芝麻酚穩(wěn)定性的研究

陳錦英，羅忠明

（暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系，廣東廣州510632）

芝麻酚穩(wěn)定性的研究

陳錦英，羅忠明

（暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系，廣東廣州510632）

采用分光光度法研究了光照、溫度、pH、金屬離子、氧化劑對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：光照基本不影響芝麻酚的穩(wěn)定性；75℃以下芝麻酚能穩(wěn)定存在；芝麻酚在弱酸性條件下穩(wěn)定性最好；金屬離子Zn2+、Mg2+對(duì)芝麻酚無作用，高濃度Fe2+可能影響芝麻酚的穩(wěn)定性；氧氣對(duì)芝麻酚的作用緩慢，氧化劑H2O2及Fe3+對(duì)芝麻酚具有明顯的破壞作用，而且H2O2及Fe3+與芝麻酚的作用機(jī)理不同。

芝麻酚；分光光度法；穩(wěn)定性

芝麻酚（Sesamol），化學(xué)名為3，4—亞甲二氧基苯酚（3，4-methylenedioxyphenol，MDP），分子式C7H6O3，結(jié)構(gòu)式如圖所示：

芝麻酚是存在于芝麻油中的一種天然產(chǎn)物。芝麻油較其它植物油穩(wěn)定，其主要原因是芝麻酚在起作用，表明芝麻酚有較好的抗氧化活性［1］。人類已長(zhǎng)期食用芝麻油，沒有出現(xiàn)明顯的安全問題，表明芝麻酚相對(duì)來說有較好的安全性。

以天然存在的活性物質(zhì)為導(dǎo)向，開發(fā)安全、高效的食品添加劑，是食品添加劑研究的一個(gè)重要方向。為開發(fā)新型的抗氧化劑，我們前期已對(duì)芝麻酚的合成及其抗氧化性進(jìn)行了研究［2-3］。食品添加劑的應(yīng)用與其穩(wěn)定性有關(guān)，為芝麻酚的應(yīng)用作準(zhǔn)備，我們開展了芝麻酚穩(wěn)定性的研究。

穩(wěn)定性研究的要素一般與食品加工的條件有關(guān)，參照指標(biāo)通常是底物的殘留量［4］。目前檢測(cè)酚類物質(zhì)的方法主要有高錳酸鉀滴定法［5］、酒石酸亞鐵比色法、鐵氰化鉀法、分光光度法、福林酚比色法等［6］。本文通過分光光度法測(cè)定芝麻酚的殘留量或根據(jù)芝麻酚吸收光譜的變化，研究了光照、pH、溫度、金屬離子和氧化劑條件下芝麻酚的穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芝麻酚（芝麻酥含量＞99%），蘇州敬業(yè)醫(yī)藥化工有限公司；硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸銅、三氯化鐵、氯化鎂、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、無水醋酸鈉、氫氧化鈉、濃鹽酸、磷酸、無水乙醇、過氧化氫（H2O2含量≥30%）、冰醋酸，均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?/p>

UV-1800紫外/可見分光光度計(jì)：北京瑞利分析儀器有限公司；B260型恒溫水浴槽：上海亞榮生化儀器廠；PL602-S電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；PHS-3C pH計(jì)：上海精科儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 芝麻酚的最大吸收波長(zhǎng)的確定

準(zhǔn)確稱取0.050 g芝麻酚溶于無水乙醇，并定容至1 000 mL，即得濃度為0.05 mg/mL芝麻酚標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取2.00、4.00、5.00、6.00 mL上述溶液于10 mL容量瓶，加乙醇定容，配成濃度分別為0.010、0.020、0.025、0.030 mg/mL的芝麻酚溶液，在200 nm～400 nm波長(zhǎng)下掃描，確定芝麻酚的特征吸收峰和最大吸收波長(zhǎng)。

1.2.2 確定芝麻酚紫外吸收的線性范圍和繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制濃度分別為0.005、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050、0.060、0.070、0.080、0.090、0.100 mg/mL芝麻酚溶液，在最大吸收波長(zhǎng)處以試劑空白作參比測(cè)定其吸光度，重復(fù)3次，取平均值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定芝麻酚紫外吸收的線性范圍。

1.2.3 光照對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

準(zhǔn)確稱取0.015 0 g芝麻酚，用無水乙醇溶解后移至1 000 mL棕色容量瓶中，并用無水乙醇定容，即得0.015 mg/mL芝麻酚溶液，然后分成3等份，密封并分別進(jìn)行避光、室內(nèi)自然光、日光光照處理，每24小時(shí)進(jìn)行一次吸光度測(cè)定，重復(fù)3次，取平均值。

1.2.4 pH對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

分別取濃度為0.05 mg/mL芝麻酚標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL于10支帶塞的10 mL比色管中，然后分別加入等體積的pH為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0的緩沖溶液，密封搖勻并于室溫（25℃）下避光放置1 h，以試劑空白作為對(duì)照，測(cè)定不同pH條件下芝麻酚溶液的吸光度，重復(fù)3次，取平均值。

1.2.5 溫度對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

向30支10 mL帶塞比色管分別加入0.05 mg/mL芝麻酚溶液10 mL，蓋上塞子，用塑料膜和橡皮筋扎緊管口，防止溶液溢出。分成3組，每組10支管，分別置于25、50、75℃恒溫水浴槽中避光加熱，每24小時(shí)取出其中一支重新用無水乙醇定容，重復(fù)3次測(cè)其吸光度，取平均值，連續(xù)測(cè)定10天。

1.2.6 金屬離子對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

將濃度為0.05 mg/mL芝麻酚溶液分別與不同濃度金屬離子溶液等體積混合，使其中Mg2+、Zn2+、Fe2+等金屬離子的濃度梯度均為0.0、1.0、5.0、10.0、20.0mmol/L，每個(gè)樣品要配制相應(yīng)濃度的Mg2+、Zn2+、Fe2+溶液做空白對(duì)照，在室溫下避光密封放置1 h，在200 nm～400 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行掃描，通過吸收光譜的變化觀察金屬離子對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響［7］。

1.2.7 氧化劑對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

1）準(zhǔn)確稱取0.015 0 g芝麻酚，用無水乙醇溶解后移至1 000 mL棕色容量瓶中，并用無水乙醇定容，即得0.015 mg/mL芝麻酚溶液，然后分成2等份，一份避光密封、一份避光敞口，每24 h進(jìn)行吸光度測(cè)定，重復(fù)3次，取平均值，連續(xù)測(cè)定10天。

2）Fe3+對(duì)芝麻酚的影響：將0.05 mg/mL芝麻酚溶液與不同濃度Fe3+溶液等體積混合，使其中Fe3+離子濃度為0.00、0.01、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90 mmol/L，以相對(duì)應(yīng)濃度的Fe3+溶液為參比，排除Fe3+的顏色干擾，密封搖勻后避光放置30 min，測(cè)定吸光度并觀察吸收光譜的變化。

3）氧化劑H2O2對(duì)芝麻酚的影響：取0.050 mg/mL芝麻酚溶液5 mL于10 mL帶塞比色管中，分別加入1.5%H2O2溶液0.0、0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL，用水定容至10 mL，混勻后避光放置30 min，測(cè)定的吸光度，重復(fù)3次。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)所測(cè)溶液的吸光度及標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程，計(jì)算芝麻酚的殘留量。

2 結(jié)果與討論

2.1 最大吸收波長(zhǎng)確定

芝麻酚乙醇溶液無色透明，在200 nm～400 nm波長(zhǎng)下有兩個(gè)特征吸收峰，見圖1。

圖1 芝麻酚的紫外吸收光譜圖Fig.1 UV absorption spectrum of sesamol

由圖1可知，233 nm和298 nm，298 nm處的吸收峰峰型更完整明顯，所以檢測(cè)波長(zhǎng)定為298 nm。

2.2 線性關(guān)系的確定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

按1.2.2配制不同濃度的芝麻酚溶液，在298 nm測(cè)得的吸光度平均值見表1，芝麻酚的吸光度與濃度的關(guān)系見圖2，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖3。

由表1和圖2可知，芝麻酚的吸光度隨其濃度增大而變大，當(dāng)芝麻酚濃度大于0.08 mg/mL時(shí)，吸光度增加趨勢(shì)減緩，使整個(gè)曲線的線性相關(guān)性下降。由圖3可知，芝麻酚的質(zhì)量濃度在0.005 mg/mL～0.080 mg/mL范圍內(nèi)與其吸光度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。

表1 不同濃度芝麻酚溶液的吸光度Table 1 Absorbance of different sesamol's concentration

圖2 芝麻酚的吸光度與濃度的關(guān)系Fig.2 The relation between absorbance of sesamol and its concentrations

圖3 芝麻酚標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Ultraviolet spectrophotometer-standard curve of sesamol

2.3 光照對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

光照對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響見圖4。

圖4 光照對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of light on stability of sesamol

由圖4可知，避光密封、室內(nèi)自然光和日光光照三種處理方法對(duì)芝麻酚的影響無顯著差異，而且變化規(guī)律相似。隨著時(shí)間的變化，芝麻酚的殘留量緩慢下降并趨向于平穩(wěn)，放置10 d時(shí)芝麻酚的殘留量均在95%以上，說明芝麻酚溶液在光照條件下較穩(wěn)定。

2.4 pH對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

不同pH緩沖溶液中芝麻酚穩(wěn)定性的變化見圖5。

圖5 不同pH對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of different pH on stability of sesamol

從芝麻酚的結(jié)構(gòu)可以看出，芝麻酚本身為弱酸性，其穩(wěn)定性肯定與pH有關(guān)。觀察圖5可知，芝麻酚在弱酸性（pH=5.0或6.0）下穩(wěn)定性最好，隨著pH增大或減少芝麻酚的殘留率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而且在酸性條件下（pH＜5）下降速度更快；當(dāng)pH=10時(shí)芝麻酚殘留量最小，因?yàn)樵趬A性條件下芝麻酚形成負(fù)離子，對(duì)最大吸收波長(zhǎng)有影響；而pH=2.0時(shí)芝麻酚的殘留率突然變大，穩(wěn)定性變好，可能是由于芝麻酚在強(qiáng)酸性條件形成直鏈?zhǔn)降途畚?，相?yīng)穩(wěn)定性也有所提高［8］?？傮w來說，芝麻酚在弱酸性條件下較穩(wěn)定。

2.5 溫度對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

溫度對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響見圖6。

圖6 溫度對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of temperature on stability of sesamol

當(dāng)加熱時(shí)間相同時(shí)，芝麻酚的殘留量在25、50、75℃下無顯著差異。其殘留量在前3天變化相對(duì)較快。從第4天起，殘留量變化較小，75℃下放置10 d時(shí)殘留量仍然大于95%。因此芝麻酚在測(cè)定溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，即在75℃以下芝麻酚具有較好的熱穩(wěn)定性。芝麻酚屬酚類物質(zhì)，具有芳香性，其熱穩(wěn)定性高是可以理解的。

2.6 金屬離子對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

含有不同濃度Mg2+、Zn2+、Fe2+等金屬離子的芝麻酚溶液的吸收光譜見圖7～圖9。

圖7 不同濃度Mg2+對(duì)芝麻酚的影響Fig.7 Effect of different concentrations of Mg2+on sesamol

圖8 不同濃度Zn2+對(duì)芝麻酚的影響Fig.8 Effect of different concentrations of Zn2+on sesamol

圖9 不同濃度Fe2+對(duì)芝麻酚的影響Fig.9 Effect of different concentrations of Fe2+on sesamol

根據(jù)圖7、圖8、圖9，可看到不同濃度Mg2+、Zn2+的存在對(duì)芝麻酚溶液的吸收光譜沒有影響，其峰型與未加金屬離子時(shí)完全相似，最大吸收峰的波長(zhǎng)位置沒有發(fā)生移動(dòng)，最大吸光度也沒有移動(dòng)或下降，說明Mg2+、Zn2+對(duì)芝麻酚的穩(wěn)定性沒有明顯的影響。有Fe2+存在時(shí)，芝麻酚溶液的吸收光譜也基本沒變化，但隨Fe2+濃度增大，峰型出現(xiàn)小的波動(dòng)，可能在Fe2+濃度繼續(xù)增大的情況下對(duì)芝麻酚的穩(wěn)定性會(huì)有一定影響。

2.7 氧化劑對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

2.7.1 空氣中的氧氣對(duì)芝麻酚的影響

氧氣對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響見圖10。

圖10 氧氣對(duì)芝麻酚的影響Fig.10 Effect of oxygen on stability of sesamol

從圖10可以看出，第1天至第5天避光敞口和避光密封的兩組樣品的殘留率幾乎相等。隨著時(shí)間的增加，氧氣對(duì)芝麻酚作用逐漸明顯，氧化后產(chǎn)生的物質(zhì)導(dǎo)致吸光度增大，表觀為殘留量的增加，說明空氣中的氧氣對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性有一定影響，表明芝麻酚具有還原性，這是它作為抗氧化劑的基礎(chǔ)。在密封條件下的芝麻酚殘留量基本沒有變化。

2.7.2 Fe3+對(duì)芝麻酚的影響

不同濃度Fe3+存在時(shí)芝麻酚的殘留量見圖11。

圖11 不同濃度Fe3+對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響Fig.11 Effect of different concentrations of Fe3+on stability of sesamol

芝麻酚能與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)，觀察圖11發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3+濃度小于0.5 mmol/L時(shí)芝麻酚的殘留量隨Fe3+濃度增大而緩慢下降，當(dāng)Fe3+濃度為0.6 mmol/L時(shí)，芝麻酚的殘留量幾乎降為0，表明芝麻酚與Fe3+完全反應(yīng)，說明高濃度Fe3+對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性影響很大。

2.7.3 H2O2對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響

加入不同濃度H2O2后測(cè)得的芝麻酚溶液的吸光度見表2。

理論上氧化劑H2O2能與芝麻酚發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降低芝麻酚溶液的吸光度。而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相同濃度的芝麻酚溶液隨著加入H2O2的體積分?jǐn)?shù)增大，芝麻酚的吸光度不降反而增大，而且增大幅度明顯，見表2。在200 nm～800 nm波長(zhǎng)下掃描含有不同濃度H2O2的芝麻酚溶液，吸收光譜圖見圖12。

表2 不同濃度的H2O2對(duì)芝麻酚溶液吸光度的影響Table 2 Effect of different volume fraction of H2O2on sesamol

圖12 H2O2對(duì)芝麻酚吸收光譜的影響Fig.12 Effect of H2O2on absorption spectrum of sesamol

在H2O2的作用下，芝麻酚的兩個(gè)特征吸收峰峰型位置發(fā)生變化，隨著H2O2濃度的增加，芝麻酚233 nm處的特征峰迅速增高且吸光度變大，峰型發(fā)生偏移，而298 nm處吸光度也增大但特征吸收峰峰型逐漸減小變平趨向消失，說明分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

通過分析，雖然雙氧水和Fe3+都具有氧化特性，但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻不一致，說明兩種物質(zhì)的反應(yīng)機(jī)理不相同，氧化產(chǎn)物不同，可能與雙氧水和Fe3+的氧化能力強(qiáng)弱不同有關(guān)。由于酚結(jié)構(gòu)具有π電子，F(xiàn)e3+具有空軌道，也可能是Fe3+與酚類物質(zhì)形成了絡(luò)合物。

3 結(jié)論

研究了芝麻酚在光照、溫度、pH、金屬離子、氧化劑下穩(wěn)定性的變化規(guī)律時(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，上述因素對(duì)芝麻酚穩(wěn)定性的影響效果和強(qiáng)度不相同。

1）芝麻酚在避光、室內(nèi)自然光、日光光照條件下的殘留量均無顯著變化，說明含芝麻酚的產(chǎn)品無需避光保存。

2）芝麻酚在pH=5殘留率最大，穩(wěn)定性最好，而且強(qiáng)酸性條件（pH＜5）對(duì)芝麻酚的破壞效果強(qiáng)于堿性，建議芝麻酚的使用條件為中性或弱酸性。

3）不同濃度的Zn2+、Mg2+和低濃度的Fe2+對(duì)芝麻酚殘留量基本無影響，芝麻酚可以與含Zn2+、Mg2+的食品添加劑同時(shí)使用。

4）空氣中的氧對(duì)芝麻穩(wěn)定性有一定影響，芝麻酚最好密封保存；氧化劑H2O2、Fe3+對(duì)芝麻酚的穩(wěn)定性影響明顯，說明芝麻酚不能與強(qiáng)氧化劑同時(shí)使用。

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Study on Stability of Sesamol

CHEN Jin-ying，LUO Zhong-ming
（Department of Food Science and Engineering，Jinan University，Guangzhou 510632，Guangdong，China）

This study focused on the effects of illumination，temperature，pH，metal ion，and antioxidants on the stability of sesamol.The research results showed that：sesamol is stable at 75℃and has the most stability under weak acid condition.While Zn2+and Mg2+had no effects on sesamol，high concert rations of Fe2+may affect sesamol's stability.The effect of oxygen on sesamol was slow，but H2O2and Fe3+had obvious damaging influence on sesamol with different mechanism of action.

sesamol；spectrophotometry；Stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.005

2013-11-27

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（11C12070753）

陳錦英（1990—），女（漢），本科生，食品添加劑制備與應(yīng)用。