蔗糖酯对菜籽油抗氧化作用及其体外抗氧化特性的研究

王未君 黄凤洪 刘昌盛 李文林 郑 畅

(中国农业科学院油料作物研究所；农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室；油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062)

油菜是我国最重要的油料作物之一，近年来，中国油菜年种植面积和年总产均居世界首位[1]。菜籽油是我国主要食用油之一，约占我国食用植物油消费量的35%[2]，在我国食用油市场中具有重要的地位。菜籽油的营养价值很高，富含不饱和脂肪酸、植物甾醇、生育酚、多酚等营养功能成分[3，4]。然而研究表明菜籽油在加工和储藏过程中，会受到温度、光照、氧气含量、水分和微生物等因素的影响而发生氧化酸败，不仅会改变其固有的品质，更会丧失营养价值[5，6]。

为延缓菜籽油的氧化，通常会添加适量的抗氧化剂。根据抗氧化剂发挥作用的机理可将抗氧化剂分为自由基清除剂、氢过氧化物分解剂、抗氧化剂增效剂、金属螯合剂、脂氧合酶抑制剂等。然而，一些常用的油脂抗氧化剂如叔丁基对羟基茴香醚(BHA)、二叔丁基羟基甲苯(BHT)等已被证实对动物体具有致癌性等副作用[7]，目前美国已禁止使用BHT，日本在食用油中也已禁止添加BHT和BHA[8]。因此选用安全无毒的抗氧化剂是保证食用油品质的重要手段之一。

蔗糖酯(sucrose ester，SE)是蔗糖与各种脂肪酸酯化而成的一大类酯类化合物的总称。按照蔗糖羟基与脂肪酸生成酯的取代数不同，可分为单酯、二酯、三酯及多酯。蔗糖酯由于没有毒性，且具有良好的表面性能，被广泛应用于食品、医药、化妆品、洗涤剂、保鲜剂、化肥、农药、粘合剂等领域[9]。

蔗糖酯除了主要用作乳化剂和表面活性剂之外，有研究者报道了蔗糖酯的新用途，王亦芸[10]认为蔗糖酯有一定的抑菌作用和抑制油脂酸败的作用，陈合[11]等研究发现蔗糖酯具有延缓大豆油氧化的作用，Junko[12]等研究发现蔗糖酯对大豆脂肪氧合酶的活性具有一定的抑制作用。然而，蔗糖酯对菜籽油的抗氧化作用和其体外抗氧化特性尚无文献报道，鉴于此，本实验以蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯这3种蔗糖酯为抗氧化剂，以菜籽油为研究对象，考察了蔗糖酯对菜籽油的抗氧化作用，并对蔗糖酯的体外抗氧化特性进行了研究，旨在为蔗糖酯的更广泛应用提供新思路，也为延缓植物油氧化提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菜籽油(四级油)；蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯、蔗糖脂肪酸三酯：食品级，纯度≥98%；5,6-联苯基-3-(2-吡啶基)-1,2,4-三吖嗪(Ferrozine)、水溶性维生素E(Trolox)、2,2＇-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐(ABTS)、新亚铜试剂、乙酸铵、硫酸铜、氢氧化钠、无水乙醇、重硫酸钾、硫酸亚铁等：均为分析纯。

1.2 主要实验仪器

XS 205万分之一电子天平；743 Rancimat油脂氧化稳定性测定仪；KQ-500DB型数控超声波清洗器；纯水制备机；磁力搅拌水浴锅；DHG90A电热鼓风恒温干燥箱；Du800紫外/分光光度计；旋涡混合仪。

1.3 实验方法

1.3.1 不同蔗糖酯添加量的菜籽油样品的制备

分别将0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯添加于菜籽油中，通过磁力搅拌使蔗糖酯在菜籽油中混合均匀并充分溶解。

1.3.2 蔗糖酯对菜籽油抗氧化作用的研究[13]

采用Schaal烘箱法。分别将添加3种蔗糖酯的油样放入烧杯中，敞口放在65 ℃的恒温烘箱内，每隔1 d测定过氧化值和氧化诱导时间。

过氧化值的测定：参照GB/T 5538—2005，每个样品做3个平行样，同时做对照样。

氧化诱导时间的测定：精确称取5.00 g油样于玻璃管中，设置743 Rancimat油脂氧化稳定性测定仪的测定温度为110 ℃，空气流速为20 L/h，根据记录的氧化诱导时间衡量对菜籽油氧化稳定性的影响。每个样品做3个平行样，同时做对照样。

1.3.3 不同蔗糖酯样品液的制备

先分别配制5 mg/mL质量浓度的蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯样品液，再分别稀释成不同质量浓度梯度的蔗糖酯样品液。

1.3.4 蔗糖酯对ABTS自由基清除率的测定

参照Miller等[14]和Roberta等[15]的测定方法并稍作修改。ABTS溶液的配制：称取76.82 mg ABTS盐定容到10 mL容量瓶中，另称取12.23 mg重硫酸钾定容到另一10 mL容量瓶中，将两种溶液按1∶1的比例混合均匀之后避光反应16 h。使用时稀释50倍，现配现用。

将1 mL蔗糖酯样品液加入4 mL ABTS稀释液，避光反应30 min后，以无水乙醇调零，在734 nm波长处测定吸光值。空白组以1 mL无水乙醇代替蔗糖酯样品液。各组均测定3次平行，按照下式计算蔗糖酯ABTS自由基清除率：

ABTS自由基清除率=(1-A样品/A空白)×100%

(1)

1.3.5 蔗糖酯对亚铁离子螯合能力的测定

参照李巨秀[16]等的方法并稍作修改。取1 mL蔗糖酯样品液，加入2 mL无水乙醇，振荡混匀，然后加入0.1 mL 2 mmol/L的Fe2SO4溶液，30 s后加入0.2 mL 5 mmol/L的Ferrozine溶液，避光反应10 min之后，以无水乙醇调零，在562 nm波长处测定吸光值。空白组以1 mL无水乙醇代替蔗糖酯样品液。各组均测定3次平行，按照下式计算蔗糖酯螯合亚铁离子的能力：

螯合亚铁离子能力=(1-A样品/A空白)×100%

(2)

1.3.6 蔗糖酯对铜离子还原能力的测定

参照王晓宇[17]的方法并稍作修改。配制浓度为5 mmol/L的硫酸铜溶液，浓度为3.75 mmol/L的新亚铜溶液和pH=7的醋酸铵缓冲液备用。在0.5 mL蔗糖酯样品液中加入1.0 mL硫酸铜溶液、1.0 mL新亚铜溶液和1.0 mL醋酸铵缓冲液，再加入1.0 mL蒸馏水，混合均匀之后在37 ℃恒温水浴中避光反应30 min，最后在450 nm波长处测定吸光值。

标准曲线的建立：以VE标准溶液代替蔗糖酯样品液，对标准溶液的浓度和其吸光值建立标准曲线。最终结果以VE当量表示。

1.3.7 数据统计与分析

运用Excel 2010进行数据统计，数据均表示为平均值±标准差；采用SPSS17.0进行显著性分析，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同添加量蔗糖酯对菜籽油过氧化值的影响

添加蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯菜籽油样品的过氧化值的变化如表1所示。由表1可知，随着储藏时间的延长，不同蔗糖脂肪酸单酯添加量油样的过氧化值都在逐渐增大，在65 ℃储藏温度下，时间越长，菜籽油氧化酸败的程度越大。其中，对照油样的过氧化值上升得最快，当储藏时间为4 d时，上升数值高达4.03 mmol/kg；而相比之下添加了蔗糖脂肪酸单酯的菜籽油过氧化值上升得较慢，且添加量越大，越能控制菜籽油过氧化值的升高，当蔗糖脂肪酸单酯添加量为0.4%时，在4 d时过氧化值上升数值仅为2.18 mmol/kg，比对照油样的上升数值低了45.9%，这表明蔗糖脂肪酸单酯能有效延缓菜籽油储藏中的氧化酸败。

添加蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯也均能有效抑制菜籽油储藏过程中过氧化值的升高，且添加量越大，效果越好。当蔗糖脂肪酸二酯添加量为0.4%时，在4 d时过氧化值上升数值仅为1.70 mmol/kg，比对照油样的上升数值低了57.8%；当蔗糖脂肪酸三酯添加量为0.4%时，在4 d时过氧化值上升数值仅为1.27 mmol/kg，比对照油样的上升数值低了68.5%。

3种蔗糖酯抑制菜籽油储藏过程中过氧化值升高的能力大小为：蔗糖脂肪酸三酯>蔗糖脂肪酸二酯>蔗糖脂肪酸单酯。

2.2 不同添加量蔗糖酯对菜籽油氧化诱导时间的影响

添加蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯的菜籽油样品的氧化诱导时间的变化如表2所示。由表2可知，储藏时间越长，所有油样的氧化诱导时间都越短，即货架期越短，但是添加了蔗糖脂肪酸单酯的油样的氧化诱导时间明显比对照油样缩短得慢，而且增大蔗糖脂肪酸单酯的添加量，可明显增加油样的氧化诱导时间，在储藏4 d时，添加0.4%蔗糖脂肪酸单酯的油样氧化诱导时间为12.43 h，比相同时间的对照油样延长了5.22 h，即72.4%，这表明蔗糖脂肪酸单酯能有效延长菜籽油的货架期。

表1 添加蔗糖脂肪酸酯对菜籽油过氧化值的影响

表2 添加蔗糖脂肪酸酯对菜籽油氧化诱导时间的影响

添加蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯也均能延长菜籽油的氧化诱导时间，且添加量越大，效果越好。当蔗糖脂肪酸二酯添加量为0.4%时，在4 d时油样氧化诱导时间为13.99 h，比相同时间的对照油样延长了6.78 h，即94.0%；当蔗糖脂肪酸三酯添加量为0.4%时，在4 d时油样氧化诱导时间为16.09 h，比相同时间的对照油样延长了8.88 h，即1.2倍。

3种蔗糖酯对延长菜籽油氧化诱导时间的能力大小为：蔗糖脂肪酸三酯>蔗糖脂肪酸二酯>蔗糖脂肪酸单酯。蔗糖酯延缓菜籽油氧化酸败，一方面可能是因为蔗糖酯可以改变油和空气之间的界面性质，降低了过氧化物在油滴中的分配比，从而使油中的自由基减少并减缓氧化[11]；另一方面可能是因为蔗糖酯能抑制油脂结晶成长，还可能与油中的维生素E产生协同作用，进而抑制油脂质量恶化[18]，而且这种延缓氧化的作用效果随着蔗糖酯酯化程度的增大而增强。

2.3 蔗糖酯的ABTS自由基清除率测定

3种蔗糖酯对ABTS自由基的清除能力如图1所示。由图1可知，3种蔗糖酯均具有一定的ABTS自由基清除能力，且随着蔗糖酯质量浓度的升高，对ABTS自由基的清除率也逐渐增大。相比之下，蔗糖脂肪酸三酯清除ABTS自由基能力最强，当其质量浓度为5 mg/mL时，清除率为27.5%，而蔗糖脂肪酸单酯和蔗糖脂肪酸二酯在此质量浓度时，清除率分别仅为14.9%和22.7%。这表明蔗糖脂肪酸三酯对于菜籽油来说是一种较好的ABTS自由基清除剂，可能是由于其提供的氢能与自由基结合，使自由基转变为更稳定的产物，从而有助于延缓油脂的氧化[19]。

图1 蔗糖酯对ABTS自由基的清除能力

2.4 蔗糖酯的Fe2+螯合率测定

食用油中通常含有微量的金属离子，它们会促进氢过氧化物的分解，还会促进自由基的产生[20]，从而导致食用油发生氧化酸败。3种蔗糖酯对Fe2+的螯合能力如图2所示。由图2可知，3种蔗糖酯对Fe2+均有一定的螯合能力，且随着蔗糖酯质量浓度的升高，对Fe2+的螯合能力也逐渐增强。其中蔗糖脂肪酸二酯对Fe2+的螯合能力最强，在其质量浓度为2.5 mg/mL时，对Fe2+的螯合率为64.0%，而此浓度下的蔗糖脂肪酸单酯和蔗糖脂肪酸三酯对Fe2+的螯合率分别为55.3%和60.5%。这表明蔗糖脂肪酸二酯是一种较好的金属离子螯合剂，可能是能与金属离子络合并稳定金属离子的氧化态，从而抑制金属离子的促氧化效应[21]。

图2 蔗糖酯对Fe2+的螯合能力

2.5 蔗糖酯的Cu2+还原能力测定

测定物质的氧化还原能力是运用较为广泛的一类用来评价抗氧化能力的方法，该类方法主要是检测物质的还原能力，Cu2+还原能力即是这类方法的主要方法之一。3种蔗糖酯对Cu2+的还原能力如图3所示。由图3可知，3种蔗糖酯对Cu2+均有一定的还原能力，且随着蔗糖酯质量浓度的升高，对Cu2+的还原能力也逐渐增强。其中蔗糖脂肪酸二酯对Cu2+的还原能力最强，在其质量浓度为5 mg/mL时，对Cu2+的还原能力为242.0 μmol/L VE当量，而蔗糖脂肪酸单酯和蔗糖脂肪酸三酯在此浓度下对Cu2+的还原能力分别为207.6 μmol/L VE当量和149.6 μmol/L VE当量。

图3 蔗糖酯对Cu2+的还原能力

3 结论

蔗糖脂肪酸单酯、蔗糖脂肪酸二酯和蔗糖脂肪酸三酯3种蔗糖酯对菜籽油均有一定的抗氧化作用，能在一定程度上减缓储藏过程中过氧化值的升高，延长氧化诱导时间。其中蔗糖脂肪酸三酯效果最佳，添加0.4%蔗糖脂肪酸三酯油样的过氧化值的增量比对照油样降低68.5%，氧化诱导时间对照油样延长1.2倍。

在ABTS自由基清除、Fe2+螯合和Cu2+还原这3种体外抗氧化方法中，3种蔗糖酯均表现出不同程度的抗氧化能力。其中蔗糖脂肪酸三酯在ABTS自由基清除能力方面相对最强，在实验考察的浓度范围内，清除率最高可达27.5%；蔗糖脂肪酸二酯在Fe2+螯合能力和Cu2+还原能力方面相对最强，在实验考察的浓度范围内，对Fe2+螯合率最高可达64.0%，对Cu2+还原能力最高可达242.0 μmol/L VE当量。