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番茄红素对食用油脂的抗氧化作用

发布日期:2018-11-03 中国油脂网

 邱伟芬,陶婷婷,汪海峰

 

(南京财经大学 食品科学与工程学院, 南京 210003)

 

摘要:采用氧化稳定指数(OSI)法对添加至菜籽油和猪油中的番茄红素和其他抗氧化剂作用效果进行评价,并分析番茄红素与它们的协同效应。结果表明:番茄红素对菜籽油和猪油均有良好的抗氧化效果,且对猪油具有较强的抗氧化作用,在添加量为0~0.002 5%的范围内具有剂量效应关系;α-生育酚对番茄红素在菜籽油中的抗氧化没有协同作用,但在猪油体系中复配增效效果明显;茶多酚对番茄红素在菜籽油中的抗氧化协同作用不明显,但与番茄红素在猪油体系中复配增效效果明显;柠檬酸和EDTA对番茄红素在猪油和菜籽油中的抗氧化均有增效作用。

关键词:番茄红素;食用油脂;抗氧化;氧化稳定指数;协同效应

中图分类号:TS225;TS202   文献标志码:A   文章编号:1003-7969(2010)07-0042-04

 

Antioxidant effects of lycopene on edible oils

QIU Weifen, TAO Tingting, WANG Haifeng

(School of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and 

Economics, Nanjing 210003, China)


Abstract:The antioxidation and synergistic effect of lycopene and other antioxidants in the edible oils were evaluated with the oxidative stability index (OSI). The results indicated that lycopene had good antioxidation effects on lard and rapeseed oil, furthermore, the effect on lard was stronger and had dose-dependent relationship in the dose range of 0-0.002 5% lycopene; α-tocopherol enhanced the antioxidation ability of lycopene in lard but no effect on rapeseed oil; tea polyphenols had little synergistic effect on rapeseed oil, but enhanced the antioxidation effect of lycopene in lard; lycopene added with citric acid and EDTA exhibited good synergistic antioxidation effects in lard and rapeseed oil.

Key words: lycopene; edible oil; antioxidation; OSI; synergistic effect

    油脂氧化包括自动氧化、酶促氧化和光氧化。氧化产生的氢过氧化物分解成醛、酮、酸等小分子,具有强烈刺激性气味,影响口味,不宜食用;继续氧化的二级氧化产物在人体和动物体内难以代谢,对身体有所损害。而油脂抗氧化剂少量(一般小于002%)存在就能使油脂经自动氧化产生的自由基还原成分子,从而延缓自动氧化过程[1]。

    目前用于食用油脂中的抗氧化剂大部分都是化学合成的,如BHT(二丁基羟基甲苯)、BHA(丁基羟基茴香醚)等,经医学研究发现它们对人体存在一定的潜在毒副作用。所以寻找高效、无毒的天然抗氧化剂是当今食品添加剂研发的方向。国内外对这些抗氧化剂的研究,为大力开发天然抗氧化剂奠定了实验基础[2]。

    番茄红素作为一种天然功能性色素,广泛存在于各种成熟的红色果蔬中,具有很强的抗氧化能力,能淬灭单线态氧和清除过氧化自由基,抑制脂质过氧化,同时番茄红素是脂溶性物质,对人体无毒副作用,将其添加至食用油脂中,可用作食用油脂的抗氧化剂,或制成功能性油脂,帮助人体吸收番茄红素。

    评价油脂氧化稳定性的方法有烘箱法、活性氧法和氧化稳定仪法,这些方法均是建立在加速氧化的基础上[3]。氧化稳定仪主要将通气管通入有电极的塑料管内,然后测定管内纯水的电导率,仪器自动记录电导率和时间,根据诱导期来分析油脂的氧化稳定性或评价抗氧化剂的抗氧化能力。本文以氧化稳定指数(Oxidant Stability Index,OSI)为目标值,测试番茄红素在菜籽油和猪油两种不同的油脂体系中的抗氧化作用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

    番茄红素标准品(纯度>90%),α-生育酚(纯度>99%),均为美国Sigma公司;茶多酚(纯度>95%),由江苏省粮油深加工与品质控制重点实验室提供;TBHQ、BHT、BHA、PG,纯度均为99.9%,Dr Ehrenstorfer GmbH;柠檬酸、EDTA,食品级;乙醚、95%乙醇,分析纯。

    猪油:新鲜猪板油,湿法熬制,双层脱脂纱布过滤;新鲜菜籽油:不添加任何抗氧化剂。

1.2 仪器设备

    OSI-24氧化稳定仪(美国Ominion公司),Agilent 6890E气相色谱仪及化学工作站。

1.3 试验方法

1.3.1 油样脂肪酸组分气相色谱(GC)测定[4] 快速甲酯化处理:适量样品加入2 mL乙醚-石油醚(2∶ 3),振荡混匀,加入1 mL NaOH-甲醇溶液,振摇30 s,加水静置待上层液体澄清透明,取上层液0.5 mL上机测定。气相色谱条件:Agilent 19091N-213色谱柱(29.2 m×320 μm×0.50 μm),进样口和检测器温度分别为250 ℃和260 ℃,进样量为1 μL,分流进样,分流比为30∶ 1;载气为高纯氮气,流速为5 mL/min。保留时间定性,采用峰面积归一化法定量。

1.3.2 抗氧化剂溶液的制备 分别精确称取12.5 mg番茄红素、TBHQ、BHT、BHA、PG,以乙醚溶解,定容至50 mL容量瓶中,配制成0.25 mg/mL的乙醚溶液;称取α-生育酚、茶多酚、柠檬酸和EDTA 25 mg,以95%乙醇溶解,定容至50 mL容量瓶中,配制成0.5 mg/mL的乙醇溶液。放置于4 ℃冰箱备用。

1.3.3 油脂氧化稳定性测定 按照GB/T 21121—2007方法,比较添加到食用油脂中的抗氧化剂的抗氧化能力[5]:将各种抗氧化剂和增效剂以不同的添加量分别添加至菜籽油和猪油中,准确称取(5.0±0.2)g油样于玻璃管中,混匀并挥干抗氧化剂溶液和增效剂溶液的有机溶剂,接好仪器,通气,空气流速为10 L/h,开始测定OSI值,以反应起始到劣变转折点的时间来表示。每个样品做3个平行试验,同时做2个空白试验。

2 结果与讨论

2.1 两种食用油脂脂肪酸组成的GC分析

    经过GC分析可知,测定所用菜籽油的脂肪酸组成为:棕榈酸4.15%,硬脂酸1.91%,油酸62.90%,亚油酸19.63%,亚麻酸10.57%,花生酸0.84%;猪油的脂肪酸组成为:豆蔻酸1.47%,棕榈酸26.71%,棕榈油酸1.35%,硬脂酸20.84%,油酸37.37%,亚油酸10.51%。

2.2 不同添加量番茄红素的抗氧化作用比较

    将0.25 mg/mL的番茄红素-乙醚溶液,分别按照油脂质量的0.000 5%、0.005 0%、0.010 0%、0.015 0%、0.020 0%、0.025 0%、0.050 0%添加至菜籽油中,混匀,除去溶剂在110 ℃下进行OSI值测定,结果见图1(a)。

    将同样的番茄红素-乙醚溶液,分别按照油脂质量0.000 5%、0.002 5%、0.005 0%、0.010 0%、0.015 0%、0.020 0%、0.025 0%、0.050 0%添加至猪油中,混匀并除去溶剂。由于猪油在110 ℃下测定的诱导期仅为1.61 h,不属于国标推荐的最佳范围,所以调整猪油测定温度为85 ℃,结果见图1(b)。

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图1 不同添加量番茄红素对菜籽油和猪油的抗氧化作用

    由图1(a)和图1(b)可知,番茄红素在菜籽油和猪油中的抗氧化能力并不是随番茄红素添加量的提高而提高,而是分别存在一个峰值点,峰值点的番茄红素添加量分别为0.005 0%和0.002 5%。

    番茄红素在菜籽油中添加量为0.005 0%时,抗氧化能力最强,抑制系数为1.04(抑制系数=添加 

   表2 番茄红素与α-生育酚、茶多酚及增效剂对菜籽油抗氧化作用的协同效应

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抗氧化剂的OSI值/空白的OSI值,抑制系数大于1呈抗氧化作用,抑制系数小于1呈促氧化作用),超过这一添加量,抗氧化能力开始明显有所下降,但在添加量超过0.020 0%后,其抗氧化能力没有显著变化,趋于平衡。而在猪油中添加量为0.002 5%时OSI值达到峰值,此时抑制系数为1.58,在添加量为0002 5%~0.020 0%之间时,OSI值与添加量呈负剂量效应,添加量超过0.020 0%后趋于平衡,无明显变化。

    在番茄红素同一添加量的条件下,其对猪油的抗氧化作用比菜籽油的效果好,这可能是由于菜籽油本身成分复杂,含有如菜籽多酚、维生素E等抗氧化成分,使菜籽油在一定程度上具有抗氧化能力。据研究,油脂中饱和脂肪酸含量高会比较稳定,猪油中饱和脂肪酸相对较高,但是由于猪油含有极微量的天然抗氧化剂,加之油中存在的金属离子和高温极易使其发生自动氧化,所以添加少量的番茄红素就能使其氧化诱导期延长1.58倍,起到良好的抗氧化效果[6]。

2.3 番茄红素与其他抗氧化剂的抗氧化作用比较

    将0.25 mg/mL的番茄红素、BHA、BHT、TBHQ、PG-乙醚溶液,0.50 mg/mL的α-生育酚、茶多酚-乙醇溶液,以0.005 0%的量添加至7份菜籽油中,混匀并除去溶剂,在110 ℃下测定OSI值,结果见表1。

    将同样的番茄红素、BHA、BHT、TBHQ、PG-乙醚溶液及α-生育酚、茶多酚-乙醇溶液,分别以0002 5%的量添加至猪油中,混匀并除去溶剂,在85 ℃下测定OSI值,结果见表1。

    表1结果表明,同样添加量的抗氧化剂在菜籽油中的抗氧化能力大小为:TBHQ>PG>茶多酚>番茄红素>BHA>BHT>α-生育酚;在猪油中的抗氧化能力大小为:BHA>α-生育酚>TBHQ>PG>番茄红素>茶多酚>BHT。且各抗氧化剂在菜籽油和猪油中抑制系数都大于1,说明这7种抗氧化剂都可以延长菜籽油和猪油的氧化诱导期,对其起到一定程度的抗氧化作用。

  番茄红素在菜籽油中抗氧化能力强于同样添加量的BHA、BHT和α-生育酚,低于TBHQ、PG和茶多酚。番茄红素在猪油中抗氧化能力仅强于同等添加量的BHT和茶多酚,但其对猪油还是具有较显著的抗氧化性。由于猪油中含有很少量的抗氧化物质,所以添加少量抗氧化剂即能达到效果。而番茄红素添加至猪油中进行氧化试验时,由于缺少其他物质的保护,对热敏感的番茄红素正处于一个极不稳定、自身易氧化降解的环境中,因此与其他抗氧化剂相比,在高温高氧条件下,其降解速度较快,可能在较短时间内已氧化,起不到抗氧化作用[7]。

表1 番茄红素与其他抗氧化剂对菜籽油和

猪油抗氧化作用的比较

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2.4 番茄红素与其他抗氧化剂的协同增效作用

    将抗氧化效果最明显的添加量(菜籽油0.005 0%,猪油0.002 5%)的番茄红素-乙醚溶液和α-生育酚、茶多酚-乙醇溶液按比例混合加入菜籽油和猪油中,再以番茄红素-乙醚溶液和柠檬酸、EDTA-乙醇溶液按比例混合加入菜籽油和猪油中,分别在110 ℃和85 ℃下测定OSI值,结果见表2、表3。

    由表2可知,番茄红素在菜籽油中与其他抗氧化剂的协同效应都不太明显,可能是因为菜籽油体系中成分复杂,各抗氧化剂之间产生拮抗作用,影响了抗氧化效能。在此组试验中α-生育酚和番茄红素的抗氧化协同作用较差,可能是由于α-生育酚的氧化产物会促使油脂氧化,使其对番茄红素协同增效作用不显著。

  表3 番茄红素与α-生育酚、茶多酚及增效剂对猪油抗氧化作用的协同效应

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    表3结果表明,番茄红素在猪油中与其他抗氧化剂存在协同增效关系,尤其以与α-生育酚的协同作用最为明显,3个不同添加量的α-生育酚添加至含有番茄红素的猪油中,其OSI值分别达到13.75、19.40 h和22.55 h,这是因为番茄红素与α-生育酚复合使用时,α-生育酚在氧化过程中可捕获O2,使油脂中的O2含量降低,两者表现出显著的抗氧化协同效应和相互保护作用[8,9]。在猪油体系中茶多酚与番茄红素也存在协同作用,茶多酚抑制了番茄红素的氧化分解,提高了猪油中番茄红素的保存率,通过保护番茄红素的途径,使番茄红素能更好地发挥淬灭单线态氧的抗氧化作用[10,11]。番茄红素和α-生育酚、茶多酚的复配组合在较低添加量下已达到目前常用化学合成抗氧化剂TBHQ的抗氧化能力,可以替代其在食用油脂中使用。

    通常作为油脂抗氧化剂增效剂的柠檬酸和EDTA对猪油中的番茄红素也有增效作用,且EDTA增效作用好于同量的柠檬酸。存在这种增效现象,可认为添加柠檬酸后,猪油中的番茄红素处于酸性环境中,这对于番茄红素的稳定性是有益的;在猪油中存在痕量的金属离子,也是猪油易发生自动氧化的原因之一,EDTA和柠檬酸是很好的金属离子螯合剂,加入后能消除金属离子的影响[12,13],使其具有良好的抗氧化增效作用,延长番茄红素抗氧化的作用时间,而且降低番茄红素作为抗氧化剂在油脂中的使用剂量,降低成本。

3 结 论

    随着番茄红素添加量的增加,菜籽油(0~0005 0%范围内)和猪油(0~0.002 5%范围内)的OSI值增大,且番茄红素对猪油具有较好的抗氧化效果。与化学合成抗氧化剂相比,在菜籽油中番茄红素抗氧化能力优于BHA、BHT,在猪油中优于BHT;与天然抗氧化剂相比,番茄红素在两种食用油中的抗氧化能力与茶多酚相当,但在菜籽油中抗氧化能力优于α-生育酚。

    α-生育酚对番茄红素在菜籽油中的抗氧化没有增效作用,但与番茄红素在猪油体系中复配效果较好,0.002 5%、0.005 0%、0.007 5%的α-生育酚与0002 5%的番茄红素复配使用,能使猪油的氧化诱导期延长63%、130%、167%。茶多酚对番茄红素在菜籽油中的抗氧化协同作用不明显,但0.002 5%、0.005 0%、0.007 5%茶多酚与0.002 5%的番茄红素复配使用,能使猪油的氧化诱导期延长49%、120%、122%。柠檬酸和EDTA对番茄红素在菜籽油和猪油中的抗氧化都有增效作用,且在猪油中的效果优于菜籽油。

参考文献:

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