姜辣素抗氧动力学的研究

中日咪品第5期2005年5月CHINA CONDIMENTMay.2005文章编号:1000—9973(2005)05-0031-05姜辣素抗氧动力学的研究刘成伦12,李乐1(1.重庆大学化学工学院,重庆400044;2.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆40004摘要:考察了姜辣素在油脂中的抗氧性能,通过测定体系的过氧化值(POV)和酸价(AV)及其随时间的变化情况,获得了姜棘素抗氧过程的动力学方程,并探讨了温度、环境介质等因素对姜辣素抗氧效果的影响。关键词:姜辣素;油脂;抗氧化性;化学动力学中图分类号:TS201.2文献标识码:AReserarch on antioxidation kinetics of oleoresin to oil and fatLIU Cheng-lun, 2,LI Le'(1. College of Chemisty and Chemical Engineering, ChongqingUniversity, Chongqing400044, China; 2 Key laboratory For the Exploitationof Southwest Resources and Environmental Disaster Control Engineering ofMinistry of Education, Chongqing University, Chongqing 400044, China)Abstract: The antioxidation of oleoresin has been studied in the oil and fat. The chemistry dynam-ics equation is obtained by measuring the change of the systematic POV, AV with the time. Moreover, the influences of temperature and surrounding medium have been studied.Key words: oleoresin, oil and fat, antioxidation, chemistry dynamics油脂氧化是食品变质的主要原因之香醚)、BHT(二丁基羟基甲苯)和PG(没食它能导致食品产生各种不良气味,缩短其保子酸丙酯),但近年人们对这类合成抗氧剂的质期。油脂氧化不仅降低了食品的营养价安全性产生了质疑。同时,在崇尚天然营养值,某些氧化产物还具有致毒及其他副作用,及回归大自然的现代饮食文化中,天然食品给人类健康带来了极大的威胁口,对此,现普添加剂倍受人们青睐。因此,对品质优良、安遍通过在油脂类食品中添加抗氧化剂以有效全的天然食品抗氧剂进行应用研究十分必地预防或抑制氧化反应的发生。目前,广泛要。鉴于生姜在我国资源丰富,是传统的辛应用于食品中的抗氧剂有BHA(丁基羟基茴香类调味品,其风味符合人们的饮食习惯,以收稿日期:2005-03-10项目来源:重庆市高等学校优秀中青年骨干教师资助计划(2002)H中国煤化工CNMHG作者简介:刘成伦(1963-),女,汉族重庆南川人,博士后,副教授,土安D切理。化子型誕品科学等领域的教学与科研工作。中国调味品总第315期此为原料提制的天然食品添加剂具有明显的同样方法制备猪油的研究试样。应用前景。油脂过氧化值POV及酸值AV的测定研究表明2-31,生姜中的风味成分具有参照中华人民共和国《标准食用植物油卫生明显的抗氧活性;但对其抗氧动力学及相关标准的分析方法》(GB/T5009.37-1996)应用的研究尚未见报道。本文通过测试体系的过氧化值(POV)和酸价(AV),着生探讨2结果与讨论生姜中提取的姜辣素在油脂中的抗氧动力学2.1姜辣素对油脂的保护率特征,并考察利于其抗氧活性发挥的适宜外姜辣素对油脂的保护率按方程(1)计算:部条件(温度和介质性质等),以期对姜辣素(1)抗氧剂在食品中的使用提供理论和技术参POV-PO)×100%考式中:姜辣素对油脂的保护率;POV初一未对油脂进行强化氧化时的1材料与方法过氧化值,meq/kg;1.1材料POV末1添加姜辣素溶液的油脂强化生姜:购自重庆市沙北街农贸市场;菜籽氧化后的过氧化值,meq/kg;油:购自重庆市沙坪坝油脂公司;猪油:以鲜POV末2—未添加姜辣素溶液的油脂块状肉熬炼制成清液。强化氧化后的过氧化值,meq/kg。1.2方法姜辣素不同温度下对菜籽油的保护率曲1.2.1姜辣素的提制线如图1。将生姜洗净,削去表皮,切成薄片,自然风干或置于烘箱中40~50℃烘干,粉碎,过7528℃40℃40~60目筛。用95%食用乙醇以1:3的固50℃60℃液比在50℃分别浸提60mn、30mn,过滤并套45减压蒸馏得姜辣素初提浓缩液。残渣经过干3燥、预处理,将其按适宜的固液比从浓缩液中吸附分离得到姜辣素1.2.2姜辣素抗氧化能力的测定移取3cm3自制姜辣素溶液于200cm3烧杯中,并置于真空干燥箱中,40℃挥发溶剂图1姜辣素不同温度下对菜子油的保护率曲线即得固形物,在烧杯中加入60cm3菜籽油,由图1可看出,姜辣素在28℃和40℃对即为添加姜辣素的实验油脂样,并按平行条油样的保护率情况相似,而在50℃和60℃的件准备空白样。保护效果相近。并可以进一步看出,在相同按照美国油脂化学协会(AOCS)推荐的时间段及较低温度下,姜辣素对油样的保烘箱贮存试验法,将实验在70℃加热搅拌护V凵中国煤化工增大温度升至0.5h以使体系均质化,然后将试样移至带瓶50dCNMH(最大;此后温度塞的三角瓶塞紧瓶口,置于50℃恒温箱,每升高(如60℃),姜辣素对油样的保护率迅速隔24h分别摇匀搅拌2min,定期取样测定。下降,这可能与姜辣素的热稳定性降低有关。试验报告姜辣素抗氧动力学的研究33据此本研究选定50℃作为实验条件,这也符姜辣素的热稳定性未发生改变时,添加姜辣合食品加工生产过程的实际情况。素液的植物油样的氧化速率明显低于空白油2.2油脂的氧化动力学特征样,这充分显示出添加液中目标成分的活性2.2.1油脂在不同条件下POV随时间的效果。对于猪油样,鉴于联样时的较高过氧变化化值,氧化反应已处于较活跃的自由基传递阶段,因此该反应的速率呈现单调增大趋势。(FOV),一(POV)空白油样与添加姜辣素油样的测试结果相近t2-t1即两个体系具有相近的反应速率,甚至个别时间段还表现为空白油样的氧化反应速率低表150℃油样氧化速率meq/(kg·d)于添加样(V2,4),总体上两反应的进程相同项目空白葵籽油落加5%要空白猪油添加05%要由此推知姜辣素对油样的有效保护主要是通过阻止油脂氧化过程中自由基引发步骤的发0.950.83生来实现的,所以姜辣素作为抗氧剂,与其它vvvvvv3.162.135.97天然抗氧剂一样,能有效抑制或预防油脂的5.664.456.036.02氧化劣变。6,87.454.9110.298.70为探讨油脂氧化的动力学特征,将油脂1.11氧化过程不同时间的过氧化值变化描绘于图由表1可看出,对于植物油(菜籽油),无2。图2中各条曲线的过氧化值与时间的关论空白样还是实验添加样,V均大于V1,2。系分别采用零级、一级和二级反应动力学方这可解释为:开始反应时,反应物浓度较大,程进行拟合,而油脂中自由基引发步骤的产物浓度较大,其引起的过氧化值增加幅度明显超过体系中自由基引起的过氧化值增加,因此尽管油脂505的氧化程度小,仍表现出较大的测试值。因此,油脂氧化程度的测试必须控制适宜的恒15定温度和连续时间段,不能以单个测试数据作为指标或质量品质的结论。观察表明,当123456789101产生一定量的自由基后,自由基引发步骤的空白菜籽油一0.5%姜辣素菜籽油空白猪油一05%姜辣素猪油优势小于自由基参与的油脂氧化反应,致使测试结果(过氧化值)在一定时间段内持续增图250℃油脂氧化的过氧化值加,即菜籽油样在前8d的氧化速率逐渐增POV大,可以视为油样氧化总过程中自由基引发Ov)°A+B:(己(3)和传递过程为控制步骤;而8~10d的氧化速In[(Pov)=A+B(t(4率明显减小,表明油脂氧化的自由基终止步中国煤化工(5)骤速率较大,自由基数量的显著减少导致消CNMHG耗体积(过氧化值)减小表1中的测试结果表明,在相同条件下,结果列于表2,用同样方法分析猪油分中国调味品总第315期别在40℃及60℃条件下添加姜辣素的样品化过程中,其成分及环境温度对体系酸价和及相应空白样的过氧化值,得到的动力学参过氧化值的影响情况存在较大的差异,温度数列于表3对酸价的影响不大,即使5℃时酸价也未出由表2和表3列出的相关系数来看,可现显著降低的情况,这表明导致酸价增加的以认为油脂的氧化反应以零级反应为主。即主要因素是氧或溶解氧的含量。由图3、图4容器表面性质、介质种类及其它环境条件对还可发现,相同时间下动物油样的酸价较植氧化反应的速率有显著影响,这不仅从理论物油样高,这可由植物油样中自身含有较多上验证了油脂氧化的自由基机理,且也符合的维生素E等活性物质阻止了酸价增加予食品加工及贮藏过程中必须严格监控卫生条以解释。件和选择器材的实际。表250℃C时油脂氧化的动力学参数零级反应级反应二级反应种类囊皇白19240:165080981128油加妻辣素01893110.977187021.980284-0.0280.53空白183819211.9010695油加姜辣素809608092025350160.983003-.070.52501234567891011时间d表3猪油在40℃和60℃氧化的动力学参数40℃空白植物油样一40°℃添加姜辣素植物油样零级反应一级反应二级反应50℃空白植物油样→50℃添加姜辣素植物油样种类5℃空白植物油样5℃添加姜辣素植物油样℃空白53781.50.919320.050.9430053-0.03.8796图3植物油样(菜籽油)不同温度时的酸价40℃加要莱囊0.490.03509796-0.4080.046.5081.762-005.85389上述研究还表明,姜辣素添加与否及无论是植物油还是动物油,均具有类似的氧化邕6动力学规律,这为姜辣素油脂抗氧剂的推广应用奠定良好的基础。2.2.2油脂酸价与温度和时间的关系油脂氧化伴随过氧化值和酸价的变化,0植物油和动物油样在不同条件下的酸价测试结果如图3、图4所示。结果表明,不同油脂40℃空白动物油样40℃添加姜辣素动物油样50℃空白动物油样50℃添加姜辣素动物油样在40℃、50℃条件下,空白样及试验样的酸价均表现为先逐渐增大,在第4d出现最大值图4动物油样(猪油)不同温度下的酸价峰值),然后渐减的趋势,这与文献报道的食上述研究成果可为姜辣素作为有效食品品中硝酸盐在细菌作用下还原为亚硝酸盐引抗氧添加剂应严格规定添加时间注重隔绝起劣变程度增加趋势类似。。动物油样缺少氧△V凵中国煤化工论依据。5℃的测试数据,是因为该温度下样品呈固态3CNMHG而无法测量。酸价随时间的变化情况明显不同于过氧化值的单调增大趋势,说明油脂氧本文研究了将姜辣素添加于动物油中过第5期试验报告姜辣素抗氧动力学的研究氧化值及酸价随时间和温度的变化规律,分国食品工业.1997,(2):18-22析了其动力学特征,为姜辣素用作食品添加2]郑立红生姜乙醇提取物在猪油中的抗氧化性剂提供了一定的指导作用。的实验研究[J].中国食品添加剂.2001(5):393.1姜辣素对油脂的保护率在较低温度范围内随体系温度的升高而逐渐增大,50℃时3]文震,余德顺,吕晴姜油对浓缩鱼油抗氧化性的实验研究[J].中国油脂.2001,26(4):58达到最大3.2姜辣素对油脂氧化有效保护发生在油[4]刘成伦,李乐,邓新华姜渣从姜黄分离纯化姜脂氧化的初期,因此姜辣素作为抗氧剂应在黄油[J].重庆学学报.200427(6):110-113食品制备过程或成品生成的前期加入,才具[5] American Oil Chemist Society. Official Meth有预防和抑制氧化作用ods and Recommended Practices of the Ameri33油脂氧化反应具有零级反应动力学特can Oil Chemist Society. Official Methods and征Recommended Practices of the American Oil3.4温度对油脂酸价影响不大,酸价与时间Chemist Society[M]. 4th ed. Chicago: AOCS的关系表现为先逐渐增大、第4d达到最大值、随后又呈减小的趋势[6]张艳钩,杨云,食品中硝酸盐及亚硝酸盐测定方参考文献:法改进[J].山西医科大学学报.200,31(1):93[1]李炎油脂称定性与抗氧化方法的研究[J].中上接第50页)面体和调味粉的营养强化处理。在面体中可粉15,白糖8,I+G0.8酵母粉2,香菇粉2,以应用杂粮面来均稀奇各种营养成分,并在黑胡椒粉0.8白胡椒粉0.4,丁香粉0.01。生产时采用非油炸工艺,以最大限度保存其菜包:脱水鸡肉粒,脱水香葱,脱水香菇中的营养成分。在调味粉中,可以强化添加粒等。一些受热容易发生分解的营养素如vc、VE3.3.3珍珠翡翠白玉汤风味VB2等维生素和赖氨酸、钙粉、骨粉等。在调珍珠翡翠白玉汤”得名于朱元璋,所用味粉中添加骨汤精粉或高汤粉不仅可以赋予的料极为普通:以鱼龙为珍珠、以红柿子椒切面汤浓郁的汤汁感和渗延感,还可以提供丰条为红玉,以菠菜为绿玉,以豆腐为白玉。其富的无机盐、氨基酸呈味多肽和胶原蛋白等鲜美的口感主要由“汤”来体现。丰富的营养物质,保障消费者的身体健康,增粉包:盐56,味精8高汤粉18,白糖8,I强体质。十G0.8,姜粉0.4,蒜粉0.5,虾粉2,蟹粉3。参考文献:菜包:干贝辣椒片、脱水菠菜,脱水豆腐1陈钊,杜厚三.方便面的营养强化[J食品科块等。技,2002,6:55-57[2]唐荣健谈谈方便面营养价值的强化[J.食品4结论中国煤化工在营养型方便面的研发时,要同时注意CNMHG