CN112899080B - 一种用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂，其是由下述质量百分配比组成为：混合生育酚45％～55％，卵磷脂30％～40％，抗坏血酸棕榈酸酯4％～10％，迷迭香提取物2％～4％，谷维素2％～4％的原料，在氮气保护下120±10℃加热搅拌制成。本发明天然复合抗氧化剂的添加量为高不饱和脂肪酸油脂质量的0.02％～0.3％。本发明使用的多种天然抗氧化物具有协同作用，它们配合使用不仅能抑制高不饱和脂肪酸油脂中脂质的氧化，还能丰富高不饱和脂肪酸油脂的营养功能，具有安全、无毒的优点。同时，本发明的天然复合抗氧化剂制备简单，易于产业化生产。

Description

一种用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂
技术领域
本发明属于油脂抗氧化剂技术领域，具体涉及一种用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂。
背景技术
不饱和脂肪酸是指至少含有一个不饱和键即碳碳双键的脂肪酸，根据双键个数的不同，可分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，根据第一个不饱和键的位置不同又分为ω-3、ω-6、ω-9等系列。单不饱和脂肪酸代表物质为ω-9系列的油酸。多不饱和脂肪酸代表物质为ω-3系列的亚麻酸、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)以及ω-6系列的亚油酸、花生四烯酸等。不饱和脂肪酸是人体不可缺少的脂肪酸，需从食物中摄取以满足身体需求。不饱和脂肪酸具有调节血脂、维护视网膜提高视力、预防老年痴呆和脑血栓、抑制炎症、治疗心血管疾病等多种生理功能。
食用油，如鱼油、核桃油、大豆油、葵花籽油、亚麻籽油、菜籽油等是机体摄入不饱和脂肪酸的主要来源。但是，由于食用油中不饱和脂肪酸含量高，使其在贮藏和使用过程中极易发生氧化酸败，产生醛类、酮类、酸类等化合物，不仅会破坏油脂内部的营养成分，还会危害身体健康，因此添加抗氧化剂来延缓油脂氧化是一种常用方法。目前食用油中常用的抗氧化剂二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、丁基羟基茴香醚(BHA)等都是化学合成的，研究发现这些抗氧化剂对人体具有一定毒副作用，所以许多国家对其添加量也有严格限制。因此，寻找高效、无毒和能够产业化开发的天然抗氧化剂显得极其重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效、成本低、易于产业化开发且对高不饱和脂肪酸油脂具有显著抗氧化效果的天然复合抗氧化剂。
针对上述目的，本发明提供的用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂由下述质量百分配比的原料制成：混合生育酚45％～55％，卵磷脂30％～40％，抗坏血酸棕榈酸酯4％～10％，迷迭香提取物2％～4％，谷维素2％～4％。
本发明天然复合抗氧化剂优选由下述质量百分配比的原料制成：混合生育酚48％～53％，卵磷脂35％～40％，抗坏血酸棕榈酸酯5％～8％，迷迭香提取物2％～3％，谷维素2％～4％。
本发明天然复合抗氧化剂是将原料在氮气保护下120±10℃加热搅拌制成。
上述高不饱和脂肪酸油脂为鱼油、核桃油、玉米油、大豆油、葵花籽油、亚麻籽油、紫苏籽油、菜籽油中的任意一种，本发明天然复合抗氧化剂在高不饱和脂肪酸油脂中的添加量为高不饱和脂肪酸油脂质量的0.02％～0.3％。
本发明中的混合生育酚是天然维生素E，维生素E是一种脂溶性维生素，其氧杂萘满环上第六位的羟基是活性基团，能够释放其羟基上的活泼氢，与过氧化自由基(ROO·)结合形成稳定的化合物氢过氧化物(ROOH)，从而抑制脂类过氧化的自由基链式反应，还能通过生育酚自由基氧杂萘满环上O—C键断裂，结合·OH，直接清除自由基。卵磷脂是由数种磷脂构成的化合物，具有营养价值和一定的生理活性，其抗氧化作用机制包括对金属离子如Fe3+的螯合作用，释放导致氢过氧化物迅速分解的质子而不产生自由基，此外，卵磷脂与维生素E有很强的协同效应。抗坏血酸棕榈酸酯是由天然成分抗坏血酸和棕榈酸酯化后形成的Vc衍生物，不仅增强了Vc的稳定性，还保留了它的生理效价，对人体无毒害作用，且耐高温，是我国《食品添加剂使用卫生标准》唯一许可的用于婴幼儿食品中的抗氧化剂。它能够清除自由基，同时，在促氧化金属离子如Cu2+和Fe3+等的作用下，抗坏血酸棕榈酸酯能和氧气发生反应生成脱氢抗坏血酸棕榈酸酯，以此除去油脂中的氧气而延缓氧化反应的生成。抗坏血酸棕榈酸酯和维生素E同时使用时，具有协同增效作用，抗坏血酸棕榈酸酯可以让维生素E再生，进而清除自由基，使抗氧化性增强。脂溶性迷迭香提取物的抗氧化活性物质是以鼠尾草酸、鼠尾草酚和迷迭香酚等为代表的二萜酚酸，是一种抗氧化性较强的物质，其抗氧化机能主要是其能猝灭单重态氧，清除自由基，切断类脂自动氧化的连锁反应，螯合金属离子和有机酸的协同增效等。迷迭香提取物与卵磷脂配合使用具有协同作用，迷迭香提取物与卵磷脂可通过提供氢原子作为自由基的受体，进而破坏脂肪酸氧化的链式反应或整合油脂中的金属离子而起到抗氧化作用。谷维素是一类脂溶性的维生素，米糠中含量很高，又称米糠素。谷维素是一种广泛存在谷类植物种子中的天然有机化合物，其是阿魏酸酯的混合物，由于谷维素源于天然，对人体不仅没有毒害，还有益于身体健康。谷维素具有清除自由基能力，主要源于阿魏酸分子的酚羟基基团，它可以阻止自由基链的传递。上述物质配合使用，能够产生协同作用，具有良好的抗氧化作用。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的天然复合抗氧化剂使用多种天然抗氧化物，混合生育酚、卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯、迷迭香提取物和谷维素具有协同作用，它们配合使用不仅能抑制高不饱和脂肪酸油脂中脂质的氧化，还能丰富高不饱和脂肪酸油脂的营养功能，具有安全、无毒的优点。
2、本发明天然复合抗氧化剂中的混合生育酚、卵磷脂与谷维素具有协同作用，卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯与谷维素具有协同作用。
3、本发明天然复合抗氧化剂用在高不饱和脂肪酸油脂中，添加0.02％的复合抗氧化剂时的抗氧化性能较好，在60℃烘箱中存放8天的过氧化值和TBARS值最低，效果最好。
4、本发明天然复合抗氧化剂制备简单，易于产业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
下述实施例中的混合生育酚是纯度为90％的食品级混合生育酚，卵磷脂是食品级卵磷脂，抗坏血酸棕榈酸酯是纯度为98％的食品级抗坏血酸棕榈酸酯，迷迭香提取物是纯度为60％的食品级迷迭香，谷维素是纯度为98％的食品级谷维素，均为市购产品。
实施例1
将530g混合生育酚、350g卵磷脂、60g抗坏血酸棕榈酸酯、30g迷迭香提取物、30g谷维素在氮气保护下120±10℃加热搅拌均匀，获得天然复合抗氧化剂。
将上述天然复合抗氧化剂用于高不饱和脂肪酸油脂中，抗氧化剂的用量为高不饱和脂肪酸油脂重量的0.02％。
实施例2
将510g混合生育酚、380g卵磷脂、50g抗坏血酸棕榈酸酯、20g迷迭香提取物、40g谷维素在氮气保护下120±10℃加热搅拌均匀，获得天然复合抗氧化剂。
将上述天然复合抗氧化剂用于高不饱和脂肪酸油脂中，抗氧化剂的用量为高不饱和脂肪酸油脂重量的0.04％。
实施例3
将480g混合生育酚、400g卵磷脂、80g抗坏血酸棕榈酸酯、20g迷迭香提取物、20g谷维素在氮气保护下120±10℃加热搅拌均匀，获得天然复合抗氧化剂。
将上述天然复合抗氧化剂用于高不饱和脂肪酸油脂中，抗氧化剂的用量为高不饱和脂肪酸油脂重量的0.06％。
实施例4
将450g混合生育酚、400g卵磷脂、100g抗坏血酸棕榈酸酯、20g迷迭香提取物、30g谷维素在氮气保护下120±10℃加热搅拌均匀，获得天然复合抗氧化剂。
将上述天然复合抗氧化剂用于高不饱和脂肪酸油脂中，抗氧化剂的用量为高不饱和脂肪酸油脂重量的0.08％。
实施例5
将550g混合生育酚、300g卵磷脂、70g抗坏血酸棕榈酸酯、40g迷迭香提取物、40g谷维素在氮气保护下120±10℃加热搅拌均匀，获得天然复合抗氧化剂。
将上述天然复合抗氧化剂用于高不饱和脂肪酸油脂中，抗氧化剂的用量为高不饱和脂肪酸油脂重量的0.1％。
为了证明本发明的有益效果，发明人进行的大量的实验室研究实验，具体实验如下：
1、复合抗氧化剂的协同作用效果
以DPPH自由基清除能力作为指标，分别测定抗氧化剂混合生育酚、卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯、迷迭香提取物和谷维素的抗氧化性，结果见表1。DPPH自由基清除能力的测定方法：DPPH自由基是一种稳定的以氮为中心的自由基，通过在515nm波长处检测抗氧化剂对DPPH自由基的清除效果，计算其抗氧化能力，并计算出自由基清除率为50％时的自由基清除剂的质量浓度，即IC50为半数抑制率质量浓度。将0.04g DPPH(1,1-二苯基-2-吡啶基肼基)溶解在50mL乙醇中，制备成DPPH储备液，避光保存。用乙醇稀释所制备的DPPH储备液，在515nm波长下测定吸光度为1.2时，即为DPPH工作液。样品用乙醇溶解，然后稀释成一系列不同浓度的样品溶液。将0.05mL样品加到1mL DPPH工作液中，混匀，在室温下避光反应30min，于515nm波长处测定溶液的吸光度，对照组以等体积乙醇代替样品溶液，计算抗氧化剂对DPPH自由基的清除率，清除率[％]＝[(Ac-At)/Ac]×100％，其中，Ac为对照组吸光度，At为样品组吸光度。比较样品之间的自由基清除活性时，绘制样品的测试浓度和DPPH自由基清除率之间的浓度响应曲线，并应用拟合公式(R2≥0.9)计算每个样品的IC50。样品的IC50越小，表示抗氧化效果越好。
表1单一抗氧化剂的抗氧化效果
序号 样品 IC<sub>50</sub>(μg/mL)
1 混合生育酚 257
2 卵磷脂 14.86
3 抗坏血酸棕榈酸酯 233
4 迷迭香提取物 142
5 谷维素 278
由表1可见，抗氧化能力依次为：迷迭香提取物＞抗坏血酸棕榈酸酯＞混合生育酚＞谷维素＞卵磷脂。
将表1中的抗氧化剂进行复配，研究抗氧化剂的协同作用。首先计算理论上的复配组IC50add值，IC50add＝IC50A/(P1+R×P2)，式中，R为A、B两种抗氧化剂单独使用时的效价比，即R＝IC50A/IC50B；P1为抗氧化剂A在复配组中所占的比例；P2为抗氧化剂B在复配组中所占的比例，P2＝1-P1。由实验可以得出复配组实际的IC50mix值，若IC50mix值小于IC50add值，表示抗氧化剂的相互作用为协同作用。再计算相互作用指数(γ)，用来评价协同或拮抗作用的程度，γ＝IC50Amix/IC50A+IC50Bmix/IC50B，IC50Amix、IC50Bmix分别为复配组中A、B两种抗氧化剂的IC50值；IC50A、IC50B分别为A、B两种抗氧化剂单独作用时的IC50值。若γ＝1，表示相互作用为相加；若γ＜1，表示相互作用为协同作用，γ值越小说明协同作用越强；若γ＞1，表示相互作用为拮抗作用。结果见表2。
表2抗氧化剂复配后清除DPPH自由基的实际IC50mix值
Figure BDA0002952510630000051
Figure BDA0002952510630000061
根据相应公式计算复配组理论上的IC50add值和相互作用指数γ，对其结果进行分析，见表3。
表3
Figure BDA0002952510630000062
由表3可见，各种组合的IC50mix值均小于IC50add值，表明混合生育酚、卵磷脂与谷维素的相互作用是协同作用，卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯与谷维素的相互作用是协同作用，并且γ值越小说明协同作用越强。
2、复合抗氧化剂对鱼油的抗氧化效果
按照表4中的质量份配比，将各种抗氧化剂进行复合。称取鱼油100g共7份，其中一份不添加抗氧化剂作为空白对照组，另外6份分别按鱼油质量的0.02％的添加量加入表4中所列的复合抗氧化剂，混合均匀。将上述混合好的油脂采用Schaal烘箱贮存法进行实验，放置于60℃烘箱中存放8天，取样检测油脂的过氧化值(POV)和TBARS值。过氧化值可以用来衡量鱼油的氧化程度，TBARS值检测油脂的二级氧化产物丙二醛，以过氧化值和TBARS值来评价抗氧化剂的抗氧化活性。过氧化值的测定方法参考国标GB 5009.227。TBARS值的测定：采用文献(Pham L B,Wang B,Zisu B,et al.Complexation between flaxseed proteinisolate and phenolic compounds:Effects on interfacial,emulsifying andantioxidant properties of emulsions[J].Food Hydrocolloids,2019,94:20-29.)报道方法对油脂二级氧化产物进行TBARS值的测定。将100μL油脂与1mL硫代巴比妥酸(TBA)溶液混合，然后置于沸水浴中反应15分钟。冷却至室温后，加入300μL氯仿，将混合物在5000×g下离心5分钟。使用紫外/可见分光光度计在532nm处测定吸光度。将15％(w/v)三氯乙酸，0.375％TBA，0.25MHCl混匀制备成TBA溶液。使用1,1,3,3-四乙氧基丙烷(TEP)制备标准曲线。表5是油脂在第8天的过氧化值和TBARS值。
表4
实施例1 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
混合生育酚 53 53 53 53 58 42
卵磷脂 35 35 35 35 25 40
抗坏血酸棕榈酸酯 6 6 6 —— 12 10
迷迭香提取物 3 3 —— 3 3 4
谷维素 3 —— 3 3 2 4
表5
过氧化值(mmol/kg) TBARS(mM)
实施例1 6.35 0.050
对比例1 10.03 0.060
对比例2 12.94 0.069
对比例3 11.53 0.065
对比例4 13.49 0.071
对比例5 12.62 0.068
空白组 23.47 0.150
由表5可见，与空白组相比，实施例1的POV值和TBARS值最低，鱼油在实施例1复合抗氧化剂的保护下，第8天的POV值和TBARS值为6.35mmol/kg和0.050mM，相对于没有抗氧化剂的空白组第8天的POV值和TBARS值为23.47mmol/kg和0.15mM，分别降低其POV值和TBARS值为17.12mmol/kg和0.1mM，其保护率分别为72.94％和66.67％，其抗氧化效果最好，能够有效的减缓鱼油的氧化作用。从实施例1、对比例1、对比例2和对比例3可以看出，在复合抗氧化剂中不添加谷维素、迷迭香提取物和抗坏血酸棕榈酸酯虽然能不同程度提高鱼油的抗氧化性，但是最终得到的抗氧化效果都不如实施例1，表明实施例1中混合生育酚、卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯、迷迭香提取物和谷维素这几种成分产生协同作用，提高了抗氧化作用。实施例1和对比例4、对比例5相比较，实施例1抗氧化剂的配比为最优。
3、复合抗氧化剂添加量的确定
分别向100g鱼油中添加不同量的(0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.2％)实施例1天然复合抗氧化剂，采用Schaal烘箱贮存法进行实验，放置于60℃烘箱中存放8天，取样检测油脂的过氧化值和TBARS值，结果见表6。
表6
添加量 过氧化值(mmol/kg) TBARS(mM)
0.02％ 6.35 0.050
0.04％ 5.67 0.048
0.06％ 5.07 0.047
0.08％ 4.16 0.045
0.1％ 3.98 0.043
0.2％ 3.82 0.042
空白组 23.47 0.150
由表6可见，随着复合抗氧化剂添加量的增加，鱼油的抗氧化性逐渐增强。本发明复合抗氧化剂为天然成分的混合物，具有安全、无毒的优点，可适当提高添加量使抗氧化效果更好。
综上所述，本发明的天然复合抗氧化剂具有很好的抗氧化性能。

Claims (5)

1.一种用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂，其特征在于所述天然复合抗氧化剂由下述质量百分配比的原料制成：混合生育酚45％～55％，卵磷脂30％～40％，抗坏血酸棕榈酸酯4％～10％，迷迭香提取物2％～4％，谷维素2％～4％。
2.根据权利要求1所述的用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂，其特征在于：所述天然复合抗氧化剂由下述质量百分配比的原料制成：混合生育酚48％～53％，卵磷脂35％～40％，抗坏血酸棕榈酸酯5％～8％，迷迭香提取物2％～3％，谷维素2％～4％。
3.根据权利要求1或2所述的用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂，其特征在于：所述天然复合抗氧化剂是将原料在氮气保护下120±10℃加热搅拌制成。
4.根据权利要求1所述的用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂，其特征在于：所述的高不饱和脂肪酸油脂为鱼油、核桃油、玉米油、大豆油、葵花籽油、亚麻籽油、紫苏籽油、菜籽油中的任意一种。
5.根据权利要求1或4所述的用于高不饱和脂肪酸油脂的天然复合抗氧化剂，其特征在于：所述的天然复合抗氧化剂的添加量为高不饱和脂肪酸油脂质量的0.02％～0.3％。
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