調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.天津商業大學 生物技術與食品科學學院，天津 300134；2.天津天獅學院 食品工程學院，天津 301700)

在日常生活中，多數食品易腐敗變質，其中富含油脂的食品貨架期短，較易腐敗變質，尤其是富含不飽和脂肪酸的食品極易被氧化，產生刺激性氣味，因此抗氧化劑常被添加在油脂中防止其腐敗變質[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)、叔丁基對羥基茴香醚(BHA)、2,6-二叔丁基對甲酚(BHT)、特丁基對苯二酚(TBHQ)等，由于其具有一定毒性，其中BHT和BHA已分別被美國和日本等國禁用[2-3]。因此，天然抗氧化劑的研發愈發受到重視，許多調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)主要分布于我國云南、廣西等地，作為我國傳統的調味香辛料，具有一定的抗氧化、抑制腫瘤、抑菌、抗炎等藥用價值[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面法優化了草豆蔻精油(AKEO)的超聲-微波輔助提取條件，制備了β-環糊精鉀有機骨架的AKEO包結物(K-β-CD-MOF-AKEO)[14]。本文利用GC-MS鑒定了AKEO的化學成分，并將精油及包結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的變化，為草豆蔻及天然抗氧化劑的研究提供了有價值的參考。

1 材料、儀器、實驗方法

1.1 材料與儀器

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

FW100高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；CW2000超聲-微波協同萃取/反應儀 上海新拓微波公司；AUY120電子天平 日本島津公司；Trace 1310TSQ 8000 Evo氣質聯用儀 美國Thermo Fisher公司；FD5-3冷凍干燥機 美國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任公司；純水機 上海Heal Force公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 AKEO的提取

按照參考文獻[14]的方法提取AKEO。所獲得的精油經無水硫酸鈉干燥，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，進樣量0.4 μL；分流比60∶1。

1.2.2.2 質譜條件

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 ℃；質量掃描范圍 50～450 m/z。

以C8～C40烷烴標準溶液計算保留指數。分析結束后，利用系統自帶的Mainlib Library和Replib Library數據庫結合保留指數對精油成分定性，并按照峰面積占比計算精油各成分的百分比含量。

1.2.3 K-β-CD-MOF-AKEO在菜籽油中的應用

1.2.3.1 試驗樣品的制備和取樣方法

參考文獻[15]并稍作修改。分別稱取50.0 g菜籽油于9個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菜籽油的每個燒杯中，此時相當于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。以不加入任何物質的純凈菜籽油作為對照，封好存放于60 ℃烘箱中，每12 h攪拌1次，每2 d測定1次抗氧化性能指標。

1.2.3.2 過氧化值(POV)的測定

按照GB 5009.227-2016《食品中過氧化值的測定》進行測定，每次測定重復3次。

1.2.3.3 酸價的測定

按照GB 5009.229-2016《食品中酸價的測定》進行測定，每次測定重復3次。

2 結果與分析

2.1 草豆蔻精油成分的GC-MS結果

采用GC-MS對草豆蔻精油進行了定性和定量分析，總離子流圖見圖1，化學成分及含量見表1。

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

編號化合物保留時間(min)保留指數分子式相對含量(%)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 表

表1中的精油成分的相對含量是通過各成分峰面積占比計算得到的。采用GC-MS標準譜庫對比和保留指數比較法，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%)，與現有文獻報道基本一致[16-18]。

2.2 AKEO及其K-β-CD-MOF-AKEO包結物在菜籽油中的抗氧化應用

2.2.1 過氧化值(peroxide value，POV)的測定

不同處理組菜籽油在實驗過程中過氧化值的變化結果見圖2。

圖2 不同處理組菜籽油在實驗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，有研究表明油脂過氧化值的變化可以反映其變質油脂的細胞毒性、氣味總的變化等[19]。菜籽油在不斷加熱過程中發生自動氧化，形成氫過氧化物，進一步發生反應生成醛、酮、酸、醇等次級氧化產物，具有較強的氧化性[20]。實驗結果也反映出這樣的規律，由圖2可知，隨著天數的增多，各處理組的過氧化值都在逐漸升高。

2.2.2 酸價的測定

不同處理組菜籽油在實驗過程中酸價的變化結果見圖3。

酸價是指中和1 g待測物質需要的氫氧化鉀的毫克數。由圖3可知，隨著時間的增長，酸價在逐漸上升，可能是菜籽油中的脂肪酸在加熱條件下與水發生水解反應產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驗過程中酸價的變化。

過氧化值與酸價均隨著各處理組樣品添加量的增多，增長速度逐漸減慢，呈現一個正相關關系?？赡苁遣荻罐⒕椭兴妮祁愇镔|、醇類物質等與氫過氧化物分解形成的自由基發生反應，從而減少次級氧化產物的生成，減緩過氧化值和酸價的增長，延長油脂的貯藏期。AKEO所含的萜醇類、酚類物質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，中斷鏈式氧化反應[22]。Shahidi等[23]對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構可以與OH自由基發生加成反應[25]，減少后續小分子物質的生成。

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

3 結論

GC-MS定性定量分析結果表明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和酸價的提升，其抑制效果隨AKEO和K-β-CD-MOF-AKEO添加量的增加而顯著增強，且K-β-CD-MOF-AKEO顯示出更持久的抗氧化效果。