芝麻酚稳定性的研究

陈锦英，罗忠明

（暨南大学食品科学与工程系，广东广州510632）

芝麻酚稳定性的研究

陈锦英，罗忠明

（暨南大学食品科学与工程系，广东广州510632）

采用分光光度法研究了光照、温度、pH、金属离子、氧化剂对芝麻酚稳定性的影响。结果表明：光照基本不影响芝麻酚的稳定性；75℃以下芝麻酚能稳定存在；芝麻酚在弱酸性条件下稳定性最好；金属离子Zn2+、Mg2+对芝麻酚无作用，高浓度Fe2+可能影响芝麻酚的稳定性；氧气对芝麻酚的作用缓慢，氧化剂H2O2及Fe3+对芝麻酚具有明显的破坏作用，而且H2O2及Fe3+与芝麻酚的作用机理不同。

芝麻酚；分光光度法；稳定性

芝麻酚（Sesamol），化学名为3，4—亚甲二氧基苯酚（3，4-methylenedioxyphenol，MDP），分子式C7H6O3，结构式如图所示：

芝麻酚是存在于芝麻油中的一种天然产物。芝麻油较其它植物油稳定，其主要原因是芝麻酚在起作用，表明芝麻酚有较好的抗氧化活性［1］。人类已长期食用芝麻油，没有出现明显的安全问题，表明芝麻酚相对来说有较好的安全性。

以天然存在的活性物质为导向，开发安全、高效的食品添加剂，是食品添加剂研究的一个重要方向。为开发新型的抗氧化剂，我们前期已对芝麻酚的合成及其抗氧化性进行了研究［2-3］。食品添加剂的应用与其稳定性有关，为芝麻酚的应用作准备，我们开展了芝麻酚稳定性的研究。

稳定性研究的要素一般与食品加工的条件有关，参照指标通常是底物的残留量［4］。目前检测酚类物质的方法主要有高锰酸钾滴定法［5］、酒石酸亚铁比色法、铁氰化钾法、分光光度法、福林酚比色法等［6］。本文通过分光光度法测定芝麻酚的残留量或根据芝麻酚吸收光谱的变化，研究了光照、pH、温度、金属离子和氧化剂条件下芝麻酚的稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芝麻酚（芝麻酥含量＞99%），苏州敬业医药化工有限公司；硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜、三氯化铁、氯化镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、无水醋酸钠、氢氧化钠、浓盐酸、磷酸、无水乙醇、过氧化氢（H2O2含量≥30%）、冰醋酸，均为国产分析纯试剂。

UV-1800紫外/可见分光光度计：北京瑞利分析仪器有限公司；B260型恒温水浴槽：上海亚荣生化仪器厂；PL602-S电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；PHS-3C pH计：上海精科仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 芝麻酚的最大吸收波长的确定

准确称取0.050 g芝麻酚溶于无水乙醇，并定容至1 000 mL，即得浓度为0.05 mg/mL芝麻酚标准溶液。分别取2.00、4.00、5.00、6.00 mL上述溶液于10 mL容量瓶，加乙醇定容，配成浓度分别为0.010、0.020、0.025、0.030 mg/mL的芝麻酚溶液，在200 nm～400 nm波长下扫描，确定芝麻酚的特征吸收峰和最大吸收波长。

1.2.2 确定芝麻酚紫外吸收的线性范围和绘制标准曲线

配制浓度分别为0.005、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050、0.060、0.070、0.080、0.090、0.100 mg/mL芝麻酚溶液，在最大吸收波长处以试剂空白作参比测定其吸光度，重复3次，取平均值，绘制标准曲线，确定芝麻酚紫外吸收的线性范围。

1.2.3 光照对芝麻酚稳定性的影响

准确称取0.015 0 g芝麻酚，用无水乙醇溶解后移至1 000 mL棕色容量瓶中，并用无水乙醇定容，即得0.015 mg/mL芝麻酚溶液，然后分成3等份，密封并分别进行避光、室内自然光、日光光照处理，每24小时进行一次吸光度测定，重复3次，取平均值。

1.2.4 pH对芝麻酚稳定性的影响

分别取浓度为0.05 mg/mL芝麻酚标准溶液5 mL于10支带塞的10 mL比色管中，然后分别加入等体积的pH为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0的缓冲溶液，密封摇匀并于室温（25℃）下避光放置1 h，以试剂空白作为对照，测定不同pH条件下芝麻酚溶液的吸光度，重复3次，取平均值。

1.2.5 温度对芝麻酚稳定性的影响

向30支10 mL带塞比色管分别加入0.05 mg/mL芝麻酚溶液10 mL，盖上塞子，用塑料膜和橡皮筋扎紧管口，防止溶液溢出。分成3组，每组10支管，分别置于25、50、75℃恒温水浴槽中避光加热，每24小时取出其中一支重新用无水乙醇定容，重复3次测其吸光度，取平均值，连续测定10天。

1.2.6 金属离子对芝麻酚稳定性的影响

将浓度为0.05 mg/mL芝麻酚溶液分别与不同浓度金属离子溶液等体积混合，使其中Mg2+、Zn2+、Fe2+等金属离子的浓度梯度均为0.0、1.0、5.0、10.0、20.0mmol/L，每个样品要配制相应浓度的Mg2+、Zn2+、Fe2+溶液做空白对照，在室温下避光密封放置1 h，在200 nm～400 nm波长下进行扫描，通过吸收光谱的变化观察金属离子对芝麻酚稳定性的影响［7］。

1.2.7 氧化剂对芝麻酚稳定性的影响

1）准确称取0.015 0 g芝麻酚，用无水乙醇溶解后移至1 000 mL棕色容量瓶中，并用无水乙醇定容，即得0.015 mg/mL芝麻酚溶液，然后分成2等份，一份避光密封、一份避光敞口，每24 h进行吸光度测定，重复3次，取平均值，连续测定10天。

2）Fe3+对芝麻酚的影响：将0.05 mg/mL芝麻酚溶液与不同浓度Fe3+溶液等体积混合，使其中Fe3+离子浓度为0.00、0.01、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90 mmol/L，以相对应浓度的Fe3+溶液为参比，排除Fe3+的颜色干扰，密封摇匀后避光放置30 min，测定吸光度并观察吸收光谱的变化。

3）氧化剂H2O2对芝麻酚的影响：取0.050 mg/mL芝麻酚溶液5 mL于10 mL带塞比色管中，分别加入1.5%H2O2溶液0.0、0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL，用水定容至10 mL，混匀后避光放置30 min，测定的吸光度，重复3次。

1.2.8 数据处理

根据所测溶液的吸光度及标准曲线的回归方程，计算芝麻酚的残留量。

2 结果与讨论

2.1 最大吸收波长确定

芝麻酚乙醇溶液无色透明，在200 nm～400 nm波长下有两个特征吸收峰，见图1。

图1 芝麻酚的紫外吸收光谱图Fig.1 UV absorption spectrum of sesamol

由图1可知，233 nm和298 nm，298 nm处的吸收峰峰型更完整明显，所以检测波长定为298 nm。

2.2 线性关系的确定及标准曲线的建立

按1.2.2配制不同浓度的芝麻酚溶液，在298 nm测得的吸光度平均值见表1，芝麻酚的吸光度与浓度的关系见图2，绘制的标准曲线见图3。

由表1和图2可知，芝麻酚的吸光度随其浓度增大而变大，当芝麻酚浓度大于0.08 mg/mL时，吸光度增加趋势减缓，使整个曲线的线性相关性下降。由图3可知，芝麻酚的质量浓度在0.005 mg/mL～0.080 mg/mL范围内与其吸光度呈现出良好的线性关系。

表1 不同浓度芝麻酚溶液的吸光度Table 1 Absorbance of different sesamol's concentration

图2 芝麻酚的吸光度与浓度的关系Fig.2 The relation between absorbance of sesamol and its concentrations

图3 芝麻酚标准曲线Fig.3 Ultraviolet spectrophotometer-standard curve of sesamol

2.3 光照对芝麻酚稳定性的影响

光照对芝麻酚稳定性的影响见图4。

图4 光照对芝麻酚稳定性的影响Fig.4 Effect of light on stability of sesamol

由图4可知，避光密封、室内自然光和日光光照三种处理方法对芝麻酚的影响无显著差异，而且变化规律相似。随着时间的变化，芝麻酚的残留量缓慢下降并趋向于平稳，放置10 d时芝麻酚的残留量均在95%以上，说明芝麻酚溶液在光照条件下较稳定。

2.4 pH对芝麻酚稳定性的影响

不同pH缓冲溶液中芝麻酚稳定性的变化见图5。

图5 不同pH对芝麻酚稳定性的影响Fig.5 Effect of different pH on stability of sesamol

从芝麻酚的结构可以看出，芝麻酚本身为弱酸性，其稳定性肯定与pH有关。观察图5可知，芝麻酚在弱酸性（pH=5.0或6.0）下稳定性最好，随着pH增大或减少芝麻酚的残留率均呈现下降趋势，而且在酸性条件下（pH＜5）下降速度更快；当pH=10时芝麻酚残留量最小，因为在碱性条件下芝麻酚形成负离子，对最大吸收波长有影响；而pH=2.0时芝麻酚的残留率突然变大，稳定性变好，可能是由于芝麻酚在强酸性条件形成直链式低聚物，相应稳定性也有所提高［8］。总体来说，芝麻酚在弱酸性条件下较稳定。

2.5 温度对芝麻酚稳定性的影响

温度对芝麻酚稳定性的影响见图6。

图6 温度对芝麻酚稳定性的影响Fig.6 Effect of temperature on stability of sesamol

当加热时间相同时，芝麻酚的残留量在25、50、75℃下无显著差异。其残留量在前3天变化相对较快。从第4天起，残留量变化较小，75℃下放置10 d时残留量仍然大于95%。因此芝麻酚在测定温度范围内是稳定的，即在75℃以下芝麻酚具有较好的热稳定性。芝麻酚属酚类物质，具有芳香性，其热稳定性高是可以理解的。

2.6 金属离子对芝麻酚稳定性的影响

含有不同浓度Mg2+、Zn2+、Fe2+等金属离子的芝麻酚溶液的吸收光谱见图7～图9。

图7 不同浓度Mg2+对芝麻酚的影响Fig.7 Effect of different concentrations of Mg2+on sesamol

图8 不同浓度Zn2+对芝麻酚的影响Fig.8 Effect of different concentrations of Zn2+on sesamol

图9 不同浓度Fe2+对芝麻酚的影响Fig.9 Effect of different concentrations of Fe2+on sesamol

根据图7、图8、图9，可看到不同浓度Mg2+、Zn2+的存在对芝麻酚溶液的吸收光谱没有影响，其峰型与未加金属离子时完全相似，最大吸收峰的波长位置没有发生移动，最大吸光度也没有移动或下降，说明Mg2+、Zn2+对芝麻酚的稳定性没有明显的影响。有Fe2+存在时，芝麻酚溶液的吸收光谱也基本没变化，但随Fe2+浓度增大，峰型出现小的波动，可能在Fe2+浓度继续增大的情况下对芝麻酚的稳定性会有一定影响。

2.7 氧化剂对芝麻酚稳定性的影响

2.7.1 空气中的氧气对芝麻酚的影响

氧气对芝麻酚稳定性的影响见图10。

图10 氧气对芝麻酚的影响Fig.10 Effect of oxygen on stability of sesamol

从图10可以看出，第1天至第5天避光敞口和避光密封的两组样品的残留率几乎相等。随着时间的增加，氧气对芝麻酚作用逐渐明显，氧化后产生的物质导致吸光度增大，表观为残留量的增加，说明空气中的氧气对芝麻酚稳定性有一定影响，表明芝麻酚具有还原性，这是它作为抗氧化剂的基础。在密封条件下的芝麻酚残留量基本没有变化。

2.7.2 Fe3+对芝麻酚的影响

不同浓度Fe3+存在时芝麻酚的残留量见图11。

图11 不同浓度Fe3+对芝麻酚稳定性的影响Fig.11 Effect of different concentrations of Fe3+on stability of sesamol

芝麻酚能与Fe3+发生氧化还原反应，观察图11发现，Fe3+浓度小于0.5 mmol/L时芝麻酚的残留量随Fe3+浓度增大而缓慢下降，当Fe3+浓度为0.6 mmol/L时，芝麻酚的残留量几乎降为0，表明芝麻酚与Fe3+完全反应，说明高浓度Fe3+对芝麻酚稳定性影响很大。

2.7.3 H2O2对芝麻酚稳定性的影响

加入不同浓度H2O2后测得的芝麻酚溶液的吸光度见表2。

理论上氧化剂H2O2能与芝麻酚发生氧化还原反应，降低芝麻酚溶液的吸光度。而实验发现相同浓度的芝麻酚溶液随着加入H2O2的体积分数增大，芝麻酚的吸光度不降反而增大，而且增大幅度明显，见表2。在200 nm～800 nm波长下扫描含有不同浓度H2O2的芝麻酚溶液，吸收光谱图见图12。

表2 不同浓度的H2O2对芝麻酚溶液吸光度的影响Table 2 Effect of different volume fraction of H2O2on sesamol

图12 H2O2对芝麻酚吸收光谱的影响Fig.12 Effect of H2O2on absorption spectrum of sesamol

在H2O2的作用下，芝麻酚的两个特征吸收峰峰型位置发生变化，随着H2O2浓度的增加，芝麻酚233 nm处的特征峰迅速增高且吸光度变大，峰型发生偏移，而298 nm处吸光度也增大但特征吸收峰峰型逐渐减小变平趋向消失，说明分子的结构发生了变化。

通过分析，虽然双氧水和Fe3+都具有氧化特性，但是实验现象却不一致，说明两种物质的反应机理不相同，氧化产物不同，可能与双氧水和Fe3+的氧化能力强弱不同有关。由于酚结构具有π电子，Fe3+具有空轨道，也可能是Fe3+与酚类物质形成了络合物。

3 结论

研究了芝麻酚在光照、温度、pH、金属离子、氧化剂下稳定性的变化规律时，结果发现，上述因素对芝麻酚稳定性的影响效果和强度不相同。

1）芝麻酚在避光、室内自然光、日光光照条件下的残留量均无显著变化，说明含芝麻酚的产品无需避光保存。

2）芝麻酚在pH=5残留率最大，稳定性最好，而且强酸性条件（pH＜5）对芝麻酚的破坏效果强于碱性，建议芝麻酚的使用条件为中性或弱酸性。

3）不同浓度的Zn2+、Mg2+和低浓度的Fe2+对芝麻酚残留量基本无影响，芝麻酚可以与含Zn2+、Mg2+的食品添加剂同时使用。

4）空气中的氧对芝麻稳定性有一定影响，芝麻酚最好密封保存；氧化剂H2O2、Fe3+对芝麻酚的稳定性影响明显，说明芝麻酚不能与强氧化剂同时使用。

［1］蒋文伟，罗杰，牟莉娟.抗氧剂芝麻酚制备技术及抗氧化活性评述［J］.林产化学与工业，2001，21（4）：73-78

［2］李江平，晏日安.新型抗氧化剂芝麻酚的合成研究［J］.食品工业科技，2010，31（10）：328-330

［3］杜淑霞，贝惠玲，徐丽，等.新型抗氧化剂芝麻酚抗氧化活性研究［J］.食品科技，2011，36（7）：62-64

［4］田光辉，雷迎，贺磊，等.云芝紫色素的提取及其稳定性研究［J］.食品工业科技，2011，32（8）：343-345

［5］杨佳林，朱青，孙丽萍，等.油菜蜂花粉酚类化合物含量测定方法的研究［J］.云南农业大学学报，2010，25（1）：142-146

［6］谭和平，邹燕，叶善蓉，等.茶叶中多酚类物质及其分析方法综述［J］.中国测试技术，2008，34（4）：4-11

［7］彭永芳，马银海，闫孝金.金属离子对萝卜红色素稳定性影响［J］.食品科学，1997，18（12）：53-55

［8］戴清源，朱秀灵，刘皓.芝麻木脂素及其生物活性研究进展［J］.农产品加工·学刊，2012（1）：16-21

Study on Stability of Sesamol

CHEN Jin-ying，LUO Zhong-ming
（Department of Food Science and Engineering，Jinan University，Guangzhou 510632，Guangdong，China）

This study focused on the effects of illumination，temperature，pH，metal ion，and antioxidants on the stability of sesamol.The research results showed that：sesamol is stable at 75℃and has the most stability under weak acid condition.While Zn2+and Mg2+had no effects on sesamol，high concert rations of Fe2+may affect sesamol's stability.The effect of oxygen on sesamol was slow，but H2O2and Fe3+had obvious damaging influence on sesamol with different mechanism of action.

sesamol；spectrophotometry；Stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.005

2013-11-27

广州市科技计划项目（11C12070753）

陈锦英（1990—），女（汉），本科生，食品添加剂制备与应用。