沈文嬌 何新益 馮長祿 劉 斌
(1. 天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院,天津 300384;2. 天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心,天津 300384;3. 天津市鴻祿食品有限公司,天津 301713)
辣椒籽對豬油抗氧化作用研究
沈文嬌1,2何新益1,2馮長祿3劉 斌3
(1. 天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院,天津 300384;2. 天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心,天津 300384;3. 天津市鴻祿食品有限公司,天津 301713)
為研究辣椒籽對豬油的抗氧化作用效果,將不同添加量的辣椒籽粒、辣椒籽粉和辣椒籽乙醇提取物分別添加到豬油中并于(63±2) ℃放置。通過定期測定豬油的過氧化值,觀察其變化規(guī)律,并建立回歸模型,計算出誘導(dǎo)時間和抗氧化指數(shù),評價辣椒籽的抗氧化能力。結(jié)果表明,辣椒籽3種添加方式對豬油均具有較強(qiáng)的抗氧化作用。辣椒籽粒添加量為7%、辣椒籽粉添加量為11%,辣椒籽乙醇提取物添加濃度為0.12%時對豬油的抗氧化效果最強(qiáng),但各濃度辣椒籽提取物之間的抗氧化效果差距不大,以低濃度乙醇提取物進(jìn)行抗氧化也可達(dá)到抗氧化效果,可見,辣椒籽具有抗氧化作用。
辣椒籽;豬油;抗氧化指數(shù);抗氧化能力
油脂氧化酸敗是在加工和儲藏過程中極易發(fā)生的情況,氧化過程中產(chǎn)生低分子量的羰基化合物醛、酮、酸等,從而影響油脂的品質(zhì),這是內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果。而抗氧化劑可通過延長氧化誘導(dǎo)期、降低氧化速率來實現(xiàn)油脂的抗氧化[1]。食品加工中最普遍使用的油脂類抗氧化劑是丁基羥基茴香醚(BHA)、二丁基羥基甲苯(BHT)、沒食子酸丙酯(PG)和叔丁基對苯二酚(TBHQ)等化工合成的酚類抗氧化劑[2-3]。雖然這類抗氧化劑允許使用于食品已有半個多世紀(jì)[4],但其安全性越來越受關(guān)注。
天然食物中存在的必需脂肪酸、某些植物酶、類黃酮化合物、維生素、特別是多酚類化合物都是天然抗氧化有效成分[4]。近年來,國內(nèi)外對香辛料包括生姜、八角、茴香、迷迭香等的抗氧化能力進(jìn)行了研究,取得了諸多成果。翟柱成等[5]研究發(fā)現(xiàn),迷迭香提取物、抗壞血酸、沒食子酸、茶多酚等7種天然抗氧化劑對葵花籽油均具有抗氧化作用,其中迷迭香提取物對葵花籽油的抗氧化效果最佳,對沒食子酸和迷迭香提取物進(jìn)行復(fù)配最佳質(zhì)量比為4∶1,最佳添加量為0.02%。謝思宇等[6]對生姜精油的提取工藝及其抗氧化性進(jìn)行研究,得到寧德紅芽姜和黃芽姜均具有抗氧化作用并且黃芽姜精油抗氧化能力大于紅芽姜。王碩等[7]研究發(fā)現(xiàn)八角茴香總黃酮對羥自由基和超氧自由基的清除率隨著濃度的上升逐漸增加,表明其具有一定抗氧化活性,但效果仍不及VC。
辣椒原產(chǎn)于南美洲和中美洲,現(xiàn)種植遍布全球[8],主要由辣椒果肉和辣椒籽組成,其產(chǎn)品價值往往集中于果肉,而占干紅辣椒全果質(zhì)量的15%~30%的辣椒籽往往被忽略。辣椒籽營養(yǎng)豐富,約有20%的油脂和人體必需脂肪酸,還有磷脂、聚合脂色素、固醇和脂溶性維生素、辣椒素等[9]。中國對辣椒籽的研究主要涉及品質(zhì)評價、脂肪酸組成等[10],而關(guān)于辣椒籽提取物的抗氧化性及其在食品中應(yīng)用的文獻(xiàn)報道較少。本研究擬采用Schaal烘箱法[11],得到過氧化值變化回歸模型,通過計算誘導(dǎo)時間及抗氧化指數(shù)來評價辣椒籽在豬油中的抗氧化活性。該研究為辣椒籽及其提取物作為天然抗氧化劑在食品中應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1.1 材料與試劑
辣椒籽:河南新一代朝天椒辣椒籽,市售;
豬板油:市售;
硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、碳酸鈉、碘化鉀、硫代硫酸鈉等試劑:分析純,天津市科威有限公司;
無水乙醇、三氯甲烷、冰乙酸、可溶性淀粉:分析純,天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司。
1.2 儀器與設(shè)備
電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:DH-101-0 BS型,天津中環(huán)實驗電爐有限公司;
電子天平:FA2204B型,上海佑科儀器儀表有限公司;
旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器:RE-2000型,上海亞榮生化儀器廠;
電熱恒溫培養(yǎng)箱:BPX-82型,上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;
凱氏定氮儀:VelpUDK-1 59型,北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司;
電熱恒溫水浴鍋:HWS24型,上海一恒科技有限公司。
1.3 試驗方法
1.3.1 辣椒籽營養(yǎng)成分的測定
(1) 水分含量:按GB/T 5009.3—2003執(zhí)行。
(2) 總灰分含量:按GB/T 5009.4—2003執(zhí)行。
(3) 脂肪含量:按GB/T 5009.6—2003第一法(索氏提取法)執(zhí)行。
(4) 蛋白質(zhì)含量:按GB/T 5009.5—2003第一法(凱氏定氮法)執(zhí)行。
(5) 粗纖維:按GB/T 5009.10—2003執(zhí)行。
(6) 辣椒堿含量:磷鎢酸—磷鉬酸顯色法[12]。
1.3.2 豬油的制備 將市售新鮮豬肥膘,去皮洗凈,切制1.5 cm×1.5 cm小塊,熱鍋加入約50 mL水(以2.0~2.5 kg肥膘計),放入肥膘,開火加熱至220 ℃,保持2~3 min,然后轉(zhuǎn)90~120 ℃小火慢慢熬制,保持約45 min,熬油期間間歇翻炒,具體時間依肥膘質(zhì)量及大小可適當(dāng)調(diào)整,當(dāng)肉丁縮小至原體積1/3,且豬油呈微黃色即可撈出油渣,成品盛裝備用。
1.3.3 辣椒籽粒添加試驗 準(zhǔn)確稱取辣椒籽3.0,5.0,7.0,9.0,12.0 g于玻璃瓶中,分別加入100 g新熬制豬油,攪拌混合溶解,配制成3%,5%,7%,8%,11%的油樣,另取0.02 g BHA添加新熬制豬油制成0.02%的抗氧化劑油樣,同時以未盛裝辣椒籽的豬油為空白對照。
1.3.4 辣椒籽粉添加試驗 辣椒籽粒粉碎,過20目篩,得辣椒籽粉。準(zhǔn)確稱取辣椒籽粉3.0,5.0,7.0,9.0,12.0 g于玻璃瓶中,分別加入100 g新熬制豬油,攪拌混合溶解,配制成3%,5%,7%,8%,11%的油樣,另取0.02 g BHA添加新熬制豬油制成0.02%的抗氧化劑油樣,同時以未盛裝辣椒籽粉的豬油為空白對照。
1.3.5 辣椒籽乙醇提取物的制備 稱取一定量辣椒籽粉,以無水乙醇為溶劑在80 ℃下回流6 h。提取液混合物經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑,于45 ℃干燥至恒重,得到辣椒籽乙醇粗提取物,提取物為流體狀。
1.3.6 辣椒籽乙醇提取物 添加試驗精確稱取辣椒籽乙醇提取物0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12 g于玻璃瓶中,分別加入100 g新熬制豬油,制成0.02%,0.04%,0.06%,0.08%,0.10%,0.12%的提取物油樣。另取0.02 g BHA添加新熬制豬油制成0.02%的抗氧化劑油樣,同時制備空白對照。
1.3.7 油脂抗氧化能力測定
(1) 將所制備油樣全部置于(63±2) ℃的恒溫培養(yǎng)箱中強(qiáng)化保存,敞蓋放置,每隔2~5 d充分?jǐn)嚢枰淮危㈦S機(jī)交換其在培養(yǎng)箱中的位置,定期取樣,測定各油樣的過氧化值(peroxide value,POV)觀測油脂氧化程度[13]。過氧化值達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值0.2 g/100 g時為誘導(dǎo)終點,此時所經(jīng)歷的時間為誘導(dǎo)時間,進(jìn)而評價辣椒籽原粒、辣椒籽粉末及辣椒籽乙醇提取物對豬油的抗氧化作用。
(2) 抗氧化系數(shù)(oxidation protection factor,PF):是用來判斷抗氧化性能強(qiáng)弱的指數(shù),表示了物質(zhì)的抗氧化性能。PF計算公式見式(1)。PF值越大,表示抗氧化活性越好。PF<1,表明該添加物有催化氧化活性;PF=1,表明該添加物既無抗氧化活性也無催化氧化活性;1
(1)
式中:
PF——抗氧化系數(shù);
IPAntiox——添加了添加物或抗氧化劑的氧化誘導(dǎo)期;
IPContr——未加添加物的氧化誘導(dǎo)期。
1.3.8 過氧化值的測定 脂肪氧化的初級產(chǎn)物是氫過氧化物,可通過測定脂肪中氫過氧化物的量來評價脂肪的氧程度[15-16]。參照GB 5009.37—2003進(jìn)行測定,以此衡量油脂的氧化程度。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)趨勢圖采用Excel 2010制作,數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS 17.0進(jìn)行分析。
2.1 辣椒籽的營養(yǎng)成分分析
辣椒籽的營養(yǎng)成分分析結(jié)果顯示:試驗所用辣椒籽原料主要成分為:粗脂肪18.55%,粗蛋白2.60%,水分8.34%,灰分4.77%,粗纖維21.55%,辣椒素為0.33‰。可看出粗脂肪含量相對較多,與大豆中粗脂肪相當(dāng)(李楊等[17]測定大豆粗脂肪約為17.5%)。
2.2 辣椒籽粒對豬油的抗氧化效果
由圖1可知,辣椒籽粒以不同添加量添加于豬油中,對豬油均具有一定抗氧化作用,且各添加量隨著保存時間的延長,過氧化值呈現(xiàn)上升趨勢,且呈現(xiàn)顯著的線性相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。與對照組豬油相比,各添加量組豬油的過氧化值明顯較低且爬升緩慢。
隨著放置時間延長,辣椒籽粒添加量0%,3%兩組豬油試樣的過氧化值開始快速上升,且在第4天之后,對照組豬油過氧化值遠(yuǎn)高于其他組。在10 d后,各添加量豬油的過氧化值依次為0%>3%>5%>7%>8%>11%>0.02% BHA。該結(jié)果表明隨著辣椒籽粒添加量的增加,抗氧化效果越強(qiáng)。其抗氧化機(jī)理可能是未經(jīng)機(jī)械粉碎的辣椒籽保留了其大部分活性物質(zhì),并且在新熬制熱油的作用下部分釋放,進(jìn)而表現(xiàn)出明顯的抗氧化作用。
對圖1數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,得到不同添加量辣椒籽的回歸方程及相關(guān)系數(shù),結(jié)果見表1。
由表1可知,回歸方程擬合較好,且經(jīng)F值檢驗,方程均達(dá)到極顯著(P<0.01),曲線所代表的回歸關(guān)系真實可信,可以進(jìn)行誘導(dǎo)時間和PF值的計算,結(jié)果見表2。
由表2可知,辣椒籽添加量為3%~11%的豬油PF值均大于1,說明各添加量辣椒籽對豬油均有抗氧化作用,且PF值大小依次為0.02% BHA>11%>8%>7%>5%>3%>0%,可見,隨著添加量增加,抗氧化能力逐漸增強(qiáng),且線性相關(guān)關(guān)系成立。各添加量中,11%的抗氧化指數(shù)最大,說明辣椒籽添加量為11%時,對豬油的抗氧化效果最好。但辣椒籽添加量為7%,8%時的抗氧化指數(shù)和11%相差很小,故綜合考慮可選擇7%為最優(yōu)添加量。
圖1 辣椒籽粒對豬油過氧化值的影響
Table 1 The regression equation ofunmilled chilli seeds in different supplementation
添加量/%回歸方程R2P0lnC=0.142t-2.8730.9320.0003lnC=0.125t-3.0380.9120.0015lnC=0.127t-3.1650.9480.0007lnC=0.122t-3.2040.9530.0008lnC=0.133t-3.3120.9620.00011lnC=0.122t-3.2090.9570.0000.02(BHA)lnC=0.079t-4.2840.9800.000
?C表示貯存td的過氧化值,g/100 g;t表示貯存時間,d。
表2 不同添加量辣椒籽在豬油中的誘導(dǎo)時間及PF值
Table 2 Induction period and PF of different supplement-ation unmilled chilli seeds in lard
添加量/%誘導(dǎo)時間/dPF09.001.00311.421.26512.241.36713.071.45812.801.421113.111.460.02(BHA)33.853.76
辣椒籽的抗氧化作用無法達(dá)到BHA水平,其原因可能與辣椒籽的粒度較大及活性物質(zhì)釋放量不足有關(guān),且細(xì)胞未破裂,辣椒籽中活性物質(zhì)無法與油脂相融合。
2.3 辣椒籽粉對豬油的抗氧化效果
圖2中各添加量辣椒籽粉對豬油均具有一定的抗氧化作用,添加辣椒籽粉的豬油在(63±2) ℃下放置,在0~17 d,所有豬油樣品的過氧化值均呈現(xiàn)上升趨勢,且各添加量豬油過氧化值基本呈線性相關(guān)關(guān)系。
其中,可明顯看出3 d后,對照豬油的過氧化值快速增大,上升幅度也明顯高于其他添加量豬油的過氧化值,而在0~3 d,各添加量辣椒籽粉的過氧化值與0.02% BHA的作用相當(dāng)。7 d后,各添加量的辣椒籽均呈現(xiàn)爬升趨勢,其中添加量為3%和5%豬油的過氧化值的上升速率大于7%和8%,向?qū)φ战M豬油靠攏。另外,可明顯看出添加量為11%時,其抗氧化效果最接近0.02% BHA。
對圖2數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,得到不同添加量辣椒籽粉的回歸方程,結(jié)果見表3。
由表3可知,回歸方程擬合較好,且經(jīng)F值檢驗,方程均達(dá)到極顯著(P<0.01),所代表的回歸關(guān)系真實可信,可以進(jìn)行誘導(dǎo)時間和PF值的計算,結(jié)果見表4。
表4結(jié)果顯示,添加量為3%~11%的辣椒籽粉對豬油均具有抗氧化活性。當(dāng)添加量為11%時,2
圖2 辣椒籽粉對豬油過氧化值的影響
Table 3 The regression equation of milled chilli seeds in different supplementation
添加量/%回歸方程R2P0lnC=0.136t-2.2860.9820.0003lnC=0.132t-2.7550.9620.0005lnC=0.116t-2.5370.9840.0007lnC=0.116t-2.5730.9890.0008lnC=0.102t-2.6060.9010.00011lnC=0.081t-2.4720.9410.0000.02(BHA)lnC=0.056t-2.6860.9730.000
?C表示貯存td的過氧化值,g/100 g;t表示貯存時間,d。
表4 不同添加量辣椒籽粉在豬油中的誘導(dǎo)時間及PF值
Table 4 Induction period and PF of different supplementationmilled chilli seeds in lard
添加量/%誘導(dǎo)時間/dPF05.011.0038.671.7358.001.6078.311.6689.771.951110.692.140.02(BHA)19.233.84
2.4 辣椒籽乙醇提取物對豬油的抗氧化效果
由圖3可知,各濃度辣椒籽乙醇提取物對豬油均有抗氧化作用。3~11 d,各濃度的豬油均緩慢增長,但可以看出0.02%~0.12% 6組間的差距并不大,且趨勢線相對緊密,說明此時各濃度之間過氧化值相差程度較小。從第7天開始,對照組過氧化值呈現(xiàn)快速增長趨勢且明顯大于其他組。另外,0~3 d,0.02%的辣椒籽提取物的抗氧化效果與BHA相當(dāng),所以從經(jīng)濟(jì)角度考慮,可以選擇較低濃度添加。結(jié)果與劉彩麗等[19]所研究辣椒籽甲醇提取物的結(jié)果相符,辣椒籽乙醇提取物的效果略差于甲醇提取物,但也表現(xiàn)出明顯的抗氧化性且安全性更高。
圖3 辣椒籽提取物對豬油過氧化值的影響
對圖3進(jìn)行線性回歸,得到不同濃度辣椒籽乙醇提取物對豬油抗氧化能力的線性回歸方程,結(jié)果見表5。
表5 不同濃度辣椒籽提取物的回歸方程?
Table 5 The regression equation of milled chilli seeds ethanol extracts in different concentration
濃度/%回歸方程R2P0.00lnC=0.253t-4.3640.9770.0000.02lnC=0.243t-4.5740.9950.0000.04lnC=0.229t-4.4960.9880.0000.06lnC=0.224t-4.4740.9920.0000.08lnC=0.219t-4.4680.9880.0000.10lnC=0.203t-4.3070.9370.0010.12lnC=0.205t-4.3710.9710.0000.02(BHA)lnC=0.082t-4.5360.9820.000
?C表示貯存td的過氧化值,g/100 g;t表示貯存時間,d。
由表5可知,回歸方程擬合較好,且經(jīng)F值檢驗,方程均達(dá)到極顯著(P<0.01),其所代表的回歸關(guān)系真實可信,可以進(jìn)行誘導(dǎo)時間和PF值的計算,結(jié)果見表6。
表6 不同濃度辣椒籽乙醇提取物在豬油中的誘導(dǎo)時間及PF值
Table 6 Induction period and PF of different concentrationmilled chilli seeds extracts in lard
濃度/%誘導(dǎo)時間/dPF0.0010.881.000.0212.201.120.0412.611.150.0612.801.170.0813.101.200.1013.291.220.1213.471.230.02(BHA)35.693.28
由表6可知,0.02%~0.12%的辣椒籽乙醇提取物對豬油的PF值均大于1,說明各濃度提取物對豬油均具有抗氧化活性。且PF值大小隨著濃度的增高而增大,呈正效應(yīng)關(guān)系。
與添加0.02%BHA的豬油相比,添加0.12%提取物豬油的抗氧化系數(shù)基本達(dá)BHA的50%。經(jīng)分析,提取物未達(dá)到BHA的同等效果,可能是辣椒籽的含油量較高,在一定程度上影響了抗氧化物質(zhì)的提取,劉彩麗等[18]研究表明脫脂甲醇提取物的抗氧化效果強(qiáng)于未脫脂。另外,辣椒籽中含酚酸及黃酮類等化合物具有抗氧化活性的物質(zhì),這些活性成分的釋放與其在溶劑中的溶解度相關(guān)[20]。酚類物質(zhì)和黃酮類化合物易溶于乙醇,故辣椒籽乙醇提取物具有明顯的抗氧化作用。
辣椒籽粒、辣椒籽粉、辣椒籽乙醇提取物對豬油均有抗氧化作用。辣椒籽粒添加量為7%、辣椒籽粉添加量為11%、辣椒籽乙醇提取物濃度為0.12%時抗氧化效果最好,PF值分別達(dá)到1.45,2.14,1.23。但由于各濃度辣椒籽提取物之間的抗氧化效果差距不大,從抗氧化系數(shù)角度,以0.02%濃度乙醇提取物的抗氧化效果接近0.02% BHA的30%。從添加方式來看,直接添加辣椒籽或辣椒籽粉能夠達(dá)到抗氧化目的,且辣椒籽粉的添加效果要明顯強(qiáng)于辣椒籽粒,可見,辣椒籽中的活性物質(zhì)的釋放會隨著粒度的減小而增加。但在生產(chǎn)上,辣椒籽或辣椒籽粉的去除較為困難,且用量較大,造成浪費(fèi),相比之下添加低濃度提取物的方式最為可取。
雖然與人工抗氧化劑BHA相比較仍具有一定差距,但辣椒籽成本低廉,對食品具有增香作用,天然安全性,足具開發(fā)潛力。本研究結(jié)果可為辣椒籽的進(jìn)一步開發(fā)與研究提供理論依據(jù)。
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Study on the antioxidation of chilli seed in lard oil
SHEN Wen-jiao1,2HEXin-yi1,2FENGChang-lu3LIUBin3
(1.DepartmentofFoodScienceandBiotechnology,TianjinAgricultureUniversity,Tianjin300384,China; 2.TianjinEngineeringandTechnologyResearchCenterofAgriculturalProductsProcessing,Tianjin300384,China; 3.TianjinHongLuFoodco.,LTD,Tianjin301713,China)
The antioxidation of chilli seed was investigated in this study. The unmilled and milled chilli seeds, and the ethanol extracts from them, with different concentration were added into lard oil, respectively, and put at (63±2) ℃. The POV value of the lard oil under different period was determined. The regression model between POV and storage time was established, and the induction time and oxidation protection factor were also calculated to evaluate antioxidant capacity of chilli seed. The results showed that the three kinds of chilli seed added in lard had antioxidant capacity. Best antioxidant effect was showed when unmilled added in 7%, milled chilli seedadded in 11%, extract concentration for 0.12%. Moreover, no significant difference was found among the extracts with different concentrations, and a low concentration extract showed an achieve antioxidant effect. Therefore, a good antioxidant capacity was confirmed in chilli seeds.
chilli seed; lard oil; oxidation protection factor; antioxidant capacity
10.13652/j.issn.1003-5788.2016.12.037
天津市農(nóng)業(yè)科技合作項目(編號:201410061027)
沈文嬌,女,天津農(nóng)學(xué)院在讀碩士研究生。
何新益(1974—),男,天津農(nóng)學(xué)院教授,博士。 E-mail:hedevid@163.com
2016-09-14