茶多酚在食用植物油中的增溶和抗氧化机理

茶多酚在食用植物油中的增溶和抗氧化机理

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类 别：

食品工业

? 作 者：

林新华 叶榕 黄丽英 陈伟

? 关键词：

茶,酚类,抗氧化药,植物油类,溶解度

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【内容】

茶多酚在油脂中的抗氧化作用,不少学者作了研究,但由于茶多

酚为水溶性抗氧化剂,不能直接溶于油中,迄今为止尚未解决其应用中的油溶性问题。尽管国内已有报道,可用短碳链脂肪醇作为茶多酚的脂溶性溶剂。经理论和实验证明,这种脂溶性液体茶多酚在植物油中很快出现混浊、沉淀。要解决这个问题,必须寻找一种无毒的既可溶解茶多酚,又能与植物油相溶的溶剂,该溶剂必须是具备双亲分子结构的表面活性剂。利用表面活性剂的增溶作用,将茶多酚增溶于非水体系中,形成稳定的胶束溶液,这样既可保持食用植物油原有的外观特色,又能保持茶多酚的长久抗氧化效果。由于表面活性剂在水溶液中的增溶机理研究较多,在非水体系中的增溶机理研究却较少。本文就茶多酚在植物油中被增溶效果和抗氧化效果进行试验,报告如下。 1材料与方法

1.1 材料 茶多酚(96%以上,福建华建生物有限公司),植物油为新鲜精炼花生油(厦门中鹭炼油厂)。叔丁基对苯二酚(tertiary butylhydroquinone, TBHQ)、二丁基羟基甲苯(butylated hydroxy-toluene, BHT)及非离子表面活性剂由福建华建生物有限公司提供(A.R)。阳离子表面活性剂(A.R),阴离子表面活性剂(C.P),VE、枸橼酸、KI、Na2S2O3、冰醋酸等均为A.R级,水为蒸馏水。

1.2 仪器 恒温磁力搅抖器(常州国华电器有限公司),电热恒温箱(常州国华电器有限公司),低温冰箱(青岛海尔公司),ND-1001DP测色色差计(日本岛津公司)。

1.3 实验方法 将一定量的茶多酚溶于酒精,加入新鲜植物油(未加抗氧化剂,下同)中(每公斤油中分别含茶多酚

10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120mg),再分别加入不同浓度(0.1,0.5,1.0g/L)、不同类型表面活性剂(阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、复配表面活性剂),或将茶多酚直接溶于不同类型表面活性剂中,然后加入新鲜植物油中(添加量按茶多酚的实际含量

计),置磁力搅拌器上搅拌1h(1000～1500r/min),分别置4℃、25℃、54℃恒温条件下观察14天,考察溶解性能和稳定性。将加入不同量茶多酚溶液的植物油(质量基本相同),分别装入无色透明、体积一致的玻璃瓶中,置54℃电热恒温箱内,加热14天,每两天取一定量的油,测定各处理植物油样品的过氧化值(POV),考察抗氧化性能。

1.4 测试方法 植物油的色泽和亮度采用ND-1001DP测色色差计测定,过氧化值(POV)按GB5009.37-85《植物油脂卫生标准的分析方法》(KI-Na2S2O3测定法)测定。 2结果

2.1 茶多酚在植物油中溶解性试验

2.1.1 脂溶性茶多酚溶液的制备 将茶多酚10g溶于Span4040g中(加热),再加入Span8050g,混匀,制备成质量分数为1.0×10

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的脂溶性茶多酚溶

液。再根据油中茶多酚的实际需要量进行折算添加。 2.1.2 茶多酚溶液在植物油中的溶解性、稳定性试验

分别试验脂溶性茶多酚溶液和茶多酚乙醇溶液在植物油中的溶解性、稳定性(表1,2)。添加相同质量的茶多酚,茶多酚乙醇溶液(2.5×10)所需的复配表面活性剂量大得多,这可能与乙醇只能部分溶于植物油,需要表面活性剂增溶有关。但脂溶性茶多酚溶液较稠,在油中溶解较慢,可微热后再加入油中。综合考虑成本和保持食用油的风味,以脂溶性茶多酚溶液较为理

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想。

2.2 脂溶性茶多酚溶液抗氧化性能考察

2.2.1 不同浓度茶多酚溶液抗氧化性能比较 分别试验不同浓度茶多酚溶液抗氧化性能(表3)。植物油的色相角越小,油的色泽越红;如果色相角

相同,色差越大,色泽越深,外观特征越差。添加量为1000mg(折合茶多酚100mg)时,油的色泽与对照组相近;添加480mg(折合茶多酚120mg)时,油的色相角降低较显著,色差也变大,从外观看,油的清亮度较差,颜色略深。从表中还可看出,抗氧化效果随茶多酚浓度的增大而加强。添加1000与1200mg的茶多酚溶液结果相近。综合考虑抗氧化效果和外观特征,最大添加量以1000mg/kg油为宜。

2.2.2 增效剂对茶多酚溶液抗氧化性能的影响 有些有机弱酸可加强抗氧化剂的抗氧化能力,根据文献,在茶多酚溶液中加入质量分数为3×10

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的枸橼酸,作为增效剂,制备成增效茶多酚溶液,进行抗氧化性能试验(表4)。添加增效剂后,抗氧化效果大幅度提高,添加600mg的增效茶多酚溶液(折合茶多酚60mg)与不加增效剂的茶多酚溶液1000mg(折合茶多酚100mg)抗氧化效果相当。试验还表明,枸橼酸添加量不宜超过茶多酚溶液质量分数的5×10,否则,制备的茶多酚溶液在植物油中溶解度将下降。

-2

2.2.3 不同抗氧化剂在植物油中抗氧化性能比较(表5) 同样的添加量,增效茶多酚溶液的抗氧化效力最强,其次是TBHQ,BHT略差。

3讨论

3.1 不同表面活性剂增溶作用 对于离子型表面活性剂,由于亲水亲油平衡(hydrophile-lipophilebalance,HLB)值均较大,水溶性好,油溶性差,添加量少时,溶解的茶多酚极有限,添加量大时,本身不溶于油,造成油不透明。对于非离子表面活性剂,如脂肪醇聚氧乙烯醚类、脂肪醇聚氧乙烯酯类、烷基苯酚聚氧乙烯醚类及多醇表面活性剂等,对茶多酚的增溶作用,存在下列几种现象:(1)HLB值>8,油溶性差,不能在油中很好分散,增溶效果不显著;(2)HLB值<4,油溶性好,水溶性差,不能与茶多酚很好结合,增溶效果也不显著;(3)HLB值在4～6之间,在油中有一定的溶解度,对茶多酚也有一定的增溶。但单一的非离子表面活性剂的增溶有限,如Span80,HLB

值为4.3,对茶多酚结合力较差,油溶性好,需要添加大量的表面活性剂,才有较大的增溶作用,这样不仅成本高,且易引起油的风味改变。Span40,HLB值为6.7,对茶多酚结合力较大,但油溶性差,增溶作用也极有限;(4)单一的非离子表面活性剂即使有较大增溶作用,但时间长或温度提高后,也容易产生浑浊、沉淀;(5)利用二种具有不同HLB值的非离子表面活性剂的复配体系,试验效果较佳,如Span80和Span40按4∶6(m/m)混合,HLB值约为5.7,却有很好的增溶效果,在植物油中添加质量分数为1×10-3,可增溶茶多酚100～110mg/kg油,即使温度提高达105℃,也不会产生油浑浊和茶多酚析出,提示用多醇表面活性剂的复配体系,茶多酚在油中有较好的增溶作用,且多醇表面活性剂又是无毒级的,可用复合表面活性剂作为溶剂 ,配制成脂溶性茶多酚溶液,以便于生产应用。

3.2 增溶机理 试验表明,筛选了各类表面活性剂在植物油中增溶茶多酚,非离子表面活性剂效果最佳。根据文献,在非水体系中,非离

子表面活性剂易形成较大聚集数的胶束,且胶束的聚集数与其亲水、

亲油基大小皆有关,亲油基相同时,则亲水基越大,越易形成胶束,胶束的聚集数也越大。胶束的聚集数越大,增溶量越大。茶多酚的分子体积较大,阴离子、阳离子表面活性剂在非水体系(油)中形成的胶束聚集数小,不能很好地将茶多酚分子增溶其胶束内,只能利用单体分子间的结合。故增溶量有限,也不稳定,本研究结果证明了这一点。本研究中采用复配多醇类非离子表面活性剂,由于其亲水基部分为多羟基,能与茶多酚的多羟基通过氢键或极性偶极间的作用力,很好地结合在一起。当制备成茶多酚溶液加入油后,可能的增溶机理是:表面活性剂在油中的浓度不足形成胶束时,其单体分子的亲油基插入油中,亲水基与茶多酚分子结合,使茶多酚溶于油中,但不稳定,温度略高时,由于分子热运动的加剧,茶多酚易与活性剂分子脱离而析出。当活性剂在油中浓度高于形成胶束浓度时,多个分子的活性剂其亲水基与一个茶多酚分子结合,将茶多酚的分子包围起来,而另一头的亲油基插入油中,形成了稳定的胶束真溶液。

如果将茶多酚溶于乙醇,加入油中,再加入复配表面活性剂,可以达到类似结果,但对表面活性剂的需要量大。这是由于乙醇也不溶于油,同样需要表面活性剂增溶。所不同的是,由于乙醇分子小,先被增溶,之后再增溶茶多酚,这符合表面活性剂非水体系二次增溶机理。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/loew.html