鰱魚頭磷脂對菜籽油抗氧化作用分析

王梓博，萬 欣，王文倩，王 琦,2，王學東，張維農(nóng),2，陳季旺

(1．武漢輕工大學 食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023； 2．武漢輕工大學 油脂及植物蛋白工程技術研發(fā)中心，湖北 武漢 430023)

鰱魚頭磷脂對菜籽油抗氧化作用分析

王梓博1，萬 欣1，王文倩1，王 琦1,2，王學東1，張維農(nóng)1,2，陳季旺1

(1．武漢輕工大學 食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023； 2．武漢輕工大學 油脂及植物蛋白工程技術研發(fā)中心，湖北 武漢 430023)

應用Schaal烘箱法檢測鰱魚頭磷脂對菜籽油的抗氧化作用，結果表明：隨著鰱魚頭磷脂添加量增加，對菜籽油抗氧化作用增強，且不同濃度的鰱魚頭磷脂效果都好于添加0.02%特丁基對苯二酚(TBHQ)組，但鰱魚頭磷脂添加到0.1%后再增加對抗氧化作用改善效果有限；添加0.1%鰱魚頭磷脂對菜籽油的抗氧化效果優(yōu)于0.1%大豆卵磷脂。磷脂組成與脂肪酸分析結果顯示磷脂組成和脂肪酸組成的特點是鰱魚頭磷脂對菜籽油具有優(yōu)良抗氧化作用的主要原因。

鰱魚頭磷脂；菜籽油；Schaal烘箱法；過氧化值

Abstract：Antioxidant effect of silver carp head phospholipids on rapeseed oil were studied by using Schaal oven method, and the results showed that the antioxidant effect on rapeseed oil increased as more silver carp phospholipids added, and with all the tested concentrations, silver carp phospholipids showed better effect than 0.02% Tert-Butylhydroquinone (TBHQ), but when the concentration was more than 0.1%, the increasing of antioxidant capacity was not obvious, and the antioxidant effect on rapeseed oil of adding 0.1% silver carp head phospholipids was superior to 0.1% soybean lecithin. Analysis of phospholipids and fatty acid composition showed that the characteristic compositions of phospholipids and fatty acids were the main reason for silver carp head phospholipids owning excellent antioxidant effect on rapeseed oil.

Key words：silver carp head phospholipids; rapeseed oil; Schaal oven method; Peroxide value

1 引言

菜籽油是我國主要食用油之一，生產(chǎn)于長江流域及西南、西北等地，產(chǎn)量居世界首位[1]。菜籽毛油中除主要含甘油三酯外，還含有甾醇、生育酚、磷脂、色素、游離脂肪酸等微量物質(zhì)，不僅影響菜籽油的品質(zhì)，而且給加工帶來困難，通常通過精煉去除[2]。油脂在儲藏和加工過程中，受到溫度、光照、氧氣含量、水分等因素的影響會發(fā)生氧化[3]，研究表明適量的甾醇/生育酚、磷脂對油脂有抗氧化作用[4,5]?，F(xiàn)有的油脂精煉工藝往往過度加工，造成微量成分過度脫除，對菜籽油的氧化穩(wěn)定性有不利影響，需另外采取工藝技術進行保護[6]。

添加抗氧化劑到食用油中是保證油脂品質(zhì)、延緩油脂氧化的一種有效方法。目前在國內(nèi)市場上食用油產(chǎn)品中常用的抗氧化劑是叔丁基對苯二酚(TBHQ)，屬于合成抗氧化劑，對煎炸油有很好的抗氧化效果，但有研究表明其可能會導致有機體發(fā)生突變，試驗發(fā)現(xiàn)包括TBHQ在內(nèi)的許多合成抗氧劑對人體內(nèi)臟器官有一定的副作用，在部分國家已經(jīng)停止在食品中使用，探索在食用油脂中使用安全的天然抗氧化劑日益受到人們的重視[4]。

研究表明，在適當?shù)臈l件下，天然磷脂對油脂具有較好的抗氧化作用，主要跟磷脂的組成結構和油脂種類有關，但機理還沒有完全明確[7]。Judde[8]等發(fā)現(xiàn)大豆卵磷脂對菜籽油有一定抗氧化效果，陳文娟[9]等發(fā)現(xiàn)海水魚大黃魚的魚卵磷脂對菜籽油具有抗氧化作用，而淡水魚來源磷脂對菜籽油的抗氧化作用研究還鮮有報道。鰱魚作為我國主要養(yǎng)殖淡水魚種，產(chǎn)量居我國淡水魚品種前列，價格低廉，肉質(zhì)較好，目前已成為很好的水產(chǎn)加工原料，但加工過程中產(chǎn)生的鰱魚頭通常得不到有效利用。本實驗室前期研究表明鰱魚頭中具有一定量含n-3型多不飽和脂肪酸的磷脂[10]。本文從鰱魚頭中制備磷脂，檢測其在菜籽油中的抗氧化性質(zhì)，為鰱魚頭的合理加工利用提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 材料

某品牌菜籽油(四級，不添加TBHQ及其他抗氧化劑)購自武漢市常青花園武商量販店，大豆卵磷脂(L-α-Lecithin，P5638)和脂肪酸甲酯標準品(混標)購自Sigma公司，氯仿、甲醇、丙酮、乙醇、乙醚、氫氧化鈉、鹽酸、磷酸、硫代硫酸鈉、冰乙酸、異辛烷、可溶性淀粉、碘化鉀等試劑均為分析純。

2.2 主要儀器設備

電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司；硅膠薄板：青島海洋化工廠分廠；超聲波清洗機：濟寧天華超生電子儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；可見光分光光度計：上海天呈醫(yī)流科技有限公司；氣相色譜儀：上海安捷倫有限公司。

2.3 方法

2.3.1 鰱魚頭磷脂提取

參考鄒舟等[10]方法，采用改進的Bligh-Dyer法對鰱魚頭進行總脂質(zhì)提取，鰱魚頭切碎后取100 g，加入100 mL氯仿和200 mL甲醇，勻漿攪拌20 min，抽濾再加100 mL氯仿洗殘渣，合并濾液，向濾液中加100 mL 0.88% KCl溶液，混勻后倒入分液漏斗，靜置分層3 h，取下層氯仿層，于55 ℃真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除氯仿得鰱魚總脂質(zhì)。稱取0.2 g鰱魚頭總脂質(zhì)上硅膠層析柱，依次用200 mL氯仿、100 mL丙酮、200 mL甲醇洗脫，將甲醇洗脫液收集，于55 ℃真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除甲醇即得鰱魚頭磷脂。

2.3.2 不同濃度鰱魚頭磷脂抗菜籽油氧化能力的測定

稱取50 g精制菜籽油置于100 mL小燒杯中，按菜籽油質(zhì)量的0.05%、0.1%、0.2%、0.5%分別添加鰱魚頭磷脂，輕輕攪拌后先高速均質(zhì)器均質(zhì)以20000 r/min處理3 min，然后用超聲水浴鍋超聲處理10 min，使磷脂完全在油中溶解，無肉眼可見不溶物。采用Schaal烘箱法，將添加鰱魚頭磷脂后的菜籽油樣品放入60±0.5℃恒溫烘箱中做加速氧化試驗，保持燒杯敞口，每隔24h攪拌一次，定期測定油樣的過氧化值(POV)，方法參照GB 5009.227-2016[11]，同時做空白對照組(精制菜籽油樣，不添加抗氧化劑成分)，以及精制菜籽油樣品中添加0.02%特丁基對苯二酚(TBHQ)對照組(添加量參考GB2760-2014[12]，TBHQ在植物油中的最大添加量不超過油脂質(zhì)量的0.02%)。

2.3.3 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂對菜籽油抗氧化能力對比

按1.3.4方法將鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂按0.1%的添加量分別加入50g菜籽油樣品，同時做空白對照，加速氧化方法和POV測定方法同上。

2.3.4 磷脂薄層層析(TLC)分析

將鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂加入氯仿溶解，分別配制200 mg/mL的溶液進行薄層色譜分離，展開劑為氯仿:甲醇:水=65:25:4(V/V)，顯色劑為8%醋酸銅-磷酸。

2.3.5 磷脂脂肪酸組成分析

甲酯化方法：取20 mg鰱魚頭磷脂或大豆卵磷脂樣品加入2 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉甲醇溶液，置于65 ℃水浴保溫3 min，然后加入2 mL三氟化硼-甲醇溶液，再在65 ℃水浴保溫3 min，取出冷卻。加2 mL正己烷混合均勻，取上清液，以3000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min。最后取上清液過0.2 μm的有機濾膜后收集，進行氣相色譜進樣分析。

色譜條件：7820A型Agilent氣相色譜儀，色譜柱使用sp-2560石英毛細柱(100 m×250 μm×0.2 μm)；升溫程序為先100 ℃保持4 min，以3 ℃/min升至220 ℃，保持20分鐘；載氣(N2)流速3 mL/min，壓力35.089 kPa，進樣量2 μL，不分流；檢測器為離子火焰檢測器(FID)。使用脂肪酸甲酯標準品確定脂肪酸種類，通過出峰面積比表征脂肪酸含量。

3 結果與分析

3.1 鰱魚頭磷脂提取

以鰱魚頭濕重為基準計算鰱魚頭磷脂提取率為1.18±0.05%(m/m)。

3.2 不同濃度鰱魚頭磷脂對菜籽油的抗氧化作用分析

不同添加量的鰱魚頭磷脂對菜籽油的抗氧化作用如圖1所示。

圖1 不同濃度鰱魚頭磷脂對菜籽油的抗氧化能力

在60 ℃烘箱中隨加速氧化時間的延長，各油脂樣品的過氧化值均呈增大趨勢。本試驗菜籽油樣品為四級菜籽油，按照GB/T 1536-2004[13]，合格的四級成品菜籽油的POV值不超過6.0 mmol/kg，試驗菜籽油樣品的起始POV值為3.4 mmol/kg左右，符合標準。隨著加速氧化時間延長，空白對照和添加0.02%TBHQ的菜籽油樣品分別在6 d和9 d超過6.0 mmol/kg，而添加0.05%和0.1%鰱魚頭磷脂后延長至12 d，添加0.2%和0.5%鰱魚頭磷脂后則延長至15 d。與空白樣品對比，0.02%TBHQ組在0-9 d可以較為有效地減緩菜籽油POV值增加趨勢，但之后POV值和空白對照基本相同，其抗氧化作用失效，而不同濃度鰱魚頭磷脂均能在0-21 d有效地減緩菜籽油POV增長趨勢，效果均好于0.02%TBHQ，尤其是從9 d開始之后的效果差異顯著。隨著磷脂添加量的增加，其抑制POV值作用增強，但添加量達到0.1%之后再增加得到的增強效果有限(尤其是15 d之后)。在試驗過程中還觀察到，添加0.05%和0.1%鰱魚頭磷脂的菜籽油樣品直到試驗結束仍能保持澄清透明，而添加0.2%和0.5%鰱魚頭磷脂的菜籽油樣品隨貯藏時間延長，在后期出現(xiàn)較明顯的半透明絮狀物。推測是因為菜籽油中添加磷脂的量超過一定濃度后，在長時間靜置和受熱條件下不能保持穩(wěn)定，磷脂會逐漸以絮狀膠體形態(tài)析出。

3.4 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂對菜籽油抗氧化作用對比分析

比較了添加0.1%鰱魚頭磷脂和0.1%大豆卵磷脂的抗菜籽油氧化能力，結果如圖2所示。隨著氧化加速試驗時間的延長，各菜籽油樣品的過氧化值都不斷增加，與空白對照組相比，兩種磷脂都可以有效延緩POV的增加趨勢，鰱魚頭磷脂組的效果更為明顯，POV直至13 d試驗結束時超過6 mmol/kg，而空白對照組和大豆卵磷脂組則分別在7 d和9 d超過6 mmol/kg。

圖2 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂對菜籽油的抗氧化能力比較

3.2 磷脂薄層色譜(TLC)分析

醋酸銅磷酸試劑使磷脂顯色為黑色斑點，結果如圖3所示，參照鄒舟等[10]確定鰱魚頭磷脂中主要成分為磷脂酰乙醇胺(phosphatidythanmine，PE)、磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine，PC)、磷脂酰絲氨酸 (phosphatidylserine，PS)；而大豆卵磷脂除同樣含有PE、PC和PS外，還含有磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol，PI)及另一未知磷脂組分。

使用Scion image 軟件對TLC分析譜圖進行掃描定量分析處理，結果見表1。結果顯示兩種磷脂都是以PC含量最高，占40%以上，其次是PS，占20～30%，再次是PE，含量在10～20%。鰱魚頭磷脂的PC、PS含量明顯高于大豆卵磷脂，兩者PE含量接近，前者含量稍高。大豆卵磷脂比鰱魚頭磷脂多了兩種磷脂，分別是含量在14%左右的PI和8%的未知組分。根據(jù)未知組分在薄層上的位置得到其是一種頭部極性比較弱的磷脂，結合Judde[8]等大豆卵磷脂的組成分析結果，推測未知組分很可能是磷脂酸( phosphatidic acid，PA)。

圖3 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂的薄層色譜圖

表1 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂組分含量

組別鰱魚頭磷脂大豆卵磷脂未知組分/?8．0%±0．8%磷脂酰乙醇胺(PE)15．3%±1%a11．1%±1．1%a磷脂酰膽堿(PC)56．8%±3．5%a45．3%±4．2%b磷脂酰絲氨酸(PS)27．9%±1．5%a20．7%±1．7%b磷脂酰肌醇(PI)/13．9%±1．1%

*表示未檢出，下同

同一行數(shù)據(jù)標有不同小寫字母表示差異性顯著(p<0.05)

3.3 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂氣相色譜分析

鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂脂肪酸組成，見表2。從結果中可以看到鰱魚頭磷脂中檢測出11種脂肪酸，其中飽和脂肪酸(saturated fatty acid，SFA)4種，單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acid，MUFA)2種，多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid，PUFA)5種，脂肪酸中含量最高的為C16:0(棕櫚酸)，占總脂肪酸的45%以上，其次為C18:1(油酸)，占近20%；大豆卵磷脂中檢測出7種脂肪酸，其中SFA2種，MUFA2種，PUFA3種，含量最豐富的脂肪酸為C18:2n-7(亞油酸)，占55%以上，其次為棕櫚酸，占25%以上。鰱魚頭磷脂的脂肪酸組成以SFA為主(60%以上)，含量是大豆卵磷脂的2倍，兩者的SFA都主要是棕櫚酸。鰱魚頭磷脂的MUFA 含量達25%以上，為大豆卵磷脂的4倍，兩者的MUFA主要都是油酸，其余為C16:1n-7(棕櫚油酸)，而前者棕櫚油酸占總脂肪酸6%左右，后者則僅為0.1%。鰱魚頭磷脂的PUFA含量只有14%左右，遠低于大豆磷脂的65%，但前者的PUFA種類較豐富，除亞油酸外還含C18:3n-3(亞麻酸)、C20:4n-6(花生四烯酸)、C20:5n-3(Eicosapentaenoic acid，EPA)和C22:6n-3(Docosahexaenoic acid，DHA)，而大豆卵磷脂的PUFA大部分是亞油酸，其余為亞麻酸。

表2 鰱魚頭磷脂和大豆卵磷脂主要脂肪酸組成

脂肪酸含量(%)鰱魚頭磷脂大豆卵磷脂C14：03．08±0．12/?C16：046．89±0．80a24．80±0．47bC16：1n?76．51±0．02a0．11±0．00bC17：01．71±0．62a0．13±0．01bC18：09．28±0．39a3．24±0．04bC18：1n?918．50±0．53a6．66±0．06bC18：2n?61．35±0．05b57．99±0．36aC18：3n?31．65±0．03b7．06±0．10aC20：4n?64．53±0．19/C20：5n?33．80±0．03/C22：6n?32．69±0．02/∑SFA60．96±0．33a28．17±0．53b∑MUFA25．02±0．56a6．77±0．07b∑PUFA13．80±0．22b64．59±0．46a

*表示未檢出，下同

同一行數(shù)據(jù)標有不同小寫字母表示差異性顯著(p<0.05)；SFA表示飽和脂肪酸；MUFA表示單不飽和脂肪酸；PUFA表示多不飽和脂肪酸

4 討論

陳文娟[9]等利用Schaal烘箱法探究大黃魚魚卵磷脂對不同油脂的抗氧化作用，結果顯示隨著強行氧化時間的延長，油脂的過氧化呈增大趨勢，與空白樣品對比，磷脂對菜籽油有較好的抗氧化作用，并且隨著磷脂添加量的增大，其抗氧化作用越明顯，本試驗結果與其一致。但鰱魚頭磷脂在菜籽油中的添加量為0.2%和0.5%時，在加速試驗后期有絮狀物析出，且添加量為0.1%時同0.2%、0.5%的抗氧化效果接近，故在實際應用時添加量可控制在0.1%附近，既能保證良好抗氧化效果前提下的經(jīng)濟合理添加量，又能避免過高添加量導致絮狀物析出影響感官效果。

Judde[8]等人將不同種類大豆卵磷脂添加到菜籽油中，試驗結果顯示含有較高比例PC和PE的大豆卵磷脂抗氧化效果最佳。有研究表明，磷脂的抗氧化活性和側(cè)鏈極性頭部基團有關，Saito和Ishihara[14]發(fā)現(xiàn)，PC和PE的極性頭部側(cè)鏈分別為膽堿和乙醇胺，具有活性氨基，因此對氫過氧化物有清除作用，而PA的側(cè)鏈基團沒有活性氨基，則無作用。Dacaranhe和Terao[15]發(fā)現(xiàn)PS對PC的過氧化物具有清除作用，而PA無作用，指出PS的極性頭部起到關鍵作用，同時也提出鏈接的脂肪酸側(cè)鏈也扮演重要角色，最終PS的抗氧化活性與整體空間結構有關。Nwosu[16]等發(fā)現(xiàn)PC比PE能更好地抑制三文魚油氧化，PC結合的脂肪酸中SFA越多抗氧化能力越強，而且脂肪酸鏈長度越長(>C18)能力越強。Grandois[17]等發(fā)現(xiàn)油酸和亞油酸與PC結合后，在高溫下的氧化穩(wěn)定要優(yōu)于其結合在甘油三酯上，指出PC的膽堿基團促進了脂?；姆€(wěn)定性。Cortie[18]等指出結合更多SFA和MUFA的磷脂氧化穩(wěn)定性更好，可以促進結合PUFA磷脂的氧化穩(wěn)定性，具有對細胞膜的抗氧化作用。

本試驗中的鰱魚頭磷脂只由PC(55%左右)、PS(25-30%)、PE(15%左右)三種具有較好抗氧化活性的磷脂組成，含量都分別高于大豆卵磷脂中組成，而且大豆卵磷脂中除這三種磷脂外還含有PI、PA(推測)等無顯著抗氧化活性的磷脂成分；鰱魚頭磷脂結合的脂肪酸中SFA占了大部分(>60%)，MUFA含量也達25%左右，PUFA含量較低但含有較多花生四烯酸、EPA、DHA等長碳鏈(>C18)的PUFA，都有利于其抗氧化能力，而大豆卵磷脂脂肪酸主要由含18個碳的亞油酸PUFA組成(>55%)，所有脂肪酸的長度都沒有超過18個碳原子。鰱魚頭磷脂的磷脂組成和脂肪酸組成特點決定了其抗氧化性強于大豆卵磷脂，這就解釋了其在菜籽油中的抗氧化作用明顯強于后者的原因。大豆卵磷脂PC(45%左右)、PS(20%左右)為主，含有一定量的PE(10%左右)，且結合的脂肪酸有一定量的SFA(>25%)，也具有一定的抗氧化特征，所以對菜籽油也具有一定的抗氧化活性。Nwosu[16]的試驗還發(fā)現(xiàn)磷脂對油脂的抗氧化活性跟油脂的脂肪酸組成有關，同一種磷脂在不同種類的油脂中的抗氧化效果會出現(xiàn)較大差異。鰱魚頭磷脂在菜籽油之外的油脂中、不同品種來源的菜籽油(脂肪酸組成不同)中的抗氧化能力是否會出現(xiàn)差異，還需更多的試驗數(shù)據(jù)驗證。

我國鰱魚產(chǎn)量高，魚頭等加工副產(chǎn)物急需高值化綜合利用，而以天然抗氧化劑取代合成抗氧化劑正逐漸成為食品、醫(yī)療保健行業(yè)發(fā)展的一種趨勢。作為一種天然磷脂，鰱魚頭磷脂可以從水產(chǎn)加工副產(chǎn)物鰱魚頭中大量獲得，與TBHQ和大豆卵磷脂相比，在菜籽油中具有更加優(yōu)良的抗氧化性質(zhì)，具有重要的開發(fā)和應用價值。

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Analysis of antioxidant effect of silver carp head phospholipids on rapeseed oil

WANGZi-bo1，WANXin1，WANGWen-qian1，WANGQi1,2，WANGXue-dong1，ZHANGWei-nong1,2，CHENJi-wang1

(1.School of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China; 2. Research Center of Oils and Plant Proteins Technology, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

1017-05-10.

王梓博(1995-)，男，本科，E-mail：w270102383@126.com.

王琦(1981-)，男，副教授，博士，E-mail：wq311zb@hotmail.com.

武漢輕工大學大學生創(chuàng)新訓練計劃項目(CXXL20161015).

2095-7386(2017)03-0027-06

10.3969/j.issn.2095-7386.2017.03.005

TS 254.9

A