蕹菜精油對葵花籽油氧化穩(wěn)定性的影響

陳鑫沛，董穎，楊浩鐸，王東營，汪學德

(河南工業(yè)大學 糧油食品學院，鄭州 450001)

植物精油是通過萃取法或蒸餾法從植物的根、莖、葉中提取的揮發(fā)油，因其含有酚類和萜烯類等具有生物活性的成分，植物精油可作為天然添加劑使用[1]。鑒于合成防腐劑、合成抗氧化劑存在潛在毒性，植物精油在食品中的應用效果值得深入研究[2]。目前，在肉類防腐、果蔬保鮮、油脂抗氧化等方面，植物精油均表現出積極作用[3-5]。蕹菜(IpomoeaaquaticaForsskal)是旋花科虎掌藤屬的一年蔓生草本植物，其枝葉翠綠鮮嫩，可食用，莖圓且中空，故蕹菜又名空心菜。蕹菜原產于我國，據《本草拾遺》記載，蕹菜味甘性涼，入藥可清熱解毒、止血除濕?，F代研究表明，蕹菜具有一定的抗炎、抗菌、抗癌和抗氧化能力[6]。蕹菜的醇提取物也被證明具有抗氧化作用[7]，而蕹菜精油的研究尚少。

葵花籽油富含人體必需的脂肪酸——亞油酸，同時含有維生素E、植物固醇、礦物質等營養(yǎng)成分，是我國優(yōu)質的食用油品；又因其色澤透明、風味清淡的特點受到人們喜愛，近幾年的消費呈上升趨勢[8]。然而，葵花籽油作為食用油脂，在其儲藏過程中始終存在油脂氧化酸敗問題；現有研究將羅勒精油和月桂葉精油等植物精油加入到食用油中，發(fā)現油脂氧化受到不同程度的抑制[9-10]。由此可知，植物精油具有成為食用油天然抗氧化劑的潛力。因此，本文使用氣相色譜-質譜聯(lián)用技術(GC-MS)對蕹菜精油進行成分鑒定，然后將精油加入葵花籽油中進行儲藏試驗；通過探究蕹菜精油對葵花籽油氧化穩(wěn)定性的影響，以期拓展天然抗氧化劑范圍，并為蕹菜的多樣化利用提供思路。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與設備

葵花籽油：不添加抗氧化劑，購于京東商城線上超市；蕹菜：購于當地農貿市場；特丁基對苯二酚(TBHQ)：德國艾普利公司；無水硫酸鈉、正己烷(分析純)：天津科密歐化學試劑有限公司。

AL204電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；萬能粉碎機 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；精油提取器 天長市千馬設備有限公司；安捷倫6890N-5973N氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 安捷倫科技(中國)有限公司；恒溫磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司；UV-6000PC型紫外可見光分光光度計 上海元析儀器有限公司；快速柱層析分離系統(tǒng) 環(huán)球分析儀器有限公司。

1.2 蕹菜精油的提取

1.2.1 蕹菜前處理

蕹菜清洗干凈，置于陰涼干燥處晾至表面無水分，將其切斷后陰干，然后用粉碎機粉碎。粉碎得到的蕹菜粉再次陰干，過篩后裝入密封袋中冷藏儲存。

1.2.2 水蒸氣蒸餾法提取精油

取100 g蕹菜粉置于2000 mL平底燒瓶中，按照1∶15的料液比向平底燒瓶中加入1500 mL的蒸餾水，接著將平底燒瓶置于電熱套中并連接精油提取器與回流冷凝裝置。先打開回流冷凝水， 然后設定電熱套的溫度使料液保持沸騰狀態(tài)，進行8 h的持續(xù)蒸餾。蒸餾結束后，將精油提取器收集管內下層的蒸餾水排盡，收集上層的微黃色油狀液體，即為蕹菜精油。向蕹菜精油中加入一定量的無水硫酸鈉以脫除底部多余水分。稱量后，蒸餾所得蕹菜精油質量為1.145 g，蕹菜精油的得率為1.145%。精油得率計算公式如下：

1.3 蕹菜精油的成分分析

1.3.1 進樣前處理

按照1∶50的比例將1.2.2所得蕹菜精油與色譜級正己烷混合均勻，混合液經過超聲后，通過微孔濾膜過濾注入氣相小瓶中，于-20 ℃保存以備GC-MS分析。

1.3.2 氣相色譜-質譜進樣條件

氣相色譜條件：采用色譜柱型號為HP-5MS的毛細管質譜柱(30 mm×250 μm×0.25 μm)，載氣為高純氦氣，載氣速度為1 mL/min，分流比為50∶1，進樣量為1 μL，進樣口溫度為280 ℃。升溫程序：初始溫度為40 ℃，保持1 min后以10 ℃/min的速度升至100 ℃，保持5 min，接著以8 ℃/min的速度升至180 ℃并保持2 min。質譜條件：離子源為EI；電離能量為60 eV；離子源溫度為230 ℃；檢測器溫度為290 ℃。掃描方式為全掃描，掃描范圍為50～550 m/z，檢索數據庫為NIST 2018譜庫。

1.4 葵花籽油儲藏試驗

1.4.1 儲藏油樣的制備

取5份等質量的葵花籽油，其中一份葵花籽油以不添加TBHQ與精油作為空白組，其余4份葵花籽油分別加入一定濃度的TBHQ或蕹菜精油作為試驗組。5份油樣均通過磁力攪拌使之混合均勻。油樣添加物信息見表1。

表1 儲藏試驗葵花籽油樣添加物Table 1 The storage test for additives of sunflowers seed oil samples

1.4.2 烘箱試驗

采用Schaal烘箱法進行儲藏試驗，通過增加儲藏溫度使油脂加速氧化，從而實現短期內觀測油脂氧化過程中各項指標的變化[11]。分別取相同質量由1.4.1制備的5種油樣，放入5個250 mL燒杯中并做好標記，置于65 ℃恒溫鼓風機中敞口儲藏。整個儲藏期設定為30 d，每隔6 d(第0，6，12，18，24，30天)在相同時間中取一次儲藏油樣，并于-20 ℃冷凍保存，以備后續(xù)理化指標的測定。

1.5 儲藏油樣理化指標的測定

1.5.1 酸價

按照食品安全國家標準GB 5009.229-2016中的冷溶劑指示劑滴定法，分別對儲藏油樣的酸價進行測定，每次試驗平行5次。

1.5.2 過氧化值

按照食品安全國家標準GB 5009.227-2016中的滴定法，分別對儲藏油樣的過氧化值進行測定，每次試驗平行5次。

1.5.3 茴香胺值

按照食品安全國家標準GB/T 24304-2009的方法，分別對儲藏油樣的茴香胺值進行測定，每次試驗平行5次。

1.5.4 極性組分

按照食品安全國家標準GB 5009.202-2016中的制備型快速柱層析法，分別對儲藏油樣的極性組分進行測定，每次試驗平行5次。

1.6 數據處理

所得數據使用Excel 2010記錄，進行誤差計算并制作表格，使用GraphPad Prism 8繪制曲線圖。

2 結果與分析

2.1 蕹菜精油的化學成分

由氣相色譜-質譜法鑒定出蕹菜精油成分，通過比對檢索譜庫確定各成分的詳細信息，并使用面積化歸一法運算得出蕹菜精油各成分占比，結果見表2。

表2 蕹菜精油的化學成分Table 2 The chemical components of Ipomoea aquatica Forsskal essential oils

由表2可知，蕹菜精油中含量最高的5種成分分別有酮、醇、烯三類物質，共占蕹菜精油成分的96.48%；其中含量最高的成分是長葉薄荷酮，含量高達48.16%，其次是薄荷酮(23.41%)與檸檬烯(12.18%)。這5種成分可作為天然成分應用到各類食品中，且均設有限量要求[12]。長葉薄荷酮、薄荷酮、薄荷腦常見于薄荷、荊芥中，具有一定的抗菌，抗氧化效果。含量占比為12.18%的檸檬烯，常見于檸檬、香橙等植物中，此類植物的精油烯類成分豐富，大多具有一定的抗氧化能力[13]，這得益于烯烴類成分含有的碳碳雙鍵具有還原性。檸檬烯作為烯類成分，在研究中也對葵花籽油展現出了良好的抗氧化能力[14]。芳樟醇則常見于紫蘇中，有著新嫩的花香氣味，具有一定的消炎鎮(zhèn)痛作用。在國外的研究中，蕹菜精油成分含量最高的為葉綠醇，精油組成也具有較大差異，這大概是國內外蕹菜生長環(huán)境以及檢測條件的不同導致的[15]。

2.2 不同油樣儲藏期間酸價的變化

空白組及試驗組油樣在儲藏期間酸價的變化情況見圖1。

圖1 不同油樣儲藏期間酸價的比較Fig.1 Comparison of acid values for different oil samples during storage

由圖1可知，隨著儲藏時間的增加，不同油樣的酸價均呈現上升趨勢，且在第30天時都未超過國家標準。從第0天開始，油脂在高溫中不斷水解形成游離脂肪酸，在此過程中試驗組與空白組油樣的酸價分散趨勢逐漸明顯，表明試驗組中油樣的酸價增長都受到了不同程度的抑制。試驗組油樣中，隨著蕹菜精油濃度的增加，其對葵花籽油酸價的抑制程度上升，證明蕹菜精油具有抑制油脂酸價增長的能力。當儲藏期達到30 d時，空白組的酸價高達1.46 mg/g，酸價過高會刺激人體腸胃，帶來不良影響，而0.08%濃度的油樣與TBHQ油樣的酸價分別為0.65 mg/g與0.58 mg/g，對酸價的抑制率分別達到55.48%與60.27%，兩種添加物抑制酸價的能力接近，表明0.08%濃度的蕹菜精油較好抑制了葵花籽油的酸價增長，同時也降低了酸價的危害程度。

2.3 不同油樣儲藏期間過氧化值的變化

空白組及試驗組油樣在儲藏期間過氧化值的變化情況見圖2。

圖2 不同油樣儲藏期間過氧化值的比較Fig.2 Comparison of peroxide values for different oil samples during storage

由圖2可知，在儲藏開始后，油脂處于氧化初期，初級產物過氧化物大量積累，空白組與試驗組中油樣的過氧化值快速增加。整個儲藏過程中，0.02%濃度的蕹菜精油抑制葵花籽油過氧化值增長的效果不明顯，0.04%濃度的蕹菜精油油樣在6 d后才開始與空白組油樣產生差異，隨著精油濃度進一步增加，油樣之間的過氧化值差值也在逐漸增大，而0.08%濃度的蕹菜精油油樣，其過氧化值從第0天開始的增長趨勢幾乎與TBHQ油樣重合，即兩種添加物對過氧化值的抑制效果差異不明顯。當儲藏時間達30 d時，空白組的過氧化值增加到2.17 g/100 g，而0.08%濃度的油樣與TBHQ油樣的過氧化值分別為0.98 g/100 g與0.92 g/100 g，對過氧化值的抑制率分別達到54.84%與57.60%，證明0.08%濃度的蕹菜精油的抗氧化效果較好。

2.4 不同油樣儲藏期間茴香胺值的變化

空白組及試驗組油樣在儲藏期間茴香胺值的變化情況見圖3。

由圖3可知，茴香胺值是油脂氧化過程中衡量次級氧化產物的指標。由于次級氧化產物是由初級氧化產物進一步轉化而成，所以可以看出葵花籽油儲藏過程中不同油樣茴香胺值的增長趨勢與過氧化值相似。在儲藏的整個過程中，0.02%濃度的TBHQ油樣抑制葵花籽油茴香胺值增加的能力最強；在添加蕹菜精油的油樣中，0.08%濃度的精油抑制油脂氧化的能力最好，0.04%濃度的精油次之，而0.02%濃度的精油最差。在儲藏至30 d時，空白組油樣的茴香胺值達到了20.5，而0.08%濃度的精油油樣茴香胺值為8.4，TBHQ油樣的茴香胺值為7.5，兩種添加物對茴香胺值的抑制率分別達到了59.02%與63.41%，由此可知0.08%濃度的蕹菜精油抗氧化能力稍弱于0.02%濃度的TBHQ，能夠較好地增強葵花籽油的氧化穩(wěn)定性。

圖3 不同油樣儲藏期間茴香胺值的比較Fig.3 Comparison of anisidine values for different oil samples during storage

2.5 不同油樣儲藏期間極性組分的變化

空白組及試驗組油樣在儲藏期間極性組分的變化情況見圖4。

圖4 不同油樣儲藏期間極性組分的比較Fig.4 Comparison of polar components for different oil samples during storage

由圖4可知，隨著儲藏時間的增加，油脂經過氧化酸敗產生一系列極性物質，而油脂的主要成分甘油三酯大部分極性較弱或沒有極性，因此在此過程中空白組與試驗組油樣的極性組分的占比不斷上升，同時均未超過國家標準。在儲藏期為0～12 d時，0.02%和0.04%濃度的蕹菜精油油樣的極性組分差異不大，兩者與空白組的差異分別在18 d與12 d后開始明顯。而0.08%濃度的蕹菜精油油樣與TBHQ油樣與空白組則有顯著差異，兩種油樣的極性組分分別為5.49%與4.66%，抑制率分別達到53.44%與60.47%，可知0.08%濃度的蕹菜精油對葵花籽油極性組分的抑制效果與0.02%濃度的TBHQ相近，能夠較好抑制葵花籽油極性組分的增長。

3 結論

以水蒸氣蒸餾法提取蕹菜精油，通過氣相色譜-質譜聯(lián)用技術鑒定其主要成分為長葉薄荷酮(48.16%)、薄荷酮(23.41%)與檸檬烯(12.18%)。通過30 d的儲藏試驗，對不同油樣的酸價、過氧化值、茴香胺值與極性組分進行測定，探究蕹菜精油對葵花籽油的抗氧化能力。結果顯示不同添加物對葵花籽油的抗氧化效果大小排序為：0.02%TBHQ>0.08%蕹菜精油>0.04%蕹菜精油>0.02%蕹菜精油。其中，0.08%濃度的蕹菜精油對葵花籽油的過氧化值與茴香胺值的抑制程度與0.02%濃度的TBHQ接近，第30天時對4種指標的抑制率均在50%以上?？芍?.08%濃度的蕹菜精油抗油脂氧化的能力較好，能夠提高葵花籽油的氧化穩(wěn)定性。因此，蕹菜精油具有成為天然抗氧化劑的潛力，能夠為食品抗氧化劑的開發(fā)拓展思路。