复合天然抗氧化剂对紫苏籽油氧化稳定性的研究

吴晓红，高生平，陈宝宏，石雪萍

(1.江苏经贸职业技术学院 健康学院，南京 211168；2.南京工业大学 浦江学院，南京 211222)

紫苏(Perillafrutescens(L.) Britt.)，又称红苏、香苏等，是广泛种植于亚洲的一种油料作物，又是我国传统的药食两用植物[1]。紫苏籽作为紫苏的种子，其含油量高达30%～45%[2-3]。紫苏籽油富含多种不饱和脂肪酸，如油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸和硬脂酸[4]。相比于其他植物油，紫苏籽油的亚麻酸含量最高，可达54%～64%。经常食用紫苏籽油具有抗疲劳、抗炎、抗过敏和降血脂等作用，还具有健脑和提高记忆力等功效[5-6]。然而，高含量的亚麻酸会加速紫苏籽油在加工和贮藏期间的自动氧化和不稳定性,导致紫苏籽油的营养和感官品质下降[7]。

天然抗氧化剂通过延缓氧化变质来延长食用油的保质期，从而保障其安全、质量和功能[8]。迷迭香提取物(rosemary extract)是从迷迭香中提取的非挥发性混合物，其主要成分为萜类、黄酮和多酚等抗氧化物质[9]。Yang等[10]发现迷迭香提取物可降低植物油的过氧化值，延缓多不饱和脂肪酸降解。此外，丁香提取物中含有丁香酚、丁香酚乙酸酯、鼠李素等成分，具有抗氧化、抑菌、抗炎、保鲜等功能活性，还具有良好的热稳定性和酸碱稳定性[11]。李述日[12]发现添加质量分数为0.05%的丁香酚可显著抑制花生油的油脂氧化。因此，天然抗氧化剂作为控制脂质氧化的食品添加剂受到了越来越多的关注。迷迭香提取物和丁香提取物可作为天然抗氧化剂代替合成抗氧化剂应用于食用油储存中。

目前，将迷迭香提取物和丁香提取物应用于植物油脂氧化作用的研究报道还较少。本研究以紫苏籽油为研究对象，探究迷迭香提取物、丁香提取物及其组合对紫苏籽油在油脂加速氧化过程中过氧化值、酸价、茴香胺值、羰基价、硫代巴比妥酸值及体外抗氧化活性的影响，以期为紫苏籽油的贮藏提供参考，并为后续开发不同食用油脂天然抗氧化剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫苏籽油：辽宁长白仙子生物科技有限公司；迷迭香提取物：青岛品味天然食品有限公司；丁香提取物：西安新合生物科技有限公司；无水乙醇、硫酸亚铁、重硫酸钾、双氧水、冰乙酸、可溶性淀粉、碘化钾、硫代硫酸钠、氢氧化钾、硼酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐(ABTS)：均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HH-4 数显恒温水浴锅 常州亿通分析仪器制造有限公司；101-2A 电热恒温鼓风干燥箱 山东屹盛重工科技有限公司；AE223 电子分析天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；UV759CRT 紫外可见分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司；PK-16 台式高速离心机 湖南平科科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

参考李媛媛等[13]的方法制备样品，略有修改，具体操作：以200 g紫苏籽油为基准，分别添加质量分数为0.05%迷迭香提取物(迷迭香提取物组)、0.05%丁香提取物(丁香提取物组)及其复配的组合(0.05%迷迭香提取物和0.05%丁香提取物，迷迭香提取物+丁香提取物组)，制成待测样品。由于紫苏籽油在常温条件下油脂氧化速度较慢，故本实验采用Schaal法(63±1) ℃恒温干燥箱加速油脂氧化，进行为期28 d的实验。样品每隔24 h搅拌一次，每隔7 d取样一次，测定相关指标。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 过氧化值

参考GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》测定过氧化值。

1.3.2.2 酸价

参考GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》测定酸价。

1.3.2.3 茴香胺值

参考GB/T 24304—2009《动植物油脂 茴香胺值的测定》测定茴香胺值。

1.3.2.4 羰基价

参考GB 5009.230—2016《食品安全国家标准 食品中羰基价的测定》测定羰基价。

1.3.2.5 硫代巴比妥酸值

参考GB/T 35252—2017《动植物油脂 2-硫代巴比妥酸值的测定 直接法》测定硫代巴比妥酸值。

1.3.2.6 DPPH自由基清除能力

参考赵荣敏[14]的方法，略有修改，具体操作：吸取1 mL 0.01 g/mL紫苏籽油/乙醇溶液，加入等体积的0.1 mmol/L DPPH甲醇溶液，混匀后，于室温下避光反应30 min，于517 nm下测定吸光度。空白组以无水乙醇代替样品液。DPPH自由基清除率计算公式如下：

DPPH自由清除率(%) = (1-A样品/A空白)×100。

式中：A样品和A空白分别为样品和空白对照的吸光度。

1.3.2.7 ABTS自由基清除能力

参考王未君等[15]的方法，略有修改，具体操作：吸取1 mL 0.01 g/mL紫苏籽油/乙醇溶液，加入4 mL ABTS稀释液(ABTS溶液配制：称取12.23 mg重硫酸钾定容于10 mL容量瓶中，另称取76.82 mg ABTS定容于10 mL容量瓶中，将两种溶液按体积比1∶1混匀后置于室温下避光反应16 h，反应结束后用乙醇稀释至吸光度为0.7±0.02，室温避光反应30 min)，于734 nm下测定吸光度。空白以无水乙醇代替样品液。ABTS自由基清除率计算公式如下：

ABTS自由清除率(%)=(1-A样品/A空白)×100。

式中：A样品和A空白分别为样品和空白对照的吸光度。

1.4 数据处理

上述实验均重复3次，数据结果以“平均值±标准差”的形式表示。采用GraphPad Prism 8软件作图。

2 结果与分析

2.1 天然抗氧化剂对紫苏籽油过氧化值的影响

过氧化值是用来测定食用油贮藏期间氧化的初级产物量，反映油脂氧化的初级阶段[16]。紫苏籽油在加速氧化过程中过氧化值的变化见图1。

图1 紫苏籽油加速氧化过程中过氧化值的变化Fig.1 Change of peroxide value during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图1可知，在加速氧化过程中，紫苏籽油的过氧化值随时间的延长逐渐升高，但对照组的上升速率高于其他添加天然抗氧化剂处理组。在加速氧化7 d时，对照组中紫苏籽油的过氧化值为6.89 meq/kg，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的过氧化值分别为5.35，5.96，4.74 meq/kg，均低于国家标准GB 2716—2018《食品安全国家标准 植物油》对植物油过氧化值的最高限量(6 meq/kg)标准，说明天然抗氧化剂可减缓紫苏籽油贮藏期间过氧化值的升高。在加速氧化28 d后，对照组中紫苏籽油的过氧化值高达16.13 meq/kg，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的过氧化值比对照组分别降低了17.54%、10.29%、25.73%。这可能是由于贮藏期间迷迭香提取物组和丁香提取物中的酚类物质逐渐释放，降低了油脂氧化的速率，减少了不饱和脂肪酸的损失，从而维持了紫苏籽油的品质。由此可知，迷迭香提取物和丁香提取物的复配能最大程度减缓紫苏籽油贮藏期间过氧化值的升高。

2.2 天然抗氧化剂对紫苏籽油酸价的影响

酸价是判断油脂贮藏期间发生水解或裂解反应程度的一个重要指标，可用于揭示油脂中游离脂肪酸的含量。紫苏籽油在加速氧化过程中酸价的变化见图2。

图2 紫苏籽油加速氧化过程中酸价的变化Fig.2 Change of acid value during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图2可知，经加速氧化处理的紫苏籽油的酸价随时间的不断延长均呈逐渐上升的趋势。由于紫苏籽油在贮藏过程中，油脂被不断氧化成游离脂肪酸，从而导致酸价逐渐升高。加速氧化28 d后，对照组、迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的酸价分别为1.58，1.47，1.43，1.34 mg/g，均低于国家标准GB 2716—2018《食品安全国家标准 植物油》对植物油酸价的最高限量(3 mg/g)标准，这与王斌[17]的抗氧化剂对花椒籽油贮藏品质的研究结果具有相同趋势。由此可知，迷迭香提取物和丁香提取物的复配能明显抑制酸价的升高，维持紫苏籽油的品质。

2.3 天然抗氧化剂对紫苏籽油茴香胺值的影响

油脂氧化会生成大量的氢过氧化物，而氢过氧化物性质极不稳定，易进一步分解形成醛、酮、酸等小分子物质。茴香胺值则用于反映食用油中醛、酮、醌等二级产物的含量。紫苏籽油在加速氧化过程中茴香胺值的变化见图3。

图3 紫苏籽油加速氧化过程中茴香胺值的变化Fig.3 Change of anisidine value during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图3可知，在加速氧化过程中，随着氧化时间的不断延长，紫苏籽油的茴香胺值均呈逐渐上升的趋势，但天然抗氧化剂处理组中茴香胺值的上升速率要低于对照组。新鲜紫苏籽油的茴香胺值仅为0.69，加速氧化7 d后，对照组和丁香提取物组中紫苏籽油的茴香胺值分别迅速升高至7.23和4.76，而迷迭香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的茴香胺值分别仅为1.15和0.91，这一结果表明迷迭香提取物组可显著抑制紫苏籽油茴香胺值的升高，且效果要优于丁香提取物。加速氧化28 d后，对照组中紫苏籽油的茴香胺值为9.76，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的茴香胺值比对照组分别降低了17.62%、16.49%、34.12%。刘国艳等研究表明，植物提取物中酚类物质能有效地延缓猪油的氧化酸败，降低茴香胺值。迷迭香提取物和丁香提取物的复配能有效地降低油脂氧化速率，从而减少紫苏籽油茴香胺值的升高。

2.4 天然抗氧化剂对紫苏籽油羰基价的影响

羰基价是油脂热劣变的灵敏指标，可反映油脂酸败劣变的程度。紫苏籽油在加速氧化过程中羰基价的变化见图4。

图4 紫苏籽油加速氧化过程中羰基价的变化Fig.4 Change of carbonyl value during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图4可知，随着紫苏籽油加速氧化时间的延长，所有处理组的羰基价均呈不断上升的趋势。新鲜紫苏籽油的羰基价仅为0.11 meq/kg，加速氧化7 d后，对照组中紫苏籽油的羰基价迅速升至0.55 meq/kg，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的羰基价分别为0.27，0.33，0.19 meq/kg，这一结果表明植物源天然抗氧化剂能有效地抑制羰基价的上升。加速氧化28 d后，对照组中紫苏籽油的羰基价为2.42 meq/kg，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的茴香胺值比对照组分别降低了19.42%、8.68%、30.17%。李亚茹等[18]研究发现植物多酚对油茶籽油贮藏过程中的羰基价上升具有明显的抑制作用，从而增加了油茶籽油的氧化稳定性。由此可知，迷迭香提取物和丁香提取物的复配能最大程度地抑制紫苏籽油加速氧化期间羰基价的上升，具有一定的抗油脂氧化功效。

2.5 天然抗氧化剂对紫苏籽硫代巴比妥酸值的影响

不饱和脂肪氧化通常以自动氧化的方式进行，遵循自由基链式反应机制，导致产品产生异味，降低食用油品质，甚至产生醛类等有害物质[19]。紫苏籽油在加速氧化过程中硫代巴比妥酸值的变化见图5。

图5 紫苏籽油加速氧化过程中硫代巴比妥酸值的变化Fig.5 Change of thiobarbituric acid value during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图5可知，在加速氧化过程中，硫代巴比妥酸值逐渐增加，对照组中紫苏籽油的硫代巴比妥酸值增加速率较快，而与对照组相比，添加天然抗氧化剂处理的紫苏籽油硫代巴比妥酸值上升较慢。加速氧化28 d后，对照组中紫苏籽油的硫代巴比妥酸值为27.35 μg/100 g，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的硫代巴比妥酸值比对照组分别降低了24.86%、15.76%、35.39%，这与李媛媛等不同天然抗氧化剂对亚麻籽油氧化稳定性的联合增效作用的研究具有相同趋势。由上述结果可知，迷迭香提取物和丁香提取物等植物源天然抗氧化剂均能抑制紫苏籽油硫代巴比妥酸值的升高，其中，迷迭香提取物和丁香提取物复配使用的效果最好。

2.6 天然抗氧化剂对紫苏籽体外抗氧化活性的影响

抗氧化是维持生物体内稳态的积极生理过程，机体在代谢过程中会产生各种自由基，自由基过量会引起氧化应激反应，从而危害机体健康[20]。紫苏籽油在加速氧化过程中DPPH自由基清除率的变化见图6。

图6 紫苏籽油加速氧化过程中DPPH自由基清除率的变化Fig.6 Change of DPPH free radical scavenging rate during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图6可知，在加速氧化过程中，随着氧化时间的不断延长，所有处理组的DPPH自由基清除率均呈下降的趋势。新鲜紫苏籽油的DPPH自由基清除率可达83.64%，而加速氧化28 d后，对照组中紫苏籽油的DPPH自由基清除率为20.37%，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的DPPH自由基清除率比对照组分别提高了48.01%、30.14%、76.19%，这与王斌的研究结果相一致。迷迭香提取物和丁香提取物等植物源天然抗氧化剂均能减缓紫苏籽油DPPH自由基清除能力的下降，其中，迷迭香提取物和丁香提取物复配使用的效果最好。

紫苏籽油在加速氧化过程中ABTS自由基清除率的变化见图7。

图7 紫苏籽油加速氧化过程中ABTS自由基清除率的变化Fig.7 Change of ABTS free radical scavenging rate during the accelerated oxidation of perilla seed oil

由图7可知，在加速氧化过程中，随着氧化时间的不断延长，紫苏籽油的ABTS自由基清除率均呈逐渐下降的趋势，但天然抗氧化剂处理组中ABTS自由基清除率的下降速率低于对照组。新鲜紫苏籽油的ABTS自由基清除率可达91.33%，而加速氧化28 d后，对照组中紫苏籽油的ABTS自由基清除率仅为40.52%，而迷迭香提取物组、丁香提取物组和迷迭香提取物+丁香提取物组中紫苏籽油的ABTS自由基清除率比对照组分别提高了36.18%、38.65%、57.87%，这与王未君等的研究结果相一致。迷迭香提取物和丁香提取物的复配使用能最大程度地减缓紫苏籽油贮藏期间体外抗氧化活性的下降。

3 结论

本实验以紫苏籽油为原料，使用不同的植物天然抗氧化剂(迷迭香提取物、丁香提取物及其组合)对紫苏籽油进行油脂氧化试验。在加速氧化过程中，相比对照组，这些植物天然抗氧化剂均会抑制紫苏籽油的过氧化值、酸价、茴香胺值、羰基价、硫代巴比妥酸值的上升，降低紫苏籽油的油脂氧化速率。加速氧化28 d后，经迷迭香提取物和丁香提取物复配使用的效果最好，过氧化值、酸价、茴香胺值、羰基价、硫代巴比妥酸值分别为11.98 meq/kg、1.34 mg/g、6.43、1.69 meq/kg、17.67 μg/100 g。此外，加速氧化28 d后，添加迷迭香提取物和丁香提取物复配处理的紫苏籽油的DPPH和ABTS自由基清除率分别比对照组提高了76.19%和57.87%。综上所述，本研究揭示了不同植物源天然抗氧化剂在油脂氧化稳定性方面的差异，为后续开发不同食用油脂天然抗氧化剂提供了理论依据。