摘要：為開(kāi)發(fā)利用芝麻素天然食品抗氧化劑，以過(guò)氧化值(POV)為指標，系統研究了高溫下芝麻素在油脂中的抗氧化性能，結果表明：在高溫下，芝麻素具有良好的抗氧化性，且隨添加量的增加而增強；芝麻素在菜籽油中的抗氧化活性?xún)?yōu)于在豬油中的抗氧化活性，且芝麻素對豬油的抗氧化效果高于同濃度的EEPH，與同濃度的BHT相近。
關(guān)鍵詞：芝麻素；熱穩定性；抗氧化性；天然食品抗氧化劑

Study on Thermal Stability of the Antioxidative activity
of Sesamin in lard
Xiao Mei1 Zhen Yichun 2Guo Xue shan2
(1Engineering College， Nanjing Agricultural Universituy, Nanjing  210031， China;
2Food Science And Engineering College，Nanjing Universituy of Finance
And Economics，Nanjing 210003，China；)

Abstract：To exploit sesamin as a natural food antioxidant, the antioxidative activity of sesamin in high temperature was studied by measuring the peroxide value (POV). The results showed that sesamin had effective thermal stability for antioxidation which is concentration dependent. The antioxidative activity of sesamin in rap oil is better than that in lard. Furthermore, the antioxidative activity of sesamin in lard is better than that of EEPH, but similar to that of BHT at the same level.
Keywords：sesamin; thermal stability; antioxidative activity; the natural food antioxidant

1 前言
油脂和含油脂食品在貯存過(guò)程中會(huì )緩慢氧化，生成各種氧化物，不但損壞了食品的風(fēng)味，降低了食用價(jià)值，甚至可引起食物中毒。所以大多數食用油及含油脂的食品，往往需要加入一定量的抗氧化劑預防其自動(dòng)氧化。近年來(lái)隨著(zhù)醫學(xué)科學(xué)的發(fā)展，對一些合成抗氧化劑的安全性提出了質(zhì)疑，目前常用的人工合成抗氧化劑BHA、BHT、TBHQ等被動(dòng)物實(shí)驗發(fā)現有毒，尤其是BHT它會(huì )增高肝顆粒系統體系的活性，因此，有的國家已經(jīng)禁止使用,有的抗氧化劑在低于食品熱加工溫度下便分解或揮發(fā)，降低了抗氧化性能［1］。在天然、營(yíng)養、回歸大自然的熱潮中，人們越來(lái)越趨向于使用天然抗氧化劑［2］，目前國內外正致力于尋找熱穩定、高效、安全的天然抗氧化劑［1］。
從植物中提取的抗氧化劑毒副作用小，具有很好的抗氧化作用，目前比較普遍認同的天然抗氧化劑有維生素E(生育酚)、甘草抗氧化物、茶多酚、鼠尾草提取物等，其毒性遠小于合成抗氧化劑。此外，在食品中添加天然抗氧化劑，有的還可以當香料。由于它們本身具有較好的消除人體過(guò)多自由基的作用，食用后既能夠給人體補充抗氧化劑，又可以減緩人體衰老和某些疾病的發(fā)生，起到一定的醫療保健作用。然而，商業(yè)化開(kāi)發(fā)和利用天然抗氧化劑的研究并不多［4］。
芝麻（sesame）可能是迄今所知被人類(lèi)用作食品資源的最古老的油籽，也是最早使用的調味品。其作為重要的一年生的油籽作物已種植了很多世紀,在亞洲和非洲的發(fā)展中國家廣泛種植［5］。我國是世界上最大的芝麻生產(chǎn)國，2001 年產(chǎn)量達81萬(wàn)噸，約為世界總產(chǎn)量的40%［6］。遺憾的是芝麻在我國僅僅作為油料，根本沒(méi)有深加工；在其含有的生理活性物質(zhì)芝麻素，芝麻酚林的制備研究方面國內幾乎為空白，遠遠落后于日本等發(fā)達國家［6］。
芝麻的化學(xué)組成主要為脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素等，別外還有木脂素類(lèi)物質(zhì)，如芝麻素（sesamin）、芝麻酚林(sesamolin)、芝麻素酚(sesaminol)、芝麻酚(sesamol)及芝麻酚林酚(sesamolinol)。
芝麻中微量成分芝麻素等木脂素類(lèi)物質(zhì)含量的高低主要與品種、生長(cháng)地、收割時(shí)間、霜凍等因素有關(guān)，其中品種和生長(cháng)地影響因子最大。Tashiro［7］等調查研究了從中國、哥倫比亞、墨西哥、阿富汗和越南得到42 種栽培的開(kāi)裂芝麻中的微量成分，采集的芝麻中共有15種白色的，12種棕色的，11種黑色的和2種黃色的芝麻品種，研究結果表明油中芝麻素的含量在007%到061%之間變化，平均值為036%，研究發(fā)現芝麻素含量最高的是含油率高達55%的白籽樣品，最低的為含油率僅是446%的黑籽樣品。
Toru、Fukud［8］等人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，不僅不同品種的芝麻籽中芝麻素含量差異較大，就連同一株上的芝麻籽也有差異，生長(cháng)在主桿中上部的芝麻籽所含芝麻素含量最高，接近底部的最低。研究最后表明，芝麻素和芝麻酚林在芝麻籽完全成熟之前轉變成了其他物質(zhì)。
芝麻素是兩個(gè)亞甲基二氧基苯基基團與中央的四氫康基呋喃核相連，分子式為C20H18O6，具體結構如下圖 ［9］。它的英文系統命名為 Sesamin ( tetrahydro-1,4-bis(3,4-(methylenedioxy)pHenyl) -1H,3H—furo(3,4-c)furan),中文命名為2,6－二（3,4-二次甲氧基苯基）-3,7二氧雜雙環(huán)（3，3，0）辛烷。

芝麻素（Sesamol）的結構
芝麻素通常為片狀或粉末狀白色固體，經(jīng)有機溶劑結晶處理的芝麻素一般為白色針狀晶體，分子量為35436，熔點(diǎn)120－121℃，具有旋光性，［ a］20D＝－56°（CHCL3）。芝麻素為脂溶性物質(zhì)，不溶于水、酸和堿，溶于甲醇和各種油脂［10］ 。
1955 年 Haslam［11］等發(fā)現芝麻油具有特征的紫外吸收，兩個(gè)最大的吸收峰在 287 nm 和236nm；芝麻油的這一吸收特性主要是因其含有芝麻素，芝麻酚林及芝麻酚。未精煉的芝麻油顯著(zhù)的穩定性在很大程度上歸因于內源性苯酚類(lèi)抗氧化劑即芝麻素、芝麻酚林和芝麻酚的存在。
芝麻素在酸性條件下容易水解，轉化為松脂酚(Pinoresinol),松脂酚具有較強的抗氧化性。芝麻素的同分異構體為表芝麻素(episesamin)，芝麻油在脫色精煉的過(guò)程中有一部分芝麻素會(huì )轉變?yōu)楸碇ヂ樗亍?BR>芝麻素（sesamin）是一種脂溶性苯酚類(lèi)有機物。木脂素類(lèi)化合物(lignan)具有 2，6－二芳基－3,7－二氧雜二環(huán)辛烷的結構。這類(lèi)化合物有數十個(gè)之多，苯環(huán)上常見(jiàn)的取代基多為羥基或甲氧基等醚化基團［12］。
我國自古就有飲食芝麻和芝麻油的習慣，這不僅是因為其獨特的芳香風(fēng)味，更因其具有很強的保健功能，中藥大辭典記載：“補肝腎，潤五臟；增氣力、活力和筋力；消炎，止痛，生發(fā)”等。芝麻油之所以具有獨特的生理功能就是因為其含有木脂素類(lèi)脂溶性苯酚類(lèi)抗氧化劑芝麻素、芝麻酚林、芝麻酚和芝麻素酚等。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對芝麻素研究的深入，高純度的芝麻素逐漸應用在保健品和醫藥上。研究表明芝麻素在生物體內具有多種生理活性功能：
(1)具有解毒、保護肝臟的功效
芝麻素對肝臟有保護功能，這也是芝麻素引起人們關(guān)注的主要原因之—。芝麻素具有促進(jìn)乙醇代謝以及促進(jìn)脂肪酸β氧化的效果，故能起到抑制乙醇障害的作用。這對過(guò)度飲酒而引起肝功能障礙的患者是個(gè)福音。
(2)調節膽固醇代謝
Hirose 等［14］(1991)采用 wistar 系白鼠(雄，5周齡)，連續4周喂食添加有01－05％芝麻素的高膽固醇飼料、結果發(fā)現白鼠的血清以及肝臟中的膽固醇濃度都得到一定的抑制。另外，對膽固醇值沒(méi)什么影響的VE(α－生育酚)，如果與芝麻素相混合使用時(shí)，白鼠血清中的膽固醇抑制效果就得到了增強、有關(guān)芝麻素與VE 之間的增效協(xié)同效果機制還不是很明確，還在進(jìn)一步的深入研究之中。Hirose等還證實(shí)芝麻素具有降低膽固醇在膽汁酸膠束中的溶解性、從而起到阻礙從腸管中吸收膽固醇的效果。另外芝麻素還能降低合成膽固醇的相關(guān)酶(H M GC OAReductase)的活性。從白鼠動(dòng)物實(shí)驗可知，芝麻素具有抑制腸管吸收以及肝臟合成膽固醇的雙重效果，但尚未確知在人體中能否顯出同樣的效果。
此后，Takahashi等（2001）［15］以20 只白老鼠(A型12名，B型8名)作為實(shí)驗對象，其血清膽固醇值都在220mg／dl以上，分芝麻素攝取組和非攝取組二組，研究芝麻素對降低血清膽固醇的效果。芝麻素攝取組攝食含有36mg芝麻素以及18mgα生育酚當量的小麥胚芽油180mg，另一組攝食不含芝麻素的P1acebo膠囊，最初4周1日攝取9粒，之后4周攝取18粒。8周過(guò)后，芝麻素攝取組的血清總膽固醇(TCH0)以及LDL膽固醇(LDLC)含量明顯下降。
從以上結果可以看出，芝麻素具有降低作為動(dòng)脈硬化的危險因子LDL膽固醇效果，而且與VE具有協(xié)同效果，從而抑制泡沫細胞的形成，因此可期待其在動(dòng)脈硬化中發(fā)揮出良好的預防效果。
（3）抗氧化作用
Nakai和Harada等(2003)［16］研究了芝麻素在動(dòng)物肝臟清除羥自由基的效果。以Wistar系雄性門(mén)鼠（10 周齡）為對象、一次性投與懸浮于橄欖油的芝麻素（250mg／kg），3小時(shí)后麻醉，再通過(guò)靜脈5次注射02MTEMPOL(4hydroxy2,2,6,6tetrmethylpiperidine1oxyl)經(jīng)電子自旋共振(ESR)法測量結果表明，芝麻素攝食組的肝臟部位TEMPOL消失速度顯著(zhù)加快，而且半衰期也變短，可見(jiàn)芝麻素在肝臟部位顯出很強的抗氧化作用。
Kagaya等(2000)［17］也研究了芝麻素在人體內對脂質(zhì)過(guò)氧化的影響，以健康成年男子8名(平均年齡253歲)作為實(shí)驗對象，通過(guò)交叉統計評估芝麻素對血漿中的過(guò)氧化脂質(zhì)(LPO)的影響，發(fā)現攝食芝麻素組人群血漿中的過(guò)氧化脂質(zhì)的上升能被明顯抑制。Sirato等(2001)［18］進(jìn)一步進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗研究，研究結果表明芝麻素能促進(jìn)增加肝臟的總谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(total—GPX)以及谷胱甘肽—S—轉移酶(GST)的活性，并推測芝麻素抑制血漿中的LPO上升主要是通過(guò)誘導增加肝臟脫毒酶活性而起作用的。
（4）抑制Δ5去飽和酶
SakayuShimizu等［19］人在真菌和老鼠的肝臟中的研究證明sesamin是Δ5去飽和酶的抑制劑,在很低濃度下就可以抑制Δ5去飽和酶的活性,但是卻不抑制Δ6、Δ9、Δ12去飽和酶的活性"其動(dòng)力學(xué)實(shí)驗表明(+)sesamin是一種非競爭性抑制劑,在老鼠肝臟中對Δ5去飽和酶的抑制常數Ki為155mol／L。此外他們發(fā)現其他木脂素sesamolin、sesaminol和episesamin也只能抑制Δ5去飽和酶,抑制強弱順序是:sesamin＞sesamolin＞sesaminol＞episesamin。但是sesamol對Δ5去飽和酶卻不具有抑制性,其原因是由于sesamol在化學(xué)結構上不具有3,7dioxabicyc ［330］的辛環(huán)。
（5）其他生理功能作用
除以上的生理功能之外，研究顯示芝麻素還有較多其它的生理功能作用如抗高血壓、調節脂質(zhì)代謝、抗癌以及調節免疫功能效果等。有關(guān)芝麻素降低血壓效果的具體機理尚未清楚有研究顯示這與芝麻素抑制自由基依存性相關(guān)的血管收縮有關(guān)，另外也可能與鈣桔抗作用有—定的關(guān)系。可見(jiàn),芝麻素的抗高血壓效果也與其抗氧化作用相關(guān)。
有研究表明芝麻素具有抑制肝臟中總脂肪酸量增加的效果，這主要是由于芝麻素誘導肝臟氧化酶活性增加的緣故［20］。此外還有研究表明在生物水平上木脂素對抗植物真菌和植物害蟲(chóng)也有作用［21］,比如:sesamin就可以作為殺蟲(chóng)劑或殺蟲(chóng)劑的增效劑;而在分子水平上木脂素可以干涉核酸的傳輸和核酸(DNA)的合成而成為某些酶的專(zhuān)一性抑制劑［21］。總之，有關(guān)芝麻素的生理功能研究還在進(jìn)一步深入研究之中。
孫明等［22］的大豆色拉油、豬油（70±1℃）誘導氧化試驗表明，芝麻素具有良好的抗油脂氧化活性，004%芝麻素的抗氧化活性與002%BHT相當。油脂及富含油脂的食品在熱加工過(guò)程中極易酸敗，產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，添加抗氧化劑是防止酸敗的重要措施。但探討芝麻素在高溫下抗氧化活性的研究未見(jiàn)報道。本文系統地研究了高溫下，芝麻素在豬油中的抗氧化性，并與在菜籽油中的抗氧化性進(jìn)行了比較，旨在芝麻素開(kāi)發(fā)為具有熱穩定性的天然食品抗氧化劑提供依據。
2 實(shí)驗材料與方法
21 主要實(shí)驗材料
芝麻素：白色粉末固體，成分芝麻素685%，芝麻林素315%，由南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院江蘇省糧油品質(zhì)控制及深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室提供。
花生殼乙醇提取物(EEPH)：由南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院江蘇省糧油品質(zhì)控制及深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室提供。
豬油：新鮮豬板油，熬制過(guò)濾后備用。
BHT(2,6二特丁基對甲酚)化學(xué)純南京化學(xué)試劑有限公司
冰醋酸化學(xué)純南京化學(xué)試劑廠(chǎng)
三氯甲烷化學(xué)純南京化學(xué)試劑廠(chǎng)
碘化鉀化學(xué)純南京化學(xué)試劑廠(chǎng)
硫代硫酸鈉化學(xué)純南京化學(xué)試劑廠(chǎng)
可溶性淀粉化學(xué)純南京化學(xué)試劑廠(chǎng)
22 主要實(shí)驗儀器與設備
HG753型號電子恒溫兩用箱南京實(shí)驗儀器廠(chǎng)
METTLERAE240電子分析天平梅特勒托利多儀器(上海)有限公司
METTLERAE PB6024N 電子天平梅特勒托利多儀器(上海)有限公司
TB25M磁力加熱攪拌器材江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司
HG1012型號電熱鼓風(fēng)干燥箱南京實(shí)驗儀器廠(chǎng)
酸堿滴定裝置等。
23 實(shí)驗方法
231 高溫下不同濃度芝麻素對油脂過(guò)氧化值影響
稱(chēng)取50g豬油若干份于燒杯中，1份作空白，其余分別加入不同質(zhì)量分數的芝麻素，用磁力加熱攪拌器充分攪拌，置于(120±1)℃和(180±1)℃干燥箱中模擬儲藏，每隔12h取雙份平行油樣測定油品的過(guò)氧化值(POV值)。
232 高溫下芝麻素與其它抗氧化劑抗氧化性比較
稱(chēng)50g豬油若干份于燒杯中，分別加入002%芝麻素、002%EEPH和002%BHT等抗氧化物質(zhì)，120±1℃和180±1℃模擬儲藏，每隔12h測定POV，以比較其抗氧化性。
233 高溫下芝麻素對不同油脂的抗氧化性比較
分別稱(chēng)取50g豬油和菜籽油各兩份于燒杯中，各一份作為空白，另兩份都加入006%芝麻素，用磁力加熱攪拌器充分攪拌，置于(120±1)℃干燥箱中摸擬儲藏，每隔12h取雙份平行油樣測定油品的過(guò)氧化值。
234高溫煎炸條件下不同抗氧化劑的抗氧化作用
稱(chēng)取菜籽油100g兩份,分別加入004%芝麻素和002%BHT，然后在高溫下煎炸雞翅30min，取雙份平行油樣測定油品的過(guò)氧化值（POV值）,以不添加抗氧化的油樣做對照。
24 油脂過(guò)氧化值的測定： GB500937－1996［23］
241 試劑的制備
(1)飽和KI溶液：取18gKI，加入5mL水，儲存于棕色瓶中。(顏色發(fā)黃立刻更換)
(2)01moL／LNa2S2O3溶液的配制：稱(chēng)取25g Na2S2O3 ·5H2OmL燒杯中，加入300mL新煮沸已冷卻的蒸餾水，待完全溶解后，加入02g Na2CO3, 然后用新煮沸的蒸餾水稀釋至1L，貯于棕色瓶中，在暗處放置7~14d后標定。（標定濃度為01046）;
(3)5g／L 淀粉溶液配制：稱(chēng)取1g淀粉用水微溶解，倒入燒開(kāi)的200mL蒸餾水中，再繼續燒開(kāi)，待冷卻后，置于冰箱中貯存。
242 過(guò)氧化值（POV）的測定
稱(chēng)取 100g 混勻的樣品，置于 250mL 錐形瓶中，加 30mL 三氯甲烷－冰乙酸混合液（三氯甲烷與冰乙酸體積比為2∶3），使樣品完全溶解。加入 05mL 飽和碘化鉀溶液，塞好瓶蓋，并輕輕振搖05min，然后在暗處放置 3min。取出加50mL 水，搖勻，立即用硫代硫酸鈉溶液滴定，至淡黃色時(shí)，加 05mL 淀粉指示劑，滴定至藍色消失為終點(diǎn)。另做試劑空白試驗。根據下面的公式計算過(guò)氧化值。
公式：X1 = (V1 ／V2)×C×01269〖〗M
X2=X1×788
式中：X1－樣品的過(guò)氧化值,g／100g;
X2－樣品的過(guò)氧化值,meq／kg;
V1－樣品消耗硫代硫酸鈉溶液體積,mL;
V2－試劑空白消耗硫代硫酸鈉溶液體積,mL;
C－硫代硫酸鈉溶液的濃度,mol／L;
M－樣品質(zhì)量, g;
01269－與 1mL 硫代硫酸鈉標準滴定溶液［C(Na2S2O3)=1000mol／L］相當的碘的質(zhì)量，g;
788－換算因子
雙試驗允許誤差符合要求時(shí)，求其平均值，即為測定結果。
3 實(shí)驗結果與分析
油脂發(fā)生過(guò)氧化反應從化學(xué)本質(zhì)來(lái)講，主要因為油脂中含有不飽和脂肪酸，尤其是亞麻酸和亞油酸。又由于光、熱、氧分壓、金屬離子等因素，均可促進(jìn)或催化油氧化，為避免多種因素對實(shí)驗造成的誤差，如每天的光照強度，溫度不一致，所以本實(shí)驗用(120±1)℃或(180±1)℃干燥箱中黑暗誘導其氧化。

31 120℃下芝麻素在豬油中的抗氧化活性研究
311 120℃下不同添加量芝麻素在豬油中抗氧化效果
120℃下不同濃度芝麻素對豬油的抗氧化效果如圖1所示。從圖1可見(jiàn)，在120℃高溫下，隨著(zhù)儲存時(shí)間的延長(cháng)，各樣品的過(guò)氧化值都在增加，空白對照組尤其明顯，而添加有芝麻素的油樣，其過(guò)氧化值顯著(zhù)低于空白對照組，而且隨著(zhù)芝麻素添加量的增加，過(guò)氧化值越低，說(shuō)明其抗氧化作用顯著(zhù)增強。表明芝麻素的抗氧化作用具有良好的熱穩定性，并且與芝麻素具有劑量關(guān)系。

圖1120℃下不同濃度芝麻素對豬油過(guò)氧化值的影響
312 120℃下芝麻素與其它抗氧化劑對豬油的抗氧化效果的比較
120℃下芝麻素與其它抗氧化劑對豬油的抗氧化效果的比較如圖2所示。圖2的結果表明，豬油在120℃的高溫下，芝麻素的過(guò)氧化值與相同添加量的BHT相近，但低于相同添加量的EEPH。因此在120℃下，相同濃度的芝麻素優(yōu)于EEPH的抗氧化性，可望在熱敏性抗氧化劑不起作用的食品加工中廣泛應用。

圖2120℃下芝麻素與其它抗氧化劑對豬油的抗氧化效果的比較
32 180℃下芝麻素在豬油中的抗氧化性研究
321 180℃下不同添加量的芝麻素對豬油的過(guò)氧化值的影響
如圖3所示，隨著(zhù)時(shí)間的推移，002%,004%,006%芝麻素添加量的曲線(xiàn)開(kāi)始減緩，說(shuō)明芝麻素在豬油中具有較好的抗氧化活性，且有劑量關(guān)系，即隨著(zhù)芝麻素添加量的增加，豬油的過(guò)氧化值的升高越趨緩慢，亦即其抗氧效果也增強。其中006%芝麻素的曲線(xiàn)最為平緩，亦即006%芝麻素的抗氧化效果最好。因此，180℃下不同添加量的芝麻素對豬油的過(guò)氧化值的影響和120℃下相似，只是變化值沒(méi)有在120℃時(shí)大。

圖3180℃下不同濃度芝麻素對豬油過(guò)氧化值的影響
322 180℃下芝麻素與其它抗氧化劑對油脂的抗氧化效果的比較
圖4的結果表明，在180℃下，相同濃度的芝麻素優(yōu)于EEPH的抗氧化性但不如于BHT的抗氧化性，且在60小時(shí)內芝麻素，EEPH 和BHT 的過(guò)氧化值倍數分別為22,23和20, 而在120℃時(shí)，它們的過(guò)氧化值增長(cháng)倍數分別為544,632和292。這表明了這三種抗氧化劑對豬油的過(guò)氧化值的影響沒(méi)有120℃時(shí)那么大。

圖4180℃下芝麻素與其它抗氧化劑對
油脂的抗氧化效果的比較
323 高溫下，芝麻素對不同油脂的抗氧化性的比較
120℃下，相同濃度的芝麻素對豬油和菜籽油的抗氧化性的影響如圖5所示。從圖5中可以看出，豬油經(jīng)高溫120℃處理60小時(shí)后，其過(guò)氧化值是菜籽油的55倍。芝麻素在菜籽油中的抗氧化效果要明顯好于在豬油中的抗氧化效果。

圖5120℃下006%芝麻素對豬油和
菜籽油的抗氧化效果比較
324 高溫煎炸條件下不同抗氧化劑的抗氧化作用
如表1所示，當油在高溫下煎炸雞翅半小時(shí)后過(guò)氧化值顯著(zhù)升高，同時(shí)，在加入抗氧化劑的試樣中，過(guò)氧化值明顯低。并且004%的芝麻素與002%的BHT的菜籽油的過(guò)氧化值接近。