橄欖苦苷對核桃油抗氧化穩(wěn)定性的研究

田 雨 包媛媛 林 奇 楊 明 高聰聰 杜 鵬

(云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，昆明 650201)

核桃油中不飽和脂肪酸含量較高，在人體健康的血壓調(diào)節(jié)、糖尿病預防等方面都有良好保健作用[1-3]，然而在加工、儲藏、銷售時易存在油脂變質(zhì)情況，不僅破壞了其內(nèi)部的營養(yǎng)成分，還危害了身體健康，因此將添加抗氧化劑加入油脂以延緩氧化，延長貨架期是一種最為有效的手段。目前我國常用的抗氧化劑丁基羥基茴香醚(BHA)、二丁基羥基甲苯(BHT)、叔丁基對苯二酚(TBHQ)等都是化學合成的，存在一定的毒性和副作用，已被一些國家限制或禁止使用[4-5]。對天然抗氧化劑的應用研究以取代化學合成抗氧化劑已成趨勢。橄欖苦苷是一種裂環(huán)烯醚萜類多酚化合物，有抗菌[6-7]、抗氧化[8-9]、降血壓[10-11]、抗腫瘤抗病毒[12-14]等功效，且主要存在于橄欖葉中。人們長期以來更關(guān)注研究橄欖果和橄欖油的食品實用性，而其葉卻因大量修剪而廢棄，未得到合理利用而造成資源浪費。目前，已有較多有關(guān)橄欖苦苷的抗氧化活性研究報道，但鮮見將橄欖苦苷用于核桃油抗氧化的報道。研究對橄欖苦苷進行優(yōu)化提取工藝，并研究了橄欖苦苷對核桃油的抗氧化效果，以期能為核桃油的抗氧化提供依據(jù)，并為木本油料作物的油脂產(chǎn)業(yè)升級提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃油：由采購于云南漾濞的核桃壓榨而得；橄欖葉：云南省林業(yè)科學院采集而得。

冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、可溶性淀粉、異丙醇、乙醚、氫氧化鈉、酚酞均為分析純；DPPH、TBHQ、VC、檸檬酸；橄欖苦苷：實驗室自制；乙晴(色譜純)。

1.2 儀器與設備

RG-306榨油機；FW-200高速粉碎機；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；1200高效液相色譜儀；DHG-9240A電熱鼓風干燥箱；SK2200B超聲波清洗器；722可見分光光度計。

1.3 實驗方法

1.3.1 核桃油的提取

直接由榨油機壓榨核桃仁，再抽濾除雜而得。

1.3.2 核桃油抗氧化穩(wěn)定性

1.3.2.1 核桃油預處理

依次準確稱取0.015、0.03、0.045、0.06、0.075 g橄欖苦苷樣品，分別加入到裝有150 g核桃油的250 mL碘量瓶中，超聲2 min，使橄欖苦苷與核桃油充分溶解，配成濃度分別為100、200、300、400、500 mg/kg的核桃油樣。分別依次精密稱取0.03 g的TBHQ、VC和檸檬酸加入到裝有150 g核桃油的250 mL碘量瓶中，超聲2 min，使抗氧化劑與核桃油充分溶解，配成濃度都為200 mg/kg的核桃油樣作為對照，同時以不添加橄欖苦苷純樣的核桃油作為空白。將所有核桃油樣置于(60±1) ℃的恒溫干燥箱中，每隔2 d測定核桃油的POV、AV、DPPH、羥自由基和總抗氧化能力，觀察核桃油在10 d內(nèi)的氧化變質(zhì)情況。

1.3.2.2 核桃油過氧化值的測定[15]

根據(jù)GB 5009.227—2016中的滴定法測定。

1.3.2.3 清除DPPH自由基能力的測定

參看文獻[16]，以乙酸乙酯溶液作為調(diào)零參。

式中：Ai為樣品與DPPH反應液于517 nm的吸光度；Ai0為樣品與乙酸乙酯溶液于517 nm的吸光度；A0為DPPH反應液與乙酸乙酯溶液于517 nm的吸光度。

1.3.2.4 清除羥自由基能力的測定[17]

各溶液以及核桃油樣的加入量按表1所示，使反應溶液總體積為15 mL。先在25 mL試管中依次加入6 mmol/L的FeSO4，6 mmol/L的水楊酸-乙醇溶液，再加入適量蒸餾水，最后加0.1%的H2O2溶液，搖勻后置于37 ℃水浴鍋中反應30 min，反應結(jié)束后在3 500 r/min速度下離心10 min，最后吸取上清液于510 nm波長測定吸光度。計算公式：

羥自由基清除率

1.3.2.5 總抗氧化能力的測定

參考文獻[18]，在10 mL試管中分別加入不同濃度的橄欖苦苷核桃油樣品200 mg/kg的TBHQ、VC、檸檬酸核桃油樣，以及不添加橄欖苦苷的核桃油樣，再加入3 mL FRAP工作液混勻后置于37 ℃水浴鍋中反應10 min，反應結(jié)束后于593 nm波長測定吸光度。

1.3.3 響應面試驗設計

由于核桃油中的金屬礦物質(zhì)元素較豐富，而VC、檸檬酸等有機酸主要是通過與金屬離子絡合，從而形成螯合物，以減弱金屬離子對核桃油過氧化反應的催化，復配后使得核桃油抗氧化的效果得到增加。根據(jù)GB 2760—2014《食品添加劑使用標準》，將VC、檸檬酸的添加量設在200 mg/kg最大限制使用量范圍內(nèi)，再綜合橄欖苦苷單因素實驗結(jié)果，選取橄欖苦苷的用量水平。利用響應面法建立模型，以POV值為響應值，采用BOX-Behnken設計響應實驗方案。將核桃油樣于(60±1) ℃的恒溫干燥箱中加速氧化，測定核桃油樣第10天的POV值。表2為實驗因素與水平。

表2 響應面試驗因素與水平

1.3.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每個核桃油樣都測3次平行，得到的數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示，利用Excel 2003處理數(shù)據(jù)，利用Design-Expert 建立響應面模型，利用SPSS 19.0進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 橄欖苦苷對核桃油的抗氧化穩(wěn)定性研究

2.1.1 不同添加量的橄欖苦苷對核桃油抗氧化能力比較

由圖1可以看出，在恒溫干燥箱中放置10 d后，未添加橄欖苦苷抗氧化劑的核桃油POV值高達(69.5±0.65) mmol/kg，而添加了橄欖苦苷抗氧化劑核桃油的POV值明顯都比其小很多，說明橄欖苦苷有良好的抗氧化性，抗氧化效果極顯著(P<0.01)。當橄欖苦苷濃度為200 mg/kg時的抗氧化效果最好，且在橄欖苦苷濃度較低時，對核桃油的抗氧化效果隨著濃度的增加而增強，而后核桃油的抗氧化效果隨著濃度的增加而變?nèi)酢?/p>

圖1 不同濃度的橄欖苦苷核桃油樣POV-時間曲線

2.1.2 橄欖苦苷與其他抗氧化劑對核桃油抗氧化能力比較

油脂氧化反應的發(fā)生有三個階段：第一是引發(fā)階段、接著是傳遞階段、最后終止階段[19]。第一階段的氧化反應較緩慢，表現(xiàn)在POV值增幅較小，第二階段的氧化反應速度加快，表現(xiàn)在POV值增幅較大，最后階段油脂基本已經(jīng)腐敗變質(zhì)，這時的生成的自由基已經(jīng)相互結(jié)合生成新的穩(wěn)定化合物。

由圖2可知,空白對照和VC核桃油樣經(jīng)過4 d的引發(fā)期后，進入第二階段，特別是從第6天開始快速增長，到第8天開始進入第三階段終止期；檸檬酸核桃油樣同樣是經(jīng)過4 d的引發(fā)期后，進入第二階段，但是從第6天開始到第10天一直是快速增長期，還沒有進入終止期；跟前面三者相比，橄欖苦苷以及TBHQ核桃油樣的POV曲線變化就很小，一直比較平緩，直到第10天還沒進入第二階段傳遞期。各核桃油樣品前期的POV值的增幅較小，變化較平穩(wěn)，且在前4 d POV值升高不顯著(P>0.05)。隨著時間的增加，從第6天開始，VC和檸檬酸核桃油樣的POV值開始大幅增加，而橄欖苦苷和TBHQ的核桃油樣在恒溫干燥箱中放置10 d內(nèi)，POV值一直是緩慢地增長。將這幾種抗氧化劑比較發(fā)現(xiàn)：TBHQ、橄欖苦苷VC和有極顯著的抗氧化效果(P<0.01)，檸檬酸有顯著的抗氧化效果(P<0.05)，即抗氧化能力大小為：TBHQ>橄欖苦苷>VC>檸檬酸。

圖2 不同抗氧化劑對核桃油樣抗氧化效果

2.2 橄欖苦苷對核桃油DPPH清除能力研究

2.2.1 不同添加量的橄欖苦苷對核桃油DPPH清除能力比較

DPPH是一種穩(wěn)定自由基，可以清除樣品中的其他自由基，因此可以通過DPPH的清除能力來說明抗氧化能力的強弱，樣品溶液中紫色消失越多，清除率越大，抗氧化能力越強，最后變?yōu)辄S色或無色[20]。

1.2 家庭農(nóng)場在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢 家庭農(nóng)場的內(nèi)在市場化運作方式和家庭經(jīng)營的穩(wěn)定性決定了在市場經(jīng)濟下有較高的競爭力，在發(fā)達國家，以家庭農(nóng)場為經(jīng)營方式的已存在近200年，今天依然為農(nóng)業(yè)的最重要經(jīng)營方式。我國家庭農(nóng)場是在家庭承包經(jīng)營基礎上發(fā)展起來的，它保留了家庭承包經(jīng)營的穩(wěn)定性特點，同時又吸納了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)市場化運作方式，其優(yōu)勢有以下幾點。

觀察圖3發(fā)現(xiàn)，隨著時間的增加，不同濃度橄欖苦苷核桃油樣的DPPH清除能力也隨之下降，即核桃油樣氧化的時間越久，其DPPH清除能力就越小。在恒溫干燥箱中放置10 d后，濃度為200 mg/kg的橄欖苦苷核桃油樣的DPPH清除能力明顯優(yōu)于其他濃度核桃油樣，為(72.5±0.38)%，說明200 mg/kg橄欖苦苷核桃油DPPH清除能力最強，有極顯著的清除DPPH能力(P<0.01)。當橄欖苦苷濃度較低時，核桃油對DPPH的清除能力隨著濃度的增加而增強，當橄欖苦苷濃度大于300 mg/kg時，核桃油的DPPH清除能力隨著濃度的增加而變?nèi)酰宄鼶PPH能力變得不顯著(P>0.05)。

圖3 不同濃度的橄欖苦苷核桃油樣DPPH-時間曲線

2.2.2 橄欖苦苷與其他抗氧化劑對核桃油DPPH清除能力比較

由圖4可知，在恒溫干燥箱放置10 d后，將同為200 mg/kg的抗氧化劑核桃油與空白對照相比：DPPH清除能力下降幅度最多的是檸檬酸核桃油樣，最后僅為(39.6±0.56)%，VC的DPPH清除能力一直保持平穩(wěn)的下降速度，最后降至(54.5±0.62)%，而橄欖苦苷與TBHQ核桃油樣的DPPH清除能力下降的都比較少且速度較緩慢，橄欖苦苷為(72.5±0.38)%，TBHQ為(87.9±0.45)%,橄欖苦苷與VC的核桃油樣DPPH清除能力差距變得越來越大，說明橄欖苦苷核桃油雖比TBHQ核桃油樣對DPPH自由基的清除能力弱，但對DPPH自由基的清除能力極顯著高于對照檸檬酸、VC和對照(P<0.01)。

圖4 不同抗氧化劑的核桃油樣對DPPH清除能力

2.3 橄欖苦苷對核桃油羥自由基清除能力研究

2.3.1 不同添加量的橄欖苦苷對核桃油羥自由基清除能力比較

觀察圖5可知，隨著時間的增加，不同濃度橄欖苦苷核桃油樣的·OH清除能力也在隨之下降，即核桃油樣氧化的時間越久，其·OH清除能力就越小。在恒溫干燥箱中放置10 d后，濃度為200 mg/kg的橄欖苦苷核桃油樣的·OH清除能力明顯優(yōu)于其他濃度核桃油樣，為(76±0.62)%，說明200 mg/kg橄欖苦苷核桃油·OH清除能力最強，有極顯著的清除DPPH能力(P<0.01)；還能發(fā)現(xiàn)，300 mg/kg的橄欖苦苷核桃油·OH的清除能力為(65.7±0.48)%，有極顯著的清除DPPH能力(P<0.01)，400 mg/kg的橄欖苦苷核桃油·OH的清除能力為(53.9±0.73)%，500 mg/kg的橄欖苦苷核桃油·OH的清除能力卻為(50.6±0.57)%，清除·OH的能力變得不再顯著(P>0.05)，經(jīng)Duncan和LSD多重比較，發(fā)現(xiàn)組間差異極顯著(P<0.01)。

圖5 不同濃度的橄欖苦苷核桃油樣·OH-時間曲線

2.3.2 橄欖苦苷與其他抗氧化劑對核桃油羥自由基清除能力比較

由圖6可知，幾種抗氧化劑都有清除·OH的能力。一開始TBHQ核桃油樣的DPPH清除能力最強，橄欖苦苷與VC的核桃油樣DPPH清除能力相差不多，檸檬酸DPPH清除能力最弱，隨著時間的增加，這幾種抗氧化劑的核桃油樣對DPPH清除能力都在隨之下降，但與空白對照相比DPPH清除能力下降幅度最多的是檸檬酸核桃油樣，最后僅為(39.6±0.6)%，VC的DPPH清除能力一直保持平穩(wěn)的下降速度，最后降至(51.8±0.7)%，而橄欖苦苷與TBHQ核桃油樣的DPPH清除能力下降的都比較少且速度較緩慢，橄欖苦苷為(75.9±0.62)%，TBHQ為(86.9±0.68)%，橄欖苦苷與VC的核桃油樣DPPH清除能力差距變得越來越大。

圖6 不同抗氧化劑的核桃油樣對·OH清除能力

2.4 橄欖苦苷對核桃油總抗氧化能力研究

2.4.1 不同添加量的橄欖苦苷對核桃油總抗氧化能力比較

觀察圖7可知，100 mg/kg的橄欖苦苷核桃油總抗氧化能力為(54.79±0.36)%,有極顯著的總抗氧化能力(P<0.01)，300 mg/kg的橄欖苦苷核桃油總抗氧化能力為(60.74±0.47)%，有極顯著的總抗氧化能力(P<0.01)，400 mg/kg的橄欖苦苷核桃油總抗氧化能力為(50.57±0.58)%，500 mg/kg的橄欖苦苷核桃油總抗氧化能力為(42.22±0.72)%，當橄欖苦苷濃度為200 mg/kg時核桃油樣的總抗氧化能力明顯優(yōu)于其他濃度核桃油樣，總抗氧化能力為(69.6±0.55)%，說明200 mg/kg橄欖苦苷核桃油總抗氧化能力最強，總抗氧化能效果極顯著(P<0.01)，經(jīng)Duncan和LSD多重比較，發(fā)現(xiàn)組間差異極顯著(P<0.01)。

圖7 不同濃度的橄欖苦苷核桃油樣總抗氧化能力-時間曲線

2.4.2 橄欖苦苷與其他抗氧化劑對核桃油羥自由基清除能力比較

由圖8可知，這幾個抗氧化劑的總抗氧化能力都在隨著時間增加而變?nèi)酰渲蠺BHQ的總抗氧化能力隨著時間的增加降低的幅度最小，將濃度同為200 mg/kg的不同抗氧化劑核桃油的總抗氧化能力作比較發(fā)現(xiàn)：總抗氧化能力測定的最大是TBHQ,僅為(85.9±0.36)%，橄欖苦苷次之，總抗氧化能力為(69.6±0.55)%，VC的總抗氧化能力下降稍快，總抗氧化能力為(54.5±0.68)%,而檸檬酸的總抗氧化能力下降更多,總抗氧化能力為(51.8±0.79)%；將這幾種抗氧化劑與空白對照作比較發(fā)現(xiàn)：TBHQ、橄欖苦苷VC和有極顯著的抗氧化效果(P<0.01)，檸檬酸有顯著的抗氧化效果(P<0.05)。

圖8 不同抗氧化劑的核桃油樣總抗氧化能力

2.5 響應面優(yōu)化實驗結(jié)果

2.5.1 響應面實驗設計及回歸模型的建立

用Design-Expert軟件分析表3中的數(shù)據(jù)，并建立回歸模型，得到二次回歸模型方程Y=4.9-0.77A-0.063B-0.45C+0.11AB-0.14AC+0.45BC+0.73A2+0.71B2+0.36C2。

表3 響應面實驗設計及結(jié)果

由表4可以看出，POV模型回歸顯著且失擬項不顯著，R2為0.925 6，說明該方程擬合良好，能解釋92.56%數(shù)據(jù)的變異性。在因素水平范圍內(nèi)，各因素對POV值的影響順序為：A>C>B。其中，A項對POV值的影響達到極顯著水平，C項、A的二次項、B的二次項對POV值的影響達到顯著水平，表明各因素對POV值并不是簡單的線性關(guān)系。

表4 回歸模型方差分析

注：**極顯著(P<0.01)；*顯著(P<0.05)。

2.5.2 回歸模型的方差分析

由圖9可見，當VC濃度一定時，橄欖苦苷濃度在100～300 mg/kg范圍內(nèi)，核桃油POV值隨著濃度的增大而先減小后增大，當濃度超過200 mg/kg時隨著橄欖苦苷的濃度增大，變化趨勢較平緩，說明橄欖苦苷濃度超過200 mg/kg后對POV的影響變小；檸檬酸濃度在100～200 mg/kg范圍內(nèi)，核桃油POV值也隨著濃度的增大而先減小后增大。由等高線可以發(fā)現(xiàn)，橄欖苦苷與檸檬酸的交互作用對核桃油POV值影響不顯著。

由圖10可見，當檸檬酸濃度一定時，VC濃度在100～200 mg/kg范圍內(nèi)，核桃油POV值隨著濃度的增大而增大，欖苦苷濃度在100～300 mg/kg范圍內(nèi)，核桃油POV值隨著濃度的增大而先減小后增大，當濃度超過200 mg/kg時隨著橄欖苦苷的濃度增大。由等高線可以發(fā)現(xiàn)，橄欖苦苷與VC的交互作用對核桃油POV值影響不顯著。

由圖11可見，當橄欖苦苷濃度一定時，檸檬酸濃度在100～200 mg/kg范圍內(nèi)，核桃油POV值隨著濃度的增大而先減小后增大；VC濃度在100～200 mg/kg范圍內(nèi)，核桃油POV值隨著濃度的增大而增大，曲線較陡，變化速率較快。由等高線可知，橄欖苦苷與VC的交互作用對核桃油POV值影響不顯著。

圖9 橄欖苦苷與檸檬酸交互作用對POV影響的響應面圖

圖10 橄欖苦苷與VC交互作用對POV影響的響應面圖

圖11 檸檬酸與VC交互作用對POV影響的響應面圖

2.5.3 驗證實驗

通過模型分析，得到優(yōu)化的最佳復配組合是265 mg/kg橄欖苦苷+135 mg/kg檸檬酸+197 mg/kg VC ，POV預測值為4.45 mmol/kg。按照最佳復配組合參數(shù)進行實驗，得到POV理論值為4.22 mmol/kg，理論值與預測值基本一致，這表明該模型的預測效果良好，響應面模型優(yōu)化實驗結(jié)果可靠。

2.5.4 抗氧化效果比較研究

TBHQ 是目前公認較為理想的油脂抗氧化劑，但隨著人們對健康重視程度的加深，合成添加劑安全性受到質(zhì)疑，在許多國家的食品加工中只能限制性使用。而本試驗優(yōu)化的復合抗氧化劑為天然抗氧化劑，無毒副作用，安全性高，且從圖12可以看出,復配組合的抗氧化效果與 TBHQ 相當，因此復配抗氧化劑是核桃油理想的天然抗氧化劑組合。

圖12 復配組合與抗氧化劑對核桃油抗氧化能力比較

3 結(jié)論

采用 Schaal 烘箱法以過氧化值為指標，研究橄欖葉提取物橄欖苦苷對核桃油抗氧化作用，以DPPH清除自由基能力為指標，研究橄欖苦苷對核桃油清除DPPH自由基能力的體外抗氧化活性。結(jié)果表明，橄欖苦苷對核桃油有抗氧化效果，且在添加量為200 mg/kg時效果最好；橄欖苦苷與其他抗氧化劑相比，對核桃油的抗氧化能力大小：TBHQ>橄欖苦苷>VC>檸檬酸；橄欖苦苷核桃油有較強的清除DPPH自由基能力，且200 mg/kg橄欖苦苷核桃油DPPH自由基清除能力最強，有極顯著的清除DPPH能力(P<0.01)；橄欖苦苷核桃油對DPPH 自由基的清除能力極顯著高于對照檸檬酸、VC和對照(P<0.01)；通過響應面優(yōu)化試驗，得到最優(yōu)濃度配方為265 mg/kg橄欖苦苷+135 mg/kg檸檬酸+197 mg/kg VC，與TBHQ對核桃油的抗氧化效果相當，有效延長的核桃油的貨架期。因此可以得到結(jié)論：橄欖苦苷是一種有效的油脂天然抗氧化劑。