王 蒙 張麗霞 黃紀念 宋國輝 艾志錄

(河南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院1，鄭州 450002)(河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所2，鄭州 450002)

高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化活性研究

王 蒙1,2張麗霞2黃紀念1,2宋國輝2艾志錄1

(河南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院1，鄭州 450002)(河南省農(nóng)科院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究所2，鄭州 450002)

以過氧化值、茴香胺值和全氧化值為指標，通過烘箱高溫加熱實驗研究芝麻林素對大豆油的抗氧化活性。結(jié)果表明，芝麻林素對大豆油經(jīng)高溫誘導的脂質(zhì)過氧化具有良好的抑制作用，隨著芝麻林素添加量的增加抗氧化效果增強；檸檬酸、抗壞血酸和磷酸對芝麻林素高溫條件下的抗氧化協(xié)同增效作用顯著，其中磷酸增效效果最好；芝麻林素在高酸價大豆油中的抗氧化活性強于在低酸價大豆油中的抗氧化活性；加熱溫度對芝麻林素的抗氧化效果影響顯著，在120～210 ℃高溫條件下抗氧化作用明顯。芝麻林素作為天然抗氧化劑在油脂食品高溫加工體系中的應用具有廣闊的前景。

芝麻林素 抗氧化活性 天然抗氧化劑 高溫

油脂和富油食品在熱加工和儲存過程易發(fā)生氧化酸敗，甚至會產(chǎn)生有害物質(zhì)[1-3]，導致其營養(yǎng)價值和食用價值降低，添加抗氧化劑是預防和延緩油脂氧化酸敗最富有成效的方法[4]。傳統(tǒng)的人工合成抗氧化劑BHT(丁基羥基茴香醚)、BHA(二丁基羥基甲苯)和TBHQ(特丁基對苯二酚)等雖具有較好的抗氧化效果，但用量大時具有潛在的毒性甚至致癌作用，會帶來食品安全問題，許多國家已禁止使用[5]。因此，尋找安全、高效、無副作用等特點的天然抗氧化劑具有十分重要的意義。

芝麻木脂素是芝麻油中的重要活性物質(zhì)，具有優(yōu)良穩(wěn)定的抗氧化性及顯著的生理活性，主要成分為芝麻素、芝麻林素、芝麻酚和芝麻素酚，其中芝麻素和芝麻林素的含量較多，在芝麻油中質(zhì)量分數(shù)分別為0.4%～1%和0.2%～0.6%，芝麻酚和芝麻素酚痕量存在[6-7]。作為抗氧化劑的木脂素抗氧化作用機制與其分子中的酚羥基有關[8-10]，芝麻林素(分子式為C20H18O7，其結(jié)構如圖1所示)自身結(jié)構中沒有酚羥基，卻仍能清除自由基，在一些使用過程中表現(xiàn)出較強的抗氧化活性[11-12]，主要歸因于在芝麻油加工或精制過程中，芝麻林素可能發(fā)生熱分解、分子內(nèi)轉(zhuǎn)化或水解而生成芝麻酚或芝麻素酚等物質(zhì)，從而表現(xiàn)出抗氧化活性[13-14]。目前關于芝麻木脂素在其他油脂中的抗氧化性研究主要集中在混合物上及常溫條件下，單獨針對芝麻林素在油脂中的高溫抗氧化性研究還鮮有報道。

以大豆油為原料，采用烘箱加熱試驗對芝麻林素在高溫下對大豆油的抗氧化性進行研究，旨在為芝麻林素開發(fā)為天然食品油脂抗氧化劑在高溫體系中的應用提供科學依據(jù)。

圖1 芝麻林素結(jié)構

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

芝麻林素(HPLC檢測純度為97.5%)：自制；大豆油(不含抗氧化劑，酸價0.17 mg/g，過氧化值1.49 mmol/kg)：河南陽光油脂集團有限公司；TBHQ、BHT、油酸及P-茴香胺試劑：阿拉丁(中國)有限公司；維生素E：Alfa Aesar公司；檸檬酸、磷酸和抗壞血酸等試劑均為分析純。

1.2 主要儀器

UV-6300型紫外可見分光度計：上海美普達儀器有限公司；Metrohm 877電位滴定儀：瑞士萬通中國有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱：上海?，攲嶒炘O備有限公司；XS205DU電子天平(Max=210，d=0.1 mg)：深圳市光衡儀器有限公司；DF-101s集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鞏義市予華儀器有限責任公司；全數(shù)字超聲發(fā)生器：武漢嘉鵬電子有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同芝麻林素濃度的大豆油的配制

參照本實驗室研究方法提取芝麻林素[15]。準確稱取芝麻林素，超聲輔助溶于少量大豆油中配成一定濃度的母液，分別取不同量的母液加入空白大豆油中稀釋至不同的濃度。

1.3.2 不同濃度的芝麻林素在大豆油中的高溫抗氧化試驗

分別稱取質(zhì)量分數(shù)為0%、0.02%、0.05%、0.1%、0.15%和0.2%芝麻林素的大豆油各60 g于燒杯中，然后置于180 ℃(模擬食用油煎炸溫度)的烘箱正中央，開始計時，每隔一定時間測定油樣的過氧化值和茴香胺值，并計算全氧化值，進而衡量高溫下芝麻林素對大豆油的抗氧化性。

1.3.3 芝麻林素與其他物質(zhì)在高溫下的協(xié)同抗氧化作用

分別稱取60 g 0.2%芝麻林素的大豆油若干份于燒杯中，1份作空白對照，其余分別加入0.01%的檸檬酸、抗壞血酸和磷酸，混合均勻后置于180 ℃的烘箱正中央，開始計時，每隔一定時間測定油樣的過氧化值和茴香胺值，并計算全氧化值，分析研究芝麻林素與這些物質(zhì)在高溫下的協(xié)同抗氧化作用。

1.3.4 芝麻林素在不同酸價大豆油中的高溫抗氧化性比較

酸價為4 mg/g大豆油樣品的配制：將不含抗氧化劑的原料大豆油(酸價為0.17 mg/g)用油酸調(diào)配到所需酸價，并進行實際酸價的測定。

稱取酸價分別為0.17 mg/g和4 mg/g的大豆油各60 g于燒杯中(其中芝麻林素含量均為0.2%)，以未添加芝麻林素的不同酸價油樣為空白，然后置于180 ℃的烘箱正中央，開始計時，每隔一定時間測定油樣的過氧化值和茴香胺值，并計算全氧化值，比較芝麻林素在不同酸價油脂中的抗氧化性差異。

1.3.5 芝麻林素在不同加熱溫度下對大豆油的抗氧化性研究

分別稱取0.2%芝麻林素含量的大豆油各60 g于燒杯中，以未添加芝麻林素的油樣為空白，置于烘箱正中央，于不同溫度(90、105、120、150、180、210、240 ℃)下各加熱12 h后取出，測定過氧化值和茴香胺值，并計算全氧化值，研究不同加熱溫度對芝麻林素抗氧化效果的影響。

1.3.6 過氧化值和酸價的測定

采用Metrohm877電位滴定儀測定[16]。

1.3.7 茴香胺值的測定及全氧化值的計算

茴香胺值按GB/T 24304—2009測定。

全氧化值(TV)是評價油脂整體氧化程度的指標。油脂的全氧化值按公式計算：

TV=4PV+p-AnV

式中：PV為油樣過氧化值，mmol/kg；p-AnV為油樣茴香胺值。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

所有試驗平行測定3次，并且經(jīng)過方差分析。樣品間的差異采用SPSS16.0 Duncan顯著性分析確定，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度的芝麻林素在大豆油中的高溫抗氧化效果

采用180 ℃烘箱加熱試驗，考察了添加0.02%～0.2%的芝麻林素對大豆油的抗氧化效果，過氧化值結(jié)果如圖2所示，茴香胺值和全氧化值結(jié)果見圖3。

圖2 不同濃度的芝麻林素對大豆油過氧化值的影響

由圖2可知，添加芝麻林素的大豆油過氧化值均小于空白對照組，且添加量越大，過氧化值越低；隨著加熱時間的延長，各油樣的過氧化值逐漸增加；同時也可以看出經(jīng)過24 h長時間加熱，芝麻林素對過氧化值的抑制作用減弱。推測可能原因：一方面是過氧化值反映的是油脂氧化生成的初級氧化產(chǎn)物的多少，高溫長時間加熱情況下，初級過氧化物分解速度加快，高濃度的芝麻林素與低濃度的相比不會明顯降低過氧化值[17]；另一方面是長時間加熱條件下芝麻林素及其可能轉(zhuǎn)化產(chǎn)物產(chǎn)生大量損耗而僅剩余少量參與到大豆油初級氧化的自由基鏈反應中。

圖3 不同濃度的芝麻林素對大豆油加熱24 h的p-AnV和TV的影響

全氧化值是衡量油脂整體氧化程度的指標，由圖3可以看出芝麻林素對大豆油加熱24 h的茴香胺值和全氧化值的增加具有一定的抑制作用，且隨添加量的增加，抑制作用增強。試驗表明，芝麻林素對高溫加熱條件下的大豆油的抗氧化性能較好，其效果隨著添加量的增加而增強。

2.2 芝麻林素與增效劑對大豆油高溫下的協(xié)同抗氧化作用

采用180 ℃烘箱加熱試驗，研究芝麻林素與檸檬酸、抗壞血酸和磷酸的協(xié)同增效作用。過氧化值結(jié)果如圖4所示，茴香胺值和全氧化值結(jié)果見表1。

圖4 不同增效劑與芝麻林素的協(xié)同作用對大豆油過氧化值的影響

由圖4可知，加熱過程中，添加0.01%抗氧化劑增效劑的油樣的過氧化值明顯低于不添加。從表1可知，加熱24 h時，添加增效劑油樣的茴香胺值和全氧化值顯著低于不添加，0.01%檸檬酸、0.01%抗壞血酸和0.01%磷酸對全氧化值的抑制率分別為5.3%、15.7%和19.9%，是只添加芝麻林素的1.9倍，5.6倍和7.1倍。由此可見，3種物質(zhì)對芝麻林素高溫下的抗氧化增效作用顯著(P<0.05)，增效作用為：檸檬酸<抗壞血酸<磷酸。檸檬酸和磷酸能夠鈍化金屬離子，降低它們對油脂氧化的催化活性[18]；抗壞血酸即可以捕獲過氧化自由基，阻斷自由基鏈式反應，又可以通過提供氫原子與油脂中的氧發(fā)生反應，降低油脂中氧的含量從而達到延緩油脂氧化的作用[19]。另有研究表明在強酸性條件下芝麻林素更易轉(zhuǎn)化生成酚類物質(zhì)，產(chǎn)生強的抗氧化作用[20]，而磷酸相對于抗壞血酸和檸檬酸具有較強的提供氫離子能力[21]，且加熱條件下磷酸也會失水得到酸性更強的焦磷酸，因此磷酸的添加可能會促使更多芝麻林素轉(zhuǎn)化生成酚類物質(zhì)，使其發(fā)揮出更好的抗氧化效果。

表1 不同增效劑與芝麻林素的協(xié)同作用對大豆油加熱24 h的p-AnV和TV的影響

注：各列字母不同表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.3 芝麻林素在不同酸價大豆油中的高溫抗氧化性比較

采用180 ℃烘箱加熱試驗 , 比較高溫下芝麻林素在不同酸價大豆油中的抗氧化效果。過氧化值結(jié)果如圖5所示，茴香胺值和全氧化值結(jié)果見表2。

圖5 芝麻林素對不同酸價大豆油過氧化值的影響

油樣p-AnVTV空白-AV0.17mg/g343.20±1.33b363.66±1.64b0.2%芝麻林素-AV0.17mg/g333.53±0.83c353.45±1.1c空白-AV4.05mg/g353.21±1.46a371.09±1.71a0.2%芝麻林素-AV4.05mg/g314.09±1.07d330.25±1.15d

由圖5可知，加熱的前12 h，酸價為4.05 mg/g空白大豆油的過氧化值普遍高于酸價為0.17 mg/g空白大豆油的過氧化值，原因可能是用于調(diào)配酸價的油酸為不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸含量增加使得油脂的氧化速率加快，生成的氫過氧化物增多。但在整個加熱過程中，酸價為4.05 mg/g大豆油的空白油樣的過氧化值與添加芝麻林素油樣的過氧化值的相對差值普遍大于酸價為0.17 mg/g大豆油中的相對差值，這說明高溫條件下芝麻林素對高酸價大豆油中氫過氧化物生成的阻礙作用強于低酸價大豆油。比如，加熱12 h和18 h時，芝麻林素對高酸價大豆油過氧化值升高的抑制率為40.66%和18.34%，而在低酸價大豆油中為30.95%和7.89%。

由表2可知，加熱24 h時，芝麻林素對酸價為4.05 mg/g大豆油的茴香胺值和全氧化值的抑制率高于對酸價為0.17 mg/g大豆油中茴香胺值和全氧化值的抑制率。例如，芝麻林素在酸價為4.05 mg/g的大豆油中對全氧化值增加的抑制率為11.03%，而在酸價為0.17 mg/g的大豆油中為2.8%。由此可知，芝麻林素在高酸價油脂中的抗氧化活性更好，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因可能是高溫條件下，高含量的游離脂肪酸更有利于芝麻林素在其C-2位置上發(fā)生水解反應，降解為芝麻酚或其二聚體等化合物[20，22]。芝麻林素的裂解過程可能如圖6所示。

圖6 芝麻林素裂解過程

2.4 芝麻林素在不同加熱溫度下對大豆油的抗氧化性研究

將含0.2%芝麻林素的大豆油置于不同溫度的烘箱中，相同條件下做空白對照試驗，研究芝麻林素在不同溫度下的抗氧化效果。過氧化值結(jié)果如圖7所示，茴香胺值和全氧化值結(jié)果見圖8。

圖7 不同加熱溫度下芝麻林素對大豆油過氧化值的影響

圖8 不同加熱溫度下芝麻林素對大豆油p-AnV和TV的影響

由圖7可知，相同加熱時間下，各油樣的過氧化值隨加熱溫度的增加呈先升高后降低的趨勢。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因主要是溫度越高，大豆油中生成的氫過氧化物分解速度越快，過氧化物還未得到積累就已經(jīng)分解，造成過氧化值迅速降低[17]；另一方面可能原因是溫度越高，大豆油中的溶氧量越低[23]，自由基的氧化速率可能會相對較慢，使得生成的氫過氧化物的含量相對減少。

由圖8可知，相同加熱時間下，各大豆油的茴香胺值和全氧化值度隨加熱溫度的升高而增加，這說明大豆油的整體氧化程度隨溫度的升高而加深。結(jié)合圖7、圖8可知，在120～210 ℃下，芝麻林素對大豆油具有明顯的抗氧化作用，低于120 ℃或高于210 ℃，芝麻林素對大豆油的過氧化值、茴香胺值和全氧化值得抑制作用不明顯。推測原因可能是較低加熱溫度下芝麻林素難以裂解轉(zhuǎn)化生成芝麻酚等物質(zhì)而發(fā)揮其抗氧化作用，而過高溫度下芝麻林素及其可能生成的酚類物質(zhì)的揮發(fā)分解速度較快[20,24]，使其參與到抗氧化部分的含量減少。結(jié)果表明，合適的加熱溫度有利于芝麻林素抗氧化作用的發(fā)揮。

3 結(jié)論

高溫加熱條件下，芝麻林素對大豆油的過氧化值，茴香胺值和全氧化值的增加均具有抑制作用。180 ℃下，隨著芝麻林素添加量的增加抗氧化作用增強。檸檬酸、抗壞血酸和磷酸對芝麻林素高溫下的抗氧化性的增效作用顯著，磷酸的協(xié)同增效作用最好，高溫條件下，使芝麻林素對大豆油全氧化值的抑制率提高了7倍多。芝麻林素在高酸價大豆油中的抗氧化作用顯著強于在低酸價大豆油中的抗氧化作用。在120～210 ℃高溫下具有明顯的的抗氧化作用，低于120 ℃和高于210 ℃，芝麻林素抗氧化效果不顯著。由此可見，芝麻林素在適當?shù)奶砑恿亢秃线m的油脂中具有良好的高溫抗氧化性，但芝麻林素本身結(jié)構中不含酚羥基，在大豆油高溫加熱體系中卻呈現(xiàn)出一定的抗氧化作用，推測其可能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)，而至于該物質(zhì)的結(jié)構及其抗氧化機理還有待進一步研究。

[1]陳媛,陳智斌,張立偉.食用油脂安全性及對人體健康的影響[J].西部糧油科技,2001(2):42-45

[2]蘇德森,陳涵貞,林虬.食用油加熱過程中反式脂肪酸的形成和變化[J].中國糧油學報,2011,26(1):69-73

[3]Eldin A.K. Effect of fatty acids and tocopherols on the oxidative stability of vegetable oils [J]. European Journal of Lipid Science and Technology, 2006, 58:1051-1061

[4]Khan M.A, Shahidi F. Effect of natural and synthetic antioxidant on the oxidative stability of borage and evening primrose triacylglycerols [J]. Food Chemistry, 2001, 75(4):431-437

[5]Tamano S, Hirose M, Tanaka H, et al. Variation in susceptibility to the induction of forestomach tumours by butylated hydroxyanisole among rats of different strains[J]. Food and Chemical Toxicology, 1998, 36 (4):299-304

[6]馮志勇,谷克仁.芝麻中木脂素的組成、結(jié)構及其生理功能[J].中國油脂,2004,29(7):56-59

[7]戴清源,朱秀靈,劉皓.芝麻木脂素及其生物活性研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工.學刊,2012(1):16-21

[8]金青哲,劉元法,王興國,等.國產(chǎn)芝麻中芝麻素含量分析[J].中國糧油學報,2005,20(4):85-87

[9]蔡新華,錢小君.油脂抗氧化劑的研究進展[J].糧食與食品工業(yè),2013,20(4):33-36

[10]王豐玲,張英鋒,馬子川.芝麻中抗氧化性物質(zhì)的研究進展[J].化學世界,2008,127:761-762

[11]Lee S.W, Jeung M.K, Park M.H, et al. Effect of roasting conditions of sesame seeds on the oxidative stability of pressed oil during thermal oxidation [J]. Food Chemistry, 2010, 118(3):681-685

[12]Hemalatha S, Ghafoorunissa. Sesame ligans enhance the thermal stability of edible vegetable oils [J]. Food Chemistry, 2007, 105(3):1076-1085

[13]Gerstenmeyer E, Reimer S, Berghofer E, et al. Effect of thermal heating on some ligans in flax seeds, sesame seeds and rye[J]. Food Chemistry, 2013, 138(2-3):1847-1855

[14]Fukuda Y, Osawa T, Kawakishi S, et al. Chemistry of ligan antioxidants in sesame seed and oil [A]. Food Phytochemical for cancerⅡ: teas, spices and HERBs. Washingtong DC: American Chemical Society, 1994:262-274

[15]黃紀念,宋國輝,孫強,等.芝麻林素和芝麻素分離純化研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學,2009(9):79-82

[16]劉鳳云.電位滴定法測定食品過氧化值影響因素分析[J].糧食與食品工業(yè),2011,18(2):43-46

[17]陳鋒亮,魏益民,鐘耕.大豆油高溫煎炸質(zhì)變過程的研究[J].中國油脂,2006,31(8):19-22

[18]黃誠,傅偉昌,黃群,等.復合抗氧化劑對葵花籽油貯存期的影響[J].食品研究與開發(fā),2010,31(2):79-83

[19]韋傳寶,祁偉,劉昌利.栝樓籽仁油的特性和抗氧化劑的抗氧化作用[J].中國糧油學報,2009,24(3):92-94

[20]Fukuda Y, Nagata M, Osawa T, et al. Chemical aspects of the antioxidative activity of roasted sesame seed oil and the effect of using the oil for frying [J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1986, 50(4):857-862

[21]徐雅琴,于澤源,任華鋒.紅樹莓葉片中黃酮類物質(zhì)提取及抗氧化性的研究[J].中國油脂,2003,28(5):69-72

[22]Mirghani M.E.S, Che Man Y.B, Jinap S, et al. Application of FTIR spectroscopy in determining sesamol in sesame seed oil [J]. Journal of the American Oil Chemists'Society, 2003, 80(1):1-4

[23]Kanavouras A, Coutelieris F.A. Shelf-life predictions for packaged olive oil based on simulations[J]. Food Chemistry, 2006, 96(1):48-55

[24]Hwang L.S. Sesame oil [M]∥sHAHIDI F. Bailey's industrial oil and fat products. 6th ed. New York:John Wiley & Sons, 2005:537-576.

Research on Antioxidative Activity of Sesamolin in Soybean Oil at High Temperature

Wang Meng1,2Zhang Lixia2Huang Jinian1,2Song Guohui2Ai Zhilu1

(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University1, Zhengzhou 450002) (Institute of Agricultural Products Processing, Henan Academy of Agriculture Sciences2, Zhengzhou 450002)

The antioxidant activity of sesamolin on soybean oil under high temperatures is evaluated by the peroxide value,p-anisidine value and Totox value (TV). The results show as follows, sesamolin has good inhibition on induced lipid peroxidation of soybean oil at high temperature, the antioxidant effect is enhanced with the increasing of the amount of sesamolin; significant synergistic effect of citric acid, ascorbic acid and phosphoric acid on antioxidant activity of sesamolin is found under high temperature respectively, in which phosphate has the best of synergistic effect; antioxidant activity of sesamolin on high acid value soybean oil is stronger than that of the low acid value oil; remarkable antioxidant effect of sesamolin on soybean oil was observed at heating temperature, especially at 120～220 ℃. Owing to the significant antioxidant effect of sesamolin on soybean oil, sesamolin provides encouraging prospects for practical or oil-food processing applications utilizing its antioxidant effect as a natural antioxidant.

sesamolin, antioxidative activity, natural antioxidant, high temperature

TS222.1

A

1003-0174(2016)06-0112-06

國家自然科學基金(31201383)，河南省農(nóng)業(yè)科學院優(yōu)秀青年科技基金(2013YQ26)，河南省財政支持糧油深加工項目(預財貿(mào)[2012]183號)

2014-10-16

王蒙，女，1990年出生，碩士，油脂副產(chǎn)物綜合利用

艾志錄，男，1965年出生，教授，農(nóng)產(chǎn)品資源開發(fā)與功能性食品