芝麻中木酚素类物质的研究进展

芝麻中木酚素类物质的研究进展

芝麻，又名胡麻、苦麻、乌麻、巨生、狗虱、油麻、杂交麻和小胡麻。这是胡麻科的一级草本植物。它是中国最重要的石油资源之一。它也是一个作物和创造的东西。它品种众多,主要有白色、褐色、黄色及黑色等。产地主要为中国以及印度、苏丹、缅甸等。目前,我国芝麻的主要产地为河南、安徽和湖北,占我国芝麻年产量的3/4左右。芝麻除了油脂和蛋白含量高外,还含有丰富的功能性成分,主要是木酚素(lignans,也称木脂素)类物质,它们不仅表现出较强的体外消除自由基功能和体内抗氧化活性,也具有重要的医药保健功能,如肝解毒功能、调节血脂及抗癌等,一些学者对芝麻中这一类物质进行了研究。因此,本文从芝麻木酚素类物质的结构、提取、应用和检测方面进行了综述,为芝麻的精深加工提供借鉴。1木酚素类物质芝麻具有很强的抗氧化活性,是由于其含有木酚素类物质,约占芝麻总量的0.5%~1.0%,包括脂溶性的木酚素类物质和含配糖体的水溶性的木酚素类物质,其中脂溶性的木酚素类物质主要包括芝麻素(sesamin,也称芝麻明)、芝麻林素(sesamolin,也称芝麻酚林)、芝麻酚(sesamol)、芝麻素酚(sesaminol,也称羟基芝麻素)和芝麻林素酚(sesamolinol,也称芝麻酚林酚)。其含量和功效如表1所示。水溶性的木酚素类物质则是和1~3个葡萄糖相连形成的极性较强的糖苷。芝麻中木酚素类物质的化学结构如图1所示,前两者主要存在于芝麻种子中,后三者主要在制油过程中形成。芝麻酚(3,4-亚甲二氧基苯酚)是由芝麻林素(芝麻酚林)转化而来的,在不焙炒压榨芝麻油中几乎检测不到,而在220℃焙炒芝麻油中含量可达977.6mg/kg,但在脱臭过程中较易除去。芝麻素酚(羟基芝麻素)在不焙炒芝麻油脱色过程中形成,由于对热稳定,在脱臭过程中不易丢失。2高效液相色谱目前,芝麻中木酚素类化合物的提取方法主要有:有机溶剂直接浸提法、微波辅助提取法、超临界CO2萃取法,此外还有溶剂-结晶法、柱色谱吸附分离法等。2.1最佳工艺条件的确定有机溶剂直接浸提法是利用相似相溶的原理从芝麻中分离提取木酚素类化合物的一种方法。有机溶剂提取法可分为正己烷提取法和甲醇、乙醇提取法,其中正己烷提取法中提取物的得率和抗氧化活性都较低,因此使用较多的是甲醇、乙醇提取法。刘立业等以芝麻粕为原料,采用乙醇水溶液直接萃取芝麻素,得出最佳工艺条件为:提取时间2h,提取温度55℃,乙醇浓度93%,料液比1∶6.5mL/g,得率为0.1928%;当以纯甲醇为溶剂提取芝麻油中芝麻素,在最佳提取时间3.25h,提取温度50℃,料液比1∶1.2mL/g时,得率可达到0.5832%。而张燕飞等以芝麻饼为原料提取木酚素,得出最佳工艺条件为:提取时间6h,提取温度57℃,乙醇浓度83%,料液比1∶8.5mL/g,得率为0.0329%。邵元龙等先将芝麻饼粕用酱油曲霉发酵后,再采用乙醇水溶液进行提取,研究发现经发酵后的芝麻饼粕中芝麻素酚的含量比未发酵前要有显著的提高。何晓梅等采用超声辅助法通过单因素和正交实验确定了芝麻渣中木酚素的最佳浸提条件,在最优条件下提取率可达12%。2.2天麻党组织在g-g-l-1中的天麻生物活性成分最佳提取条件的确定近几年微波法辅助提取芝麻油及芝麻饼粕中的木酚素的研究也比较多,该方法比有机溶剂直接提取法的时间更短,得率更高,工艺更简单,有一定的市场发展前景。陈志强等采用微波辅助提取法从10g黑芝麻中提取芝麻素,最佳提取条件是:提取剂为90%乙醇溶液、料液比为1∶8g/L、微波功率700W、提取时间9min,所得提取物平均质量为4.257g,其中芝麻素含量为23.66mg。陈刚等在微波辐射下采用1,4-丁二醇与丙三醇的混合溶剂提取芝麻杆中的木酚素,最佳提取条件为:微波辐射功率900W,辐射时间40min,固液比1∶12g/mL,萃取剂质量分数ω=90%,此时木酚素的萃取率可达65.3%。Nemes等采用微波辅助提取法分别对黑、白和棕色芝麻中木酚素类物质进行提取,含量范围为0.18~1.89mg/g。2.3超临界萃取装置采用超临界CO2法萃取芝麻油及饼粕中含有的木酚素,提取时间虽然很短,但该方法需依赖超临界萃取装置,因此目前国内外对此方面的研究较少。Hu等用该法提取黑芝麻种子中的抗氧化物质,在40MPa、35℃条件下,提取物得率最高可达51.83%。3原因二:木酚素的抗氧化能力芝麻中木酚素类物质因具有特殊的呋喃及酚羟基等结构,因此具有较强的抗氧化活性。黄纪念等分析了芝麻和芝麻油中存在的抗氧化物质,指出焙烤芝麻油之所以具有高抗氧化活性是因为在炒籽过程中,芝麻林素转变成了芝麻酚和γ-生育酚。武文洁等对芝麻油汽提物-木酚素类物质的抗氧化作用进行了研究,结果表明,样品对DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基和羟基自由基呈现出明显的清除作用。而杨玲玲等比较了从芝麻饼和芝麻混合油中提取的木酚素对DPPH自由基清除作用的强弱,结果表明:前者对自由基的清除能力强于后者;采用Rancimat法对芝麻木酚素的抗氧化性能进行研究,得出芝麻木酚素对大豆油的抗氧化性能良好,与VE具有协同作用。也有部分学者对芝麻酚和芝麻素的抗氧化性能进行了研究。董新荣和孙明等均以过氧化值为指标,分别研究了芝麻酚对茶油的抗氧化活性和芝麻素对大豆色拉油的抗氧化性能,结果表明:芝麻酚的抗氧化效果与同浓度的二叔丁基羟基甲苯(BHT)相当,比维生素E要强,而芝麻素在大豆色拉油中的抗氧化活性弱于BHT,添加质量分数为0.04%的芝麻素的抗氧化活性与添加0.02%的BHT相当。李宇等研究了芝麻酚清除自由基的能力,指出在等质量浓度条件下,芝麻酚对超氧阴离子自由基(O2-·)的清除效率要高于BHT及维生素E。4定量分析方法目前对芝麻木酚素的检测方法主要有薄层色谱法(TLC)、高效液相色谱法(HPLC)等,而定量分析普遍采用的是HPLC法,关键在于色谱条件和预处理方法的选择。4.1天麻复合木酚素类物质分离和高效利用技术薄层色谱法是一种吸附薄层色谱分离法,它利用各成分对同一吸附剂吸附能力不同,使在移动相(溶剂)流过固定相(吸附剂)的过程中,连续的产生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附,从而达到各成分的互相分离的目的。Kamal等用TLC法分离芝麻油中木酚素类物质,通过进行定性、定量分析表明:此法定性效果较好。Kim也用TCL法对中国和韩国的芝麻中木酚素类物质的含量和抗氧化活性进行了比较。徐丽华等采用双波长薄层扫描法对黑芝麻中芝麻素含量进行测定,测得3批黑芝麻中芝麻素的平均含量为0.2008%,加样回收率为98.84%,相对标准差RSD为1.184%。TLC法对于物质的分离和定性分析具有重要价值,通常可用于木酚素类物质的分离和鉴定,但要进行定量检测,还需采用HPLC法。4.2先进设备及高效液相色谱法检测工艺流程HPLC法利用物质在两相中分配系数的差异,当两相作相对移动时,被测物质在两相之间进行反复多次分配,这样使原来的微小分配差异产生了很大的效果,使各组分分离。此法不仅可以对木酚素类物质进行定性分离,还可以进行准确定量,因此是木酚素类物质最常用的定性、定量检测方法。李丹丹等均以芝麻油为原料,通过HPLC法,建立了芝麻油中芝麻酚、芝麻素和芝麻林素同时检测的HPLC法。黄纪念等通过对分离芝麻素、芝麻林素、芝麻酚和芝麻素酚4种木酚素化合物的色谱分离条件的研究和前处理方法的筛选,得出最佳色谱条件:色谱柱为ODS-C18;流动相为甲醇和水,进行梯度洗脱;流速0.8mL/min;检测波长:芝麻酚和芝麻素酚为293nm,芝麻素和芝麻林素为287nm;柱温30℃,并指出薄层层析法为最有效的前处理方法。由于芝麻素含量最多,占木酚素总量的50%左右,因此学者对其研究也较多。叶子晨等采用高效液相色谱法测定了黑白芝麻中芝麻素的含量,结果表明芝麻素平均回收率100.0%,RSD为0.81%。陈志强等用硅胶层析柱对黑芝麻样品进行预处理,再用HPLC测定芝麻素含量为0.216%,平均回收率为95.9%。余少冲等将芝麻样品经粉碎及超声萃取后,采用HPLC测定,结果表明:芝麻素的加标回收率为100%,RSD为1.1%,不同产地芝麻中的芝麻素含量测定结果为0.260%~0.502%。戴洪平等采用氧化铝层析柱预处理方法从芝麻油中分离出芝麻素混合物,再用高效液相法测定其含量,当在柱温30℃,甲醇∶水=70∶30,流速2mL/min,以Inertsil为色谱柱时,被测峰与其他峰可完全分离,且样品平均回收率为100.6%。孙荣华等建立了HPLC法测定芝麻素、芝麻林素含量的方法,所测二者含量范围分别为2.5~7.0、2.5~4.5mg/g,并指出结果可作为鉴别芝麻油真伪的依据。Wang等采用HPLC对中国的215种芝麻样品的芝麻素和芝麻林素含量进行了测定,两种物质总含量范围从2.49~18.01mg/g,平均含量为8.54mg/g,与孙荣华的研究结果相一致。而Moazzami等也对来自不同区域的65种芝麻样品的芝麻素和芝麻林素含量进行了测定,其含量范围分别为7~712、21~297mg/100g,平均含量分别为163mg/100g和101mg/100g,其含量值远远大于中国芝麻中两种物质的含量。刘元法采用乙醇对芝麻油中芝麻素类物质进行提取,而后采用丙酮-异丙醇对芝麻素粗品进行纯化,HPLC分析芝麻素物质相对含量达到94%。陈凤香等采用固相萃取技术为提取和净化芝麻油中芝麻素的样品预处理技术,采用反相高效液相色谱检测芝麻油中芝麻素,其平均回收率为96.1%,平均RSD为2.62%。陶郁华等研究了8种不同有机溶剂预处理芝麻油对HPLC法测定芝麻素含量产生的影响,指出测定芝麻油中芝麻素的最佳方法是:以环己烷为溶剂,甲醇∶水(74∶26)为流动相,流速1.0mL/min,采用VP-ODS柱,柱温30℃,检测波长286nm。芝麻素平均加样回收率达100.2%,RSD为1.18%。4.3复配的麻素超导物测定除了上述检测方法,气相色谱-质谱法(GC-MS)、紫外分光光度法等也用于芝麻中木酚素类物质的检测。刘立业利用气相色谱-质谱联用仪,对芝麻素纯化物进行定性分析,确定芝麻素纯化物的主要成分为芝麻素,还有少量的芝麻林素及油脂。冯志勇采用紫外分光光度法测定芝麻油中木酚素类物质芝麻素与芝麻林素的含量,平均加样回收率为99.31%,RSD为1.87%。Bhatnagar等也采用此方法建立了快速测定芝麻油中木酚素类物质的方法,其含量与高效液相色谱法所测含量具有很好的一致性。另外,FTIR(傅立叶变换红外光谱法)也作为一种新方法用于芝麻油中芝麻酚的测量。5天麻天麻生物酶系统的研究芝麻