陳 浩 邱 爽 酈金龍 朱巧梅 李再貴 殷麗君
(中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083)
燕麥油抗氧化能力研究
陳 浩 邱 爽 酈金龍 朱巧梅 李再貴 殷麗君
(中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083)
對燕麥油脂的抗氧化能力做了研究。以石油醚、正己烷、異丙醇、乙酸乙酯和乙醇5種溶劑分別提取燕麥油,粗油的酸價(6.90~9.22)和過氧化物(K232:2.61~2.72,K270:1.05~1.1)均很高。將0.2%和2%的油脂稀釋液與0.02%的VC、特丁基對苯二酚(TBHQ)和水溶性VE(Trolox)進行抗氧化能力比較,發(fā)現(xiàn)燕麥油的DPPH·自由基清除能力低于幾種典型抗氧化劑,但2%燕麥油的還原力(0.25~0.27)顯著高于這幾種抗氧化劑(0.036~0.061),對于ABTS+·清除能力而言,2%的燕麥油的清除能力和3種抗氧化劑接近(約為90%)。以燕麥油為油相的乳液仍然保持著較高的DPPH·自由基清除能力(石油醚、正己烷、異丙醇、乙酸乙酯、乙醇分別為73.21%、76.32%、75.42%、85.61%、89.24%)。燕麥中的極性物質有著較高的抗氧化能力(DPPH·自由基清除率:6.39%~83.22%;還原力:0.07~0.63;ABTS+·清除率:79.31%~97.53%)。
燕麥油 抗氧化能力 抗氧化劑 乳液 極性物質
燕麥(avena sativa L.)是一類比較抗旱、抗寒、耐瘠、喜陰涼的長日照、一年生作物,屬禾本科早熟禾亞科燕麥屬。一般分為帶稃型和裸粒型。燕麥在世界上種植面積僅次于小麥、稻、玉米而居于糧食作物的第4位[1]。我國栽種的燕麥以裸粒型為主。根據(jù)中國預防醫(yī)學科學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所對食物成分的分析結果,裸燕麥中脂肪(8.8%)含量居谷類作物首位,其主要成分包括油酸、亞油酸等[2]。亞油酸不僅用來維持人體正常的新陳代謝,而且是合成前列腺素的必要成分。此外,燕麥中具有豐富的抗氧化物質,包括抗多酚、植酸、甾醇(酯)、燕麥蒽酰胺、VE等[3-4]。
由于燕麥中較低的油脂含量成為將其發(fā)展為油料作物的限制因素,傳統(tǒng)意義上的油料作物,含油量需在 16%以上[5],但隨著 Frey[5]發(fā)現(xiàn)了含油量為18%的野生燕麥之后,人們對燕麥油脂又有了更多的期待,隨著雜交技術及轉基因技術的不斷發(fā)展,將燕麥發(fā)展為新型油料作物更加指日可待。燕麥中的油脂90%以上都分布在燕麥麩皮和胚乳中[3],以麩皮為原料提取燕麥油,不僅能降低生產(chǎn)成本,更能達到節(jié)約資源,保護環(huán)境的目的。由于合成抗氧化劑存在安全性及劑量限制等問題,發(fā)展天然抗氧化劑得到了越來越多的關注。
本試驗將燕麥油與幾種典型抗氧化劑做了抗氧化能力的比較,并研究了燕麥油乳液以及其中極性物質的抗氧化能力。
燕麥,白燕2號:吉林省白城市農(nóng)科院;大豆:市售。
1,1-二苯基 -2-苦基苯肼(DPPH·),2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑 -6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、Trolox:Sigma公司;抗壞血酸(VC):北京奧博星生物技術有限責任公司;特丁基對苯二酚(TBHQ):國藥集團化學試劑有限公司。
RE-52-99型旋轉蒸發(fā)儀:上海亞榮生化儀器廠;Model 550型酶標儀:BIO-RAD;Anke GL-20G-II型離心機:上海安亭科學儀器廠;MS-1震蕩混勻器:SHIMADZU;MA150水分測定儀:SARTORIUS公司。
含水量:水分測定儀;灰分含量:參照 GB/T 17375—2008/ISO 6884:1985《動植物油脂 灰分測定》;總糖含量:硫酸苯酚法;蛋白質測定:凱氏定氮法;脂肪含量:參照 GB/T 5512—1985《糧食、油料檢驗粗脂肪測定法》索氏抽提法。
將大豆和燕麥粉碎,過40目篩,置于70℃烘箱中加熱1h鈍化脂肪酶[7]。精確稱取5份鈍化后的燕麥粉50 g,分別用石油醚、正己烷、異丙醇、乙酸乙酯和乙醇為提取溶劑提取。另稱取50 g大豆粉,用正己烷提取。提取條件:溶劑250 mL,溫度30℃,100 r/min恒溫震蕩24 h,靜置48 h,避光。將過濾后的提取液,40℃減壓蒸溶,回收提取溶劑,獲得的油脂離心去雜(5 000 r/min,15 min)[8]。
酸價測定:參照《動植物油脂 酸值和酸度測定》GB/T 5530—2005/ISO 660:1996。
K232和K270的測定:1%的燕麥環(huán)己烷溶液,在232 nm和270 nm下分別測定其吸光值(比色皿光徑1 cm)[9]。
取VC、TBHQ、Trolox各2mg,分別加入10mL無水乙醇,獲得0.02%乙醇稀釋液;取不同溶劑提取的燕麥油及大豆油各0.2 g,加入10mL無水乙醇,獲得2%乙醇稀釋液;取1 mL油脂的2%稀釋液,加入9 mL無水乙醇,獲得0.02%稀釋液。將上述稀釋液震蕩混勻備用。
DPPH·清除能力:將DPPH·完全溶于無水乙醇溶液中,配成200μmol/L的溶液,在96孔板中,按表1加樣,加樣后放在暗處振蕩20 min,取出后用酶標儀在520 nm波長下,測定吸光度,平行3次,取平均值[10-12]。
表1 DPPH·清除能力加樣表/μL
還原力測定:取0.1 mL樣品,加入2.5 mL磷酸鹽緩沖液(0.2 mol/L pH 6.6)。然后加入2.5 mL濃度為1 g/mL的鐵氰化鉀溶液,混勻,置于50℃水浴鍋中,保溫20min,加入2.5mL濃度為10 g/mL的三氯乙酸,終止反應。取反應液2.5 mL陸續(xù)加入2.5 mL蒸餾水,0.5 mL 0.1 g/mL的氯化鐵溶液,于700 nm下測定吸光值,吸光值越高,說明樣品的還原力越強[13]。
ABTS+·清除能力:用去離子水配制ABTS-過硫酸鉀混合液,使ABTS+·濃度為7 mmol/L,過硫酸鉀終濃度為2.45 mmol/L。將所得溶液在室溫下避光保存12~16 h得到ABTS+·溶液,將ABTS+·溶液用乙醇稀釋,使得稀釋液在734 nm波長下的吸光值在0.7~0.8之間。按表2加樣,然后在室溫下震蕩反應20 min,在405 nm下測定吸光值[14]。
表2 ABTS+·清除能力加樣表/μL
取1g試驗中提取得到的油脂加入9mL去離子水及0.1g Tween 20,室溫下均質10 min(16 000 r/min)。獲得10 g/mL O/W乳液,4℃保存?zhèn)溆茫?5-16]。
1 g油脂用1 mL正己烷震蕩溶解。用2 mL甲醇/水(80∶20 mL/mL)提取,充分混合后,5 000 r/min離心5 min,重復提取3次,合并甲醇提取液,測定抗氧化能力[17]。
從表3中可以看到,試驗中所用燕麥含脂肪8.21%,含量極少。蛋白質和總糖含量均很高,因此在試驗提取的過程中,獲得的油脂含有較多雜質。又因為燕麥油脂主要分布在麩皮中,考慮從燕麥麩皮中提取油脂是一個更好的途徑。
K232和K270是用來評價過氧化物的2個指標,其值與過氧化值有很強的相關性,其值越大,表示過氧化物含量越多[18]。從表4中可以看到,燕麥粗油的酸價和過氧化物均很高,主要是由于燕麥中的脂肪氧化酶的作用,因此油脂提取前的滅酶非常重要。
表3 燕麥的基本物質含量(mean±SD%,n=4)
表4 不同溶劑提取燕麥油的酸價和K 、K
目前,國內油脂中的抗氧化劑主要為叔丁基對苯二酚(TBHQ),作為人工合成抗氧化劑,其安全性一直備受質疑,根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)[19],TBHQ、BHA等合成抗氧化劑在極端條件下會不穩(wěn)定,并可能有致癌等作用。前期的試驗結果發(fā)現(xiàn),燕麥油具有良好的抗氧化能力,由于目前市場上多種調和油的出現(xiàn),考慮將燕麥油脂開發(fā)為新型的抗氧化劑。既能改善油脂的脂肪酸組成,又達到抗油脂氧化、酸敗的效果。根據(jù)規(guī)定,TBHQ在油脂中的添加量不得高于0.02%,因此試驗中,采用0.02%抗氧化劑的乙醇稀釋液與0.2%、2%的油脂進行抗氧化能力的比較。
大部分自由基性質活潑,壽命非常短,但DPPH·和ABTS+·例外,是2種穩(wěn)定的自由基。DPPH·乙醇溶液呈深紫色,在517nm處有一強吸收。若有單電子配對,則吸收消失,其褪色程度與接受的電子數(shù)成定量關系,因而可用分光光度法進行定量分析。而ABTS+·能被各種氧化劑生成藍綠色的自由基陽離,而抗氧化劑的存在又可使ABTS+·還原,顏色褪去,根據(jù)特定吸收峰下的吸光值對其進行定量分析[20-21]。
還原力的測定,實質上是檢驗物質是否為良好的電子供應者的過程。還原力強的物質供應的電子除可以還原氧化性物質外,也可與自由基反應,使自由基成為穩(wěn)定的物質。還原力測定以普魯士藍Fe4(Fe(CN)6)3生成量作為指標。將赤血鹽 KFe(CN)6還原成黃血鹽,再利用Fe2+形成普魯士藍。700 nm吸光值反映普魯士藍的生成量,吸光度值越大,樣品還原力愈強,表示抗氧化效果愈佳[22]。
如圖1所示,0.02%的 VC、TBHQ和 Trolox的DPPH·清除能力,優(yōu)于燕麥油及大豆油(DDY),且清除率均在90%以上。但對于還原力這一評價指標而言,燕麥油要高于這幾種抗氧化劑(圖2)。從圖3中可知,2%油脂稀釋液的 ABTS+·清除能力和0.02%抗氧化劑相當。且在圖1和圖3中,隨著提取溶劑極性的增強,自由基的清除能力也逐漸呈現(xiàn)上升趨勢。因此,為進一步確定極性物質對抗氧化能力的影響,后續(xù)試驗中,對極性物質進行提取,測定其抗氧化能力。
圖1 油脂與典型抗氧化劑的DPPH·自由基清除能力比較
圖2 油脂與典型抗氧化劑的還原力比較
圖3 油脂與典型抗氧化劑的ABTS+·自由基清除能力比較
從圖4可知,以燕麥油為油相的乳液,DPPH·清除率均在70%以上,保持了較高的抗氧化能力。且隨著溶劑極性的增強,提取燕麥油所制得的乳液抗氧化能力也逐漸增強。
油脂極性物質的DPPH·清除能力如圖5所示,隨著油脂提取溶劑極性的增強,所獲得的極性物質的DPPH·清除能力也不斷增強,且燕麥油極性物質的DPPH·清除能力要強于大豆油。圖6中反映了不同油脂極性物質的還原力,其隨著油脂提取溶劑極性的提高也大致呈現(xiàn)上升趨勢。對于圖7中,ABTS+·清除率呈現(xiàn)與其他2個指標相同的趨勢。由此可知,燕麥油脂中的極性物質是燕麥油具有良好抗氧化能力的重要原因。
圖4 10%O/W乳液DPPH·自由基清除能力的比較
圖5 不同油脂提取的極性物質的DPPH·自由基清除率比較
圖6 不同油脂提取的極性物質的還原力比較
圖7 不同油脂提取的極性物質的ABTS+·自由基清除率比較
4.1 燕麥油中由于不飽和脂肪酸含量很高,因此酸價和過氧化值均很高。
4.2 從安全性和抗氧化能力考慮,結合前期提取率試驗,認為乙醇作為燕麥油的提取溶劑最為適宜。且通過還原力和ABTS+·清除率2個評價指標來看,燕麥油的抗氧化能力優(yōu)于VC、TBHQ和Trolox。
4.3 以燕麥油為油相制作的乳液仍然具有很高的清除DPPH·自由基的活力,說明燕麥油作為抗氧化劑有著更廣的適用范圍。
4.4 燕麥油脂中的極性物質,對于保持燕麥油較高的抗氧化活力有重要作用。用極性較強溶劑提取燕麥油的弊端是,會增加磷脂、甾醇酯等極性脂質的含量,對后續(xù)的精煉提出了更高的要求。
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The Study on the Antioxidant Ability of Oat Oil
Chen Hao Qiu Shuang Li Jinlong Zhu Qiaomei Li Zaigui Yin Lijun
(College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083)
For the further development and utilization of oat,antioxidant ability of oatswas studied.Oat oilwas extracted by petroleum ether,hexane,isopropanol,ethyl acetate and ethanol separately.The acid values(6.9~9.22)and peroxides(K232:2.61~2.72;K270:1.05~1.1)of crude oat oilwere high.Comparing DPPH· radical scavenging assay of 0.2%,2%oil diluents and 0.02%diluents of three typical antioxidants(ascorbic acid(VC),tertiary butyl hydroquinone(TBHQ),water-soluble vitamin-E(Trolox),it was found that DPPH· radical scavenging activity of oil solutionswas lower than those of several antioxidants,but reducing power of2%oatoil solutions(0.25~0.27)was higher than those of several antioxidants(0.036~0.061).As for ABTS+· scavenging activity,therewereminor differences between 2%oat oil and the three antioxidants(about90%).The emulsion which contained oat oil as oil phase had high DPPH· radical scavenging activity(petroleum ether:73.21%;n-hexane:76.32%;isopropanol:75.42%;ethyl acetate:85.61%;ethanol:89.24%).In addition,the polar contents of oat oil had a good antioxidant activity(DPPH· radical scavenging activity:6.39~83.22%;reducing power:0.07~0.63;ABTS+·radical scavenging activity:79.31~97.53%).
oat oil,antioxidant activity,antioxidants,emulsion,polarmaterial
TS225.1
A
1003-0174(2015)07-0048-05
農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系項目(nycytx 07-14)
2014-02-06
陳浩,女,1988年出生,博士,食品科學
殷麗君,女,1971年出生,教授,食品科學