八角、丹参和生姜抗氧化作用和维生素稳定性保护比较研究

杨崇武,宋振帅,穆阿丽,李彦,杜秉海,姜淑贞*

1.山东农业大学生命科学学院,山东泰安271018 2.山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018 3.青岛市饲料兽药检测站,山东青岛266000

八角、丹参和生姜抗氧化作用和维生素稳定性保护比较研究

杨崇武1,宋振帅2,穆阿丽3,李彦3,杜秉海1,姜淑贞2*

1.山东农业大学生命科学学院,山东泰安271018 2.山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018 3.青岛市饲料兽药检测站,山东青岛266000

研究八角、丹参、生姜对饲料中脂肪和维生素稳定性的影响。选择食品和饲料工业使用最广泛的玉米粉和大豆粉为载体，每种载体中添加VA4500 IU/kg，维生素D31250 IU/kg，VE 12.5 IU/kg，维生素B10.90 mg/kg，维生素B23.0 mg/kg。每种载体原料均分为5个处理：对照组（CTR）不添加任何抗氧化剂；4个试验组分别添加八角粉10 g/kg；丹参粉10 g/kg；生姜粉10 g/kg；BHT 150 mg/kg。配制好的实验材料混合均匀，黑色铝箔袋真空密封包装，40°C恒温贮存，于第0 d和60 d，测定过氧化值（PV）、酸价（AV）、霉菌总数、水分和相应维生素含量，每个样本测定3个重复。研究结果表明：与对照组相比，添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT并没有改善40°C真空避光密封60 d后玉米和大豆粉脂肪的PV和AV值，但提高了维生素A，D3、E和B1的测定值和存留率（P＜0.01）；添加10 g/kg丹参粉和10 g/kg生姜粉提高了两种原料中维生素B2的测定值和存留率（P＜0.01），而10 g/kg八角粉和150 mg/kg BHT没有改变维生素B2的稳定性（P＞0.05）；对维生素的保护作用依次为：八角和丹参粉＞BHT＞生姜粉＞对照（P＜0.01）；八角粉、丹参粉和生姜粉的添加均显著降低了两种原料的霉菌总数，并且添加八角粉数值最低（P＜0.05），BHT可以减少大豆粉霉菌总数（P＜0.05）；八角、丹参、生姜和抗氧化剂不能改变避光、无氧、40°C高温条件下脂肪的氧化稳定性；八角粉、丹参粉、生姜粉可以用作维生素A、D、E、B1和B2的抗氧化保护添加剂，并且有抑制霉菌增长的作用。

八角;丹参;生姜;BHT;脂肪氧化;维生素稳定性

在配合饲料生产过程中，维生素的稳定性是关注的焦点。饲料原料中脂肪受到光、热、氧气和微生物的影响导致氧化，酸败过程油脂代谢产生的醛、酮、醇、酯、烃等有害物质，既能影响饲料适口性和动物健康，又可以导致维生素和很多活性物质的破坏。氧化产物发生的自身氧化，常会引起维生素损失加重[1-4]。食物和动物饲粮中经常添加抗氧化添加剂，抑制脂肪酸败，防止油脂和类似物质的氧化。BHT等化学合成的酚类抗氧化添加剂在食品和饲料生产中被广泛使用，他们能向脂肪氧化过程自由基提供氢原子，使自由基转变为稳定的化合物，从而中断油脂自身氧化的链锁反应，保护脂肪和维生素，然而，他们的副作用逐渐引起关注[5-7]。天然食物中存在多酚类化合物都是天然抗氧化有效成分，生姜中的姜酚、八角中的茴香脑、茴香醛和丹参中的丹酚酸等，都是典型的天然植物抗氧化物质，这些天然植物能否像化学合成抗氧化添加剂那样，抑制脂肪的酸败，保护维生素活性，国内外研究甚少。本研究以食品和饲料加工最常用的玉米和大豆粉为载体原料，选择比较容易氧化的维生素A、D3、E、B1和B2为研究对象，系统研究了真空避光后，40°C高温条件下，添加八角、丹参和生姜对饲料霉菌和脂肪氧化抑制以及维生素稳定性的影响，以探明植物源抗氧化添加剂在排出光和氧的影响后、高温条件下的抗氧化作用，为天然植物抗氧化添加剂开发提供理论和实践基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

八角粉：产自广西；丹参粉：产自山东泰安市；生姜粉：产自山东莱芜市。三种植物源添加剂均为风干状态，40目粉碎，密封避光保存作为试验材料；BHT（Butylated hydroxytoluene)：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，购于阿拉丁公司。

玉米和大豆：按本国家饲料标准（GB 10363-89），选取山东地方玉米和大豆，40目粉碎。玉米粉：干物质86.25%，粗灰分1.46%，粗脂肪3.14%，粗蛋白质8.32%；大豆粉：干物质87.05%，粗灰分3.94%，粗脂肪18.59%，粗蛋白质37.05%。

1.2 试验设计

选择食品和饲料工业使用最广泛的玉米粉和大豆粉为载体，参考动物日粮中基本的维生素添加量，每种载体中添加VA（维生素A乙酸酯）4500 IU/kg，维生素D31250 IU/kg，VE（维生素E乙酸酯）12.5 IU/kg，维生素B1（盐酸硫胺）0.90 mg/kg，维生素B23.0 mg/kg。在此基础上，每种载体均分为5个处理：对照组（CTR）不添加任何抗氧化剂；4个试验组分别添加八角粉10 g/kg；丹参粉10 g/kg；生姜粉10 g/kg；BHT 150 mg/kg。将配制好的实验材料混合均匀，分装成250 g/袋，共12袋，黑色铝箔袋真空密封包装。分装后的实验材料储存在40°C的恒温恒湿培养箱中，于试验的第0 d和60 d，从每个处理中取3个样本袋，测定过氧化值（PV）、酸价（AV）、霉菌总数、水分和各种维生素含量。每个样本测定3个重复。

1.3 测定方法

1.3.1 过氧化值测定测定过氧化值（Peroxide value,PV）样品，在室温下用乙醚浸泡12 h，用索氏提取器回收溶剂（＜45°C），称取出脂肪净质量，在此基础上用碘量法进行过氧化值的测定[8]。

1.3.2 酸价测定酸价（Acid value，AV）按测定过氧化值中饲料样本脂肪的提取方法，提取脂肪后，以KOH溶液按标准滴定法测定酸价[9]。

1.3.3 霉菌总数测定按照GB/T 13092-2006测定。

1.3.4 水分测定按照GB/T 6435-2006进行，在105°C烘至恒重。1.3.4维生素测定通过高效液相色谱法按照国家标准测定样品中维生素的含量。VA测定按照GB/T 17817-2010，VD测定按照GB/T 17818-2010，VE测定按照GB/T 17812-2008，VB1测定按照GB/T 14700-2002，VB2测定按照GB/T 14701-2002。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel进行初步处理，再采用SAS9.1软件进行统计学处理。方差分析使用ANOVA，多重比较采用DUNCAN氏方法进行，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 脂肪氧化稳定性及霉菌总数比较分析

在玉米和大豆粉补充了一定量维生素A，D3，E，B1和B2基础上，再添加八角、丹参、生姜和BHT后，对玉米和大豆粉脂肪氧化稳定性及霉菌总数影响的研究见表1。与对照组相比，添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，并没有改善40°C真空避光密封60 d后玉米和大豆粉脂肪的PV和AV值。而两种原料之间，无论是0 d还是存放到60 d，玉米粉脂肪的PV和AV值均极显著高于大豆粉脂肪（P＜0.001）。添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉，两种原料的霉菌总数均显著降低于对照组和BHT处理组，并且添加八角粉数值最低（P＜0.05）；与对照组相比，添加150 mg/kg BHT可以减少大豆粉霉菌总数（P＜0.05），对玉米粉无影响（P＞0.05）。

2.2 维生素A、D和E稳定性比较分析

添加八角、丹参、生姜和BHT后，对玉米和大豆粉中补充的维生素A，D3和E稳定性的影响见表2。与对照组相比，玉米和大豆粉中添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，均提高了40°C真空避光密封贮存60 d后维生素A、D3和E的测定值和存留率（P＜0.01）。对于维生素A，无论是玉米粉还是大豆粉，60 d后的存留率依次为：八角和丹参粉＞BHT＞姜粉＞对照（P＜0.01）。八角粉、丹参粉、生姜粉和BHT的添加均降低了维生素D3和E的损失（P＜0.01），三种植物添加剂彼此之间以及与BHT之间差异不显著（P＞0.05）。两种原料之间比较，维生素A、D3和E稳定性没有显著差别（P＞0.05）。

2.3 维生素B1和B2稳定性比较分析

添加八角、丹参和生姜抗氧化添加剂和BHT后，对玉米和大豆粉中补充的维生素B1和B2稳定性的影响见表3。玉米和大豆粉中添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，均提高了40°C真空避光密封贮存60 d后维生素B1的测定值和存留率（P＜0.01），三种植物添加剂彼此之间以及与BHT之间差异不显著（P＞0.05）。与对照组相比，添加10 g/kg丹参粉和10 g/kg生姜粉提高了两种原料中维生素B2的测定值和存留率（P＜0.01），而10 g/kg八角粉和和150 mg/kg BHT没有改变维生素B2的稳定性（P＞0.05）。两种原料之间比较，维生素B2测定值没有显著差别（P＞0.05），而无论是存放0 d还是60 d，维生素B1测定值均差异极显著（P＜0.01）。

3 讨论

3.1 八角、丹参和生姜与脂肪氧化稳定性

饲料或者食品在贮存和使用过程中，脂质过氧化产生的有害物质会降低饲粮适口性，影响动物采行为，严重可导致拒食、中毒、甚至死亡[2]。AV和PV值是食品和饲料最重要的质量和安全指标[10-12]。因此，食物和动物饲粮中经常添加抗氧化添加剂，抑制脂肪酸败，防止油脂和类似物质的氧化。化学合成的酚类抗氧化添加剂在食品和动物饲粮中被广泛使用，然而，他们的副作用逐渐被引起关注[13]。天然食物中存在多酚类化合物都是天然抗氧化有效成分，如生姜中的姜酚、八角中的茴香脑、茴香醛和丹参中的丹酚酸等，其抗氧化功效完全可以与化学合成的酚类抗氧化添加剂相媲美。

导致饲料和食品中脂肪AV和PV变高的原因主要是光、热、氧气和微生物等。为了证明八角、丹参、和生姜中的多酚类化合物的抗氧化作用。本研究以食品和饲料加工最常用的玉米和大豆粉为原料，研究了40°C真空避光条件下，高温对添加不同天然植物抗氧化添加剂和BHT后脂肪氧化稳定性的影响。结果表明添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT，并没有影响玉米和大豆粉脂肪的PV和AV值，说明这些抗氧化添加剂不影响避光、无氧条件下仅仅高温对脂肪的氧化稳定性。BHT是化工合成的酚类抗氧化剂[14]，八角、丹参、和生姜中的多酚类化合物都具有提供氢原子的能力，可以提供给已被氧化脱氢后的脂肪自由基和过氧化自由基，导致油脂自身氧化反应终止[15]。但是，本研究采用新鲜玉米和大豆粉，将其置于40°C真空避光储存，隔离了导致脂质氧化的光和氧气两个条件，说明在避光和无氧条件下40°C高温不会产生过多的自由基，进而导致油脂自身氧化的链锁反应。脂肪PV和AV值没有改变的另一个原因，可能是在玉米和大豆粉补充了一定量维生素A、D3、E、B1和B2，某种维生素的抗氧化作用可能优先于多酚类，已经对脂肪的稳定活性起到了保护作用。这些维生素和八角、丹参、生姜中多酚类的抗氧化顺序和相互关系有待于进一步研究。

3.2 八角、丹参和生姜与霉菌抑制

有些化学合成的酚类抗氧化添加剂加到动物饲料中，除了具有抗氧化作用，还有较强的抑制霉菌和毒素产生的作用[16]。饲料在贮存过程中极易受到微生物污染，从而使饲料发霉变质，饲料霉变不仅能降低饲料营养价值，改变适口性，而且其中有毒代谢产物会导致动物中毒，甚至死亡[17]。本研究发现，添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉和10 g/kg生姜粉于玉米粉和大豆粉，霉菌总数显著低于对照组和BHT处理组，并且添加八角粉数值最低；与对照相比，BHT添加后大豆粉的霉菌总数显著低于对照组，玉米粉中霉菌数值减少。由此说明，添加3种天然植物抗氧化剂和BHT均能抑制饲料霉菌的增长，抑菌作用：八角＞丹参＞姜粉＞BHT。八角中的八角茴香精油、丹参中的脂溶性成分丹参酮类化合物及生姜中的提取物都有较强的抑菌功能[18-19]。这可能是三种植物源性天然抗氧化剂抑制霉菌增值的主要原因，详细机理和梯度效应有待于深入研究。

3.3 八角、丹参和生姜与维生素稳定性

在人的食品和动物饲料中，补充各种维生素是最基本的营养指标。饲料和原料中添加的多种维生素，在加工、贮存、饲喂过程中很容易被氧化。氧化产物的交互作用发生的自氧化，常会引起维生素损失，并产生醛类和酮类的毒性物质。BHT等已经普遍用于饲料和维生素添加剂的抗氧化保护，他们能为脂肪氧化过程自由基提供氢原子，使自由基转变为稳定的化合物，从而中断油脂自身氧化的链锁反应，保护脂肪和维生素，有些维生素也具有强的抗氧化作用，可通过向过氧化自由基提供一个电子中断链式反应，发挥抗氧化作用[20]。生姜中的辣味成分姜辣素，是以姜酚为主的系列衍生物，姜酚的酚类结构和β-羟基酮结构均与抗氧化作用有关[21-22]。生姜还一直作为抗氧化香料而被广泛应用于肉类保鲜、防止油脂酸败等，其抗氧化作用较生育酚强[23]。八角是人们日常的香辛料调味品，其中的芳香油，主要成分为反式茴香脑，是很好的食品抗氧化剂[24]，可以通过清除脂质氧化过程的OH及O发挥抗氧化作用[25]。丹参中的丹酚酸有很强的清除自由基、还原和抗脂质过氧化能力，抗氧化能力强于VC和维生素E[26-28]。

为了证明这三种植物性原料能否作为饲料添加剂保护维生素，本研究选择玉米粉和大豆粉为载体，参考动物日粮中基本的维生素添加量，以脂溶性维生素A、D、E和水溶性维生素B1、B2为研究对象，研究了添加八角粉、丹参粉、生姜粉和BHT对维生素稳定性的影响。结果表明：维生素A，D3和E添加到玉米和大豆粉中60 d可以造成大量损失。添加八角粉、丹参粉可以起到比BHT更好的维生素A保护效果，10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT相当。而添加10 g/kg八角粉、10 g/kg丹参粉、10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT可以同样效果保护维生素D3和E稳定性。水溶性维生素B1和B2添加到玉米和大豆粉中也能造成一定的损失。添加八角粉、丹参粉、生姜粉均可以起到与BHT相当的维生素B1保护效果。添加丹参粉和生姜粉可以保护维生素B2的稳定性，而八角粉和BHT没有表现出对维生素B2的保护作用。不同原料对各种维生素的测定值没有表现出差别。综合分析，八角粉、丹参粉、生姜粉和BHT可以添加到饲料中保护维生素A、D、E、B1和B2。添加10 g/kg八角粉和10 g/kg丹参粉保护作用优于150 mg/kg BHT，而10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT作用相当。八角粉、丹参粉、生姜粉和BHT同样可以作为维生素A、D、E、B1和B2的抗氧化稳定添加剂。

4 结论

①玉米和大豆粉40°C真空避光密封60 d，脂肪的氧化稳定性有差异，在避光、无氧条件下，40°C高温脂肪的AV和PV都有所增加，添加剂抗氧化剂与否并没有改变脂肪的氧化稳定性。八角粉、丹参粉和生姜粉均有抑制霉菌增长的功效。

②维生素A，D3、E、B1和B2添加到玉米和大豆粉中40°C真空避光密封60 d，可以造成一定的损失。八角粉、丹参粉、生姜粉和BHT可以添加到饲料中保护这5种维生素。添加10 g/kg八角粉和10 g/kg丹参粉对维生素保护作用优于150 mg/kg BHT，而10 g/kg生姜粉和150 mg/kg BHT保护作用相当。

③八角粉、丹参粉、生姜粉可以用作维生素A、D、E、B1和B2的抗氧化稳定添加剂。

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The Study of Star Anise,Ginger Powder and Salvia miltiorrhiza on Antioxidant Status and Vitamin Stability

YANG Chong-wu1,SONG Zhen-shuai2,MU A-li3,LI Yan3,DU Bing-hai1, JIANG Shu-zhen2*
1.College of Life science,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China 2.College of Animal science,Shandong Agricultural University,Tai-an 271018,China 3.Qingdao Feed and Veterinary Drug Testing Station,Qingdao 266000,China

The trial was conducted to investigate the effect of star anise,ginger powder and Salvia miltiorrhiza on stability of fat and vitamin.The vitamin A(4500 IU/kg),vitamin D3(1250 IU/kg),vitamin E(12.5 IU/kg),vitamin B1(0.90 mg/kg), vitamin B2(3.0 mg/kg)were added to two carrier corn meal and soybean meal,respectively.Five treatments per carrier were: control diet without antioxidant and 4 test diets that were supplemented with star anise(10 g/kg),ginger powder(10 g/kg), Salvia miltiorrhiza(10 g/kg)and BHT(150 mg/kg),respectively.The peroxide vale(PV),acid value(AV),total fungal counts,moisture and vitamin content of diets were determined at day 0 and day 60 by sealed storage at 40°C.The results proved that all treatments had similar PV and AV at day 60 by sealed storage at 40°C.Supplementation of star anise,ginger powder,Salvia miltiorrhiza and BHT improved the content and retention rate of vitamin A,D3,E and B1as compared with control(P＜0.01).Supplementation of ginger powder and Salvia miltiorrhiza(10 g/kg)improved the measurements and retention rate of VB2of two carriers(P＜0.01).However,the content and retention rate of VB2with supplementation of star anise and BHT were similar.The effect of protective vitamin in the order was star anise and Salvia miltiorrhiza＞BHT＞ginger powder＞control(P＜0.01).Supplementation of star anise,ginger powder and Salvia miltiorrhiza reduced(P＜0.05) total count of mould in two carriers,and supplementation of star anise were the best(P＜0.05).Supplementation of BHTreduced(P＜0.05)total count of mould in soybean meal.Star anise,Salvia miltiorrhiza and ginger powder can be used as antioxidant protection additives of vitamin A,D,E,B1and B2and mould inhibitor.

Star anise;ginger powder;Salvia miltiorrhiza;BHT;fat oxidation;vitamin stability

S816.75

A

1000-2324(2014)03-0340-07

2013-04-25

2013-08-12

公益性行业(农业)科研专项:饲用植物活性组分替代抗生素产品研究

杨崇武(1992-),男,本科生.研究方向:动物营养.E-mail:yangcw17@163.com

*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:shuzhen305@163.com