脂溶性抗氧化剂

更新时间:2024-07-03 18:55

脂溶性抗氧化剂指能均匀地分布于油脂中,对油脂和含油脂的食品能很好发挥抗氧化作用,防止其氧化酸败的物质。分人工合成脂溶性抗氧化剂与天然脂溶性抗氧化剂两大类。各国使用的抗氧化剂大多数是人工合成的,使用较广泛的有丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)等。天然的有愈创树脂生育酚混合浓缩物等。

定义

脂溶性抗氧化剂指能均匀地分布于油脂中,对油脂和含油脂的食品能很好发挥抗氧化作用,防止其氧化酸败的物质。分人工合成脂溶性抗氧化剂与天然脂溶性抗氧化剂两大类。各国使用的抗氧化剂大多数是人工合成的,使用较广泛的有丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)等。天然的有愈创树脂、生育酚混合浓缩物等。

作用原理

油脂的氧化酸败是一个复杂的化学变化过程。含有不饱和脂肪酸的油脂,由于其结构上不饱和键的存在,很容易和空气中的氧发生自动氧化反应,生成过氧化物,进而又不断裂解,产生具有臭味的醛或碳链较短的羧酸。

食用含有多量过氧化物的食品,会促使人体内的脂肪氧化。过氧化的脂肪及其产物可破坏生物膜,引起细胞功能衰退乃至组织死亡,诱发各种生理异常而引起疾病。最近研究表明,癌症的发生以及人体的老化也与过氧化脂肪有关。

常用的防止食品酸败的抗氧化剂多为酚类化合物。这些酚类抗氧化剂是优良的氢或中子的给予体,当它们向自由基提供氢之后,本身成为自由基,但它们可结合成稳定的二聚体类的物质。而且它们的自由基中间产物比较稳定。

另外,有一些物质本身没有抗氧化作用,但与抗氧化剂混合使用,却能增强抗氧化剂的效果,这些物质统称为抗氧化剂的增效剂。各种金属离子的螫合剂(如EDTA)是一类间接的抗氧化剂或抗氧化增效剂。对各种酚型抗氧化剂来说,柠檬酸、磷酸、抗坏血酸及它们的酯类(如柠檬酸单甘油酯、抗坏血酸棕榈酸酯等)具有良好的抗氧化增效作用。所加的酸一方面可为介质(油脂、含脂食品)创造一个酸性环境,以保证原始抗氧化剂和油脂的稳定性;另一方面如抗坏血酸本身易被氧化,从而使其具有消除氧的能力。例如用活性氧法(AOM法,97.8℃,送空气)试验橄榄油的稳定性,到达酸败临界点(植物油的过氧化值为70mmol/kg)的时间,对照组为6.5h,加0.02%叔丁基对苯二酚(TBHQ)者为12.5h,除TBHQ外另加0.01%柠檬酸者为57h。在21℃贮存橄榄油的结果是对照组42天,0.02%TBHQ组为88天,而另加0.01%柠檬酸者超过103天。猪油在室温下达到动物油酸败临界点(过氧化值为20mmol/kg)的时间,对照组为45天,加入0.01%生育酚后可延至210天,再加入0.005%柠檬酸则可延至294天。

一般情况下,柠檬酸及其酯类往往与合成的抗氧化剂合用,而抗坏血酸及其酯类则与生育酚合用。当两种抗氧化剂合用时,也会明显的提高抗氧化效果,这是因为不同的抗氧化剂在不同的油脂氧化阶段,能够分别中止某个油脂氧化的连锁反应。

常见氧化剂

丁基羟基茴香醚

丁基羟基茴香醚(BHA)为白色或微黄色蜡样结晶性粉末,带有酚类的特异臭气和有刺激性的气味。它通常是3-BHA和2一BHA两种异构体的混合物。熔点48~63℃,随混合比不同而异。不溶于水,易溶于乙醇、甘油、猪油、玉米油、花生油和丙二醇。3-BHA的抗氧化效果比2一BHA强1.5倍,两者合用有增效作用。用量为0.02%时比0.01%的抗氧化效果增强10%,但用量超过0.02%时效果反而下降。与其他抗氧化剂相比,它不会与金属离子作用而着色。BHA除抗氧化作用外,还有相当强的抗菌力。

相对来说,BHA对动物性脂肪的抗氧化作用较之对不饱和植物油更有效。它对热较稳定,在弱碱条件下也不容易被破坏,因此有一种良好的持久能力,尤其是对使用动物脂的焙烤制品。具一定的挥发性,能被水蒸气蒸馏,故在高温制品中,尤其是在煮炸制品中易损失。但可将其置于食品的包装材料中。BHA是国际上广泛应用的抗氧化剂之一,也是我国常用的抗氧化剂之一。

二丁基羟基甲苯

二丁基羟基甲苯(BHT)为无色结晶或白色晶体粉末,无臭味或有很淡的特殊气味。熔点69.5~71.5 ℃(69.7 ℃,纯品),沸点265℃。不溶于水和丙二醇,易溶于大豆油、棉子油、猪油、乙醇、丙酮、甲醇、苯、矿物油。化学稳定性好,对热相当稳定,抗氧化能力强,与金属离子反应不着色。

BHT可以用于油脂、焙烤食品、油炸食品、谷物食品、奶制品、肉制品和坚果、蜜饯中。

BHT也可用于包装材料上,用量为0.2~1 kg/t(包装材料)。对于不易直接拌和的食品,可溶于乙醇后喷雾使用。BHT价格低廉,为BHA的1/8~1/5,是我国生产量最大的抗氧化剂之一。

没食子酸丙酯

没食子酸丙酯异抗坏血酸等增效剂复配使用。与其他抗氧化剂复配时,使用量约为0.005%即有良好的抗氧化效果。

叔丁基对苯二酚

叔丁基对苯二酚(TBHQ)是白色或浅黄色的结晶粉末,微溶于水,不与铁或铜形成络合物。在许多油和溶剂中它都有足够的溶解性。熔点126~128℃。TBHQ能溶于乙醇、丙二醇、棉子油、玉米油、大豆油、猪油,易溶于椰子油、花生油,在水中溶解度随温度升高而增大。TBHQ的抗氧化活性与BHT、BHA或PG相等或稍优于它们。TBHQ的溶解性能与BHA相当,超过BHT和PG。TBHQ对其他的抗氧化剂和螯合剂如PG、BHA、BHT、维生素E、抗坏血酸棕榈酸酯、柠檬酸和EDTA等有增效作用。TBHQ最有意义的性质是在其他的酚类抗氧化剂都不起作用的油脂中有效,柠檬酸的加入可增强其活性。

在许多情况下,TBHQ对大多数油脂,尤其是植物油,较其他抗氧化剂有着更好的抗氧化稳定性。此外,它不会因遇到铜、铁而发生颜色和风味方面的变化,只有存在碱时才会转变为粉红色。对蒸煮和油炸食品有良好的持久抗氧化能力,因此,适用于马铃薯之类的生产,但它在焙烤制品中的持久力不强,除非与BHA合用。在植物油、膨松油和动物油中,TBHQ一般与柠檬酸结合使用。

生育酚混合物

生育酚混合浓缩物为黄色至褐黄色透明黏稠液体,可有少量晶体蜡状物,几乎无臭。它不溶于水,溶于乙醇,可与丙醇、三氯甲烷、乙醚、植物油混合,对热稳定。生育酚的混合浓缩物在空气及光照下,会缓慢变黑。在较高的温度下,生育酚有较好的抗氧化性能,生育酚的耐光照、耐紫外线、耐放射线的性能也较BHA和BHT强。生育酚还能防止维生素A在入射线照射下的分解作用,以及防止伊胡萝卜素在紫外线照射下的分解作用。此外,它还能防止甜饼干和速食面条在El光照射下的氧化作用。近年来的研究结果表明,生育酚还有阻止咸肉中产生致癌物亚硝胺的作用。

生育酚混合浓缩物是国际上唯一大量生产的天然抗氧化剂,这类天然产物都是α一生育酚。但由于其价格较贵,一般场合使用较少,主要用于保健食品、婴儿食品和其他高价值的食品。WHO批准维生素E用于食品,与其他抗氧化剂不同,不用担心它们本身会产生异味。维生素E对其他抗氧化剂如BHA、TBHQ、抗坏血酸棕榈酸酯、卵磷脂等有增效作用。

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