調(diào)味香辛料草豆蔻精油成分及其在菜籽油中的抗氧化

張怡,李榮，姜子濤,2*

(1.天津商業(yè)大學(xué) 生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134；2.天津天獅學(xué)院 食品工程學(xué)院，天津 301700)

在日常生活中，多數(shù)食品易腐敗變質(zhì)，其中富含油脂的食品貨架期短，較易腐敗變質(zhì)，尤其是富含不飽和脂肪酸的食品極易被氧化，產(chǎn)生刺激性氣味，因此抗氧化劑常被添加在油脂中防止其腐敗變質(zhì)[1]。目前使用較為廣泛的人工抗氧化劑，例如沒食子酸丙酯(PG)、叔丁基對(duì)羥基茴香醚(BHA)、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚(BHT)、特丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)等，由于其具有一定毒性，其中BHT和BHA已分別被美國(guó)和日本等國(guó)禁用[2-3]。因此，天然抗氧化劑的研發(fā)愈發(fā)受到重視，許多調(diào)味香辛料等植物的提取物具有一定的抗氧化作

用，例如精油、黃酮、多酚、皂苷和植物甾醇等具有較好的效果[4-8]。

草豆蔻(AlpiniakatsumadaiHayata)主要分布于我國(guó)云南、廣西等地，作為我國(guó)傳統(tǒng)的調(diào)味香辛料，具有一定的抗氧化、抑制腫瘤、抑菌、抗炎等藥用價(jià)值[9-10]。其提取物具有多種成分，如精油類、黃酮、二苯基庚烷類等，其中精油類和黃酮具有較好的抗氧化活性[11-13]。

前文中作者采用響應(yīng)面法優(yōu)化了草豆蔻精油(AKEO)的超聲-微波輔助提取條件，制備了β-環(huán)糊精鉀有機(jī)骨架的AKEO包結(jié)物(K-β-CD-MOF-AKEO)[14]。本文利用GC-MS鑒定了AKEO的化學(xué)成分，并將精油及包結(jié)物用于菜籽油的抗氧化，研究了不同處理方法下菜籽油的過氧化值和酸價(jià)的變化，為草豆蔻及天然抗氧化劑的研究提供了有價(jià)值的參考。

1 材料、儀器、實(shí)驗(yàn)方法

1.1 材料與儀器

草豆蔻：購(gòu)于云南，粉碎約40目備用；菜籽油(純天然熱榨法生產(chǎn)，不含抗氧化劑)：購(gòu)于西安，于4 ℃冰箱中避光保存；甲醇、無水乙醇：天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠；無水硫酸鈉：天津市科密歐科技有限公司；氫氧化鉀：天津市化學(xué)試劑三廠；α-蒎烯：Sigma試劑公司；蒸餾水：實(shí)驗(yàn)室自制。

FW100高速萬能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；CW2000超聲-微波協(xié)同萃取/反應(yīng)儀 上海新拓微波公司；AUY120電子天平 日本島津公司；Trace 1310TSQ 8000 Evo氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)Thermo Fisher公司；FD5-3冷凍干燥機(jī) 美國(guó)GOLD-SIM公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；純水機(jī) 上海Heal Force公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 AKEO的提取

按照參考文獻(xiàn)[14]的方法提取AKEO。所獲得的精油經(jīng)無水硫酸鈉干燥，0.22 μm膜過濾后置于棕色瓶中備用。

1.2.2 GC-MS/MS鑒定AKEO成分

1.2.2.1 色譜條件

色譜柱：Thermo TR-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：50 ℃保持1 min，以3 ℃/min 升至200 ℃，以20 ℃/min升至280 ℃，保持10 min；載氣(He)流速1.0 mL/min，進(jìn)樣量0.4 μL；分流比60∶1。

1.2.2.2 質(zhì)譜條件

電子轟擊離子源(EI)；電子束能量70 eV；傳輸線溫度250 ℃；離子源溫度250 ℃；質(zhì)量掃描范圍 50～450 m/z。

以C8～C40烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液計(jì)算保留指數(shù)。分析結(jié)束后，利用系統(tǒng)自帶的Mainlib Library和Replib Library數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合保留指數(shù)對(duì)精油成分定性，并按照峰面積占比計(jì)算精油各成分的百分比含量。

1.2.3 K-β-CD-MOF-AKEO在菜籽油中的應(yīng)用

1.2.3.1 試驗(yàn)樣品的制備和取樣方法

參考文獻(xiàn)[15]并稍作修改。分別稱取50.0 g菜籽油于9個(gè)干凈且干燥的燒杯中；再稱取K-β-CD-MOF-AKEO 100.0 mg溶解于1.0 mL 60%無水乙醇中，配制成10%的AKEO溶液，用移液槍依次吸取K-β-CD-MOF-AKEO溶液50，100，250，500 μL分別加入含50.0 g菜籽油的每個(gè)燒杯中，此時(shí)相當(dāng)于AKEO量依次為菜籽油重量的0.01%、0.02%、0.05%和0.1%；同理制得添加AKEO添加量為0.01%、0.02%、0.05%和0.1%的處理組。以不加入任何物質(zhì)的純凈菜籽油作為對(duì)照，封好存放于60 ℃烘箱中，每12 h攪拌1次，每2 d測(cè)定1次抗氧化性能指標(biāo)。

1.2.3.2 過氧化值(POV)的測(cè)定

按照GB 5009.227-2016《食品中過氧化值的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定，每次測(cè)定重復(fù)3次。

1.2.3.3 酸價(jià)的測(cè)定

按照GB 5009.229-2016《食品中酸價(jià)的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定，每次測(cè)定重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 草豆蔻精油成分的GC-MS結(jié)果

采用GC-MS對(duì)草豆蔻精油進(jìn)行了定性和定量分析，總離子流圖見圖1，化學(xué)成分及含量見表1。

圖1 AKEO的GC-MS總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of AKEO

編號(hào)化合物保留時(shí)間(min)保留指數(shù)分子式相對(duì)含量(%)1α-蒎烯7.6933C10H160.22莰烯8.1948C10H160.43β-蒎烯9.1977C10H160.14α-月桂烯9.7993C10H160.25α-水芹烯10.21006C10H160.16松油烯10.71018C10H160.17鄰傘花烴11.11027C10H140.38檸檬烯11.21030C10H160.89桉葉油醇11.31032C10H18O0.710苯乙醛12.01047C8H8Otr*11γ-松油烯12.51060C10H160.112氧化芳樟醇13.11075C10H18O20.213小茴香酮13.71090C10H16O0.714p-傘花烴13.91093C10H120.115香芹酮14.31102C10H14Otr16芳樟醇14.51107C10H18O2.517順式玫瑰醚14.81114C10H18Otr18小茴香醇15.11121C10H18O1.019樟腦16.31147C10H16O2.420莰烯水合物16.61154C10H18O0.321異冰片17.01163C10H18O1.122龍腦17.51174C10H18O3.123萜品烯17.91183C10H18O0.824α-松油醇18.71201C10H18O4.525正癸醛19.01209C10H20O0.226乙酸辛酯19.31215C10H20O21.027乙酸小茴香酯19.61222C10H20O20.328香茅醇20.21235C10H20O0.329香葉醇21.41262C10H18O0.2304-癸烯-1-醇21.51266C10H20O1.431正癸醇22.31283C10H22O3.632乙酸冰片酯22.61289C12H20O22.033茴香腦22.81293C10H12O2.534壬基醋酸酯23.71314C11H22O20.135香葉酸甲酯24.31327C11H18O20.2362-十二烯醛24.51333C12H22Otr37乙酸香茅酯25.51356C12H22O20.838乙酸苯丙基酯26.31375C11H14O20.439α-古巴烯26.41378C15H240.440乙酸香葉酯26.91389C12H20O22.441異石竹烯27.91412C15H246.042乙酸癸酯28.11418C12H24O27.943石竹烯28.31424C17H280.944蛇麻烯29.91462C15H245.845?-木羅烯30.71481C15H240.3

續(xù) 表

表1中的精油成分的相對(duì)含量是通過各成分峰面積占比計(jì)算得到的。采用GC-MS標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)對(duì)比和保留指數(shù)比較法，從AKEO中鑒定出67種成分，主要為萜醇類和萜烯類化合物。AKEO的主要成分為金合歡醇(8.1%)、乙酸癸酯(7.9%)、異石竹烯(6.0%)、α-松油醇(4.5%)、蛇麻烯(5.8%)和反式-橙花叔醇(5.3%)，與現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道基本一致[16-18]。

2.2 AKEO及其K-β-CD-MOF-AKEO包結(jié)物在菜籽油中的抗氧化應(yīng)用

2.2.1 過氧化值(peroxide value，POV)的測(cè)定

不同處理組菜籽油在實(shí)驗(yàn)過程中過氧化值的變化結(jié)果見圖2。

圖2 不同處理組菜籽油在實(shí)驗(yàn)過程中過氧化值的變化

過氧化值是衡量油脂氧化程度的重要指標(biāo)，有研究表明油脂過氧化值的變化可以反映其變質(zhì)油脂的細(xì)胞毒性、氣味總的變化等[19]。菜籽油在不斷加熱過程中發(fā)生自動(dòng)氧化，形成氫過氧化物，進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)生成醛、酮、酸、醇等次級(jí)氧化產(chǎn)物，具有較強(qiáng)的氧化性[20]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也反映出這樣的規(guī)律，由圖2可知，隨著天數(shù)的增多，各處理組的過氧化值都在逐漸升高。

2.2.2 酸價(jià)的測(cè)定

不同處理組菜籽油在實(shí)驗(yàn)過程中酸價(jià)的變化結(jié)果見圖3。

酸價(jià)是指中和1 g待測(cè)物質(zhì)需要的氫氧化鉀的毫克數(shù)。由圖3可知，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，酸價(jià)在逐漸上升，可能是菜籽油中的脂肪酸在加熱條件下與水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生游離脂肪酸的解離造成的[21]。

圖3 不同處理組菜籽油在實(shí)驗(yàn)過程中酸價(jià)的變化。

過氧化值與酸價(jià)均隨著各處理組樣品添加量的增多，增長(zhǎng)速度逐漸減慢，呈現(xiàn)一個(gè)正相關(guān)關(guān)系?？赡苁遣荻罐⒕椭兴妮祁愇镔|(zhì)、醇類物質(zhì)等與氫過氧化物分解形成的自由基發(fā)生反應(yīng)，從而減少次級(jí)氧化產(chǎn)物的生成，減緩過氧化值和酸價(jià)的增長(zhǎng)，延長(zhǎng)油脂的貯藏期。AKEO所含的萜醇類、酚類物質(zhì)包含的羥基可能作為供氫體，提供氫原子給過氧自由基生成過氧化氫，中斷鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)[22]。Shahidi等[23]對(duì)氫過氧化物的裂解途徑提出的解釋如下：氫過氧化物裂解O-O鍵生成OH自由基，進(jìn)一步分解成醛、醇等小分子[24]。而AKEO中的萜烯、烯烴等成分含有的碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)可以與OH自由基發(fā)生加成反應(yīng)[25]，減少后續(xù)小分子物質(zhì)的生成。

采用K-β-CD-MOF-AKEO處理的菜籽油的過氧化值比未經(jīng)過處理的菜籽油低46.6%～69.4%，酸價(jià)的增長(zhǎng)相比低45.0%～78.8%；采用AKEO處理的菜籽油的過氧化值比未經(jīng)過處理的菜籽油低26.6%～64.3%，酸價(jià)的增長(zhǎng)相比低24.7%～55.3%，說明AKEO經(jīng)過包埋后熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，且在壁材的保護(hù)下有了一定的緩釋作用，增加了精油的抗氧化時(shí)效，提高了AKEO的抗氧化能力[26-27]。

3 結(jié)論

GC-MS定性定量分析結(jié)果表明AKEO的主要成分是金合歡醇(8.1%)、乙酸癸酯(7.9%)、異石竹烯(6.0%)、α-松油醇(4.5%)、蛇麻烯(5.8%)和反式-橙花叔醇(5.3%)。AKEO和K-β-CD-MOF-AKEO均可有效地抑制菜籽油的氧化變質(zhì)和酸價(jià)的提升，其抑制效果隨AKEO和K-β-CD-MOF-AKEO添加量的增加而顯著增強(qiáng)，且K-β-CD-MOF-AKEO顯示出更持久的抗氧化效果。