茶多酚凝胶在大豆油中的抗氧化研究

朱振宝，朵静雯，易建华

(陕西科技大学 食品与生物工程学院，陕西 西安 710021)

0 引言

油脂氧化变质一直都是食品工业中的重要问题，常见的油脂尤其是植物油脂的不饱和程度大于动物油脂，会在加工和储藏过程中很容易发生自动氧化.油脂的氧化产物不稳定会分解产生醛、酮、酸、烃、呋喃等物质，还有少量含有多基团的小分子如羟基醛、酮基醛、酮基羟基醛、酮基环氧基醛等物质并且产生不良气味[1]，并降低了其食用和营养价值.为延缓油脂氧化变质，通常在油脂中加入抗氧化剂，如BHA(丁基羟基茴香醚),BHT(二丁基羟基甲苯),TBHQ(叔丁基对苯二酚)都是具有良好的抗氧化效果[2].这些工业合成的抗氧化剂生产便捷，成本低，抗氧化效果显著，但是都有潜在的安全问题[3].为了顺应消费者绿色消费观念，天然的抗氧化剂具有很大的潜在市场，天然抗氧化剂因其无毒无害无副作用等优点越来越受到青睐[4].

茶多酚是从茶叶中提取出来的一种多酚类化合物，具有很强的清除自由基的能力，是一种理想的天然抗氧化剂.在绿茶多酚中抗氧化能力最强的是其中的儿茶素类，其中以儿茶素(EGCG )的抗氧化能力最强[5].茶多酚的酚羟基基团决定了其有很好的水溶性，这一特性限制了茶多酚在油脂行业中的应用，不能直接应用于油脂中，目前所用的脂溶性茶多酚都是经过改性获得，主要是通过分子修饰，乳化，利用溶剂等方法将水溶性茶多酚添加在油脂中[6-8].生产出抗氧化效果优良，安全无毒的新型天然抗氧化剂，也是油脂行业研究的难点和热点.

本文现在提出一种方法，以水溶性茶多酚和聚甘油蓖麻醇酯为材料，制备出一种含茶多酚的凝胶剂分散到植物油中，研究其抗氧化性能，旨 在为天然油脂抗氧化剂开发利用及食用油脂的加工、 贮存等方面提供依据.

1 材料和方法

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 实验材料与试剂

市售食用大豆油；茶多酚:pg-eg-50c；BHA:4-叔丁基茴香醚;PGPR:聚甘油蓖麻醇酯；纯水:娃哈哈矿泉水；对甲氧基苯胺，冰乙酸，正丁醇，2-硫代巴比妥酸等试剂均为分析纯.

1.1.2 常用仪器

鼓风干燥箱：上海恒科学仪器有限公司；电子天平：梅特勒托利多ME104；电动搅拌机：IKA RW 20德国；台式高速离心机：H1850；紫外可见分光光度计：UV759S.

1.2 实验方法

1.2.1 制备茶多酚凝胶分散体

将茶多酚配成浓度不同的水溶液按比例与乳化剂PGPR混合并在室温下搅拌至形成褐色透明的胶状物质，将此胶装物质分别以ppm级别的单位加入市售的大豆油中，搅拌均匀至油样澄清透明.

1.2.2 烘箱实验

采用烘箱加速氧化法，称取100 g含茶多酚和BHA的油样分别装在统一大小的棕色瓶中，放入55±1 ℃的烘箱中加速氧化，每隔两天测定油脂的不氧化指标.

1.2.3 过氧化值

按照Shantha等[9]的方法进行.分别制备两种离子溶液:(1)4 g氯化钡二水合物溶于50 mL水中；(2)0.5 g硫酸亚铁溶解在50 mL水中，将离子溶液(1)缓慢加入离子溶液(2)中，搅拌直至溶解；最后在混合溶液中加入10 mol/L的2 mL盐酸，过滤沉淀，得到清澈的铁离子.储存在棕色瓶中；30 g硫酸氢铵溶解在水中并定容至100 mL.

称取0.01～0.3 g样品用9.8 ml氯仿-甲醇(7∶3，v/v)溶解并漩涡振荡2～4 s.加入50 uL硫氰酸铵，漩涡振荡2～4 s，再加入亚铁离子并漩涡2～4 s，在室温下孵化5 min后，在500 nm处用分光光度计测定样品吸光度，所有样品的测量在柔光下进行，10 min内完成.

过氧化值按照公式(1)计算：

(1)

式(1)中：As为样品的吸光度，Ab为空白对照的吸光度，m0为样品的质量，m为41.52是从标准曲线获得的值，55.84为铁的原子量.

1.2.4 共轭二烯值

参照Moosavi等[10]的方法进行测定.将样品用正己烷稀释至1∶600，用分光光度法在234 nm处测定样品吸光度(消光系数29 000 L/mol来量化共轭二烯的浓度)，以HPLC级正己烷作空白.

1.2.5 硫代巴比妥酸值

根据Uluata和Ozdemir[11]所描述的方法有所改动，测定巴比妥酸值.将0.05～0.20 g样品称量至25 mL容量瓶中，溶解在少量正丁醇中并补足标记.取5.0 mL该混合物转移到干燥的试管中，向其加入新鲜的5 mL巴比妥溶液(200 mg溶解在100 mL正丁醇中).试剂混合并在95 ℃的水浴锅中加热2 h后在532 nm处测量吸光度.用1，1，3，3-四乙氧基丙烷用作标准，因为它是丙二醛的前体.

1.2.6 酸价

按照Rao等[12]的方法测定油脂酸价.用0.05 mol/L氢氧化钾-乙醇溶液滴定预先用乙醚-乙醇(2∶1)溶解的含酚酞指示剂的花生油(4 g)，滴定终点是酚酞的粉红色至少持续30 s.酸价计算如公式(2)所示：

酸价/(mg KOH/g)=(V×C×56.1)/m

(2)

式(2)中：V为滴定所消耗的氢氧化钾体积,mL;C为氢氧化钾浓度,mol/L;56.1为氢氧化钾摩尔质量,g/mol.

1.2.7 茴香胺值

按照Mohdaly等[13]描述的方法,该方法基于分光光度测定油中醛类化合物与对茴香胺反应形成的产物.

称取油样品(0.5～2.0 g)溶解于250 mL异辛烷中，取5 mL上述混合物与1 mL 0.25%对甲氧基苯胺溶液混合，10 min后用分光光度计在350 nm下读取吸光度.

1.2.8 数据处理

所有指标都重复测3次，用Excel和OriginPro9对实验数据进行处理.

2 结果与讨论

2.1 两种抗氧化剂对加速氧化大豆油的过氧化值的影响

含不同抗氧化剂BHA和茶多酚的大豆油在烘箱实验10天的过氧化值变化如图1所示.由图1可知，随着烘箱氧化时间的延长，空白油样的过氧化值随氧化时间的延长明显增大，添加的抗氧化剂BHA和茶多酚(TP)都能明显降低过氧化值，对于同一添加水平的两种抗氧化剂来说，茶多酚比起BHA能明显降低过氧化值，但是不同添加量的茶多酚来说，低浓度的过氧化值较低，并且两种添加水平的茶多酚抗氧化效果高于BHA；而BHA浓度越大抗氧化效果越好,因为油中本身含有抗氧化剂TBHQ，并且有研究表明，100 mg/kg TBHQ和100 mg/kg BHA的联合使用相比于200 mg/kg TBHQ和200 mg/kg BHA单独使用更能提高产品的氧化稳定性[14].另外，姚云游等[15]实验表明200 mg/kg茶多酚在一级压榨油中也有一定的抗氧化性，所以茶多酚相较于BHA有较高的抗氧化活性，且添加浓度越小，大豆油在氧化中产生过氧化值越小.

图1 含不同抗氧剂的大豆油的过氧化值的变化

2.2 两种抗氧化剂对加速氧化大豆油的共轭二烯值的影响

油脂中的不饱和脂肪酸被氧化产生的中间产物不稳定,进一步降解形成二级氧化产物,如共轭二烯与共轭三烯等,继而被氧化成为醛、酮类等物质[16].共轭二烯值是不饱和脂肪酸氧化过程中产生的共轭双键的多少，是衡量油脂氧化初级产物的一个重要氧化指标.图2为烘箱实验中含两种抗氧化剂的大豆油的共轭二烯值的测定结果.

图2 含不同抗氧剂的大豆油的共轭二烯值的变化

由图2可知，添加不同抗氧化剂的大豆油中，共轭二烯值随着氧化时间的延长有所增加，这是因为多不饱和脂肪酸在形成氢过氧化物的过程中会伴随着双键的重排过程,从而形成共轭二烯[17].添加茶多酚的样品产生的共轭二烯酸明显低于添加了BHA的样品，说明茶多酚比BHA能明显抑制共轭双键的形成.添加了150 ppm茶多酚的油样产生的共轭二烯值低于添加了450 ppm茶多酚的油样，可能在高温下，茶多酚的添加量增大很可能产生了促氧化的作用，生育酚本身存在于植物油脂中，并且也是一种天然的抗氧化剂，研究表明当α-生育酚添加量高于最适添加量后，随着α-生育酚添加量升高，氧化速率常数会逐渐增大直至大于空白样的氧化速率常数，表明α-生育酚的抗氧化效能不断减弱直至出现促氧化现象[18].生育酚具有能够产生酚氧基的结构，可以阻断脂质链式反应[19]，与茶多酚抗氧化机理类似.添加150 ppmBHA的样品抑制共轭二烯值的效果不如添加了450 ppmBHA的油样，所以茶多酚能有效抑制初级产物的产生.

2.3 两种抗氧化剂对大豆油中的硫代巴比妥酸值的影响

巴比妥酸值是衡量油脂氧化中次级氧化产物的一项指标.油脂在氧化过程中会产生许多醛类,可与硫代巴比妥酸产生有色复合物，硫代巴比妥酸值可以反应油脂的氧化程度[20].

图3表示添加不同抗氧化剂对大豆油中硫代巴比妥酸值的影响.两种抗氧化剂以及不同添加量都明显低于空白对照，说明BHA和茶多酚都能明显降低硫代巴比妥酸值.对于两种添加水平的茶多酚的油样来说，添加量为450 ppm产生的巴比妥酸值稍高于添加150 ppm的，但两种添加水平都比BHA能有效抑制硫代巴比妥酸值的生成.研究表明，在大豆色拉油中，100 ppm茶多酚的抗氧因子高于BHA，活性氧试验也从侧面表明茶多酚抗氧化活性较高[21].

图3 含不同抗氧剂的大豆油的硫代巴比妥酸值的变化

2.4 两种抗氧化剂对大豆油中茴香胺值的影响

茴香胺值是表示油脂氧化中产生的醛类化合物的多少，特别是不饱和醛类(α-不饱和醛，β-不饱和醛).醛类化合物是油脂在氧化时不饱和脂肪酸分解产生的一类化合物，代表的是次级氧化产物，茴香胺数值大表明油脂氧化变质严重[22].

由图4可以看出，添加抗氧化剂的油样和空白油样的茴香胺值都是随着氧化时间的延长而上升，表明油脂在加速氧化过程中，油脂氧化产生的氢过氧化物分解，生成醛酮类物质，氧化时间越长，油脂变质越严重，茴香胺值也逐渐上升.茴香胺值的变化与油脂的储藏时间温度密切相关，原因是只有油脂氧化达到一定程度，产生醛、酮类小分子物质时，才会表现出香胺值的变化[23].并且茶多酚抑制茴香胺值的效果优于BHA,两种水平的BHA来说，浓度越高，茴香胺值越小，但是对于茶多酚来说，150 ppm抑制茴香胺的效果稍优于450 ppm,茴香胺值大于10表示油脂以及严重氧化腐败，茶多酚能更好的抑制油脂次级氧化产物的产生.

图4 含不同抗氧剂的大豆油的茴香胺值的变化

2.5 两种抗氧化剂对大豆油中酸价的影响

酸价反应的是油样中含游离脂肪酸的多少，油脂因为高温和水分等其他氧化因素的存在，会发生水解，产生脂肪酸分子和甘油分子，导致油脂酸败，产生游离脂肪酸，尤其是小分子脂肪酸会产生不良气味[24].

图5反应的是含不同添加水平的抗氧化剂的大豆油在烘箱实验中油脂酸价的变化情况.含不同抗氧化剂的酸值都是随着氧化时间的增大呈现上升的趋势.空白油样的酸价明显上升，而两种水平的BHA的酸价值比较接近，含不同水平茶多酚油样的酸价也是逐渐上升,并且低于BHA，所有添加茶多酚也能有效的抑制大豆油的酸价.徐健飞等[25]实验表明在80±1 ℃ 的恒温条件下，不同含量抗氧化剂对油品的酸价影响不大，各油样的酸价只与氧含量的高低有关，形成浮动变化.

图5 含不同抗氧化剂的大豆油的酸价的变化

3 结论

添加抗氧化剂茶多酚，BHA都能抑制大豆油的氧化，以凝胶的形式将水溶性茶多酚加入大豆油中,能有效抑制大豆油的氧化酸败，并且同水平添加量的茶多酚的抗氧化效果优于BHA，不同浓度的同种抗氧化剂对大豆油的抗氧化效果不同，450 ppmBHA抗氧化效果优于150 ppm，而150 ppm茶多酚凝胶的抗氧化效果要优于450 ppm，其原因有待进一步研究.未来可以对此茶多酚凝胶进行优化实验，和其他抗氧化效果较好的抗氧化剂做比较研究.茶多酚可作为一种天然有效的抗氧化剂应用于油脂中，具有广阔的前景.