小米多酚及復(fù)配劑體系對花生油的抗氧化作用

朱俊玲 梁 凱 閆巧珍 陳振家 荊 旭 伊 莉 王曉聞 柳青山

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；山西功能食品研究院1，太谷 030801) (山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所2 ，晉中 030600)

柳青山，男，1968年出生，研究員，農(nóng)學(xué)植物營養(yǎng)

小米營養(yǎng)豐富，適用人群廣，是餐桌上的健康佳品。小米中多酚類物質(zhì)具有抗氧化、抗癌、抑菌等多種生理功能，對人體健康起著積極的作用[1]?；ㄉ蜕珴汕辶镣该鳎瑲馕斗曳?，易于消化，其中不飽和脂肪酸含量達(dá)到80%以上，因其不飽和脂肪酸含量較高，花生油易于發(fā)生氧化變質(zhì)，生成自由基、過氧化物及醛、酮等化合物，攝入過量的酸敗油脂會損害人體健康。在實際生產(chǎn)中多采用人工合成抗氧化劑防止氧化變質(zhì)，如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、丁基羥基茴香醚(BHA)、叔丁基對苯二酚(TBHQ)等，這些人工合成的抗氧化劑對人體健康存在著潛在的威脅[2]。天然抗氧化劑因其安全、高效的優(yōu)點，是近些年來食品行業(yè)研究和應(yīng)用的熱點之一，多酚類化合物因其較強(qiáng)抗氧化活性,在油脂抗氧化中發(fā)揮了重要作用。歐陽夢云等[3]研究得出白藜蘆醇具有優(yōu)異的抗油脂氧化性，與茶多酚、檸檬酸和VE復(fù)配之后表現(xiàn)出較好的協(xié)同作用。

本研究將提取的小米多酚經(jīng)AB-8大孔樹脂純化并分析其對花生油的抗氧化作用，選擇VC、VE、檸檬酸與小米多酚進(jìn)行復(fù)配，以過氧化值、茴香胺值和全氧化值為指標(biāo)，得出最佳復(fù)配組，并與常見人工抗氧化劑進(jìn)行對比。同時采用氣相色譜-甲酯化法對加入小米多酚復(fù)配抗氧化劑的花生油脂肪酸成分進(jìn)行測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小米(東方亮1號)，壓榨一級花生油(不含有任何抗氧化劑)：市售。AB-8大孔樹脂、異辛烷、p-茴香胺、三氟化硼、抗壞血酸(VC)、VE(脂溶性)，分析純。聚甘油脂肪酸脂(PEG)、蔗糖脂肪酸脂、磷脂、單硬脂肪酸甘油酯、檸檬酸、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、叔丁基對苯二酚(TBHQ)，食品級。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1100型可見分光光度計，DHP-9032型恒溫培養(yǎng)箱，DHG-9240型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，F(xiàn)A25型高速組織分散均質(zhì)機(jī)，GCMS-QP2010型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.3 方法

1.3.1 小米多酚的提取

小米多酚的提取參照閆巧珍等[4]復(fù)合酶法提取小米多酚的方法。

1.3.2 小米多酚的分離純化

將AB-8大孔樹脂正確裝柱(Φ2.6 cm×30 cm)，柱床體積為3/4，將小米多酚凍干粉配制成一定濃度的多酚溶液后上柱分離純化，每5 mL洗脫液為1管。具體方法為：取100 mL小米多酚粗提液通過0.45 μm有機(jī)濾膜，根據(jù)王若蘭等[5]的方法對小米多酚進(jìn)行分離純化。收集洗脫液，濃縮凍干成粉。

1.3.3 小米多酚抗油脂氧化作用的研究

1.3.3.1 評價指標(biāo)的測定

過氧化值(POV)的測定參照GB/T 5538—2005[6]。茴香胺值(AV)的測定參照GB/T 24304—2009[7]。全氧化值按照公式計算：

TV=2POV+AV

式中：TV為全氧化值；POV為過氧化值/mmol/kg；AV為茴香胺值。

1.3.3.2 乳化劑種類及其濃度的選擇

將不同種類的乳化劑：聚甘油脂肪酸脂(PEG)、蔗糖脂肪酸脂、磷脂、單硬脂肪酸甘油酯，設(shè)置質(zhì)量濃度為1%、2%、3%，加入20 g花生油中，混勻后加入0.05%的小米多酚，將混合物進(jìn)行均質(zhì)化處理(1 000 r/min)。采用Schaal烘箱法，將處理后的混合物敞口置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為(65±1) ℃，每隔12 h超聲處理且改變其在干燥箱中的位置，同時設(shè)置空白對照，只含有花生油的空白組1，花生油和0.05%小米多酚的空白組2[8]。此后每2 d取出測定其茴香胺值，觀察其茴香胺值的變化，選擇最佳乳化劑及其濃度。

1.3.3.3 小米多酚添加量的選擇

將選擇的乳化劑加入到20 g花生油中混勻，設(shè)置小米多酚質(zhì)量濃度分別為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%，加入花生油中后將其混合物進(jìn)行均質(zhì)化處理(1 000 r/min)。采用Schaal烘箱法，按照1.3.3.2的方法操作，同時設(shè)置空白對照，只含有花生油空白組。此后每2 d取出測定其茴香胺值，觀察其茴香胺值的變化，選擇小米多酚的最佳添加量。

1.3.3.4 增強(qiáng)劑與小米多酚復(fù)配對花生油抗氧化效果的影響

將乳化劑加入到20 g花生油中混勻，加入最佳量的小米多酚，選擇與小米多酚具有協(xié)同增強(qiáng)作用的物質(zhì)：VC、檸檬酸、VE，設(shè)置質(zhì)量濃度為0.02%、0.04%、0.06%，分別加入花生油中，將其混合物進(jìn)行均質(zhì)化處理(1 000 r/min)。采用Schaal 烘箱法按照1.3.3.2的方法操作，設(shè)置空白對照，只含有花生油的空白組1和含有乳化劑和小米多酚的花生油的空白組2。此后每2 d取出測定其茴香胺值和過氧化值，并計算全氧化值，得出最佳抗氧化復(fù)配組。

1.3.3.5 最佳抗氧化復(fù)配組與其他抗氧化劑的比較

取0.02%BHT、0.02%TBHQ與最佳復(fù)配組對花生油的抗氧化效果進(jìn)行比較，重復(fù)以上步驟，測定其過氧化值和茴香胺值，并計算全氧化值。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜分析小米多酚復(fù)配劑對花生油脂肪酸含量的影響

1.3.4.1 樣品甲酯化處理

參照GB/T 17376—2008，將含有復(fù)配抗氧化劑和空白對照的花生油進(jìn)行甲酯化處理[9]。

1.3.4.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析條件

色譜條件：ZB-5色譜柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為高純度氦氣(純度>0.999 9)；檢測器及溫度為FID檢測器，260 ℃；載氣流速為1 mL/min；進(jìn)樣量為1 μL；分流比為20：1；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；升溫條件為，160 ℃(1 min)—速度為8 ℃/min升至190 ℃(20 min)—速度為5 ℃/min升至230 ℃(10 min)。

質(zhì)譜條件：離子源及其溫度為EI源，230 ℃；掃描范圍為40～500 u；電子能量為70 eV。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析與處理

實驗數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理，采用Origin9.1繪圖，用SPSS23.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Duncan多重比較進(jìn)行差異性分析。所有實驗獨立重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 小米多酚抗花生油氧化的研究

2.1.1 乳化劑種類及其濃度的選擇

由表1可知，空白組2和加入乳化劑的各實驗組均對花生油的氧化起到了一定的抑制作用，表明小米多酚對油脂氧化有明顯的抑制作用。加入乳化劑的實驗組與空白組2相比，其茴香胺值較低，故乳化劑起到了一定的助溶作用。隨著氧化時間的增加，各組花生油的茴香胺值不斷增大，同時在6 d后其增大趨勢加快，這是因為在花生油氧化初期產(chǎn)生的次級產(chǎn)物醛類物質(zhì)較少，故其茴香胺值較低[10]。較其他乳化劑組相比，加入大豆改性磷、聚甘油酯的花生油茴香胺值較低，但磷脂本身有抗氧化作用，所以不排除其在油脂氧化過程中充當(dāng)了抗氧化劑的可能[11]。適量的乳化劑可以幫助小米多酚更好地溶入油中，乳化劑加入過少不足以形成穩(wěn)定的乳化體系，加入過多則可能對阻礙小米多酚抗氧化作用的發(fā)揮，結(jié)合表1結(jié)果，選擇濃度為2%的聚甘油酯作為本實驗的乳化劑，此時對花生油茴香胺值的抑制率為63.07%。

表1 乳化劑種類及用量對花生油茴香胺值的影響

2.1.2 小米多酚添加量的選擇

由表2可知，隨著氧化時間的增加，各組花生油的茴香胺值不斷增大，且空白組較各實驗組增長迅速，這說明小米多酚對花生油氧化具有明顯的抑制作用。隨著小米多酚添加量不斷增大，茴香胺值呈現(xiàn)下降趨勢。其添加量與抑制率基本呈現(xiàn)正相關(guān)，但質(zhì)量濃度為0.10%時抑制率稍有下降，這可能是因為小米多酚易被氧化出現(xiàn)了副反應(yīng)，其自由基會引發(fā)鎖鏈反應(yīng)，導(dǎo)致其抗氧化效果不再明顯，所以濃度過高或是過低都會影響小米多酚對花生油的抗氧化效果[12]。根據(jù)實驗結(jié)果，選用0.08%的小米多酚進(jìn)行復(fù)配實驗。

表2 不同濃度小米多酚對花生油茴香胺值的影響

2.1.3 增強(qiáng)劑與小米多酚復(fù)配對花生油抗氧化效果的影響

從表3～表5可知，添加小米多酚的實驗組各值均低于空白組1，添加VC、VE和檸檬酸的復(fù)配實驗組各值均低于空白組2。加速氧化到第10天后，不同復(fù)配實驗組之間各值出現(xiàn)較大差異，酸敗程度不一，VC復(fù)配組明顯低于同一時間的其他各組(P<0.05)，這可能是因為VC本身就具有較強(qiáng)的抗氧化性，和小米多酚共同發(fā)揮作用時，提供氫原子給小米多酚，使已脫氫的小米多酚重新合成原來的物質(zhì)，VC本身成為脫氫抗壞血酸。同時VC提供了微酸的環(huán)境有利于小米多酚的穩(wěn)定，在Schaal催化加速氧化中避免過快分解[13,14]。當(dāng)VC質(zhì)量濃度為0.04%時，表現(xiàn)出較好的抗氧化性能，這可能是VC添加量達(dá)到0.04%之后，隨著濃度不斷增加，活性氧含量增加幅度上升，導(dǎo)致抗氧化效果減弱。添加量為0.04%的VC作為增強(qiáng)劑時，花生油的過氧化值、全過氧化值茴香胺值依次為(1.89±0.06)、(19.23±1.21) mmol/kg、(80.69±3.21)，對花生油3種指標(biāo)的抑制率分別為57.55%、41.22%、42.26%。綜上，得到最佳復(fù)配組為：0.08%小米多酚+2%聚甘油酯+0.04%VC。

2.1.4 最佳抗氧化復(fù)配組與人工抗氧化劑抗花生油氧化效果的比較

根據(jù)GB 2760—2014《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[15]的規(guī)定，采用0.02%的BHT、TBHQ進(jìn)行實驗。由表6、表7、表8可知，無論采用人工合成抗氧化劑還是VC與小米多酚復(fù)配體系進(jìn)行抗氧化實驗，花生油3種指標(biāo)的變化趨勢均隨時間的增加呈上升趨勢，各組均出現(xiàn)不同程度的酸敗。各實驗組的全氧化值全部高于空白組，到第10天時，各組之間3種值差異較大(P<0.05)，同時從加速氧化前期到后期，復(fù)配組均比BHT、TBHQ抗氧化性強(qiáng)，其抗氧化能力依次為：最佳復(fù)配組>TBHQ>BHT。

表3 VC、VE、檸檬酸與小米多酚復(fù)配后對花生油茴香胺值的影響

表4 VC、VE、檸檬酸與小米多酚復(fù)配后對花生油過氧化值的影響

表5 VC、VE、檸檬酸與小米多酚復(fù)配后對花生油全氧化值的影響

表6 最佳復(fù)配組與BHT、TBHQ對花生油茴香胺值的影響

表7 最佳復(fù)配組與BHT、TBHQ對花生油過氧化值的影響

表8 最佳復(fù)配組與BHT、TBHQ對花生油全氧化值的影響

2.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析花生油中脂肪酸含量變化

從表9中可得知，加速氧化12 d后，空白組和添加復(fù)配體系的油樣較0 d其不飽和脂肪酸含量有所下降，分別為76.058%(空白0 d)，74.450%(空白加速氧化12 d)，74.904%(添加復(fù)配組加速氧化12 d)，同時添加復(fù)配抗氧化劑的花生油(加速氧化12 d)的不飽和脂肪酸含量高于空白油樣(加速氧化12 d)，這表明，添加復(fù)配體系的抗氧化劑進(jìn)一步延緩了飽和脂肪酸的生成，其抑制率為28.23%。

表9 VC與小米多酚抗氧化復(fù)配劑對花生油中主要脂肪酸含量的影響

3 討論

由于小米多酚不能直接溶入油中，對其進(jìn)行超聲助溶效果也不理想，而將小米多酚溶入少量水加入油中會出現(xiàn)油水分層，所以加入適量的乳化劑(油包水型)可以形成均一穩(wěn)定的油水混合物，以達(dá)到小米多酚的抗氧化效果。最終得出VC與小米多酚純化物復(fù)配后其抗氧化效果甚至超過了人工合成的一些抗氧化劑(BHT、TBHQ)。但是如果在溫度較高的條件下抗氧化效果可能會表現(xiàn)較差，因為如果加速氧化溫度過高，小米多酚對熱不穩(wěn)定，容易發(fā)生分解，從而無法抑制游離脂肪酸的產(chǎn)生。本實驗中采用的花生油為市售高油酸花生油，其特點為在增加油酸含量的同時降低亞油酸的含量，使花生油不易被氧化，穩(wěn)定性得到改良。普通花生油中含有45%的油酸和35%的亞油酸，而高油酸花生油中油酸為75%左右，所以本實驗花生油中所測得的油酸達(dá)70%以上。

4 結(jié)論

本研究得出復(fù)配體系為：2%聚甘油酯+0.08%小米多酚+0.04%VC，且抗氧化能力高于其他常用的人工抗氧化劑。加入復(fù)配組后在一定程度上可抑制花生油中不飽和脂肪酸向飽和脂肪酸的轉(zhuǎn)化，抑制率達(dá)到28.23%。本實驗僅對小米多酚抑制花生油氧化的機(jī)理需進(jìn)行研究，而小米多酚對于其他動植物油脂的抗氧化作用仍需進(jìn)一步探究。