茶多酚凝膠在大豆油中的抗氧化研究

朱振寶，朵靜雯，易建華

(陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，陜西 西安 710021)

0 引言

油脂氧化變質(zhì)一直都是食品工業(yè)中的重要問題，常見的油脂尤其是植物油脂的不飽和程度大于動物油脂，會在加工和儲藏過程中很容易發(fā)生自動氧化.油脂的氧化產(chǎn)物不穩(wěn)定會分解產(chǎn)生醛、酮、酸、烴、呋喃等物質(zhì)，還有少量含有多基團(tuán)的小分子如羥基醛、酮基醛、酮基羥基醛、酮基環(huán)氧基醛等物質(zhì)并且產(chǎn)生不良?xì)馕禰1]，并降低了其食用和營養(yǎng)價值.為延緩油脂氧化變質(zhì)，通常在油脂中加入抗氧化劑，如BHA(丁基羥基茴香醚),BHT(二丁基羥基甲苯),TBHQ(叔丁基對苯二酚)都是具有良好的抗氧化效果[2].這些工業(yè)合成的抗氧化劑生產(chǎn)便捷，成本低，抗氧化效果顯著，但是都有潛在的安全問題[3].為了順應(yīng)消費者綠色消費觀念，天然的抗氧化劑具有很大的潛在市場，天然抗氧化劑因其無毒無害無副作用等優(yōu)點越來越受到青睞[4].

茶多酚是從茶葉中提取出來的一種多酚類化合物，具有很強的清除自由基的能力，是一種理想的天然抗氧化劑.在綠茶多酚中抗氧化能力最強的是其中的兒茶素類，其中以兒茶素(EGCG )的抗氧化能力最強[5].茶多酚的酚羥基基團(tuán)決定了其有很好的水溶性，這一特性限制了茶多酚在油脂行業(yè)中的應(yīng)用，不能直接應(yīng)用于油脂中，目前所用的脂溶性茶多酚都是經(jīng)過改性獲得，主要是通過分子修飾，乳化，利用溶劑等方法將水溶性茶多酚添加在油脂中[6-8].生產(chǎn)出抗氧化效果優(yōu)良，安全無毒的新型天然抗氧化劑，也是油脂行業(yè)研究的難點和熱點.

本文現(xiàn)在提出一種方法，以水溶性茶多酚和聚甘油蓖麻醇酯為材料，制備出一種含茶多酚的凝膠劑分散到植物油中，研究其抗氧化性能，旨 在為天然油脂抗氧化劑開發(fā)利用及食用油脂的加工、 貯存等方面提供依據(jù).

1 材料和方法

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 實驗材料與試劑

市售食用大豆油；茶多酚:pg-eg-50c；BHA:4-叔丁基茴香醚;PGPR:聚甘油蓖麻醇酯；純水:娃哈哈礦泉水；對甲氧基苯胺，冰乙酸，正丁醇，2-硫代巴比妥酸等試劑均為分析純.

1.1.2 常用儀器

鼓風(fēng)干燥箱：上海恒科學(xué)儀器有限公司；電子天平：梅特勒托利多ME104；電動攪拌機：IKA RW 20德國；臺式高速離心機：H1850；紫外可見分光光度計：UV759S.

1.2 實驗方法

1.2.1 制備茶多酚凝膠分散體

將茶多酚配成濃度不同的水溶液按比例與乳化劑PGPR混合并在室溫下攪拌至形成褐色透明的膠狀物質(zhì)，將此膠裝物質(zhì)分別以ppm級別的單位加入市售的大豆油中，攪拌均勻至油樣澄清透明.

1.2.2 烘箱實驗

采用烘箱加速氧化法，稱取100 g含茶多酚和BHA的油樣分別裝在統(tǒng)一大小的棕色瓶中，放入55±1 ℃的烘箱中加速氧化，每隔兩天測定油脂的不氧化指標(biāo).

1.2.3 過氧化值

按照Shantha等[9]的方法進(jìn)行.分別制備兩種離子溶液:(1)4 g氯化鋇二水合物溶于50 mL水中；(2)0.5 g硫酸亞鐵溶解在50 mL水中，將離子溶液(1)緩慢加入離子溶液(2)中，攪拌直至溶解；最后在混合溶液中加入10 mol/L的2 mL鹽酸，過濾沉淀，得到清澈的鐵離子.儲存在棕色瓶中；30 g硫酸氫銨溶解在水中并定容至100 mL.

稱取0.01～0.3 g樣品用9.8 ml氯仿-甲醇(7∶3，v/v)溶解并漩渦振蕩2～4 s.加入50 uL硫氰酸銨，漩渦振蕩2～4 s，再加入亞鐵離子并漩渦2～4 s，在室溫下孵化5 min后，在500 nm處用分光光度計測定樣品吸光度，所有樣品的測量在柔光下進(jìn)行，10 min內(nèi)完成.

過氧化值按照公式(1)計算：

(1)

式(1)中：As為樣品的吸光度，Ab為空白對照的吸光度，m0為樣品的質(zhì)量，m為41.52是從標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得的值，55.84為鐵的原子量.

1.2.4 共軛二烯值

參照Moosavi等[10]的方法進(jìn)行測定.將樣品用正己烷稀釋至1∶600，用分光光度法在234 nm處測定樣品吸光度(消光系數(shù)29 000 L/mol來量化共軛二烯的濃度)，以HPLC級正己烷作空白.

1.2.5 硫代巴比妥酸值

根據(jù)Uluata和Ozdemir[11]所描述的方法有所改動，測定巴比妥酸值.將0.05～0.20 g樣品稱量至25 mL容量瓶中，溶解在少量正丁醇中并補足標(biāo)記.取5.0 mL該混合物轉(zhuǎn)移到干燥的試管中，向其加入新鮮的5 mL巴比妥溶液(200 mg溶解在100 mL正丁醇中).試劑混合并在95 ℃的水浴鍋中加熱2 h后在532 nm處測量吸光度.用1，1，3，3-四乙氧基丙烷用作標(biāo)準(zhǔn)，因為它是丙二醛的前體.

1.2.6 酸價

按照Rao等[12]的方法測定油脂酸價.用0.05 mol/L氫氧化鉀-乙醇溶液滴定預(yù)先用乙醚-乙醇(2∶1)溶解的含酚酞指示劑的花生油(4 g)，滴定終點是酚酞的粉紅色至少持續(xù)30 s.酸價計算如公式(2)所示：

酸價/(mg KOH/g)=(V×C×56.1)/m

(2)

式(2)中：V為滴定所消耗的氫氧化鉀體積,mL;C為氫氧化鉀濃度,mol/L;56.1為氫氧化鉀摩爾質(zhì)量,g/mol.

1.2.7 茴香胺值

按照Mohdaly等[13]描述的方法,該方法基于分光光度測定油中醛類化合物與對茴香胺反應(yīng)形成的產(chǎn)物.

稱取油樣品(0.5～2.0 g)溶解于250 mL異辛烷中，取5 mL上述混合物與1 mL 0.25%對甲氧基苯胺溶液混合，10 min后用分光光度計在350 nm下讀取吸光度.

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

所有指標(biāo)都重復(fù)測3次，用Excel和OriginPro9對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種抗氧化劑對加速氧化大豆油的過氧化值的影響

含不同抗氧化劑BHA和茶多酚的大豆油在烘箱實驗10天的過氧化值變化如圖1所示.由圖1可知，隨著烘箱氧化時間的延長，空白油樣的過氧化值隨氧化時間的延長明顯增大，添加的抗氧化劑BHA和茶多酚(TP)都能明顯降低過氧化值，對于同一添加水平的兩種抗氧化劑來說，茶多酚比起B(yǎng)HA能明顯降低過氧化值，但是不同添加量的茶多酚來說，低濃度的過氧化值較低，并且兩種添加水平的茶多酚抗氧化效果高于BHA；而BHA濃度越大抗氧化效果越好,因為油中本身含有抗氧化劑TBHQ，并且有研究表明，100 mg/kg TBHQ和100 mg/kg BHA的聯(lián)合使用相比于200 mg/kg TBHQ和200 mg/kg BHA單獨使用更能提高產(chǎn)品的氧化穩(wěn)定性[14].另外，姚云游等[15]實驗表明200 mg/kg茶多酚在一級壓榨油中也有一定的抗氧化性，所以茶多酚相較于BHA有較高的抗氧化活性，且添加濃度越小，大豆油在氧化中產(chǎn)生過氧化值越小.

圖1 含不同抗氧劑的大豆油的過氧化值的變化

2.2 兩種抗氧化劑對加速氧化大豆油的共軛二烯值的影響

油脂中的不飽和脂肪酸被氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物不穩(wěn)定,進(jìn)一步降解形成二級氧化產(chǎn)物,如共軛二烯與共軛三烯等,繼而被氧化成為醛、酮類等物質(zhì)[16].共軛二烯值是不飽和脂肪酸氧化過程中產(chǎn)生的共軛雙鍵的多少，是衡量油脂氧化初級產(chǎn)物的一個重要氧化指標(biāo).圖2為烘箱實驗中含兩種抗氧化劑的大豆油的共軛二烯值的測定結(jié)果.

圖2 含不同抗氧劑的大豆油的共軛二烯值的變化

由圖2可知，添加不同抗氧化劑的大豆油中，共軛二烯值隨著氧化時間的延長有所增加，這是因為多不飽和脂肪酸在形成氫過氧化物的過程中會伴隨著雙鍵的重排過程,從而形成共軛二烯[17].添加茶多酚的樣品產(chǎn)生的共軛二烯酸明顯低于添加了BHA的樣品，說明茶多酚比BHA能明顯抑制共軛雙鍵的形成.添加了150 ppm茶多酚的油樣產(chǎn)生的共軛二烯值低于添加了450 ppm茶多酚的油樣，可能在高溫下，茶多酚的添加量增大很可能產(chǎn)生了促氧化的作用，生育酚本身存在于植物油脂中，并且也是一種天然的抗氧化劑，研究表明當(dāng)α-生育酚添加量高于最適添加量后，隨著α-生育酚添加量升高，氧化速率常數(shù)會逐漸增大直至大于空白樣的氧化速率常數(shù)，表明α-生育酚的抗氧化效能不斷減弱直至出現(xiàn)促氧化現(xiàn)象[18].生育酚具有能夠產(chǎn)生酚氧基的結(jié)構(gòu)，可以阻斷脂質(zhì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[19]，與茶多酚抗氧化機理類似.添加150 ppmBHA的樣品抑制共軛二烯值的效果不如添加了450 ppmBHA的油樣，所以茶多酚能有效抑制初級產(chǎn)物的產(chǎn)生.

2.3 兩種抗氧化劑對大豆油中的硫代巴比妥酸值的影響

巴比妥酸值是衡量油脂氧化中次級氧化產(chǎn)物的一項指標(biāo).油脂在氧化過程中會產(chǎn)生許多醛類,可與硫代巴比妥酸產(chǎn)生有色復(fù)合物，硫代巴比妥酸值可以反應(yīng)油脂的氧化程度[20].

圖3表示添加不同抗氧化劑對大豆油中硫代巴比妥酸值的影響.兩種抗氧化劑以及不同添加量都明顯低于空白對照，說明BHA和茶多酚都能明顯降低硫代巴比妥酸值.對于兩種添加水平的茶多酚的油樣來說，添加量為450 ppm產(chǎn)生的巴比妥酸值稍高于添加150 ppm的，但兩種添加水平都比BHA能有效抑制硫代巴比妥酸值的生成.研究表明，在大豆色拉油中，100 ppm茶多酚的抗氧因子高于BHA，活性氧試驗也從側(cè)面表明茶多酚抗氧化活性較高[21].

圖3 含不同抗氧劑的大豆油的硫代巴比妥酸值的變化

2.4 兩種抗氧化劑對大豆油中茴香胺值的影響

茴香胺值是表示油脂氧化中產(chǎn)生的醛類化合物的多少，特別是不飽和醛類(α-不飽和醛，β-不飽和醛).醛類化合物是油脂在氧化時不飽和脂肪酸分解產(chǎn)生的一類化合物，代表的是次級氧化產(chǎn)物，茴香胺數(shù)值大表明油脂氧化變質(zhì)嚴(yán)重[22].

由圖4可以看出，添加抗氧化劑的油樣和空白油樣的茴香胺值都是隨著氧化時間的延長而上升，表明油脂在加速氧化過程中，油脂氧化產(chǎn)生的氫過氧化物分解，生成醛酮類物質(zhì)，氧化時間越長，油脂變質(zhì)越嚴(yán)重，茴香胺值也逐漸上升.茴香胺值的變化與油脂的儲藏時間溫度密切相關(guān)，原因是只有油脂氧化達(dá)到一定程度，產(chǎn)生醛、酮類小分子物質(zhì)時，才會表現(xiàn)出香胺值的變化[23].并且茶多酚抑制茴香胺值的效果優(yōu)于BHA,兩種水平的BHA來說，濃度越高，茴香胺值越小，但是對于茶多酚來說，150 ppm抑制茴香胺的效果稍優(yōu)于450 ppm,茴香胺值大于10表示油脂以及嚴(yán)重氧化腐敗，茶多酚能更好的抑制油脂次級氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生.

圖4 含不同抗氧劑的大豆油的茴香胺值的變化

2.5 兩種抗氧化劑對大豆油中酸價的影響

酸價反應(yīng)的是油樣中含游離脂肪酸的多少，油脂因為高溫和水分等其他氧化因素的存在，會發(fā)生水解，產(chǎn)生脂肪酸分子和甘油分子，導(dǎo)致油脂酸敗，產(chǎn)生游離脂肪酸，尤其是小分子脂肪酸會產(chǎn)生不良?xì)馕禰24].

圖5反應(yīng)的是含不同添加水平的抗氧化劑的大豆油在烘箱實驗中油脂酸價的變化情況.含不同抗氧化劑的酸值都是隨著氧化時間的增大呈現(xiàn)上升的趨勢.空白油樣的酸價明顯上升，而兩種水平的BHA的酸價值比較接近，含不同水平茶多酚油樣的酸價也是逐漸上升,并且低于BHA，所有添加茶多酚也能有效的抑制大豆油的酸價.徐健飛等[25]實驗表明在80±1 ℃ 的恒溫條件下，不同含量抗氧化劑對油品的酸價影響不大，各油樣的酸價只與氧含量的高低有關(guān)，形成浮動變化.

圖5 含不同抗氧化劑的大豆油的酸價的變化

3 結(jié)論

添加抗氧化劑茶多酚，BHA都能抑制大豆油的氧化，以凝膠的形式將水溶性茶多酚加入大豆油中,能有效抑制大豆油的氧化酸敗，并且同水平添加量的茶多酚的抗氧化效果優(yōu)于BHA，不同濃度的同種抗氧化劑對大豆油的抗氧化效果不同，450 ppmBHA抗氧化效果優(yōu)于150 ppm，而150 ppm茶多酚凝膠的抗氧化效果要優(yōu)于450 ppm，其原因有待進(jìn)一步研究.未來可以對此茶多酚凝膠進(jìn)行優(yōu)化實驗，和其他抗氧化效果較好的抗氧化劑做比較研究.茶多酚可作為一種天然有效的抗氧化劑應(yīng)用于油脂中，具有廣闊的前景.