天然、合成和复合抗氧化剂特性及其在饲用油脂中的应用研究

张景涛 2023-04-26 发布于辽宁

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饲用油脂来源广泛，主要包括动物油脂和植物油脂，动物油脂以猪油、鸭油、鸡油、牛油、鱼油为代表，植物油脂以大豆油、菜籽油、葵花籽油、棕榈油、米糠油、玉米油、椰子油为代表。饲用油脂的种类及特性总结见表1。

饲用油脂中添加的抗氧化剂需要具备五个基本条件：高效性、油溶性、稳定性、低毒性和不影响油脂色、香、味的特征。但由于各种饲用油脂的特性不尽相同，同一抗氧化剂在不同油脂中的功效也存在差异，因此，针对不同油脂特性，寻找高效的抗氧化剂并科学使用尤为重要。

天然抗氧化剂特性及其在饲用油脂中的应用

由于绿色健康的天然抗氧化剂安全性高并具有显著的抗氧化活性，常被选择用于饲用油脂中，包括多酚类化合物（茶多酚、植物甾醇、迷迭香提取物、白藜芦醇、竹叶提取物和甘草提取物等)、维生素类（维生素C和维生素E)、植酸以及磷脂等。

不同天然抗氧化剂的抗氧化机制有所不同，包括提供电子或氢原子、与铁离子或铜离子等金属离子螯合、抑制氧化酶活性、提高抗氧化酶水平和生成还原性物质等。多酚类化合物分子结构中存在大量羟基，易与活性氧(ROS）反应，形成相对稳定的酚氧自由基。茶叶中的多酚类物质：茶多酚(TP)可明显延长菜籽油、花生油、亚麻油等的货架期以及大豆油煎炸过程中的稳定性，还可通过整合金属离子防止鱼油氧化，抗氧化作用优于BHT、BHA、植酸、维生素C和维生素E，但低于TBHQ，与维生素C和维生素E三者配合能显著增强亚油酸过氧化进程中的抗氧化功能。

迷迭香提取物中的鼠尾草酸、鼠尾草酚和迷迭香酸相互之间具有一定的协同作用，与具有抗氧化增效作用的柠檬酸或BHA也能协同抗氧化，还可以保护维生素E的稳定性。主要以黄酮糖苷形式存在的竹叶提取物，现已允许在食用油脂、油炸坚果、肉制品、水产品等中使用，180 ℃下可显著降低棕榈油煎炸过程中的次级氧化产物以及多不饱和脂肪酸，提高棕榈油煎炸稳定性，效果显著优于TBHQ、BHA、BHT、迷迭香提取物和油溶性茶多酚。甘草属豆科多年生草本，主要活性成分是三菇皂苷、类黄酮和香豆素类物质，抗氧化能力与VE相似，对氧阴离子自由基，羟基自由基和过氧化氢都有很强的清除能力，对各种油脂都具有较强的抗氧化特性。

抗坏血酸（又名维生素C，VC)与植酸可作为氢供体降低油脂中的氧含量，也可与金属离子反应生成稳定性较高的鳌合物，辅助其他抗氧化剂发挥抗氧化作用。陈雪琪等研究发现抗坏血酸能还原再生TBHQ发挥协同抗氧化作用。李静凤等研究表明抗坏血酸与多酚类天然抗氧化剂（酯化多酚和茶多酚)能协同延长油脂的氧化诱导期。在菜籽油中添加植酸的体外试验发现，植酸的抗氧化活性，略优于BHA，明显优于EQ。植酸可以鳌合亚铁离子并催化过氧化物分解，使之不能继续转变为醛或酮类化合物，从而抑制油脂氧化。生育酚脂溶性较强，对不饱和脂肪酸含量越高的植物油保护效果越显著。在低添加量下，生育酚能显著减少体系内烷基自由基和总自由基的生成。

磷脂是动植物细胞中细胞膜、核膜和类脂膜的基本成分，对植物化效果较好，通常与茶多酚、亚麻酸、鞣花酸、槐花黄酮等天然活性成分复合，其中亚麻酸磷脂提高大豆油抗氧化性能的效果尤为突出。

合成抗氧化剂特性及其在饲用油脂中的应用

人工合成抗氧化剂 EQ、BHT、BHA、TBHQ和PG已广泛应用于植物油、食品、肉制品、医药、饲料、化工等领域，在植物油脂中使用，热稳定性高，用量少，效果好。抗氧化机理较为一致，都是作为供氢体，快速给脂质自由基供氢，自身还能形成稳定的自由基，中断自由基链式反应，抑制油脂进一步氧化酸败。

EQ适用于油脂、鱼粉、预混料等产品，可防止其中的维生素A、D、E和脂肪氧化变质及天然色素氧化变色，具有一定防霉保鲜作用。在含氧化脂肪的配合饲料中添加EQ 62.5 mg/kg，能降低过氧化物的有害影响。

BHT价格低廉，是我国生产量最大的抗氧化剂之一。Nisa等开发的BHT生物活性薄膜可有效清除脂肪类食物中的自由基，减少脂质氧化。

PG己广泛用于油脂、饲料、油炸食品、罐头、干鱼制品、腊肉制品当中，在植物油脂中的抗氧化效果较好，在猪油中的抗氧化性能优于 BHT。

TBHQ在油炸花生米、山核桃、坚果上应用效果较好，在油脂中尤为适用于植物油、猪油和鱼油的抗氧化，稳定性提高3-5倍，抗氧化性强于BHA、BHT、PG和维生素E，是抑制煎炸油氧化最好的抗氧化剂。TBHQ不会让油脂含量高的食物变色，与BHA或BHT联合使用时，均能发挥协同抗氧化作用。

虽然人工合成抗氧化剂在饲用油脂中作用显著，但近年来有研究发现，BHA对人星形胶质细胞有很强的细胞毒性作用。BHT在斑马鱼胚胎毒性实验结果中发现具有心脏毒性。PG通过破坏线粒体或内质网功能，抑制睾丸发育相关基因而诱导睾丸毒性。过量添加人工合成抗氧化剂会对动物造成DNA损伤、癌症诱导等疾病，因此使用更安全的天然抗氧化剂取代人工合成抗氧化剂成为未来趋势，但是天然抗氧化剂的热稳定性差，抗氧化性能也普遍弱于人工合成抗氧化剂，使用单一天然抗氧化剂无法与人工合成抗氧化剂相媲美，只能采用不同抗氧化剂复合配制，利用其协同作用，达到甚至超越人工合成抗氧化剂的效果。已有研究根据我国允许添加在油脂和肉质品中的抗氧化剂种类和最大添加量，得到大量结果，现将抗氧化剂用于油脂中的抗氧化效果与特征归纳如表2。

复合抗氧化剂及其在饲用油脂中的应用

复合型抗氧化剂是将具有协同活性成分的不同种类抗氧化剂经过合理配伍组成的具有高效抗氧化能力的添加剂，因在饲料中的总使用浓度低于单一抗氧化剂，故安全性提高、成本降低。针对不同种类的饲用油脂，选择协同性强的抗氧化剂，并进行合适的复配是使用复合型抗氧化剂的关键。

1.复合抗氧化剂在植物油脂中的应用

茶多酚、抗坏血酸和迷迭香提取物常用于复配抗氧化剂的研究中，应用在植物油脂中效果较为明显。茶多酚棕榈酸酯、抗坏血酸棕榈酸酯和植物甾醇酯分别是茶多酚、抗坏血酸和植物甾醇与棕榈酸酯化而成的双亲性化合物，目的是不改变茶多酚、抗坏血酸和植物甾醇全部生理活性的同时，提高与油脂的相溶性。

张如春等研究表明，植物甾醇酯与天然维生素E以1：1进行复配，以0.2 g/kg浓度添加，可提高玉米油抗氧化性与品质，效果优于BHT和 BHA。李蕊研究发现茶多酚与维生素C、维生素E发挥协同作用时，油脂的货架期比单一使用茶多酚时长，在菜籽油及大豆油中添加0.02%茶多酚与0.04%~0.03%维生素C或与0.04%~0.05%维生素E，协同效果强于BHT或TBHQ。

迷迭香提取物与茶多酚棕榈酸酯复配可在氧化的不同阶段发挥作用，电子自旋共振结果表明，迷迭香提取物倾向于与氧化过程中产生的烷基自由基结合，而茶多酚棕榈酸酯倾向于与烷过氧自由基结合，协同抑制体系中自由基的产生，起到互补效果，延缓整个氧化过程。

一些新型的天然抗氧化剂也因为抗氧化效果显著被逐渐运用于复配抗氧化剂的研究中。栾霞等研究发现，38℃条件下，25mg/kgTBHQ+20 mg/kg柠檬酸加入到棕榈油中，相较于对照组延长氧化诱导期两倍，货架期达564天。

2.复合抗氧化剂在动物油脂中的应用

常用的茶多酚与抗坏血酸在动物油脂中的复配抗氧化效果也很显著。蒋雅美等研究发现，抗坏血酸棕榈酸酯、柠檬酸和茶多酚以2：11复配添加0.06%时，对鱼油的抗氧化效果比BHA和BHT显著。0.03%茶多酚与0.05%维生素C或0.03%维生素E在猪油中添加，协同抗氧化效果明显好于BHT，与TBHQ效果相当。崔宇等研究发现0.1%茶多酚与0.1%竹醋液复配对猪油具有抗氧化协同作用，有效降低猪油的酸价和过氧化值。饲用油脂中添加复配抗氧化剂的抗氧化功效见表3。