高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化活性研究

王 蒙 张丽霞 黄纪念 宋国辉 艾志录

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

高温下芝麻林素对大豆油的抗氧化活性研究

王 蒙1,2张丽霞2黄纪念1,2宋国辉2艾志录1

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

以过氧化值、茴香胺值和全氧化值为指标，通过烘箱高温加热实验研究芝麻林素对大豆油的抗氧化活性。结果表明，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，随着芝麻林素添加量的增加抗氧化效果增强；柠檬酸、抗坏血酸和磷酸对芝麻林素高温条件下的抗氧化协同增效作用显著，其中磷酸增效效果最好；芝麻林素在高酸价大豆油中的抗氧化活性强于在低酸价大豆油中的抗氧化活性；加热温度对芝麻林素的抗氧化效果影响显著，在120～210 ℃高温条件下抗氧化作用明显。芝麻林素作为天然抗氧化剂在油脂食品高温加工体系中的应用具有广阔的前景。

芝麻林素 抗氧化活性 天然抗氧化剂 高温

油脂和富油食品在热加工和储存过程易发生氧化酸败，甚至会产生有害物质[1-3]，导致其营养价值和食用价值降低，添加抗氧化剂是预防和延缓油脂氧化酸败最富有成效的方法[4]。传统的人工合成抗氧化剂BHT(丁基羟基茴香醚)、BHA(二丁基羟基甲苯)和TBHQ(特丁基对苯二酚)等虽具有较好的抗氧化效果，但用量大时具有潜在的毒性甚至致癌作用，会带来食品安全问题，许多国家已禁止使用[5]。因此，寻找安全、高效、无副作用等特点的天然抗氧化剂具有十分重要的意义。

芝麻木脂素是芝麻油中的重要活性物质，具有优良稳定的抗氧化性及显著的生理活性，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，在芝麻油中质量分数分别为0.4%～1%和0.2%～0.6%，芝麻酚和芝麻素酚痕量存在[6-7]。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[8-10]，芝麻林素(分子式为C20H18O7，其结构如图1所示)自身结构中没有酚羟基，却仍能清除自由基，在一些使用过程中表现出较强的抗氧化活性[11-12]，主要归因于在芝麻油加工或精制过程中，芝麻林素可能发生热分解、分子内转化或水解而生成芝麻酚或芝麻素酚等物质，从而表现出抗氧化活性[13-14]。目前关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温条件下，单独针对芝麻林素在油脂中的高温抗氧化性研究还鲜有报道。

以大豆油为原料，采用烘箱加热试验对芝麻林素在高温下对大豆油的抗氧化性进行研究，旨在为芝麻林素开发为天然食品油脂抗氧化剂在高温体系中的应用提供科学依据。

图1 芝麻林素结构

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

芝麻林素(HPLC检测纯度为97.5%)：自制；大豆油(不含抗氧化剂，酸价0.17 mg/g，过氧化值1.49 mmol/kg)：河南阳光油脂集团有限公司；TBHQ、BHT、油酸及P-茴香胺试剂：阿拉丁(中国)有限公司；维生素E：Alfa Aesar公司；柠檬酸、磷酸和抗坏血酸等试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器

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；XS205DU电子天平(Max=210，d=0.1 mg)：深圳市光衡仪器有限公司；DF-101s集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市予华仪器有限责任公司；全数字超声发生器：武汉嘉鹏电子有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 不同芝麻林素浓度的大豆油的配制

参照本实验室研究方法提取芝麻林素[15]。准确称取芝麻林素，超声辅助溶于少量大豆油中配成一定浓度的母液，分别取不同量的母液加入空白大豆油中稀释至不同的浓度。

1.3.2 不同浓度的芝麻林素在大豆油中的高温抗氧化试验

分别称取质量分数为0%、0.02%、0.05%、0.1%、0.15%和0.2%芝麻林素的大豆油各60 g于烧杯中，然后置于180 ℃(模拟食用油煎炸温度)的烘箱正中央，开始计时，每隔一定时间测定油样的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。

1.3.3 芝麻林素与其他物质在高温下的协同抗氧化作用

分别称取60 g 0.2%芝麻林素的大豆油若干份于烧杯中，1份作空白对照，其余分别加入0.01%的柠檬酸、抗坏血酸和磷酸，混合均匀后置于180 ℃的烘箱正中央，开始计时，每隔一定时间测定油样的过氧化值和茴香胺值，并计算全氧化值，分析研究芝麻林素与这些物质在高温下的协同抗氧化作用。

1.3.4 芝麻林素在不同酸价大豆油中的高温抗氧化性比较

酸价为4 mg/g大豆油样品的配制：将不含抗氧化剂的原料大豆油(酸价为0.17 mg/g)用油酸调配到所需酸价，并进行实际酸价的测定。

称取酸价分别为0.17 mg/g和4 mg/g的大豆油各60 g于烧杯中(其中芝麻林素含量均为0.2%)，以未添加芝麻林素的不同酸价油样为空白，然后置于180 ℃的烘箱正中央，开始计时，每隔一定时间测定油样的过氧化值和茴香胺值，并计算全氧化值，比较芝麻林素在不同酸价油脂中的抗氧化性差异。

1.3.5 芝麻林素在不同加热温度下对大豆油的抗氧化性研究

分别称取0.2%芝麻林素含量的大豆油各60 g于烧杯中，以未添加芝麻林素的油样为空白，置于烘箱正中央，于不同温度(90、105、120、150、180、210、240 ℃)下各加热12 h后取出，测定过氧化值和茴香胺值，并计算全氧化值，研究不同加热温度对芝麻林素抗氧化效果的影响。

1.3.6 过氧化值和酸价的测定

采用Metrohm877电位滴定仪测定[16]。

1.3.7 茴香胺值的测定及全氧化值的计算

茴香胺值按GB/T 24304—2009测定。

全氧化值(TV)是评价油脂整体氧化程度的指标。油脂的全氧化值按公式计算：

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。

1.3.8 数据处理

所有试验平行测定3次，并且经过方差分析。样品间的差异采用SPSS16.0 Duncan显著性分析确定，显著水平为0.05。

2 结果与讨论

2.1 不同浓度的芝麻林素在大豆油中的高温抗氧化效果

采用180 ℃烘箱加热试验，考察了添加0.02%～0.2%的芝麻林素对大豆油的抗氧化效果，过氧化值结果如图2所示，茴香胺值和全氧化值结果见图3。

图2 不同浓度的芝麻林素对大豆油过氧化值的影响

由图2可知，添加芝麻林素的大豆油过氧化值均小于空白对照组，且添加量越大，过氧化值越低；随着加热时间的延长，各油样的过氧化值逐渐增加；同时也可以看出经过24 h长时间加热，芝麻林素对过氧化值的抑制作用减弱。推测可能原因：一方面是过氧化值反映的是油脂氧化生成的初级氧化产物的多少，高温长时间加热情况下，初级过氧化物分解速度加快，高浓度的芝麻林素与低浓度的相比不会明显降低过氧化值[17]；另一方面是长时间加热条件下芝麻林素及其可能转化产物产生大量损耗而仅剩余少量参与到大豆油初级氧化的自由基链反应中。

图3 不同浓度的芝麻林素对大豆油加热24 h的p-AnV和TV的影响

全氧化值是衡量油脂整体氧化程度的指标，由图3可以看出芝麻林素对大豆油加热24 h的茴香胺值和全氧化值的增加具有一定的抑制作用，且随添加量的增加，抑制作用增强。试验表明，芝麻林素对高温加热条件下的大豆油的抗氧化性能较好，其效果随着添加量的增加而增强。

2.2 芝麻林素与增效剂对大豆油高温下的协同抗氧化作用

采用180 ℃烘箱加热试验，研究芝麻林素与柠檬酸、抗坏血酸和磷酸的协同增效作用。过氧化值结果如图4所示，茴香胺值和全氧化值结果见表1。

图4 不同增效剂与芝麻林素的协同作用对大豆油过氧化值的影响

由图4可知，加热过程中，添加0.01%抗氧化剂增效剂的油样的过氧化值明显低于不添加。从表1可知，加热24 h时，添加增效剂油样的茴香胺值和全氧化值显著低于不添加，0.01%柠檬酸、0.01%抗坏血酸和0.01%磷酸对全氧化值的抑制率分别为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。由此可见，3种物质对芝麻林素高温下的抗氧化增效作用显著(P<0.05)，增效作用为：柠檬酸<抗坏血酸<磷酸。柠檬酸和磷酸能够钝化金属离子，降低它们对油脂氧化的催化活性[18]；抗坏血酸即可以捕获过氧化自由基，阻断自由基链式反应，又可以通过提供氢原子与油脂中的氧发生反应，降低油脂中氧的含量从而达到延缓油脂氧化的作用[19]。另有研究表明在强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[20]，而磷酸相对于抗坏血酸和柠檬酸具有较强的提供氢离子能力[21]，且加热条件下磷酸也会失水得到酸性更强的焦磷酸，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。

表1 不同增效剂与芝麻林素的协同作用对大豆油加热24 h的p-AnV和TV的影响

注：各列字母不同表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.3 芝麻林素在不同酸价大豆油中的高温抗氧化性比较

采用180 ℃烘箱加热试验 , 比较高温下芝麻林素在不同酸价大豆油中的抗氧化效果。过氧化值结果如图5所示，茴香胺值和全氧化值结果见表2。

图5 芝麻林素对不同酸价大豆油过氧化值的影响

油样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

由图5可知，加热的前12 h，酸价为4.05 mg/g空白大豆油的过氧化值普遍高于酸价为0.17 mg/g空白大豆油的过氧化值，原因可能是用于调配酸价的油酸为不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸含量增加使得油脂的氧化速率加快，生成的氢过氧化物增多。但在整个加热过程中，酸价为4.05 mg/g大豆油的空白油样的过氧化值与添加芝麻林素油样的过氧化值的相对差值普遍大于酸价为0.17 mg/g大豆油中的相对差值，这说明高温条件下芝麻林素对高酸价大豆油中氢过氧化物生成的阻碍作用强于低酸价大豆油。比如，加热12 h和18 h时，芝麻林素对高酸价大豆油过氧化值升高的抑制率为40.66%和18.34%，而在低酸价大豆油中为30.95%和7.89%。

由表2可知，加热24 h时，芝麻林素对酸价为4.05 mg/g大豆油的茴香胺值和全氧化值的抑制率高于对酸价为0.17 mg/g大豆油中茴香胺值和全氧化值的抑制率。例如，芝麻林素在酸价为4.05 mg/g的大豆油中对全氧化值增加的抑制率为11.03%，而在酸价为0.17 mg/g的大豆油中为2.8%。由此可知，芝麻林素在高酸价油脂中的抗氧化活性更好，产生这种现象的主要原因可能是高温条件下，高含量的游离脂肪酸更有利于芝麻林素在其C-2位置上发生水解反应，降解为芝麻酚或其二聚体等化合物[20，22]。芝麻林素的裂解过程可能如图6所示。

图6 芝麻林素裂解过程

2.4 芝麻林素在不同加热温度下对大豆油的抗氧化性研究

将含0.2%芝麻林素的大豆油置于不同温度的烘箱中，相同条件下做空白对照试验，研究芝麻林素在不同温度下的抗氧化效果。过氧化值结果如图7所示，茴香胺值和全氧化值结果见图8。

图7 不同加热温度下芝麻林素对大豆油过氧化值的影响

图8 不同加热温度下芝麻林素对大豆油p-AnV和TV的影响

由图7可知，相同加热时间下，各油样的过氧化值随加热温度的增加呈先升高后降低的趋势。产生这一现象的原因主要是温度越高，大豆油中生成的氢过氧化物分解速度越快，过氧化物还未得到积累就已经分解，造成过氧化值迅速降低[17]；另一方面可能原因是温度越高，大豆油中的溶氧量越低[23]，自由基的氧化速率可能会相对较慢，使得生成的氢过氧化物的含量相对减少。

由图8可知，相同加热时间下，各大豆油的茴香胺值和全氧化值度随加热温度的升高而增加，这说明大豆油的整体氧化程度随温度的升高而加深。结合图7、图8可知，在120～210 ℃下，芝麻林素对大豆油具有明显的抗氧化作用，低于120 ℃或高于210 ℃，芝麻林素对大豆油的过氧化值、茴香胺值和全氧化值得抑制作用不明显。推测原因可能是较低加热温度下芝麻林素难以裂解转化生成芝麻酚等物质而发挥其抗氧化作用，而过高温度下芝麻林素及其可能生成的酚类物质的挥发分解速度较快[20,24]，使其参与到抗氧化部分的含量减少。结果表明，合适的加热温度有利于芝麻林素抗氧化作用的发挥。

3 结论

高温加热条件下，芝麻林素对大豆油的过氧化值，茴香胺值和全氧化值的增加均具有抑制作用。180 ℃下，随着芝麻林素添加量的增加抗氧化作用增强。柠檬酸、抗坏血酸和磷酸对芝麻林素高温下的抗氧化性的增效作用显著，磷酸的协同增效作用最好，高温条件下，使芝麻林素对大豆油全氧化值的抑制率提高了7倍多。芝麻林素在高酸价大豆油中的抗氧化作用显著强于在低酸价大豆油中的抗氧化作用。在120～210 ℃高温下具有明显的的抗氧化作用，低于120 ℃和高于210 ℃，芝麻林素抗氧化效果不显著。由此可见，芝麻林素在适当的添加量和合适的油脂中具有良好的高温抗氧化性，但芝麻林素本身结构中不含酚羟基，在大豆油高温加热体系中却呈现出一定的抗氧化作用，推测其可能转变为其他物质，而至于该物质的结构及其抗氧化机理还有待进一步研究。

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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

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(预财贸[2012]183号)

2014-10-16

王蒙，女，1990年出生，硕士，油脂副产物综合利用

艾志录，男，1965年出生，教授，农产品资源开发与功能性食品