β-胡萝卜素、芝麻酚和咖啡酸可增强富含不饱和脂肪酸的调和油的氧化稳定性
引文
近日,南昌大学食品学院食品营养与健康创新团队的硕士研究生王光宜、硕士研究生刘乐乐、李红艳教授、邓泽元教授等人在国际期刊Journal of the Science of Food and Agriculture发表了题为“Natural antioxidants enhance the oxidation stability of blended oils enriched in unsaturated fatty acids”的文章。本研究目的是研究添加不同浓度的单一和复合天然抗氧化剂,以增强富含不饱和脂肪酸的调和油的氧化稳定性。结果表明天然抗氧化剂β-胡萝卜素(0.05 g/kg)、芝麻酚(0.25 g/kg)和咖啡酸(0.25 g/kg)能增强富含不饱和脂肪酸的调和油的氧化稳定性。β-胡萝卜素是氧化早期的主要抗氧化剂。芝麻酚和咖啡酸是氧化中后期的主要抗氧化剂。2020级硕士研究生王光宜和2022级研究生刘乐乐为本文的共同第一作者,通讯作者为李红艳教授。
Introduction
植物油富含必需的宏量营养素,包括甘油三酯和天然抗氧化剂。由于没有一种植物油具有理想的脂肪酸组成,因此混合油是调整脂肪酸含量和改善健康功效的有效方法。研究还证明,膳食中加入天然抗氧化剂的植物油有很多好处,如抗氧化、抗衰老、抗糖尿病等。然而,不饱和脂肪酸含量较高的植物油,尤其是多不饱和脂肪酸(PUFA),会促进氧化反应。从植物油中提取的天然抗氧化剂,包括多酚(生育酚、芝麻酚、菜籽多酚、阿魏酸、咖啡酸等)、β-胡萝卜素、角鲨烯和植物甾醇,可以延缓脂质氧化,从而提高植物油的氧化稳定性。然而,关于结合天然抗氧化剂来延长富含不饱和脂肪酸的调和油的保质期的研究还未见报道。本文报告的工作旨在研究添加不同浓度的单一天然抗氧化剂和复合天然抗氧化剂来提高商业调和油Gold (G) 的氧化稳定性。
Results and Discussion
1. 天然复合抗氧化剂在加速氧化过程中的抗氧化能力
(1)生育酚的变化
如图所示,5组调和油(第1、3、6、12组、JLY)的总生育酚在62 ± 1°C下25 d内呈下降趋势。氧化结束时,第1、3和6组的γ-生育酚分别为0.29 ± 0.00 g/kg、0.37 ± 0.01 g/kg和0.02 ± 0.00 g/kg,而在第12组和 JLY 组中未发现γ-生育酚。25 d的加速氧化时间分为氧化前期(0-5 d)、中期(5-15 d)和后期(15-25 d)。在同一氧化时期,α-生育酚比γ-生育酚更容易氧化。
(2)β-胡萝卜素、芝麻酚、咖啡酸、芝麻素和芝麻林素、γ-谷维素的变化
第3、6和12组油中的β-胡萝卜素在加速氧化过程中呈下降趋势(图A)。β-胡萝卜素在氧化前期的损失率差异较小。从氧化中期开始,β-胡萝卜素的含量开始大幅下降。氧化后期结束后,第3组、第6组和第12组β-胡萝卜素的损失率分别达到46.0%、39.6%和77.3%。
如图B所示,第6组和第12组的芝麻酚在加速氧化过程中呈下降趋势。芝麻酚可以有效地清除羟基、脂质过氧自由基、单电子氧化自由基和有机过氧自由基。氧化后期结束后,第6组和第12组芝麻酚的损失率分别为72.86%和85.63%。与β-胡萝卜素类似,咖啡酸在第3、6和12组的加速氧化过程中呈下降趋势(图C)。氧化后期结束后,第3、6、12组咖啡酸损失率分别达到59.26%、46.44%和95.22%。与β-胡萝卜素、芝麻酚和咖啡酸相比,芝麻素和芝麻林素在氧化油中缓慢下降(图D,图E)。加速氧化结束后,芝麻素在1、3、6、12组和JLY油中的损失率分别为8.31%、5.86%、6.92%、7.51%和48.9%。第3组、第6组和第12组油中芝麻素的损失率低于第1组。γ-谷维素仅在混合油JLY中检测到。在加速氧化过程中,γ-谷维素降低(图F)。氧化前期、中期和后期后,γ-谷维素的损失率分别为6.56%、9.09%和13.07%。富含γ谷维素的油具有良好的氧化稳定性(OSI=2.83h)。
(3)植物甾醇和角鲨烯的变化
如下图所示,在调和油G和调和油JLY中鉴定出6种植物甾醇,分别是β-谷甾醇、菜油甾醇、7-烯胆甾烷醇、豆甾醇、环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯醇。在加速氧化过程中植物甾醇缓慢减少,加速氧化结束后,第1、3、6、12组和JLY组总甾醇含量损失率分别为11.50%、14.34%、7.86%、11.39%和12.62%。第6组与复合抗氧剂可以延缓富含不饱和脂肪酸的调和油的氧化,减少甾醇的氧化降解。此外,除第1组外,第3组、第6组、第12组和JLY在整个氧化过程中角鲨烯含量均无显著差异。可能是α-生育酚、多酚等在62 ± 1°C Schaal烘箱条件下可以延缓和防止角鲨烯降解。
2. 常见氧化指数的变化
过氧化值(POV)、茴香胺值(p-AV)和总氧化值(TOTOX)是评估油氧化的常用指标。第1、3、6和12组调和油的初始POV为1.61 ± 0.08 mequiv O2/kg,JLY组为1.76 ± 0.04 mequiv O2/kg。如图A所示,氧化前期结束后,5组POV的增加幅度相似,但第1组、第12组和JLY组的POV在氧化中后期迅速增加。氧化后期结束后,第1、3、6、12和JLY组的POV分别增加了137.61倍、22.98倍、20.89倍、50.24倍和104.21倍。特别是在氧化结束后,第6组的POV分别比第1组和JLY组低6.59倍和5.45倍。
3. 天然抗氧化剂在不同氧化阶段的抗氧化能力
如图下所示,第1组和JLY组加速氧化过程中生育酚的损失最大。在第3组中,β-胡萝卜素在氧化前期的损失率最高(24.12%)。总生育酚在氧化中期和后期损失率最高(30.94%和48.42%)。第6组中,氧化前期芝麻酚含量损失率最高,为13.34%,其次是β-胡萝卜素(11.60%)。在氧化中期和后期,天然抗氧化剂的减少量最高的是总生育酚,分别为56.61%和94.91%,其次是芝麻酚(40.50%和47.36%)。显然,第6组的芝麻酚和β-胡萝卜素在氧化前期起主要抗氧化作用,而生育酚和芝麻酚在氧化中后期起主要抗氧化作用。第12组中,芝麻酚和总生育酚在氧化前期的损失率最高,分别为44.50%和35.95%。总生育酚和咖啡酸在氧化中期和后期的损失率最高,分别为81.14%和100%。
Conclusion
本研究显示,添加β-胡萝卜素、菜籽多酚、芝麻酚和咖啡酸可显著增强调和油G的氧化稳定性,且添加菜籽多酚、芝麻酚和咖啡酸存在剂量依赖性关系。然而,添加α-/γ-/δ-生育酚、植物甾醇、角鲨烯和阿魏酸不能显著提高调和油G的氧化稳定性。第6组复合抗氧化剂(β-胡萝卜素,0.05 g/kg;芝麻酚,0.25 g/kg;咖啡酸,0.25 g/kg)延长了调和油的氧化稳定性,防止了初级和次级氧化产物的产生,也适用于提高由不同脂肪酸组成的油的氧化稳定性。β-胡萝卜素是氧化初期的主要抗氧化剂,芝麻酚和咖啡酸是氧化中后期的主要抗氧化剂。
Authors
王光宜 硕士
王光宜,2020级生物与医药硕士研究生。参与发表SCI论文2篇,授权专利1项,中文核心1篇。主要研究方向为油脂营养与健康,天然产物及其功能活性。
刘乐乐 硕士
刘乐乐,2022级食品科学与工程硕士研究生。以第一作者发表SCI论文1篇。主要研究方向为油脂加工工艺,油脂营养与健康。
李红艳 教授
李红艳,教授,博士生导师。食品科学与技术国家重点实验室固定成员,江西省科技创新高端(青年)人才,江西省青年井冈学者,江西省优博,江西省杰出青年人才,南昌大学赣江特聘教授。南昌大学食品学院副院长,国际食品创新研究院副院长,江西省微量元素与健康研究会常务理事,江西省科普专业委员分会常务委员,中国抗癌协会肿瘤营养专业委员会营养预防组委员,江西省食品科学技术学会理事,江西省营养学会理事,江西省营养学会营养转化分会委员,教育部学位中心学位论文通讯评审专家。参编十二五国家规划教材、21世纪教材、卓越工程师教育培养计划教材,主讲省级精品资源共享课程、省级精品在线开放课程等。主持四项国家自然科学基金、主持中国博士后科学基金特别资助、中国博士后科学基金面上一等资助、省博士后面上一等资助、国家重点实验室青年基金、省青年科学基金、教育厅基金等。入选领跑者5000——中国精品科技期刊顶尖学术论文、2016年度中国博士后科学基金资助者选介,获江西省技术发明二等奖(第一)、江西省科技进步二等奖、霍英东青年教师二等奖、中国产学研创新成果奖、江西省教学成果奖、中国食品科学技术学会科技创新奖等。以第一作者或通讯作者发表SCI论文40余篇,EI论文11篇,其中2篇ESI高被引论文,4篇通讯作者文章为食品Top期刊封面文章。授权国家发明专利3项。
邓泽元 教授
邓泽元,二级教授,博士生导师。现任南昌大学食品科学与技术国家重点实验室副主任。享受国务院特殊津贴,赣鄱英才555工程人才、江西省新世纪百千万人才工程人选,江西省高校中青年学科带头人,首届江西省优秀硕士指导教师,江西省高等学校教学名师,获得教育部优秀中青年教师(支助),江西省主要学科学术与技术带头人,“食品科学”与“营养与食品卫生学”重点学科带头人。现任中国农学会微量元素与食物链分会副理事长,中国粮油学会营养分会副会长,中国营养学会营养转化医学分会副主任委员,江西省微量元素与健康研究会名誉理事长,江西省营养学会理事长;美国化学学会(ACS)会员、国际食品学会(IFT)会员,《食品科学》、《农产品加工学刊》、《食品安全质量检测学报》、《乳业科学与技术》、《南昌大学学报》(理科版)、J of Agri. Food Chem.和J of Food Biochem.编委,中国保健食品评审专家。
来源:天泽园团队