天然抗氧化剂的筛选及对杜仲籽油抗氧化性能的分子模拟与实验研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xieyuchun
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杜仲籽油是自杜仲科植物种子中提取的高营养植物油,富含不饱和脂肪酸,其中包含约60%的亚麻酸。亚麻酸属于人体必需脂肪酸,它有利于预防糖尿病、抑制癌症、降低血压血脂等。由于其高含量的不饱和脂肪分子链结构,使得杜仲籽油在运送和贮存过程中易于发生氧化酸败。添加抗氧化剂是最常用也是最有效的方法之一,可以有效抑制氧化速率、延长油品保质期。随着人们对于食品安全意识的提高,加之合成类抗氧化剂存在的副作用被逐步发现,天然抗氧化剂在食品、保健品中的应用备受青睐。本课题以合成抗氧化剂BHT(2,6-二叔丁基对甲酚,2,6-butylated hydroxytoluene)作为对照,采用分子模拟和实验相结合的方法,探究了三种天然抗氧化剂(杨梅素、表儿茶素和咖啡酸)对杜仲籽油热氧稳定性的影响及其抗氧化机理。主要研究内容如下:(1)分子模拟部分:通过量子力学(QM)模拟,对抗氧化剂的键解离能(BDE)进行了计算,预测了抗氧化剂键解离的优先位点及其抗氧化能力。通过分子动力学(MD)模拟,探究抗氧化剂在油脂中的分散性和扩散过程,分析了均方位移曲线(MSD)及结合能(Ebinding)。结果表明,三种天然抗氧化剂在杜仲籽油体系中均能稳定分散,并且杨梅素在四种抗氧化剂中表现出最好的分散状态。通过蒙特卡洛(MC)模拟,研究了O2在抗氧化剂/杜仲籽油复合体系中的吸附、扩散、解吸附过程,并量化计算出溶解系数(S)、扩散系数(D)和渗透系数(P),结果表明,S、D和P在四种抗氧化剂体系中呈现了类似的变化趋势,氧气被阻隔的顺序依次为:杨梅素>表儿茶素>咖啡酸>BHT。因此,从模拟计算结果来看,杨梅素兼具良好的抗氧化能力和氧气阻隔性能,其次是表儿茶素、咖啡酸和BHT。(2)实验部分:通过气相色谱-质谱联用仪GC-MS鉴定了杜仲籽油的脂肪酸组成,确定了各组分的含量,其主要成分为亚麻酸(58.7%)、油酸(18.43%)和亚油酸(12.98%),与文献报道范围相吻合。采用DPPH(2,2-联苯基-1-苦基肼基,1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical)和ABTS(2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸,2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid))两种自由基清除法,评价了四种抗氧化剂的自由基清除效果,以期综合评估其抗氧化活性。结果显示,这四种抗氧化剂的抗氧化活性顺序如下:杨梅素>表儿茶素>咖啡酸>BHT,该实验结果与模拟预测相一致。针对经过预处理的杜仲籽油,使用Rancimat油脂氧化稳定性分析仪,探究了四种抗氧化剂对于杜仲籽油的热氧老化性能的影响,以所测定的氧化诱导期作为其氧化稳定性指标,同时辅以红外光谱分析测试,测定了其氧化程度。结果表明,与空白油试样对比,添加了天然抗氧化剂杨梅素、表儿茶素、咖啡酸和BHT的杜仲籽油样的氧化诱导期分别提高了164.5%、43.6%、33.3%和25.6%,验证了模拟计算的预测结果。以上研究表明,天然抗氧化剂杨梅素、表儿茶素、咖啡酸添加到杜仲籽油中均表现出良好的抗氧化效果,能有效地延缓杜仲籽油的氧化过程从而延长其保质期。三种天然抗氧化剂的效果都优于合成类抗氧化剂BHT,其中又以杨梅素为最优,其次是表儿茶素和咖啡酸。本研究以模拟与实验相结合的方式,形成了一套便捷、快速、高效的油品类抗氧化剂的筛选方法,可以有效降低经济成本和时间成本。同时,该研究结果为杜仲籽油在食品科学中的应用和推广提供了一定的理论依据。
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