高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化及其作用機理初探

王 蒙，張麗霞，黃紀(jì)念，宋國輝，艾志錄

（1.河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南鄭州450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

研究與探討

高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化及其作用機理初探

王 蒙1，2，張麗霞1，*，黃紀(jì)念1，宋國輝1，艾志錄2

（1.河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所，河南鄭州450002；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450002）

以無抗氧化劑大豆油為介質(zhì)，研究在加熱過程中芝麻林素對大豆油的抗氧化性，并采用薄層色譜和HPLC色譜相結(jié)合的方法探討加熱過程中芝麻林素的轉(zhuǎn)化過程和作用機理。結(jié)果表明：0.2%芝麻林素對大豆油經(jīng)高溫誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化具有良好的抑制作用，其抗氧化效果與同濃度的BHT相當(dāng)并強于同濃度的維生素E，且芝麻林素與增效劑磷酸復(fù)配使用時抗氧化效果顯著；加熱（180℃）條件下，芝麻林素會裂解為芝麻酚，磷酸的存在會促使芝麻林素水解為芝麻酚并部分轉(zhuǎn)化重排成芝麻素酚，進而發(fā)揮其抗氧化作用。

芝麻林素，HPLC，芝麻酚，芝麻素酚，抗氧化性

芝麻木脂素是芝麻中重要的生理活性物質(zhì)，具有令人矚目的保健功效如促進乙醇代謝、肝解毒、調(diào)節(jié)血脂及抗癌等和優(yōu)越的抗氧化性，占芝麻種子重量的0.5%～1%，其主要成分為芝麻素、芝麻林素、芝麻酚和芝麻素酚，其中芝麻素和芝麻林素的含量較多，芝麻酚和芝麻素酚痕量存在或不存在[1-3]。芝麻酚作為酚類抗氧化劑可起到過氧化物抑制劑和淬滅單線態(tài)氧1O2的作用[4]。含游離酚羥基的芝麻素酚具有極高的熱穩(wěn)定性、突出的抗氧化性和獨特的體內(nèi)活性[5]，在180℃加熱10 h仍有相當(dāng)大量的殘留[6]，且與維生素E有協(xié)同作用[7]。

隨著人們對天然抗氧化劑的重視，科研工作者近些年來對芝麻木脂素的制備、純化、檢測以及應(yīng)用等方面進行了大量的研究[8-10]。芝麻木脂素不但具有顯著的體內(nèi)生理活性，而且在食用油脂中也表現(xiàn)出優(yōu)良的抗氧化效果。例如Fukuda等[11-12]報道了芝麻木脂素濃縮物明顯的改善常見幾種植物油的儲藏穩(wěn)定性，并且在高溫下仍舊保持抗氧化活性。楊玲玲等[13]采用Rancimat法測定芝麻木脂素對大豆油的抗氧化性，結(jié)果顯示芝麻木脂素具有良好的抗氧化性。董新榮等[14]的研究發(fā)現(xiàn)在茶油中添加芝麻酚，芝麻酚的抗氧化效果與同濃度BHT（二丁基羥基甲苯）相當(dāng)，強于同濃度維生素E。芝麻林素（分子式為C20H18O7，其結(jié)構(gòu)如圖1所示）是芝麻木脂素中的一種，含量僅次于芝麻素，在芝麻和芝麻油中的含量為0.1%～0.3%和0.2%～0.6%[3]。目前關(guān)于芝麻木脂素在油脂中的抗氧化性研究多集中在木脂素混合物上及常溫條件下，單獨針對芝麻林素在食用油中的高溫抗氧化性和轉(zhuǎn)變規(guī)律的研究還鮮有報道。

圖1 芝麻林素結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of sesamolin

本文研究180℃下芝麻林素對大豆油的抗氧化性，并采用Thin-Layer Chromatogram（TLC）和HPLC相結(jié)合法測定芝麻林素在加熱過程中的轉(zhuǎn)化，初步探討其抗氧化劑機理，為加熱條件下芝麻林素在油脂中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)與數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆油（無抗氧化劑） 河南陽光油脂集團有限公司；芝麻林素和芝麻素酚標(biāo)準(zhǔn)品（IR、MS、NMR檢測純度分別為98.08%和97.46%） 實驗室自制；芝麻酚標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%） 美國Sigma公司；芝麻素標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%） 中國藥品生物制品檢定所；芝麻林素（純度為97.57%，其余為芝麻素） 實驗室自制；BHT和p-茴香胺試劑 阿拉?。ㄖ袊┯邢薰?；維生素E Alfa Aesar公司；GF254硅膠板 青島海洋化工廠分廠；GF254薄層層析硅膠 青島海浪硅膠干燥劑廠；色譜純甲醇 美國迪馬公司；其他試劑 均為分析純。

ULtimate3000高效液相色譜儀、XBPODS-C18色譜柱（25 mm×4.6 mm，5 μm） 美國戴安公司；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水真空泵 鞏義予華儀器有限公司；ZF-1型三用紫外分析儀 上海金鵬分析儀器有限公司；UV-6300型紫外可見分光度計 上海美普達儀器有限公司；Metrohm 877電位滴定儀 瑞士萬通中國有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司；薄層層析缸、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化性 稱取60 g大豆油若干份于燒杯中，1份作空白對照，其余分別加入0.2%芝麻林素，0.2%芝麻林素+0.01%磷酸（磷酸為抗氧化劑的增效劑），0.2%BHT和0.2%維生素E?；旌暇鶆蚝笾糜?80℃烘箱正中央，開始計時，每隔6 h取油樣測定過氧化值和茴香胺值，并計算全氧化值，進而衡量高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化性。

1.2.2 油樣中木脂素的分離 根據(jù)本研究室之前的方法[15]，準(zhǔn)確稱取100 mg油樣，丙酮溶解后點板上樣。然后將層析板置于層析缸中，展開劑為石油醚∶乙酸乙酯=20∶1。展開結(jié)束后晾干溶劑，在UV254刮下木脂素帶，乙酸乙酯超聲輔助浸提，抽濾，合并濾液旋干溶劑，HPLC進樣前用甲醇定容至10 mL。

1.2.3 HPLC檢測條件 色譜柱：XBPODS-C18（4.6 mm× 25 mm，5 μm），流動相：甲醇-水（60∶40，v/v），流速：1.0 mL/min，柱溫：30℃，檢測波長：芝麻林素、芝麻素、芝麻酚及芝麻素酚的檢測波長分別為287、287、295、295 nm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算油樣中各木脂素的含量。

1.2.4 大豆油過氧化值的測定 參照GB/T 5538-2005。

1.2.5 大豆油茴香胺值（p-anisidine value，p-AnV）測定和全氧化值的計算 茴香胺值按GB/T 24304-2009進行測定。

全氧化值（Totox value，TV）是評價油脂整體氧化程度的指標(biāo)。油脂的全氧化值按以下公式進行計算：

TV=4PV+p-AnV

式中：PV為油樣過氧化值，mmol/kg；p-AnV為油樣茴香胺值。

2 結(jié)果與討論

2.1 高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化效果

采用180℃烘箱加熱實驗，研究芝麻林素及其與增效劑磷酸復(fù)配使用時對大豆油的抗氧化性影響，同時與人工合成抗氧化劑BHT和天然抗氧化劑維生素E比較。加熱時間對大豆油過氧化值的影響見圖2，對茴香胺值和全氧化值影響結(jié)果見表1。

圖2 加熱時間對大豆油過氧化值的影響Fig.2 Effect of heating time on the peroxide value of soybean oil at 180℃

從圖2中可以看出，180℃加熱過程中，各組油樣的過氧化值均隨著加熱時間的延長而逐漸增大；0.2%芝麻林素、BHT和維生素E以及芝麻林素與增效劑磷酸復(fù)配使用時對大豆油加熱過程中過氧化值的升高均有一定的抑制作用，且0.2%芝麻林素對大豆油氧化的抑制作用明顯強于同濃度的維生素E，與同濃度的BHT相當(dāng)，但它們的抑制程度均弱于芝麻林素與磷酸同時使用時對大豆油氧化的抑制作用。

表1 180℃下添加不同抗氧化劑的大豆油加熱24 h的p-AnV和TVTable 1 p-AnV and TV of different heated soybean oil for 24 h at 180℃

全氧化值可以較完善的評價油脂整體的氧化情況。從表1可知，加熱24 h，芝麻林素在高溫加熱體系中對油脂的茴香胺值和全氧化值的增加具有一定的抑制作用，且抑制作用顯著強于同濃度的維生素E（p＜0.05），與BHT相當(dāng)。芝麻林素與增效劑磷酸復(fù)配使用時對茴香胺值和全氧化值升高的抑制最強，0.2%芝麻林素與0.01%磷酸復(fù)配時對全氧化值的抑制率為20%，而芝麻林素、BHT和維生素E分別為2.8%、3.4%和1.2%。磷酸作為酸性增效劑能夠鈍化金屬離子，降低它們對油脂氧化的催化活性[16-17]；另有研究表明在酸性條件下芝麻林素更易轉(zhuǎn)化生成酚類物質(zhì)，產(chǎn)生強的抗氧化作用[18]，因此磷酸的添加可能會促使更多芝麻林素轉(zhuǎn)化生成酚類物質(zhì)，使其發(fā)揮出更好的抗氧化效果。實驗表明，芝麻林素對高溫加熱條件下的大豆油的抗氧化性能較好，且與酸性增效劑復(fù)配使用時效果更好。

2.2 高溫下芝麻林素在大豆油中的轉(zhuǎn)化

作為抗氧化劑的木脂素抗氧化作用機制與其分子中的酚羥基有關(guān)[19-20]，芝麻林素（其結(jié)構(gòu)如圖1所示）自身結(jié)構(gòu)中沒有酚羥基，在高溫大豆油中卻能表現(xiàn)出較好的抗氧化作用，推測其可能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。為此，采用薄層色譜和HPLC相結(jié)合，初步探索芝麻林素在大豆油加熱過程中的轉(zhuǎn)化。

2.2.1 芝麻木脂素標(biāo)準(zhǔn)譜圖及標(biāo)準(zhǔn)曲線 根據(jù)1.2.2和1.2.3中的HPLC檢測條件對木脂素標(biāo)準(zhǔn)品進行檢測，四種木脂素在高效液相色譜中的出峰時間不同，芝麻林素、芝麻素酚、芝麻酚、芝麻素標(biāo)準(zhǔn)品的HPLC圖如圖3所示。以進樣量為橫坐標(biāo)（μg），峰面積（mAU·min）為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。四種木脂素的標(biāo)準(zhǔn)曲線如下：芝麻林素y=21.444x-0.0063（R2=0.9997，檢測范圍0.6～180 μg/mL）；芝麻酚y=29.292x-0.1126（R2=0.9999，0.52～156 μg/mL）；芝麻素酚y=19.905x-0.2189（R2=0.9997，0.48～144 μg/mL）；芝麻素y=22.424x-0.2172（R2=0.9996，檢測范圍0.2～60 μg/mL）。

2.2.2 芝麻林素的轉(zhuǎn)化和抗氧化機理推測 分別準(zhǔn)確稱取180℃條件下加熱2 h前后的各油樣100 mg，根據(jù)1.2.2和1.2.3的方法同時測定各芝麻木脂素及其含量變化。采用1.2.2中的薄層層析方法可將油樣中的木脂素成分和甘三酯進行分離，其薄層展開圖如圖4所示，收集木脂素條帶，洗脫后液相檢測，其HPLC圖如圖5所示。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線得出加熱前添加0.2%芝麻林素的大豆油中芝麻林素的實際含量為0.193%。

圖3 四種木脂素標(biāo)準(zhǔn)品HPLC圖Fig.3 HPLC profiles of lignans standards

圖4 含木脂素大豆油的薄層色譜圖Fig.4 TLC of the soybean oil added lignans

從圖5可以看出，180℃加熱2 h后，與空白油樣（a）相比，0.2%芝麻林素油樣（b）在保留時間5.600 min處出現(xiàn)明顯新峰，與圖4對照判斷新峰為芝麻酚；在6.401 min處出現(xiàn)一個未知物，其在235 nm和284 nm處有最大紫外吸收，初步判斷為芝麻林素裂解生成的Samin[7，11]（結(jié)構(gòu)式如圖6中所示）。從含量變化來看（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算），加熱2 h后，0.2%芝麻林素油樣（b）中芝麻素含量變化不顯著（p＜0.05），而芝麻林素的損耗達23.8%，芝麻酚的量為0.01%，由此推斷芝麻林素在加熱過程不穩(wěn)定，受熱分解生成芝麻酚（圖6中（3）途徑），此現(xiàn)象與文獻研究結(jié)果相似[21]。

與空白油樣（a）相比，0.2%芝麻林素+0.01%磷酸復(fù)配油樣（c）的HPLC圖在5.625、6.400、14.384和14.750 min處出現(xiàn)明顯新峰。與標(biāo)準(zhǔn)品HPLC圖對照，判斷5.625 min和14.384 min處分別為芝麻酚和芝麻素酚。其6.400 min處的未知物與0.2%芝麻林素油樣（b）類似，推測其為Samin，而在14.750 min出現(xiàn)的新物質(zhì)的出峰時間與芝麻素酚接近，且兩者在295nm附近都有最大吸收，初步判斷該未知物為芝麻素酚異構(gòu)體。從含量變化來看（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算），加熱2 h后0.2%芝麻林素+0.01%磷酸復(fù)配油樣（c）中芝麻素含量變化顯著（p＜0.05），而芝麻林素損耗36.09%，芝麻酚含量為0.23%，芝麻素酚含量為0.05%，因此推斷出芝麻林素部分轉(zhuǎn)化生成了芝麻酚、芝麻素酚及芝麻素酚異構(gòu)體。磷酸的存在不僅能起到抗氧化增效劑的作用，又能提供酸性條件使芝麻林素發(fā)生裂解，一部分生成芝麻酚和Samin（圖6中（1）途徑），一部分分子內(nèi)重排生成芝麻素酚[22]（圖6（2）途徑）。

圖5 不同大豆油180℃加熱2 h后HPLC圖Fig.5 HPLC profiles of different heated soybean oil for2 h at 180℃

由上述結(jié)果可知，芝麻林素在大豆油加熱過程中會轉(zhuǎn)化生成了芝麻酚、芝麻素酚及其異構(gòu)體，進而發(fā)揮出較好的抗氧化性。

3 結(jié)論

高溫加熱條件下芝麻林素對大豆油的氧化具有一定的抑制作用。180℃下，0.2%芝麻林素能夠抑制大豆油過氧化值、茴香胺值和全氧化值的增加，其對大豆油氧化的抑制作用與同濃度的BHT相當(dāng)且強于同濃度的維生素E，增效劑磷酸的使用顯著提高了芝麻林素對大豆油氧化的抑制作用。180℃加熱條件下，大豆油中的芝麻林素受熱分解生成芝麻酚而發(fā)揮其抗氧化性，酸性增效劑磷酸會促使芝麻林素更多的水解生成芝麻酚，同時又能使芝麻林素發(fā)生分子內(nèi)重排生成穩(wěn)定性和抗氧化能力都強于芝麻酚的芝麻素酚。芝麻酚和芝麻素酚是結(jié)構(gòu)中都帶有酚羥基的木脂素，可以提供氫質(zhì)子來抑制和淬滅自由基，阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而起到抗氧化作用。芝麻林素作為天然抗氧化劑在高溫油脂體系中具有一定的應(yīng)用前景。

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Antioxidative activity and mechanism of sesamolin in soybean oil at high temperature

WANG Meng1，2，ZHANG Li-xia1，*，HUANG Ji-nian1，SONG Guo-hui1，AI Zhi-lu2
（1.Institute of Agricultural Products Processing，Henan Academy of Agriculture Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

With no antioxidant soybean oil as medium，the antioxidant activity of sesamolin on soybean oil during heating was researched.Thin-layer chromatography（TLC）and high performance liquid chromatography（HPLC）were combined to detect the transformation of sesamolin during the heating process，the transformation mechanism of sesamolin was also discussed.The results showed that 0.2%content of sesamolin exhibited the good inhibition on inducing soybean oil peroxidation at 180℃.The antioxidant effect was good as that of BHT and better than that of vitamin E under same concentration.The antioxidant activity of the combination of sesamolin and phosphoric acid was significant.During the heating process，sesamolin was split to sesamol.Under the influence of phosphoric acid，sesamolin was hydrolyzed to sesamol or the partial was rearranged to sesaminol，which played the antioxidant activity.

sesamolin；high performance liquid chromatography（HPLC）；sesamol；sesaminol；antioxidity

TS224.3

A

1002-0306（2015）22-0076-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.007

2015-03-01

王蒙（1990-），女，碩士研究生，研究方向：油脂副產(chǎn)物綜合利用，E-mail：1072533704@qq.com。

*通訊作者：張麗霞（1978-），女，博士，助理研究員，研究方向：油脂加工及其副產(chǎn)物綜合利用，E-mail：lxzhang2003@126.com。

國家自然科學(xué)基金（31201383）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院優(yōu)秀青年科技基金（2013YQ26）；河南省財政支持糧油深加工項目（豫財貿(mào)[2012]183號）。