蕹菜精油对葵花籽油氧化稳定性的影响

陈鑫沛，董颖，杨浩铎，王东营，汪学德

(河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001)

植物精油是通过萃取法或蒸馏法从植物的根、茎、叶中提取的挥发油，因其含有酚类和萜烯类等具有生物活性的成分，植物精油可作为天然添加剂使用[1]。鉴于合成防腐剂、合成抗氧化剂存在潜在毒性，植物精油在食品中的应用效果值得深入研究[2]。目前，在肉类防腐、果蔬保鲜、油脂抗氧化等方面，植物精油均表现出积极作用[3-5]。蕹菜(IpomoeaaquaticaForsskal)是旋花科虎掌藤属的一年蔓生草本植物，其枝叶翠绿鲜嫩，可食用，茎圆且中空，故蕹菜又名空心菜。蕹菜原产于我国，据《本草拾遗》记载，蕹菜味甘性凉，入药可清热解毒、止血除湿。现代研究表明，蕹菜具有一定的抗炎、抗菌、抗癌和抗氧化能力[6]。蕹菜的醇提取物也被证明具有抗氧化作用[7]，而蕹菜精油的研究尚少。

葵花籽油富含人体必需的脂肪酸——亚油酸，同时含有维生素E、植物固醇、矿物质等营养成分，是我国优质的食用油品；又因其色泽透明、风味清淡的特点受到人们喜爱，近几年的消费呈上升趋势[8]。然而，葵花籽油作为食用油脂，在其储藏过程中始终存在油脂氧化酸败问题；现有研究将罗勒精油和月桂叶精油等植物精油加入到食用油中，发现油脂氧化受到不同程度的抑制[9-10]。由此可知，植物精油具有成为食用油天然抗氧化剂的潜力。因此，本文使用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对蕹菜精油进行成分鉴定，然后将精油加入葵花籽油中进行储藏试验；通过探究蕹菜精油对葵花籽油氧化稳定性的影响，以期拓展天然抗氧化剂范围，并为蕹菜的多样化利用提供思路。

1 试验材料与方法

1.1 材料与设备

葵花籽油：不添加抗氧化剂，购于京东商城线上超市；蕹菜：购于当地农贸市场；特丁基对苯二酚(TBHQ)：德国艾普利公司；无水硫酸钠、正己烷(分析纯)：天津科密欧化学试剂有限公司。

AL204电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；万能粉碎机 北京市永光明医疗仪器有限公司；精油提取器 天长市千马设备有限公司；安捷伦6890N-5973N气相色谱-质谱联用仪 安捷伦科技(中国)有限公司；恒温磁力搅拌器 巩义市予华仪器有限责任公司；DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；超声波清洗机 宁波新芝生物科技股份有限公司；UV-6000PC型紫外可见光分光光度计 上海元析仪器有限公司；快速柱层析分离系统 环球分析仪器有限公司。

1.2 蕹菜精油的提取

1.2.1 蕹菜前处理

蕹菜清洗干净，置于阴凉干燥处晾至表面无水分，将其切断后阴干，然后用粉碎机粉碎。粉碎得到的蕹菜粉再次阴干，过筛后装入密封袋中冷藏储存。

1.2.2 水蒸气蒸馏法提取精油

取100 g蕹菜粉置于2000 mL平底烧瓶中，按照1∶15的料液比向平底烧瓶中加入1500 mL的蒸馏水，接着将平底烧瓶置于电热套中并连接精油提取器与回流冷凝装置。先打开回流冷凝水， 然后设定电热套的温度使料液保持沸腾状态，进行8 h的持续蒸馏。蒸馏结束后，将精油提取器收集管内下层的蒸馏水排尽，收集上层的微黄色油状液体，即为蕹菜精油。向蕹菜精油中加入一定量的无水硫酸钠以脱除底部多余水分。称量后，蒸馏所得蕹菜精油质量为1.145 g，蕹菜精油的得率为1.145%。精油得率计算公式如下：

1.3 蕹菜精油的成分分析

1.3.1 进样前处理

按照1∶50的比例将1.2.2所得蕹菜精油与色谱级正己烷混合均匀，混合液经过超声后，通过微孔滤膜过滤注入气相小瓶中，于-20 ℃保存以备GC-MS分析。

1.3.2 气相色谱-质谱进样条件

气相色谱条件：采用色谱柱型号为HP-5MS的毛细管质谱柱(30 mm×250 μm×0.25 μm)，载气为高纯氦气，载气速度为1 mL/min，分流比为50∶1，进样量为1 μL，进样口温度为280 ℃。升温程序：初始温度为40 ℃，保持1 min后以10 ℃/min的速度升至100 ℃，保持5 min，接着以8 ℃/min的速度升至180 ℃并保持2 min。质谱条件：离子源为EI；电离能量为60 eV；离子源温度为230 ℃；检测器温度为290 ℃。扫描方式为全扫描，扫描范围为50～550 m/z，检索数据库为NIST 2018谱库。

1.4 葵花籽油储藏试验

1.4.1 储藏油样的制备

取5份等质量的葵花籽油，其中一份葵花籽油以不添加TBHQ与精油作为空白组，其余4份葵花籽油分别加入一定浓度的TBHQ或蕹菜精油作为试验组。5份油样均通过磁力搅拌使之混合均匀。油样添加物信息见表1。

表1 储藏试验葵花籽油样添加物Table 1 The storage test for additives of sunflowers seed oil samples

1.4.2 烘箱试验

采用Schaal烘箱法进行储藏试验，通过增加储藏温度使油脂加速氧化，从而实现短期内观测油脂氧化过程中各项指标的变化[11]。分别取相同质量由1.4.1制备的5种油样，放入5个250 mL烧杯中并做好标记，置于65 ℃恒温鼓风机中敞口储藏。整个储藏期设定为30 d，每隔6 d(第0，6，12，18，24，30天)在相同时间中取一次储藏油样，并于-20 ℃冷冻保存，以备后续理化指标的测定。

1.5 储藏油样理化指标的测定

1.5.1 酸价

按照食品安全国家标准GB 5009.229-2016中的冷溶剂指示剂滴定法，分别对储藏油样的酸价进行测定，每次试验平行5次。

1.5.2 过氧化值

按照食品安全国家标准GB 5009.227-2016中的滴定法，分别对储藏油样的过氧化值进行测定，每次试验平行5次。

1.5.3 茴香胺值

按照食品安全国家标准GB/T 24304-2009的方法，分别对储藏油样的茴香胺值进行测定，每次试验平行5次。

1.5.4 极性组分

按照食品安全国家标准GB 5009.202-2016中的制备型快速柱层析法，分别对储藏油样的极性组分进行测定，每次试验平行5次。

1.6 数据处理

所得数据使用Excel 2010记录，进行误差计算并制作表格，使用GraphPad Prism 8绘制曲线图。

2 结果与分析

2.1 蕹菜精油的化学成分

由气相色谱-质谱法鉴定出蕹菜精油成分，通过比对检索谱库确定各成分的详细信息，并使用面积化归一法运算得出蕹菜精油各成分占比，结果见表2。

表2 蕹菜精油的化学成分Table 2 The chemical components of Ipomoea aquatica Forsskal essential oils

由表2可知，蕹菜精油中含量最高的5种成分分别有酮、醇、烯三类物质，共占蕹菜精油成分的96.48%；其中含量最高的成分是长叶薄荷酮，含量高达48.16%，其次是薄荷酮(23.41%)与柠檬烯(12.18%)。这5种成分可作为天然成分应用到各类食品中，且均设有限量要求[12]。长叶薄荷酮、薄荷酮、薄荷脑常见于薄荷、荆芥中，具有一定的抗菌，抗氧化效果。含量占比为12.18%的柠檬烯，常见于柠檬、香橙等植物中，此类植物的精油烯类成分丰富，大多具有一定的抗氧化能力[13]，这得益于烯烃类成分含有的碳碳双键具有还原性。柠檬烯作为烯类成分，在研究中也对葵花籽油展现出了良好的抗氧化能力[14]。芳樟醇则常见于紫苏中，有着新嫩的花香气味，具有一定的消炎镇痛作用。在国外的研究中，蕹菜精油成分含量最高的为叶绿醇，精油组成也具有较大差异，这大概是国内外蕹菜生长环境以及检测条件的不同导致的[15]。

2.2 不同油样储藏期间酸价的变化

空白组及试验组油样在储藏期间酸价的变化情况见图1。

图1 不同油样储藏期间酸价的比较Fig.1 Comparison of acid values for different oil samples during storage

由图1可知，随着储藏时间的增加，不同油样的酸价均呈现上升趋势，且在第30天时都未超过国家标准。从第0天开始，油脂在高温中不断水解形成游离脂肪酸，在此过程中试验组与空白组油样的酸价分散趋势逐渐明显，表明试验组中油样的酸价增长都受到了不同程度的抑制。试验组油样中，随着蕹菜精油浓度的增加，其对葵花籽油酸价的抑制程度上升，证明蕹菜精油具有抑制油脂酸价增长的能力。当储藏期达到30 d时，空白组的酸价高达1.46 mg/g，酸价过高会刺激人体肠胃，带来不良影响，而0.08%浓度的油样与TBHQ油样的酸价分别为0.65 mg/g与0.58 mg/g，对酸价的抑制率分别达到55.48%与60.27%，两种添加物抑制酸价的能力接近，表明0.08%浓度的蕹菜精油较好抑制了葵花籽油的酸价增长，同时也降低了酸价的危害程度。

2.3 不同油样储藏期间过氧化值的变化

空白组及试验组油样在储藏期间过氧化值的变化情况见图2。

图2 不同油样储藏期间过氧化值的比较Fig.2 Comparison of peroxide values for different oil samples during storage

由图2可知，在储藏开始后，油脂处于氧化初期，初级产物过氧化物大量积累，空白组与试验组中油样的过氧化值快速增加。整个储藏过程中，0.02%浓度的蕹菜精油抑制葵花籽油过氧化值增长的效果不明显，0.04%浓度的蕹菜精油油样在6 d后才开始与空白组油样产生差异，随着精油浓度进一步增加，油样之间的过氧化值差值也在逐渐增大，而0.08%浓度的蕹菜精油油样，其过氧化值从第0天开始的增长趋势几乎与TBHQ油样重合，即两种添加物对过氧化值的抑制效果差异不明显。当储藏时间达30 d时，空白组的过氧化值增加到2.17 g/100 g，而0.08%浓度的油样与TBHQ油样的过氧化值分别为0.98 g/100 g与0.92 g/100 g，对过氧化值的抑制率分别达到54.84%与57.60%，证明0.08%浓度的蕹菜精油的抗氧化效果较好。

2.4 不同油样储藏期间茴香胺值的变化

空白组及试验组油样在储藏期间茴香胺值的变化情况见图3。

由图3可知，茴香胺值是油脂氧化过程中衡量次级氧化产物的指标。由于次级氧化产物是由初级氧化产物进一步转化而成，所以可以看出葵花籽油储藏过程中不同油样茴香胺值的增长趋势与过氧化值相似。在储藏的整个过程中，0.02%浓度的TBHQ油样抑制葵花籽油茴香胺值增加的能力最强；在添加蕹菜精油的油样中，0.08%浓度的精油抑制油脂氧化的能力最好，0.04%浓度的精油次之，而0.02%浓度的精油最差。在储藏至30 d时，空白组油样的茴香胺值达到了20.5，而0.08%浓度的精油油样茴香胺值为8.4，TBHQ油样的茴香胺值为7.5，两种添加物对茴香胺值的抑制率分别达到了59.02%与63.41%，由此可知0.08%浓度的蕹菜精油抗氧化能力稍弱于0.02%浓度的TBHQ，能够较好地增强葵花籽油的氧化稳定性。

图3 不同油样储藏期间茴香胺值的比较Fig.3 Comparison of anisidine values for different oil samples during storage

2.5 不同油样储藏期间极性组分的变化

空白组及试验组油样在储藏期间极性组分的变化情况见图4。

图4 不同油样储藏期间极性组分的比较Fig.4 Comparison of polar components for different oil samples during storage

由图4可知，随着储藏时间的增加，油脂经过氧化酸败产生一系列极性物质，而油脂的主要成分甘油三酯大部分极性较弱或没有极性，因此在此过程中空白组与试验组油样的极性组分的占比不断上升，同时均未超过国家标准。在储藏期为0～12 d时，0.02%和0.04%浓度的蕹菜精油油样的极性组分差异不大，两者与空白组的差异分别在18 d与12 d后开始明显。而0.08%浓度的蕹菜精油油样与TBHQ油样与空白组则有显著差异，两种油样的极性组分分别为5.49%与4.66%，抑制率分别达到53.44%与60.47%，可知0.08%浓度的蕹菜精油对葵花籽油极性组分的抑制效果与0.02%浓度的TBHQ相近，能够较好抑制葵花籽油极性组分的增长。

3 结论

以水蒸气蒸馏法提取蕹菜精油，通过气相色谱-质谱联用技术鉴定其主要成分为长叶薄荷酮(48.16%)、薄荷酮(23.41%)与柠檬烯(12.18%)。通过30 d的储藏试验，对不同油样的酸价、过氧化值、茴香胺值与极性组分进行测定，探究蕹菜精油对葵花籽油的抗氧化能力。结果显示不同添加物对葵花籽油的抗氧化效果大小排序为：0.02%TBHQ>0.08%蕹菜精油>0.04%蕹菜精油>0.02%蕹菜精油。其中，0.08%浓度的蕹菜精油对葵花籽油的过氧化值与茴香胺值的抑制程度与0.02%浓度的TBHQ接近，第30天时对4种指标的抑制率均在50%以上。可知0.08%浓度的蕹菜精油抗油脂氧化的能力较好，能够提高葵花籽油的氧化稳定性。因此，蕹菜精油具有成为天然抗氧化剂的潜力，能够为食品抗氧化剂的开发拓展思路。