香蕉皮中黑色素的提取及其对不同油脂的抗氧化作用研究

◎ 刘晓娜，蒋慧兰，林广宇，何 微，蔡秋彤

（青岛工学院，山东 青岛 266300）

香蕉是我国华南地区的主要经济作物，具有产量大、不易保存的特点。在许多香蕉产地，以香蕉果肉为原料进行副食品加工时会产生大量废弃香蕉皮，香蕉皮因腐烂造成了严重的环境污染。

由于黑色素特殊的理化性质，其在食品工业中得到了广泛应用，如糖果、糕点、巧克力、果酱等方面[1]。研究表明，黑色素具有强抗氧化和清除自由基的功能，这将大大促进天然黑色素在食品抗氧化中的应用[2-3]。目前，有研究者从香蕉皮中提取黑色素并研究证明香蕉皮黑色素具有抗氧化作用[4-7]。本研究旨在确定香蕉皮黑色素的提取工艺，将黑色素应用于油脂中与合成抗氧化剂BHA、BHT的抗氧化性能进行比较，研究分析香蕉皮黑色素的抗氧化能力及对延长油脂保存期的效果，以期为香蕉皮黑色素在食品中的实际应用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　材料与试剂

香蕉皮（产于海南），油脂样品（购于超市）：玉米油、鸡油。

盐酸、氢氧化钠、BHA、BHT、可溶性淀粉、氯仿、硫代硫酸钠、冰乙酸、碘化钾。

1.2　仪器

数显恒温水浴锅HH-4、101-3A型电热鼓风干燥箱、电子天平FA1004、722N可见分光光度计、精密电子天平LT502E、80-2电动离心机。

1.3　方法

1.3.1香蕉皮黑色素的制备

（1）原料制备。刮取香蕉皮内层软皮发黑部位放置48 h，用浓盐酸浸泡5 h，离心取沉淀，将沉淀装入烧杯备用[4-5]。

（2）提取过程。称取处理后的香蕉皮固形物，置于容量瓶中。按一定的固液比加入1 mol/L氢氧化钠溶液于80 ℃恒温水浴锅中浸提，冷却，调pH离心，加入2 mol/L盐酸沉淀后离心，同法二次提取，用去离子水多次洗沉淀，直至黑色素溶液为中性，放入（60±0.5）℃的恒温箱中干燥，即得香蕉皮黑色素[4-5]。

（3）将制得的黑色素用0.01 mol/L氢氧化钠溶液溶解在波长为410 nm处测量吸光度值。

1.3.2正交试验

在单因素试验的基础上，采用正交试验优化工艺条件。以提取温度、加碱后溶液pH值、提取时间作为考察对象，以提取物溶液的吸光度值为提取工艺优化指标，每个因素选用3个水平，选用L3(9)正交表[5]（见表1）。

1.3.3油脂抗氧化实验

采用烘箱自氧化法，称取50 g样油，置于烧杯中，加入一定量的黑色素或合成抗氧化剂。充分搅拌均匀后，置于（60±0.5）℃的恒温箱中，每隔12 h搅拌一次，并交换它们在恒温箱中的位置，加速其氧化，按照GB 5009.227-2016的方法每天测定其过氧化值（POV值）[8-10]。

2　结果与分析

2.1　正交试验结果

正交实验结果见表2。

由表2可知，试验中3个因素对黑色素提取率的影响顺序为提取温度＞提取时间＞加碱后溶液pH值，且最适宜的条件为A2B2C2。经对比验证，A2B2C2的吸光度值比A2B1C2要高。根据最适宜的条件提取出的黑色素提取率最高，因此提取黑色素最适宜的条件可确定为提取温度80℃，提取时间15 min，加碱后溶液pH值11。

2.2　不同浓度香蕉皮黑色素对玉米油抗氧化作用影响

由图1可知，香蕉皮黑色素对玉米油有一定的抗氧化作用，并且在一定范围内随着黑色素的添加量增大，玉米油的过氧化值随之降低。因此当添加量达到0.20%时，黑色素对玉米油抗氧化效果最明显，其抑制玉米油氧化酸败产生的过氧化物能力最强，此时油脂稳定。

图1　不同浓度香蕉皮黑色素对玉米油抗氧化作用影响图

2.3　不同浓度香蕉皮黑色素对鸡油抗氧化作用影响

由图2可知，香蕉皮黑色素对鸡油有一定的抗氧化作用，并且在一定范围内黑色素的添加量与抗氧化效果呈正比。因此当添加量达到0.20%时，黑色素对鸡油抗氧化效果最明显，其抑制鸡油氧化酸败产生的过氧化物能力最强，此时油脂稳定。

图2　不同浓度香蕉皮黑色素对鸡油抗氧化作用的影响图

2.4　香蕉皮黑色素与合成抗氧化剂对玉米油抗氧化效果比较

由图3可知，0.20%的黑色素与0.20%BHA和0.20%BHT对鸡油抗氧化效果强弱顺序为BHT＞香蕉皮黑色素＞BHA。在1～5 d，添加的黑色素表现出的抗氧化效果远优于同浓度的合成抗氧化剂BHA的效果，但稍弱于同浓度的BHT，说明香蕉皮黑色素可以作为一种天然抗氧化剂使用。

图3　香蕉皮黑色素与合成抗氧化剂对玉米油抗氧化效果比较图

2.5　香蕉皮黑色素与合成抗氧化剂对鸡油抗氧化效果比较

由图4可知，0.20%的黑色素与0.20%BHA和0.20%BHT对鸡油抗氧化效果强弱顺序为BHT＞香蕉皮黑色素＞BHA。在1～5d，添加的黑色素表现出的抗氧化效果远优于同浓度的合成抗氧化剂BHA的效果，但弱于同浓度的BHT，说明香蕉皮黑色素可以作为一种天然抗氧化剂使用。

图4　香蕉皮黑色素与合成抗氧化剂对鸡油抗氧化效果比较图

3　结论

（1）当提取温度80 ℃，提取时间15 min，加碱后溶液pH值11时，碱-酸法提取香蕉皮黑色素效果最佳。

（2）香蕉皮黑色素对油脂具有一定的抗氧化作用。在玉米油和鸡油中，黑色素最佳添加量均为0.20%，并且在一定范围内黑色素的添加量与抗氧化效果呈正相关。

（3）当香蕉皮黑色素添加量为0.20%时对油样的抗氧化效果优于0.20%的BHA，说明香蕉皮黑色素可作为一种天然抗氧化剂使用。

4　结语

目前，呈黑色的烘焙食品和巧克力食品深受大众的喜爱，但这些食品富含油脂极易氧化变质，然而香蕉皮黑色素具有良好的抗氧化活性和生理活性，能够抗氧化之余增加食品的营养。因此香蕉皮黑色素作为新型天然抗氧化剂具有良好的研究前景，也是今后食品抗氧化剂发展的趋势。