的姜酚、八角中的茴香腦、茴香醛和丹參中的丹酚酸等，都是典型的天然植物抗氧化物質(zhì)，這些天然植物能否像化學合成抗氧化添加劑那樣，抑制脂肪的酸敗，保護維生素活性，國內(nèi)外研究甚少。本研究以食品和飼料加工最常用的玉米和大豆粉為載體原料，選擇比較容易氧化的維生素A、D3、E、B1和B2為研究對象，系統(tǒng)研究了真空避光后，40°C高溫條件下，添加八角、丹參和生姜對飼料霉菌和脂肪氧化抑制以及維生素穩(wěn)定性的影響，以探明植物源抗氧化添加劑在排出光和氧的影響后、高溫條件下的抗氧化作用，為天然植物抗氧化添加劑開發(fā)提供理論和實踐基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

八角粉：產(chǎn)自廣西；丹參粉：產(chǎn)自山東泰安市；生姜粉：產(chǎn)自山東萊蕪市。三種植物源添加劑均為風干狀態(tài)，40目粉碎，密封避光保存作為試驗材料；BHT（Butylated hydroxytoluene)：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，購于阿拉丁公司。

玉米和大豆：按本國家飼料標準（GB 10363-89），選取山東地方玉米和大豆，40目粉碎。玉米粉：干物質(zhì)86.25%，粗灰分1.46%，粗脂肪3.14%，粗蛋白質(zhì)8.32%；大豆粉：干物質(zhì)87.05%，粗灰分3.94%，粗脂肪18.59%，粗蛋白質(zhì)37.05%。

1.2 試驗設計

選擇食品和飼料工業(yè)使用最廣泛的玉米粉和大豆粉為載體，參考動物日糧中基本的維生素添加量，每種載體中添加VA（維生素A乙酸酯）4500 IU/kg，維生素D31250 IU/kg，VE（維生素E乙酸酯）12.5 IU/kg，維生素B1（鹽酸硫胺）0.90 mg/kg，維生素B23.0 mg/kg。在此基礎上，每種載體均分為5個處理：對照組（CTR）不添加任何抗氧化劑；4個試驗組分別添加八角粉10 g/kg；丹參粉10 g/kg；生姜粉10 g/kg；BHT 150 mg/kg。將配制好的實驗材料混合均勻，分裝成250 g/袋，共12袋，黑色鋁箔袋真空密封包裝。分裝后的實驗材料儲存在40°C的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，于試驗的第0 d和60 d，從每個處理中取3個樣本袋，測定過氧化值（PV）、酸價（AV）、霉菌總數(shù)、水分和各種維生素含量。每個樣本測定3個重復。

1.3 測定方法

1.3.1 過氧化值測定測定過氧化值（Peroxide value,PV）樣品，在室溫下用乙醚浸泡12 h，用索氏提取器回收溶劑（＜45°C），稱取出脂肪凈質(zhì)量，在此基礎上用碘量法進行過氧化值的測定[8]。

1.3.2 酸價測定酸價（Acid value，AV）按測定過氧化值中飼料樣本脂肪的提取方法，提取脂肪后，以KOH溶液按標準滴定法測定酸價[9]。

1.3.3 霉菌總數(shù)測定按照GB/T 13092-2006測定。

1.3.4 水分測定按照GB/T 6435-2006進行，在105°C烘至恒重。1.3.4維生素測定通過高效液相色譜法按照國家標準測定樣品中維生素的含量。VA測定按照GB/T 17817-2010，VD測定按照GB/T 17818-2010，VE測定按照GB/T 17812-2008，VB1測定按照GB/T 14700-2002，VB2測定按照GB/T 14701-2002。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel進行初步處理，再采用SAS9.1軟件進行統(tǒng)計學處理。方差分析使用ANOVA，多重比較采用DUNCAN氏方法進行，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂肪氧化穩(wěn)定性及霉菌總數(shù)比較分析

在玉米和大豆粉補充了一定量維生素A，D3，E，B1和B2基礎上，再添加八角、丹參、生姜和BHT后，對玉米和大豆粉脂肪氧化穩(wěn)定性及霉菌總數(shù)影響的研究見表1。與對照組相比，添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，并沒有改善40°C真空避光密封60 d后玉米和大豆粉脂肪的PV和AV值。而兩種原料之間，無論是0 d還是存放到60 d，玉米粉脂肪的PV和AV值均極顯著高于大豆粉脂肪（P＜0.001）。添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉，兩種原料的霉菌總數(shù)均顯著降低于對照組和BHT處理組，并且添加八角粉數(shù)值最低（P＜0.05）；與對照組相比，添加150 mg/kg BHT可以減少大豆粉霉菌總數(shù)（P＜0.05），對玉米粉無影響（P＞0.05）。

2.2 維生素A、D和E穩(wěn)定性比較分析

添加八角、丹參、生姜和BHT后，對玉米和大豆粉中補充的維生素A，D3和E穩(wěn)定性的影響見表2。與對照組相比，玉米和大豆粉中添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，均提高了40°C真空避光密封貯存60 d后維生素A、D3和E的測定值和存留率（P＜0.01）。對于維生素A，無論是玉米粉還是大豆粉，60 d后的存留率依次為：八角和丹參粉＞BHT＞姜粉＞對照（P＜0.01）。八角粉、丹參粉、生姜粉和BHT的添加均降低了維生素D3和E的損失（P＜0.01），三種植物添加劑彼此之間以及與BHT之間差異不顯著（P＞0.05）。兩種原料之間比較，維生素A、D3和E穩(wěn)定性沒有顯著差別（P＞0.05）。

2.3 維生素B1和B2穩(wěn)定性比較分析

添加八角、丹參和生姜抗氧化添加劑和BHT后，對玉米和大豆粉中補充的維生素B1和B2穩(wěn)定性的影響見表3。玉米和大豆粉中添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，均提高了40°C真空避光密封貯存60 d后維生素B1的測定值和存留率（P＜0.01），三種植物添加劑彼此之間以及與BHT之間差異不顯著（P＞0.05）。與對照組相比，添加10 g/kg丹參粉和10 g/kg生姜粉提高了兩種原料中維生素B2的測定值和存留率（P＜0.01），而10 g/kg八角粉和和150 mg/kg BHT沒有改變維生素B2的穩(wěn)定性（P＞0.05）。兩種原料之間比較，維生素B2測定值沒有顯著差別（P＞0.05），而無論是存放0 d還是60 d，維生素B1測定值均差異極顯著（P＜0.01）。

3 討論

3.1 八角、丹參和生姜與脂肪氧化穩(wěn)定性

飼料或者食品在貯存和使用過程中，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生的有害物質(zhì)會降低飼糧適口性，影響動物采行為，嚴重可導致拒食、中毒、甚至死亡[2]。AV和PV值是食品和飼料最重要的質(zhì)量和安全指標[10-12]。因此，食物和動物飼糧中經(jīng)常添加抗氧化添加劑，抑制脂肪酸敗，防止油脂和類似物質(zhì)的氧化?；瘜W合成的酚類抗氧化添加劑在食品和動物飼糧中被廣泛使用，然而，他們的副作用逐漸被引起關(guān)注[13]。天然食物中存在多酚類化合物都是天然抗氧化有效成分，如生姜中的姜酚、八角中的茴香腦、茴香醛和丹參中的丹酚酸等，其抗氧化功效完全可以與化學合成的酚類抗氧化添加劑相媲美。

導致飼料和食品中脂肪AV和PV變高的原因主要是光、熱、氧氣和微生物等。為了證明八角、丹參、和生姜中的多酚類化合物的抗氧化作用。本研究以食品和飼料加工最常用的玉米和大豆粉為原料，研究了40°C真空避光條件下，高溫對添加不同天然植物抗氧化添加劑和BHT后脂肪氧化穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，并沒有影響玉米和大豆粉脂肪的PV和AV值，說明這些抗氧化添加劑不影響避光、無氧條件下僅僅高溫對脂肪的氧化穩(wěn)定性。BHT是化工合成的酚類抗氧化劑[14]，八角、丹參、和生姜中的多酚類化合物都具有提供氫原子的能力，可以提供給已被氧化脫氫后的脂肪自由基和過氧化自由基，導致油脂自身氧化反應終止[15]。但是，本研究采用新鮮玉米和大豆粉，將其置于40°C真空避光儲存，隔離了導致脂質(zhì)氧化的光和氧氣兩個條件，說明在避光和無氧條件下40°C高溫不會產(chǎn)生過多的自由基，進而導致油脂自身氧化的鏈鎖反應。脂肪PV和AV值沒有改變的另一個原因，可能是在玉米和大豆粉補充了一定量維生素A、D3、E、B1和B2，某種維生素的抗氧化作用可能優(yōu)先于多酚類，已經(jīng)對脂肪的穩(wěn)定活性起到了保護作用。這些維生素和八角、丹參、生姜中多酚類的抗氧化順序和相互關(guān)系有待于進一步研究。

3.2 八角、丹參和生姜與霉菌抑制

有些化學合成的酚類抗氧化添加劑加到動物飼料中，除了具有抗氧化作用，還有較強的抑制霉菌和毒素產(chǎn)生的作用[16]。飼料在貯存過程中極易受到微生物污染，從而使飼料發(fā)霉變質(zhì)，飼料霉變不僅能降低飼料營養(yǎng)價值，改變適口性，而且其中有毒代謝產(chǎn)物會導致動物中毒，甚至死亡[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉和10 g/kg生姜粉于玉米粉和大豆粉，霉菌總數(shù)顯著低于對照組和BHT處理組，并且添加八角粉數(shù)值最低；與對照相比，BHT添加后大豆粉的霉菌總數(shù)顯著低于對照組，玉米粉中霉菌數(shù)值減少。由此說明，添加3種天然植物抗氧化劑和BHT均能抑制飼料霉菌的增長，抑菌作用：八角＞丹參＞姜粉＞BHT。八角中的八角茴香精油、丹參中的脂溶性成分丹參酮類化合物及生姜中的提取物都有較強的抑菌功能[18-19]。這可能是三種植物源性天然抗氧化劑抑制霉菌增值的主要原因，詳細機理和梯度效應有待于深入研究。

3.3 八角、丹參和生姜與維生素穩(wěn)定性

在人的食品和動物飼料中，補充各種維生素是最基本的營養(yǎng)指標。飼料和原料中添加的多種維生素，在加工、貯存、飼喂過程中很容易被氧化。氧化產(chǎn)物的交互作用發(fā)生的自氧化，常會引起維生素損失，并產(chǎn)生醛類和酮類的毒性物質(zhì)。BHT等已經(jīng)普遍用于飼料和維生素添加劑的抗氧化保護，他們能為脂肪氧化過程自由基提供氫原子，使自由基轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化合物，從而中斷油脂自身氧化的鏈鎖反應，保護脂肪和維生素，有些維生素也具有強的抗氧化作用，可通過向過氧化自由基提供一個電子中斷鏈式反應，發(fā)揮抗氧化作用[20]。生姜中的辣味成分姜辣素，是以姜酚為主的系列衍生物，姜酚的酚類結(jié)構(gòu)和β-羥基酮結(jié)構(gòu)均與抗氧化作用有關(guān)[21-22]。生姜還一直作為抗氧化香料而被廣泛應用于肉類保鮮、防止油脂酸敗等，其抗氧化作用較生育酚強[23]。八角是人們?nèi)粘５南阈亮险{(diào)味品，其中的芳香油，主要成分為反式茴香腦，是很好的食品抗氧化劑[24]，可以通過清除脂質(zhì)氧化過程的OH及O發(fā)揮抗氧化作用[25]。丹參中的丹酚酸有很強的清除自由基、還原和抗脂質(zhì)過氧化能力，抗氧化能力強于VC和維生素E[26-28]。

為了證明這三種植物性原料能否作為飼料添加劑保護維生素，本研究選擇玉米粉和大豆粉為載體，參考動物日糧中基本的維生素添加量，以脂溶性維生素A、D、E和水溶性維生素B1、B2為研究對象，研究了添加八角粉、丹參粉、生姜粉和BHT對維生素穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：維生素A，D3和E添加到玉米和大豆粉中60 d可以造成大量損失。添加八角粉、丹參粉可以起到比BHT更好的維生素A保護效果，10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT相當。而添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹參粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT可以同樣效果保護維生素D3和E穩(wěn)定性。水溶性維生素B1和B2添加到玉米和大豆粉中也能造成一定的損失。添加八角粉、丹參粉、生姜粉均可以起到與BHT相當?shù)木S生素B1保護效果。添加丹參粉和生姜粉可以保護維生素B2的穩(wěn)定性，而八角粉和BHT沒有表現(xiàn)出對維生素B2的保護作用。不同原料對各種維生素的測定值沒有表現(xiàn)出差別。綜合分析，八角粉、丹參粉、生姜粉和BHT可以添加到飼料中保護維生素A、D、E、B1和B2。添加10 g/kg八角粉和10 g/kg丹參粉保護作用優(yōu)于150 mg/kg BHT，而10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT作用相當。八角粉、丹參粉、生姜粉和BHT同樣可以作為維生素A、D、E、B1和B2的抗氧化穩(wěn)定添加劑。

4 結(jié)論

①玉米和大豆粉40°C真空避光密封60 d，脂肪的氧化穩(wěn)定性有差異，在避光、無氧條件下，40°C高溫脂肪的AV和PV都有所增加，添加劑抗氧化劑與否并沒有改變脂肪的氧化穩(wěn)定性。八角粉、丹參粉和生姜粉均有抑制霉菌增長的功效。

②維生素A，D3、E、B1和B2添加到玉米和大豆粉中40°C真空避光密封60 d，可以造成一定的損失。八角粉、丹參粉、生姜粉和BHT可以添加到飼料中保護這5種維生素。添加10 g/kg八角粉和10 g/kg丹參粉對維生素保護作用優(yōu)于150 mg/kg BHT，而10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT保護作用相當。

③八角粉、丹參粉、生姜粉可以用作維生素A、D、E、B1和B2的抗氧化穩(wěn)定添加劑。

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The Study of Star Anise,Ginger Powder and Salvia miltiorrhiza on Antioxidant Status and Vitamin Stability

YANG Chong-wu1,SONG Zhen-shuai2,MU A-li3,LI Yan3,DU Bing-hai1, JIANG Shu-zhen2*
1.College of Life science,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China 2.College of Animal science,Shandong Agricultural University,Tai-an 271018,China 3.Qingdao Feed and Veterinary Drug Testing Station,Qingdao 266000,China

The trial was conducted to investigate the effect of star anise,ginger powder and Salvia miltiorrhiza on stability of fat and vitamin.The vitamin A(4500 IU/kg),vitamin D3(1250 IU/kg),vitamin E(12.5 IU/kg),vitamin B1(0.90 mg/kg), vitamin B2(3.0 mg/kg)were added to two carrier corn meal and soybean meal,respectively.Five treatments per carrier were: control diet without antioxidant and 4 test diets that were supplemented with star anise(10 g/kg),ginger powder(10 g/kg), Salvia miltiorrhiza(10 g/kg)and BHT(150 mg/kg),respectively.The peroxide vale(PV),acid value(AV),total fungal counts,moisture and vitamin content of diets were determined at day 0 and day 60 by sealed storage at 40°C.The results proved that all treatments had similar PV and AV at day 60 by sealed storage at 40°C.Supplementation of star anise,ginger powder,Salvia miltiorrhiza and BHT improved the content and retention rate of vitamin A,D3,E and B1as compared with control(P＜0.01).Supplementation of ginger powder and Salvia miltiorrhiza(10 g/kg)improved the measurements and retention rate of VB2of two carriers(P＜0.01).However,the content and retention rate of VB2with supplementation of star anise and BHT were similar.The effect of protective vitamin in the order was star anise and Salvia miltiorrhiza＞BHT＞ginger powder＞control(P＜0.01).Supplementation of star anise,ginger powder and Salvia miltiorrhiza reduced(P＜0.05) total count of mould in two carriers,and supplementation of star anise were the best(P＜0.05).Supplementation of BHTreduced(P＜0.05)total count of mould in soybean meal.Star anise,Salvia miltiorrhiza and ginger powder can be used as antioxidant protection additives of vitamin A,D,E,B1and B2and mould inhibitor.

Star anise;ginger powder;Salvia miltiorrhiza;BHT;fat oxidation;vitamin stability

S816.75

A

1000-2324(2014)03-0340-07

2013-04-25

2013-08-12

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項:飼用植物活性組分替代抗生素產(chǎn)品研究

楊崇武(1992-),男,本科生.研究方向:動物營養(yǎng).E-mail:yangcw17@163.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:shuzhen305@163.com