高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化及其作用机理初探

王 蒙，张丽霞，黄纪念，宋国辉，艾志录

（1.河南省农科院农副产品加工研究所，河南郑州450002；2.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州450002）

研究与探讨

高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化及其作用机理初探

王 蒙1，2，张丽霞1，*，黄纪念1，宋国辉1，艾志录2

（1.河南省农科院农副产品加工研究所，河南郑州450002；2.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州450002）

以无抗氧化剂大豆油为介质，研究在加热过程中芝麻林素对大豆油的抗氧化性，并采用薄层色谱和HPLC色谱相结合的方法探讨加热过程中芝麻林素的转化过程和作用机理。结果表明：0.2%芝麻林素对大豆油经高温诱导的脂质过氧化具有良好的抑制作用，其抗氧化效果与同浓度的BHT相当并强于同浓度的维生素E，且芝麻林素与增效剂磷酸复配使用时抗氧化效果显著；加热（180℃）条件下，芝麻林素会裂解为芝麻酚，磷酸的存在会促使芝麻林素水解为芝麻酚并部分转化重排成芝麻素酚，进而发挥其抗氧化作用。

芝麻林素，HPLC，芝麻酚，芝麻素酚，抗氧化性

芝麻木脂素是芝麻中重要的生理活性物质，具有令人瞩目的保健功效如促进乙醇代谢、肝解毒、调节血脂及抗癌等和优越的抗氧化性，占芝麻种子重量的0.5%～1%，其主要成分为芝麻素、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较多，芝麻酚和芝麻素酚痕量存在或不存在[1-3]。芝麻酚作为酚类抗氧化剂可起到过氧化物抑制剂和淬灭单线态氧1O2的作用[4]。含游离酚羟基的芝麻素酚具有极高的热稳定性、突出的抗氧化性和独特的体内活性[5]，在180℃加热10 h仍有相当大量的残留[6]，且与维生素E有协同作用[7]。

随着人们对天然抗氧化剂的重视，科研工作者近些年来对芝麻木脂素的制备、纯化、检测以及应用等方面进行了大量的研究[8-10]。芝麻木脂素不但具有显著的体内生理活性，而且在食用油脂中也表现出优良的抗氧化效果。例如Fukuda等[11-12]报道了芝麻木脂素浓缩物明显的改善常见几种植物油的储藏稳定性，并且在高温下仍旧保持抗氧化活性。杨玲玲等[13]采用Rancimat法测定芝麻木脂素对大豆油的抗氧化性，结果显示芝麻木脂素具有良好的抗氧化性。董新荣等[14]的研究发现在茶油中添加芝麻酚，芝麻酚的抗氧化效果与同浓度BHT（二丁基羟基甲苯）相当，强于同浓度维生素E。芝麻林素（分子式为C20H18O7，其结构如图1所示）是芝麻木脂素中的一种，含量仅次于芝麻素，在芝麻和芝麻油中的含量为0.1%～0.3%和0.2%～0.6%[3]。目前关于芝麻木脂素在油脂中的抗氧化性研究多集中在木脂素混合物上及常温条件下，单独针对芝麻林素在食用油中的高温抗氧化性和转变规律的研究还鲜有报道。

图1 芝麻林素结构Fig.1 Structure of sesamolin

本文研究180℃下芝麻林素对大豆油的抗氧化性，并采用Thin-Layer Chromatogram（TLC）和HPLC相结合法测定芝麻林素在加热过程中的转化，初步探讨其抗氧化剂机理，为加热条件下芝麻林素在油脂中的应用提供理论指导与数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆油（无抗氧化剂） 河南阳光油脂集团有限公司；芝麻林素和芝麻素酚标准品（IR、MS、NMR检测纯度分别为98.08%和97.46%） 实验室自制；芝麻酚标准品（纯度98%） 美国Sigma公司；芝麻素标准品（纯度98%） 中国药品生物制品检定所；芝麻林素（纯度为97.57%，其余为芝麻素） 实验室自制；BHT和p-茴香胺试剂 阿拉丁（中国）有限公司；维生素E Alfa Aesar公司；GF254硅胶板 青岛海洋化工厂分厂；GF254薄层层析硅胶 青岛海浪硅胶干燥剂厂；色谱纯甲醇 美国迪马公司；其他试剂 均为分析纯。

ULtimate3000高效液相色谱仪、XBPODS-C18色谱柱（25 mm×4.6 mm，5 μm） 美国戴安公司；SHZ-D（Ⅲ）循环水真空泵 巩义予华仪器有限公司；ZF-1型三用紫外分析仪 上海金鹏分析仪器有限公司；UV-6300型紫外可见分光度计 上海美普达仪器有限公司；Metrohm 877电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司；电热恒温鼓风干燥箱 上海福玛实验设备有限公司；薄层层析缸、旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化性 称取60 g大豆油若干份于烧杯中，1份作空白对照，其余分别加入0.2%芝麻林素，0.2%芝麻林素+0.01%磷酸（磷酸为抗氧化剂的增效剂），0.2%BHT和0.2%维生素E。混合均匀后置于180℃烘箱正中央，开始计时，每隔6 h取油样测定过氧化值和茴香胺值，并计算全氧化值，进而衡量高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化性。

1.2.2 油样中木脂素的分离 根据本研究室之前的方法[15]，准确称取100 mg油样，丙酮溶解后点板上样。然后将层析板置于层析缸中，展开剂为石油醚∶乙酸乙酯=20∶1。展开结束后晾干溶剂，在UV254刮下木脂素带，乙酸乙酯超声辅助浸提，抽滤，合并滤液旋干溶剂，HPLC进样前用甲醇定容至10 mL。

1.2.3 HPLC检测条件 色谱柱：XBPODS-C18（4.6 mm× 25 mm，5 μm），流动相：甲醇-水（60∶40，v/v），流速：1.0 mL/min，柱温：30℃，检测波长：芝麻林素、芝麻素、芝麻酚及芝麻素酚的检测波长分别为287、287、295、295 nm。根据标准曲线计算油样中各木脂素的含量。

1.2.4 大豆油过氧化值的测定 参照GB/T 5538-2005。

1.2.5 大豆油茴香胺值（p-anisidine value，p-AnV）测定和全氧化值的计算 茴香胺值按GB/T 24304-2009进行测定。

全氧化值（Totox value，TV）是评价油脂整体氧化程度的指标。油脂的全氧化值按以下公式进行计算：

TV=4PV+p-AnV

式中：PV为油样过氧化值，mmol/kg；p-AnV为油样茴香胺值。

2 结果与讨论

2.1 高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化效果

采用180℃烘箱加热实验，研究芝麻林素及其与增效剂磷酸复配使用时对大豆油的抗氧化性影响，同时与人工合成抗氧化剂BHT和天然抗氧化剂维生素E比较。加热时间对大豆油过氧化值的影响见图2，对茴香胺值和全氧化值影响结果见表1。

图2 加热时间对大豆油过氧化值的影响Fig.2 Effect of heating time on the peroxide value of soybean oil at 180℃

从图2中可以看出，180℃加热过程中，各组油样的过氧化值均随着加热时间的延长而逐渐增大；0.2%芝麻林素、BHT和维生素E以及芝麻林素与增效剂磷酸复配使用时对大豆油加热过程中过氧化值的升高均有一定的抑制作用，且0.2%芝麻林素对大豆油氧化的抑制作用明显强于同浓度的维生素E，与同浓度的BHT相当，但它们的抑制程度均弱于芝麻林素与磷酸同时使用时对大豆油氧化的抑制作用。

表1 180℃下添加不同抗氧化剂的大豆油加热24 h的p-AnV和TVTable 1 p-AnV and TV of different heated soybean oil for 24 h at 180℃

全氧化值可以较完善的评价油脂整体的氧化情况。从表1可知，加热24 h，芝麻林素在高温加热体系中对油脂的茴香胺值和全氧化值的增加具有一定的抑制作用，且抑制作用显著强于同浓度的维生素E（p＜0.05），与BHT相当。芝麻林素与增效剂磷酸复配使用时对茴香胺值和全氧化值升高的抑制最强，0.2%芝麻林素与0.01%磷酸复配时对全氧化值的抑制率为20%，而芝麻林素、BHT和维生素E分别为2.8%、3.4%和1.2%。磷酸作为酸性增效剂能够钝化金属离子，降低它们对油脂氧化的催化活性[16-17]；另有研究表明在酸性条件下芝麻林素更易转化生成酚类物质，产生强的抗氧化作用[18]，因此磷酸的添加可能会促使更多芝麻林素转化生成酚类物质，使其发挥出更好的抗氧化效果。实验表明，芝麻林素对高温加热条件下的大豆油的抗氧化性能较好，且与酸性增效剂复配使用时效果更好。

2.2 高温下芝麻林素在大豆油中的转化

作为抗氧化剂的木脂素抗氧化作用机制与其分子中的酚羟基有关[19-20]，芝麻林素（其结构如图1所示）自身结构中没有酚羟基，在高温大豆油中却能表现出较好的抗氧化作用，推测其可能转变为其他物质。为此，采用薄层色谱和HPLC相结合，初步探索芝麻林素在大豆油加热过程中的转化。

2.2.1 芝麻木脂素标准谱图及标准曲线 根据1.2.2和1.2.3中的HPLC检测条件对木脂素标准品进行检测，四种木脂素在高效液相色谱中的出峰时间不同，芝麻林素、芝麻素酚、芝麻酚、芝麻素标准品的HPLC图如图3所示。以进样量为横坐标（μg），峰面积（mAU·min）为纵坐标绘制标准曲线。四种木脂素的标准曲线如下：芝麻林素y=21.444x-0.0063（R2=0.9997，检测范围0.6～180 μg/mL）；芝麻酚y=29.292x-0.1126（R2=0.9999，0.52～156 μg/mL）；芝麻素酚y=19.905x-0.2189（R2=0.9997，0.48～144 μg/mL）；芝麻素y=22.424x-0.2172（R2=0.9996，检测范围0.2～60 μg/mL）。

2.2.2 芝麻林素的转化和抗氧化机理推测 分别准确称取180℃条件下加热2 h前后的各油样100 mg，根据1.2.2和1.2.3的方法同时测定各芝麻木脂素及其含量变化。采用1.2.2中的薄层层析方法可将油样中的木脂素成分和甘三酯进行分离，其薄层展开图如图4所示，收集木脂素条带，洗脱后液相检测，其HPLC图如图5所示。通过标准曲线得出加热前添加0.2%芝麻林素的大豆油中芝麻林素的实际含量为0.193%。

图3 四种木脂素标准品HPLC图Fig.3 HPLC profiles of lignans standards

图4 含木脂素大豆油的薄层色谱图Fig.4 TLC of the soybean oil added lignans

从图5可以看出，180℃加热2 h后，与空白油样（a）相比，0.2%芝麻林素油样（b）在保留时间5.600 min处出现明显新峰，与图4对照判断新峰为芝麻酚；在6.401 min处出现一个未知物，其在235 nm和284 nm处有最大紫外吸收，初步判断为芝麻林素裂解生成的Samin[7，11]（结构式如图6中所示）。从含量变化来看（根据标准曲线计算），加热2 h后，0.2%芝麻林素油样（b）中芝麻素含量变化不显著（p＜0.05），而芝麻林素的损耗达23.8%，芝麻酚的量为0.01%，由此推断芝麻林素在加热过程不稳定，受热分解生成芝麻酚（图6中（3）途径），此现象与文献研究结果相似[21]。

与空白油样（a）相比，0.2%芝麻林素+0.01%磷酸复配油样（c）的HPLC图在5.625、6.400、14.384和14.750 min处出现明显新峰。与标准品HPLC图对照，判断5.625 min和14.384 min处分别为芝麻酚和芝麻素酚。其6.400 min处的未知物与0.2%芝麻林素油样（b）类似，推测其为Samin，而在14.750 min出现的新物质的出峰时间与芝麻素酚接近，且两者在295nm附近都有最大吸收，初步判断该未知物为芝麻素酚异构体。从含量变化来看（根据标准曲线计算），加热2 h后0.2%芝麻林素+0.01%磷酸复配油样（c）中芝麻素含量变化显著（p＜0.05），而芝麻林素损耗36.09%，芝麻酚含量为0.23%，芝麻素酚含量为0.05%，因此推断出芝麻林素部分转化生成了芝麻酚、芝麻素酚及芝麻素酚异构体。磷酸的存在不仅能起到抗氧化增效剂的作用，又能提供酸性条件使芝麻林素发生裂解，一部分生成芝麻酚和Samin（图6中（1）途径），一部分分子内重排生成芝麻素酚[22]（图6（2）途径）。

图5 不同大豆油180℃加热2 h后HPLC图Fig.5 HPLC profiles of different heated soybean oil for2 h at 180℃

由上述结果可知，芝麻林素在大豆油加热过程中会转化生成了芝麻酚、芝麻素酚及其异构体，进而发挥出较好的抗氧化性。

3 结论

高温加热条件下芝麻林素对大豆油的氧化具有一定的抑制作用。180℃下，0.2%芝麻林素能够抑制大豆油过氧化值、茴香胺值和全氧化值的增加，其对大豆油氧化的抑制作用与同浓度的BHT相当且强于同浓度的维生素E，增效剂磷酸的使用显著提高了芝麻林素对大豆油氧化的抑制作用。180℃加热条件下，大豆油中的芝麻林素受热分解生成芝麻酚而发挥其抗氧化性，酸性增效剂磷酸会促使芝麻林素更多的水解生成芝麻酚，同时又能使芝麻林素发生分子内重排生成稳定性和抗氧化能力都强于芝麻酚的芝麻素酚。芝麻酚和芝麻素酚是结构中都带有酚羟基的木脂素，可以提供氢质子来抑制和淬灭自由基，阻断自由基链式反应而起到抗氧化作用。芝麻林素作为天然抗氧化剂在高温油脂体系中具有一定的应用前景。

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Antioxidative activity and mechanism of sesamolin in soybean oil at high temperature

WANG Meng1，2，ZHANG Li-xia1，*，HUANG Ji-nian1，SONG Guo-hui1，AI Zhi-lu2
（1.Institute of Agricultural Products Processing，Henan Academy of Agriculture Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

With no antioxidant soybean oil as medium，the antioxidant activity of sesamolin on soybean oil during heating was researched.Thin-layer chromatography（TLC）and high performance liquid chromatography（HPLC）were combined to detect the transformation of sesamolin during the heating process，the transformation mechanism of sesamolin was also discussed.The results showed that 0.2%content of sesamolin exhibited the good inhibition on inducing soybean oil peroxidation at 180℃.The antioxidant effect was good as that of BHT and better than that of vitamin E under same concentration.The antioxidant activity of the combination of sesamolin and phosphoric acid was significant.During the heating process，sesamolin was split to sesamol.Under the influence of phosphoric acid，sesamolin was hydrolyzed to sesamol or the partial was rearranged to sesaminol，which played the antioxidant activity.

sesamolin；high performance liquid chromatography（HPLC）；sesamol；sesaminol；antioxidity

TS224.3

A

1002-0306（2015）22-0076-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.007

2015-03-01

王蒙（1990-），女，硕士研究生，研究方向：油脂副产物综合利用，E-mail：1072533704@qq.com。

*通讯作者：张丽霞（1978-），女，博士，助理研究员，研究方向：油脂加工及其副产物综合利用，E-mail：lxzhang2003@126.com。

国家自然科学基金（31201383）；河南省农业科学院优秀青年科技基金（2013YQ26）；河南省财政支持粮油深加工项目（豫财贸[2012]183号）。