燕麦麸油的精制及其在面霜中的抗氧化研究

(李亚男 王 韧 陈正行 袁汝玲 罗小虎 李 诚

(江南大学食品学院；粮食发酵工艺与技术国家工程实验室，无锡 214122)

以燕麦麸皮为原料提取燕麦油，不仅可以避免资源的浪费，还可以变废为宝，大大提高了燕麦的附加值[1-2]。燕麦油中不仅含有优质的脂肪酸，而且富含多酚、甾醇、生育酚等多种活性成分，使得燕麦麸油在食品行业、药用、高级护肤品中显示出巨大的应用潜力[3]。由于燕麦油在提取和精炼都存在一定局限性，燕麦油的应用在某种程度上受到了限制。养肤化妆品是一类在基质中添加有各种营养活性物质，可使人体皮肤直接获得或补充所需的氨基酸、脂肪酸和维生素等营养物质的有某种功效的化妆品[4]。在清除自由基类的化妆品中，常用的抗氧化剂有维生素E、维生素C、超氧化物歧化酶(SOD)、辅酶Q10、多酚类物质以及类胡萝卜素等[5]。将燕麦麸油提取并经脱胶、脱酸精制处理后应用到面霜中，燕麦麸油中的天然抗氧化活性物质可保持面霜的稳定性，也可增强面霜的抗氧化能力，燕麦麸油中还含有较为丰富的不饱和脂肪酸和一定量的糖脂和磷脂，对皮肤的渗透性好，可以软化和增加皮肤的弹性，使皮肤柔软光滑[6]。燕麦脂质中除了非极性脂质外，还含有约10%～35%的极性脂质，主要是磷脂和糖脂，磷脂和糖脂的结构中具有极性和非极性基团，可以作为乳化剂使用；Forssell等[7]研究结果表明水化脱胶形成的燕麦极性脂质的抗氧化活性是燕麦毛油的2～3倍，加入牛脂中，可以作为有效的抗氧化剂。

本研究对富含抗氧化活性物质的燕麦麸油脱胶脱酸精炼，研究精制前后燕麦麸油基本理化性质、脂肪酸组成、抗氧化物质含量的变化；将精制后燕麦麸油和燕麦极性脂质应用到面霜中，考察面霜的抗氧化特性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

燕麦麸皮(自制)：燕麦(坝莜3号)选自山西朔州，经布勒MLU-202型实验磨粉机处理后得到试验用燕麦麸皮原料，其化学成分组成如表1所示。

表1 燕麦麸皮的化学成分组成

α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚、β-谷甾醇、胆甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、BSTFA+TMCS(99∶1)；Novozym 435固定化脂肪酶；福林酚试剂；正己烷、乙醇、乙醚、酚酞、可溶性淀粉、碘化钾、三氟化硼-乙醚、氯甲烷和冰醋酸(分析纯)；单硬脂酸甘油酯、橄榄油、十六醇、十八醇(化学纯)；矿油、聚氧乙烯月桂醚、尼泊金丙酯。

1.2 仪器与设备

UV1102型分光光度计，CW-2000微波-超声协同萃取仪，Agilent高效液相色谱仪，1260系列带紫外检测器(VWD)，GC-2010岛津气相色谱仪，Scion SQ 456气相色谱-质谱联用仪。

1.3 试验方法

1.3.1 微波-超声辅助提取燕麦麸油

称取20 g的燕麦麸皮(40目)，放入500 mL的反应器中，加入提取溶剂240 mL(正己烷∶乙醇=1∶1)，浸泡5 min后，放入微波炉中，连接冷凝回流装置，在300 W功率下间歇加热(防止提取液暴沸，启动微波-超声15 s后，暂停45 s为一个周期)提取60 s，取出冷却10 min，在4 000 r/min条件下离心30 min，取上清真空旋转蒸发，即得到燕麦麸油[8]，在此条件下，燕麦麸油的得率为6.88%，提取率为83.4%。

1.3.2 燕麦麸油脱胶

将多次提取所得燕麦麸油加热至75 ℃，加入5%、10%的同温去离子水，搅拌10 min，静置保温30 min，冷却至室温，4 000 r/min离心30 min，离心后用分液漏斗分出下层液体，即燕麦极性脂质，上层液体真空干燥除去水分，得脱胶燕麦麸油。选取水的添加量为5%和10%，考察其对燕麦麸油磷脂、糖脂和总酚的影响。

1.3.3 燕麦麸油脱酸

取10 g脱胶的燕麦麸油于锥形瓶中，加入一定量的甘油混匀，置于60 ℃的集热式磁力加热搅拌器中，加入4%的脂肪酶Novozym 435[9,10]混匀，磁力搅拌开始酯化脱酸反应。离心除去酶颗粒和过量甘油，测定燕麦麸油的酸价，考察甘油添加量(1%、2%、4%、6%)和反应时间(2、4、6 h)对酸价的影响。

1.3.4 燕麦麸油面霜的制备和抗氧化研究

按照配方[11，12](燕麦麸油10 g，矿油3.6 g，羊毛脂2.8 g，十六醇2 g，十八醇2.6 g，甘油6 g，乳化剂5 g(单硬脂酸甘油酯2.8 g和聚氧乙烯月桂醚2.2 g)，尼泊金丙酯0.2 g)将油相原料放入烧杯中，在70 ℃下加热溶解后，在持续搅拌下，加入预热的水，充分溶解混匀；在70 ℃条件下，800 r/min乳化搅拌40 min；乳化停止后，在低转速300 r/min搅拌5 min，冷却到50 ℃以下，加入香精和防腐剂，缓慢搅拌一段时间至室温；均质机均质2 min。

在水化脱胶过程中产生的燕麦极性脂质，含有丰富的磷脂和糖脂，而且其中还含有大量的抗氧化物质，制备工艺条件不变，配方中的10 g燕麦麸油替换为10 g橄榄油(即以橄榄油为主要的油相基质)，5 g复配乳化剂替换为3 g复配乳化剂和2 g燕麦极性脂质，即为燕麦极性脂质面霜。

1.4 分析方法

1.4.1 燕麦麸油的得率和提取率

燕麦麸油得率和提取率可根据式(1)和式(2)计算：

(1)

(2)

式中：Y为提取率/%；m2为空瓶和燕麦麸油质量/g；m1为空瓶质量/g；m0为燕麦麸皮粉末质量/g。

1.4.2 理化指标测定

脂肪测定，按“GB/T 5512—2008粮油检验粮食中粗脂肪含量测定”进行，酸价的测定，采用“GB/T 5530—2005动植物油脂酸值和酸度测定”；过氧化值的测定，采用“GB/T 5538—2005动植物油脂过氧化值测定”；皂化值的测定，采用“GB/T 5534—2008动植物油脂皂化值的测定”；碘值的测定，采用“GB/T 5532—2008动植物油脂碘值的测定”；透明度、气味的测定，采用“GB/T 5525—2008植物油脂透明度、气味、滋味鉴定法”。

1.4.3 磷脂含量的测定

磷脂含量测定，参见“GB/T 5532—2008粮油检验磷脂含量的测定”。称取油样1 g，加入氧化锌炭化，炭化完全后放入马弗炉中灼烧至完全灰化，约2 h，再用10 mL盐酸(1∶1)溶解灰分加热至微沸，冷却至室温过滤到100 mL容量瓶中定容。利用钼蓝比色法测定，用磷酸盐标准溶液0.01 mg/mL绘制标准曲线，取一定量的待测液于50 mL容量瓶中，加入硫酸联氨溶液8 mL，钼酸钠溶液2 mL，摇匀，沸水浴10 min，取出，冷却至室温，用水稀释至刻度，静置10 min，在650 nm的波长处测定吸光度。

1.4.4 糖脂含量的测定

燕麦油中碳水化合物的含量可以用来评估糖脂的含量[13]。由于燕麦油中含有大量的中性脂质，在测糖脂之前，需要对糖脂进行提取。称取油样0.5 g加入1 mL乙醇(87%)和1 mL石油醚，涡旋振荡一段时间，3 000 r/min离心5 min，重复3次合并上清，氮气吹干，再用5 mL乙醇复溶，待测[14]。利用苯酚-硫酸法进行测定，以葡萄糖为参照作标准曲线。取一定量的待测液于比色管中，加水至2 mL，加入5%的苯酚溶液1 mL，摇匀，迅速加入硫酸5 mL，摇匀，放置10 min，置 40 ℃水浴中保温20 min，取出后迅速冷却至室温，在490 nm的波长处测定吸光度。

1.4.5 总酚含量测定

称取0.2 g油样，加入80%甲醇0.6 mL，涡旋混合4 min，3 000 r/min离心10 min，重复3次合并上清，氮气吹干，加入50%乙醇1 mL复溶，待测[15]。采用福林酚试剂法测定，取0.5 mL多酚待测液加入50 mL容量瓶中，加入30 mL水，再分别加入1 mL福林酚试剂和3 mL NaCO3(1 mol/L)，定容至50 mL，室温避光2 h，765 nm测吸光度。以没食子酸作标准品，配制0.1 mg/mL标准液，按一定浓度稀释后，测其吸光度绘制标准曲线，计算燕麦麸油中总酚含量。

1.4.6 燕麦麸油脂肪酸组成分析

甲酯化：称取200 mg油样，加入0.5 mol/L NaOH-CH3OH溶液2 mL，混匀后，65 ℃水浴加热至油珠完全溶解。冷却后，加入25%的BF3-CH3OH溶液2 mL，65 ℃酯化20 min，冷却后加入2 mL正己烷，摇匀，加入2 mL饱和NaCl溶液振摇，离心取上层有机相，加入少量无水NaSO4除去微量的水。

色谱条件：FID检测器；DB-WAX型毛细管色谱柱；进样口温度250 ℃，检测器温度250 ℃；载气为He；柱子升温程序：初温170 ℃，保持15 min，以5 ℃的速率升温到240 ℃。质谱条件：离子化模式为EI；电子能量70 eV；传输线温度250 ℃；离子源温度200 ℃。

1.4.7 生育酚含量的测定

燕麦麸油中生育酚的含量采用HPLC法测定，参照NY/T 1598—2008。色谱条件：流动相为甲醇/水(98∶2，V∶V)；柱温为30 ℃；色谱柱为Agilent ZORBAX SB-C18(150 mm×4.6 mm，5 μm)；流速为1 mL/min；进样量为20 μL；紫外检测波长为300 nm。

1.4.8 甾醇含量的测定

称取样品2 g，加入1 mol/L氢氧化钾-乙醇皂化处理，乙醚多次提取不皂化物，定容至100 mL，取5 mL吹干。加入250 μL吡啶和250 μL BSTFA+TMCS(99∶1)硅烷化处理[72]。色谱条件：色谱柱为SE-54(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；柱温为265 ℃；载气为He；进样口温度为280 ℃；检测温度为290 ℃；分离比为20∶1/10∶1。

1.4.9 抗氧化活性评价

保持配方其他各组分不变，用橄榄油替代燕麦麸油作为阴性对照组，用橄榄油替代燕麦麸油后再加入0.05 g抗氧化剂维生素C(VC)作为阳性对照组。

本方法采用清除DPPH自由基的方法来评价面霜的抗氧化活性[5]。利用三氯甲烷和冰醋酸(60∶40)混合溶剂溶解面霜，将面霜溶液稀释成5个不同浓度梯度(5、10、20、40、80 mg/mL)，作为待测样品溶液。加入2 mL待测液和2 mL浓度为0.04mg/mL DPPH暗处反应30 min，517 nm测吸光度，以清除率为纵坐标、浓度为横坐标，绘制曲线。

面霜对DPPH自由基的清除率可根据式(3)计算。

(3)

式中：SA为样品溶液对DPPH的清除率/%；A1为样品溶液和DPPH溶液反应的吸光度；A2为只加样品溶液和DPPH溶剂的吸光度；A0为只加样品溶剂和DPPH溶液的吸光度。

2 结果与分析

2.1 燕麦麸油的精制

2.1.1 燕麦麸油的水化脱胶

由表2可知，采用水化脱胶，磷脂和糖脂含量降低50%左右，总酚含量降低20%以上，而水的添加量对磷脂和糖脂的含量影响不大，但对总酚的含量影响较大；燕麦麸毛油中溶于水的酚类物质在水化脱胶的过程中被带走[17]，为减少酚类等抗氧化活性物质损失，综合考虑，选取5%的水添加量。

表2 燕麦麸油及其各组分中糖脂、磷脂、总酚含量

水化脱胶产生的燕麦极性脂质部分富集了大量的磷脂、糖脂和酚类等抗氧化活性物质，磷脂和糖脂含量分别为(264.05±2.83)mg/g和(142.51±2.46)mg/g，总酚含量为(3 155.81±5.05)mg/kg。ETAZO-CASTREJON等[13]采用正己烷提取的燕麦油，利用水化脱胶，把燕麦油分成非极性脂质和极性脂质部分，分析了其中磷脂和糖脂的含量，与本试验结果一致，并把此燕麦极性脂质加入到面包配方中，可以增大面包体积，延缓面包的硬化及淀粉的回生。因此，水化脱胶产生的燕麦极性脂质具有较高的利用价值。

2.1.2 燕麦麸油的酶法酯化脱酸

研究表明[9,10]，Novozym 435是一种热稳定酶，具有良好的脱酸能力，适合于酯类的合成反应；本研究选用脂肪酶Novozym 435进行脱酸，预实验确定反应温度为60 ℃，加酶量为4%。在此条件下考察甘油添加量(1%、2%、4%、6%)和反应时间(2、4、6 h)对酸价的影响，结果如图1所示。从图1中可以看出，甘油的添加量对脱酸效果影响比较显著，当甘油的添加量为4%时，燕麦麸油的酸价下降较为明显，因此，选取甘油的添加量为4%。当酯化4 h时，酸价降低显著，此时酸价下降约10 mgKOH/g，酯化超过4 h时，酸价的变化不明显，然而延长酯化时间可能会对燕麦麸油中的抗氧化活性物质有影响，因此，选取燕麦麸油的脱酸时间为4 h。

图1 甘油添加量和反应时间对燕麦麸油中酸价的影响

2.2 燕麦麸油精制过程品质的变化

2.2.1 精制前后燕麦麸油理化性质的变化

精制前后燕麦麸油中理化性质的测定结果如表3所示。由表可知，经过脱胶和脱酸后，燕麦麸油的品质有一定的改善，燕麦麸毛油的酸价较高，游离脂肪酸含量较多，经过酶法脱酸后，酸价降低为(2.58±0.08)mg KOH/g，降幅较大。燕麦麸毛油中的过氧化值为0 mmol/kg，经过精制后燕麦麸油的过氧化值无变化，虽然精制的过程有高温条件，但燕麦油脂并没有发生氧化反应，可能与燕麦麸油中含有大量的抗氧化活性物质有关。精制前后燕麦麸油的碘值和皂化值的变化不大，说明精制前后燕麦麸油的饱和度变化不大[18]。精制后的燕麦麸油透明度变亮，颜色变浅，与蔡红燕等[19]的研究结果相接近。

表3 精制前后燕麦麸油理化性质的变化

2.2.2 精制前后燕麦麸油脂肪酸含量的变化

精制前后燕麦麸油中脂肪酸含量的测定结果如表4所示。由表可知，燕麦麸油在精制过程中，所含的棕榈酸、油酸和亚油酸这三种主要的脂肪酸含量虽有波动但变化不大，只有花生酸在精制后没有检出，说明在精制过程中燕麦麸油中低含量的脂肪酸有一定的损失[18]。故精制对燕麦麸油的脂肪酸含量影响不大。

表4 精制前后燕麦麸油脂肪酸含量的变化

2.2.3 燕麦麸油精制过程中总酚含量的变化

经过水化脱胶和酶法脱酸后，测定脱胶油和脱酸油中总酚的含量，结果如表5所示。由表可知，燕麦麸毛油中的总酚含量最高，达(1 531.04±10.28) mg/kg，在脱胶和脱酸工艺过程中，总酚含量均有所减少，水化脱胶后，燕麦麸油中总酚含量为(1 232.35±5.40) mg/kg，相对于燕麦麸粗油，总酚的损失率为19.51%；酶法脱酸后，燕麦麸油中的总酚含量为(1 138.16±8.23) mg/kg，相比于脱胶油，总酚的损失率为7.64%。水化脱胶步骤是总酚含量损失最高的步骤，可能是因为酚类物质是极性物质，而且大部分属弱酸，易溶于水，因此在水化脱胶时与水接触，使其容易被从燕麦麸油中带走[20]。后续的酶法脱酸工艺可能造成酚类物质的氧化，但对总酚含量的影响相对较小。

表5 精制过程中燕麦麸油中总酚含量的变化/mg/kg

2.2.4 燕麦麸油精制过程中生育酚含量的变化

由表6可知，燕麦麸毛油中生育酚的含量最高，为(84.15±2.47) mg/kg，经过水化脱胶后降至(68.92±1.51) mg/kg，损失率为18.10%，这可能是由于水化脱胶过程中产生了大量的磷脂和糖脂，会带走部分的生育酚，这一研究结果与Forssell等[7]研究相似，其试验结果表明水化脱胶产生的极性脂质中含有部分的生育酚。酶法脱酸后，生育酚的含量降为(62.28±0.81) mg/kg，损失率为9.63%。脱胶和脱酸过程中主要是α-生育酚的损失，可能与在长时间高温条件下α-生育酚的自氧化有关[21]。而蔡红燕[22]利用水化脱胶和碱炼脱酸对燕麦油进行精制，结果表明燕麦油中的生育酚的损失率较高，为60.50%，可能由于碱炼脱酸过程中，生育酚与碱液的反应和皂化物的吸附所造成的损失[23]，而本试验中燕麦麸油中生育酚的损失率相对较小，说明酶法脱酸对燕麦麸油中生育酚含量影响较小。

表6 精制过程中燕麦麸油中生育酚含量的变化/mg/kg

2.2.5 燕麦麸油精制过程中甾醇含量的变化

由表7可知，在脱胶和脱酸过程中，燕麦麸油中甾醇的含量均有所降低。燕麦麸毛油中甾醇含量最高，为(578.23±7.04) mg/100 g，在水化脱胶时，甾醇的损失率为13.73%，可能由于脱胶形成大量的磷脂和糖脂，带走了部分的甾醇，脱酸过程中甾醇的损失率为7.95%，含量降为(459.21±9.30) mg/100 g，可能由于酶法脱酸过程中燕麦麸油在高温中甾醇氧化损失。

表7 精制过程中燕麦麸油中甾醇含量的变化/mg/100 g

精制前后燕麦麸油的理化性质有一定的改善，酸价大幅降低，但主要脂肪酸的组成无明显变化；在精制过程中燕麦麸油中的抗氧化物质有一定的损失[24]，脱胶过程中，总酚、生育酚和甾醇的损失率分别为19.51%、18.10%和13.73%，脱酸过程中，总酚、生育酚和甾醇的损失率分别为7.64%、9.63%和7.95%；在水化脱胶过程中，产生了富含磷脂、糖脂和酚类物质的燕麦极性脂质。

2.3 燕麦麸油在面霜中的抗氧化性研究

由于橄榄油具有优良的润肤养肤作用，对皮肤有较强的渗透能力，比矿物油佳，经常用于化妆品中。因此，选用橄榄油作为对比分析。燕麦麸油面霜的抗氧化活性分析如图2所示，三种面霜对DPPH自由基的清除能力均随浓度的增加而增大，与阴性对照(橄榄油替代燕麦麸油面霜)相比，燕麦麸油面霜对DPPH的清除能力显著性提高。在80 mg/mL时，燕麦麸油面霜对DPPH的清除能力接近阳性对照(添加了抗氧化剂VC的面霜)，DPPH自由基的清除率为84.88%，说明燕麦麸油面霜具有较强的抗氧化能力[25-26]。这与任清等[18]研究结果相似，其将燕麦油加入到化妆品中，能起到抗过敏及抗衰老等作用。燕麦麸油含有一定量的磷脂和糖脂，也含有酚类、生育酚、甾醇等抗氧化活性物质，可以形成稳定的具有较强抗氧化活性的燕麦麸油面霜。

注：阴性对照：用橄榄油替代燕麦麸油面霜，阳性对照：用橄榄油替代燕麦麸油后再加入0.05 g抗氧化剂VC面霜

2.4 燕麦极性脂质在面霜中的抗氧化性研究

燕麦极性脂质面霜的抗氧化活性分析如图3所示，与阴性对照相比，燕麦极性脂质面霜对DPPH的清除能力显著性提高。在80 mg/mL时，燕麦极性脂质面霜对DPPH的清除能力与阳性对照(添加了抗氧化剂VC)相当，且清除率为89.29%，由于燕麦极性脂质中富集了大量的糖脂、磷脂和酚类等抗氧化活性物质，不仅可以作为乳化剂，而且还可以增强面霜的抗氧化能力，使其具有清除自由基、抗衰老等作用。吕程丽[27]研究磷脂作为乳化剂复配连翘多酚和南瓜子油在润肤乳中的应用，结果亦表明该润肤乳有较好的使用效果和较高的抗氧化性能。

注：阴性对照：用橄榄油替代燕麦麸油面霜；阳性对照：用橄榄油替代燕麦麸油后再加入0.05 g抗氧化剂VC面霜；燕麦极性脂质面霜：3 g复配乳化剂+2 g燕麦极性脂质+10 g橄榄油。

3 结论

本研究采用微波-超声辅助提取燕麦麸油，对燕麦麸油的进行水化脱胶和酶法脱酸处理，并将燕麦麸油和脱胶产生的燕麦极性脂质添加到面霜中，研究其抗氧化特性。经过水化脱胶和酶法脱酸精制后燕麦麸油的品质得到有效改善，酸价大幅降低，过氧化值保持不变，燕麦麸油中主要的脂肪酸组成无明显变化；精制前后燕麦麸油中的抗氧化物质有一定的损失；水化脱胶的过程中，产生的燕麦极性脂质富含磷脂、糖脂和多酚，可作为乳化剂与商用乳化剂复配应用到化妆品中。在80 mg/mL时，燕麦麸油面霜和燕麦极性脂质面霜对DPPH的清除能力较强，具有较高的抗氧化能力。本研究将天然的燕麦麸油经过精制以后应用到面霜中，可提高燕麦麸油的经济附加值，拓展燕麦的综合利用。