香蕉皮中黑色素的提取及其對(duì)不同油脂的抗氧化作用研究

◎ 劉曉娜，蔣慧蘭，林廣宇，何 微，蔡秋彤

（青島工學(xué)院，山東 青島 266300）

香蕉是我國(guó)華南地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物，具有產(chǎn)量大、不易保存的特點(diǎn)。在許多香蕉產(chǎn)地，以香蕉果肉為原料進(jìn)行副食品加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量廢棄香蕉皮，香蕉皮因腐爛造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

由于黑色素特殊的理化性質(zhì)，其在食品工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，如糖果、糕點(diǎn)、巧克力、果醬等方面[1]。研究表明，黑色素具有強(qiáng)抗氧化和清除自由基的功能，這將大大促進(jìn)天然黑色素在食品抗氧化中的應(yīng)用[2-3]。目前，有研究者從香蕉皮中提取黑色素并研究證明香蕉皮黑色素具有抗氧化作用[4-7]。本研究旨在確定香蕉皮黑色素的提取工藝，將黑色素應(yīng)用于油脂中與合成抗氧化劑BHA、BHT的抗氧化性能進(jìn)行比較，研究分析香蕉皮黑色素的抗氧化能力及對(duì)延長(zhǎng)油脂保存期的效果，以期為香蕉皮黑色素在食品中的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

香蕉皮（產(chǎn)于海南），油脂樣品（購(gòu)于超市）：玉米油、雞油。

鹽酸、氫氧化鈉、BHA、BHT、可溶性淀粉、氯仿、硫代硫酸鈉、冰乙酸、碘化鉀。

1.2　儀器

數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4、101-3A型電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子天平FA1004、722N可見分光光度計(jì)、精密電子天平LT502E、80-2電動(dòng)離心機(jī)。

1.3　方法

1.3.1香蕉皮黑色素的制備

（1）原料制備。刮取香蕉皮內(nèi)層軟皮發(fā)黑部位放置48 h，用濃鹽酸浸泡5 h，離心取沉淀，將沉淀裝入燒杯備用[4-5]。

（2）提取過(guò)程。稱取處理后的香蕉皮固形物，置于容量瓶中。按一定的固液比加入1 mol/L氫氧化鈉溶液于80 ℃恒溫水浴鍋中浸提，冷卻，調(diào)pH離心，加入2 mol/L鹽酸沉淀后離心，同法二次提取，用去離子水多次洗沉淀，直至黑色素溶液為中性，放入（60±0.5）℃的恒溫箱中干燥，即得香蕉皮黑色素[4-5]。

（3）將制得的黑色素用0.01 mol/L氫氧化鈉溶液溶解在波長(zhǎng)為410 nm處測(cè)量吸光度值。

1.3.2正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件。以提取溫度、加堿后溶液pH值、提取時(shí)間作為考察對(duì)象，以提取物溶液的吸光度值為提取工藝優(yōu)化指標(biāo)，每個(gè)因素選用3個(gè)水平，選用L3(9)正交表[5]（見表1）。

1.3.3油脂抗氧化實(shí)驗(yàn)

采用烘箱自氧化法，稱取50 g樣油，置于燒杯中，加入一定量的黑色素或合成抗氧化劑。充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，置于?0±0.5）℃的恒溫箱中，每隔12 h攪拌一次，并交換它們?cè)诤銣叵渲械奈恢茫铀倨溲趸?，按照GB 5009.227-2016的方法每天測(cè)定其過(guò)氧化值（POV值）[8-10]。

2　結(jié)果與分析

2.1　正交試驗(yàn)結(jié)果

正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，試驗(yàn)中3個(gè)因素對(duì)黑色素提取率的影響順序?yàn)樘崛囟龋咎崛r(shí)間＞加堿后溶液pH值，且最適宜的條件為A2B2C2。經(jīng)對(duì)比驗(yàn)證，A2B2C2的吸光度值比A2B1C2要高。根據(jù)最適宜的條件提取出的黑色素提取率最高，因此提取黑色素最適宜的條件可確定為提取溫度80℃，提取時(shí)間15 min，加堿后溶液pH值11。

2.2　不同濃度香蕉皮黑色素對(duì)玉米油抗氧化作用影響

由圖1可知，香蕉皮黑色素對(duì)玉米油有一定的抗氧化作用，并且在一定范圍內(nèi)隨著黑色素的添加量增大，玉米油的過(guò)氧化值隨之降低。因此當(dāng)添加量達(dá)到0.20%時(shí)，黑色素對(duì)玉米油抗氧化效果最明顯，其抑制玉米油氧化酸敗產(chǎn)生的過(guò)氧化物能力最強(qiáng)，此時(shí)油脂穩(wěn)定。

圖1　不同濃度香蕉皮黑色素對(duì)玉米油抗氧化作用影響圖

2.3　不同濃度香蕉皮黑色素對(duì)雞油抗氧化作用影響

由圖2可知，香蕉皮黑色素對(duì)雞油有一定的抗氧化作用，并且在一定范圍內(nèi)黑色素的添加量與抗氧化效果呈正比。因此當(dāng)添加量達(dá)到0.20%時(shí)，黑色素對(duì)雞油抗氧化效果最明顯，其抑制雞油氧化酸敗產(chǎn)生的過(guò)氧化物能力最強(qiáng)，此時(shí)油脂穩(wěn)定。

圖2　不同濃度香蕉皮黑色素對(duì)雞油抗氧化作用的影響圖

2.4　香蕉皮黑色素與合成抗氧化劑對(duì)玉米油抗氧化效果比較

由圖3可知，0.20%的黑色素與0.20%BHA和0.20%BHT對(duì)雞油抗氧化效果強(qiáng)弱順序?yàn)锽HT＞香蕉皮黑色素＞BHA。在1～5 d，添加的黑色素表現(xiàn)出的抗氧化效果遠(yuǎn)優(yōu)于同濃度的合成抗氧化劑BHA的效果，但稍弱于同濃度的BHT，說(shuō)明香蕉皮黑色素可以作為一種天然抗氧化劑使用。

圖3　香蕉皮黑色素與合成抗氧化劑對(duì)玉米油抗氧化效果比較圖

2.5　香蕉皮黑色素與合成抗氧化劑對(duì)雞油抗氧化效果比較

由圖4可知，0.20%的黑色素與0.20%BHA和0.20%BHT對(duì)雞油抗氧化效果強(qiáng)弱順序?yàn)锽HT＞香蕉皮黑色素＞BHA。在1～5d，添加的黑色素表現(xiàn)出的抗氧化效果遠(yuǎn)優(yōu)于同濃度的合成抗氧化劑BHA的效果，但弱于同濃度的BHT，說(shuō)明香蕉皮黑色素可以作為一種天然抗氧化劑使用。

圖4　香蕉皮黑色素與合成抗氧化劑對(duì)雞油抗氧化效果比較圖

3　結(jié)論

（1）當(dāng)提取溫度80 ℃，提取時(shí)間15 min，加堿后溶液pH值11時(shí)，堿-酸法提取香蕉皮黑色素效果最佳。

（2）香蕉皮黑色素對(duì)油脂具有一定的抗氧化作用。在玉米油和雞油中，黑色素最佳添加量均為0.20%，并且在一定范圍內(nèi)黑色素的添加量與抗氧化效果呈正相關(guān)。

（3）當(dāng)香蕉皮黑色素添加量為0.20%時(shí)對(duì)油樣的抗氧化效果優(yōu)于0.20%的BHA，說(shuō)明香蕉皮黑色素可作為一種天然抗氧化劑使用。

4　結(jié)語(yǔ)

目前，呈黑色的烘焙食品和巧克力食品深受大眾的喜愛(ài)，但這些食品富含油脂極易氧化變質(zhì)，然而香蕉皮黑色素具有良好的抗氧化活性和生理活性，能夠抗氧化之余增加食品的營(yíng)養(yǎng)。因此香蕉皮黑色素作為新型天然抗氧化劑具有良好的研究前景，也是今后食品抗氧化劑發(fā)展的趨勢(shì)。