山楂叶熊果酸在植物油脂中的应用

侯笑林, 蒲晨曦, 吴云鹏, 刘晓芳

（青岛工学院食品工程学院, 山东青岛 266300）

熊果酸（UA）又名乌索酸、乌苏酸, 属五环三萜类化合物, 以游离或与糖结合成苷形式存在于山楂叶、毛泡桐叶、女贞叶等植物中[1]。近年来, 国内外学者围绕熊果酸的药理作用和化学成分及结构做了大量的研究并取得丰硕成果[2-6], 但其抗氧化研究的相关报道较少。

油脂在通常的储存条件下受到光、热、金属离子等因素的影响易发生氧化[7], 产生的强烈刺激气味, 影响口味, 不适宜食用。目前, 广泛应用于食品工业的油脂抗氧化剂有BHA和BHT, 由于上述2种抗氧化剂都由人工合成, 用量较大时具有潜在毒性, 许多国家都已禁止使用, 限制了其在食品中的应用, 因此开发出天然、无毒的抗氧化剂也显得尤为重要。

以植物油脂为原料, 采用烘箱自氧化法测定山楂叶中的熊果酸对油脂储存期的影响、最适添加量及与抗氧化剂增效剂配合使用效果等, 探究山楂叶熊果酸在油脂中的抗氧化作用, 为熊果酸深入研究、推广及天然抗氧化剂的开发与应用提供相关的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

花生油（鲁花）；玉米油（长寿花）；丁基羟基茴香醚（BHA）、丁基羟基甲苯（BHT）, 郑州浩力化工有限公司提供；食品级、L-抗坏血酸（食品级）、三氯甲烷、冰乙酸、碘化钾、淀粉、硫代硫酸钠（AR）, 上海埃彼化学试剂有限公司提供；柠檬酸、酒石酸（食品级）, 郑州明瑞化工产品有限公司提供。

1.2 试验设备

101-3 A型电热鼓风干燥箱, 天津市泰斯特仪器有限公司产品；FA1004型电子天平, 上海菁海仪器有限公司产品；HH-4型数显恒温水浴锅, 常州市华普达教学仪器有限公司产品；SHZ-DⅢ型予华牌循环水真空泵, 巩义市予华仪器有限责任公司产品；722N型可见分光光度计, 上海菁华科技仪器有限公司产品；RE-52型旋转蒸发仪, 上海亚荣生化仪器厂产品；多功能粉碎机, 广东美的生活电器制造有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 山楂叶熊果酸添加量对植物油储存期的影响

取花生油、玉米油各50 g, 置于250 mL的碘量瓶中, 分别加入0.001%, 0.003%, 0.005%, 0.007%, 0.070%, 0.700%山楂叶熊果酸, 同时作空白对照组, 每组3次平行。充分搅拌均匀后敞口置于60±0.5℃恒温箱中, 每隔12 h搅拌1次, 并交换在恒温箱中的位置, 加速其氧化, 按照GB 5009.227—2016的方法定期测定其过氧化值。

1.3.2 山楂叶熊果酸植物油中与合成抗氧化剂作用比较

按照1.3.1操作, 油脂中均加入0.005%的山楂叶熊果酸, 以添加0.005% BHA和0.005% BHT的样品为对照组, 按照GB 5009.227—2016的方法定期测定其过氧化值。

1.3.3 山楂叶熊果酸植物油中与增效剂的协同抗氧化作用比较

按照1.3.1操作, 向花生油和玉米油中均加入0.005%山楂叶熊果酸, 再分别加入0.5%的酒石酸、柠檬酸和维C, 按照GB 5009.227—2016的方法定期测定其过氧化值。

1.3.4 油脂过氧化值的测定

取待测油样2 g, 置于250 mL的碘量瓶中, 加入三氯甲烷-冰乙酸混合液30 mL, 轻轻振摇使试样完全溶解。加入饱和碘化钾溶液1.00 mL, 塞紧瓶盖, 并轻轻振摇0.5 min, 在暗处放置3 min。取出加水100 mL, 摇匀后立即用标准硫代硫酸钠溶液滴定, 待溶液呈淡黄色时加淀粉指示剂1 mL, 继续滴定并强烈振摇至溶液蓝色消失为终点。同时进行空白试验。

式中：V1——油样消耗的硫代硫酸钠溶液体积, mL；

V0——空白消耗的硫代硫酸钠溶液体积, mL；

C——硫代硫酸钠溶液的浓度, 0.002 mol/L；

0.1269 ——与1.00 mL硫代硫酸钠标准滴定溶液相当的碘的质量, g；

m——油样的质量, g；

100——换算系数。

2 结果与分析

2.1 山楂叶熊果酸添加量对植物油储存期的影响

熊果酸添加量对花生油储存期的影响见图1, 熊果酸添加量对玉米油储存期的影响见图2。

图2 熊果酸添加量对玉米油储存期的影响

由图1可知, 花生油的空白处理与添加山楂叶熊果酸的处理均随着贮存时间的延长, 过氧化值呈现出逐渐上升的趋势, 但与空白处理相对比, 添加了山楂叶熊果酸的花生油样品其过氧化值上升速度较慢, 说明山楂叶熊果酸可以有效阻止玉米油的自动氧化。不同添加量的山楂叶熊果酸对花生油的抗氧化效果有一定的差异, 当山楂叶熊果酸添加量在0.001%～0.007%时, 山楂叶熊果酸表现出较强的抗氧化作用, 其抗氧化能力为0.005%＞0.007%＞0.003%＞0.001%, 山楂叶熊果酸添加量为0.005%时, 花生油的过氧化值最低, 其抑制花生油生成氢过氧化物的能力最强, 即其抗氧化效率也最强。当山楂叶熊果酸添加量为0.070%和0.700%时, 虽然花生油的过氧化值低于空白处理, 但比低添加量处理的花生油过氧化值要高, 可能是因为在较高添加量的情况下, 山楂叶熊果酸本身易被氧化产生过氧化自由基, 即熊果酸氧化产生的自由基同样可以诱发自由基的连锁反应, 促使油脂发生氧化, 使油脂的过氧化值急剧上升。因此, 山楂叶熊果酸的用量要适度。

图1 熊果酸添加量对花生油储存期的影响

空白油样在60℃条件下存放3 d, 其过氧化值即超出GB 10146—2015规定的标准（POV≤0.20 g/100 g）。而添加了0.005%的山楂叶熊果酸的油样, 在同一条件下存放至第9天过氧化值超出标准, 其保质期比空白油样延长了6 d, 证明了添加量为0.005%的山楂叶熊果酸对花生油的抗氧化活性最强, 为最佳添加量。

由图2可知, 玉米油的空白处理与添加山楂叶熊果酸的处理均随着存放时间的延长, 其过氧化值呈现出逐渐上升的趋势, 但不同处理间差异较大。在60℃条件下存放的前9 d, 空白处理对应的过氧化值最高, 氧化程度最大；存放第9天之后, 添加量为0.030%和0.300%的山楂叶熊果酸油样对应的过氧化值远超过了空白处理, 且随着添加量的增加其氧化程度越大, 说明在较高添加量情况下, 山楂叶熊果酸自身氧化程度加大, 对油脂起到促氧化作用, 不适宜添加到油脂中。而添加量在0.001%～0.005%山楂叶熊果酸的玉米油样品其对应过氧化值低于空白处理, 说明该添加量能够起到抗氧化剂的作用, 且以0.005%山楂叶熊果酸添加量效果最好。

与花生油样品不同, 在测定的15 d内, 空白处理和添加不同量的山楂叶熊果酸处理, 其对应的过氧化值均未超过GB 10146—2015规定的标准, 说明玉米油本身具有一定的抗氧化能力。

以上数据分析表明, 在植物油脂中山楂叶熊果酸在低添加量条件下能更好地起到抗氧化作用, 且以添加量为0.005%效果最好。

2.2 植物油中山楂叶熊果酸与合成抗氧化剂作用比较

熊果酸花生油中山楂叶熊果酸与合成抗氧化剂比较见图3, 熊果酸玉米油中与合成抗氧化剂比较见图4。

图3 熊果酸花生油中山楂叶熊果酸与合成抗氧化剂比较

图4 熊果酸玉米油中山楂叶熊果酸与合成抗氧化剂比较

由图3可知, 空白处理的花生油在测定时间里（除第1天）, 其过氧化值明显高于其他处理, 说明熊果酸及BHA、BHT均有一定的抗氧化能力。同时, 花生油的BHT处理优于BHA处理, 但与山楂叶熊果酸相比, 两者的抗氧化性能明显低于同浓度的山楂叶熊果酸, 这说明山楂叶熊果酸与合成类抗氧化剂相比, 可以有效抑制花生油的氧化反应。可能是山楂叶熊果酸中含有的活性基团可与油脂中的活性氧发生反应, 清除引起氧化反应的活性氧。

空白油样在60℃条件下存放3 d过氧化值即超出GB 10146—2015规定的标准（POV≤0.20 g/100 g）。添加了BHA和BHT的花生油样品, 在同一条件下存放到第5天过氧化值超出标准, 而添加了山楂叶熊果酸的花生油样品则推迟到第9天, 保质期比空白油样延长6 d, 比添加BHA和BHT处理样品延长了4 d, 表明了山楂叶熊果酸对花生油的抗氧性优于合成类抗氧化剂BHA和BHT。

由图4可知, 所有玉米油样品处理在存放期间均随着时间的延长的POV逐渐增加, 且在测定的前13 d, 各处理间差异不明显。在测定的第15天, 空白处理的过氧化值明显升高, 添加了BHA和BHT的玉米油样品其过氧化值低于空白处理, 但两者差异不显著。而添加了山楂叶熊果酸的玉米油样品, 其过氧化值最低, 抗氧化效果优于BHA与BHT, 这说明山楂叶熊果酸的抗氧化能力高于合成类抗氧化剂, 可以有效抑制玉米油的氧化。

与花生油样品不同, 在测定的15 d内, 空白处理和添加不同抗氧化剂的处理, 其对应的过氧化值均未超过GB 10146—2015规定的标准。

2.3 植物油中山楂叶熊果酸与增效剂的协同抗氧化作用比较

熊果酸花生油中山楂叶熊果酸与增效剂的协同效果比较见图5, 熊果酸玉米油中山楂叶熊果酸与增效剂的协同效果比较见图6

图5 熊果酸花生油中山楂叶熊果酸与增效剂的协同效果比较

图6 熊果酸玉米油中山楂叶熊果酸与增效剂的协同效果比较

由图5和图6可知, 山楂叶熊果酸与酒石酸、柠檬酸、维C复配对花生油和玉米油均有较好的抗氧化协同增效作用, 抗氧化效果优于该浓度的山楂叶熊果酸, 且添加了维C处理的花生油和玉米油过氧化值最低, 其次是柠檬酸, 增效效果最差为酒石酸。这可能是由于有机酸对油中某些金属离子有一定的螯合作用, 易形成金属盐, 能促进氧化的微量金属离子钝化, 降低催化油脂氧化的能力, 从而增加山楂叶熊果酸的抗氧化效果。而维C同时又是水溶性抗氧化剂, 在油体系中可有效分布在空气和油分子的界面, 提供氢原子与介质中的氧发生反应, 从而减少油脂中的氧含量, 达到延缓油脂氧化的作用, 因此增效效果更佳。

以上数据分析表明, 在植物油脂中, 山楂叶熊果酸与增效剂混合使用具有显著的协同抗氧化作用, 其中增效作用能力大小依次为维C＞柠檬酸＞酒石酸。

3 结论

（1）在植物油脂中山楂叶熊果酸在低添加量条件下能更好地起到抗氧化作用, 添加量为0.005%效果最好。

（2）在植物油脂中, 山楂叶熊果酸的抗氧化能力均高于BHA、BHT等合成类抗氧化剂。

（3）山楂叶熊果酸与酒石酸、柠檬酸、维C复配后, 对油脂有较好的抗氧化协同增效作用, 其抗氧化效果优于该浓度的山楂叶熊果酸, 且添加了维C处理效果最好, 其次是柠檬酸, 酒石酸增效效果最差。