常馨月,陳程莉,龔 娣,董 全
(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)
油脂氧化是含油食品氧化酸敗的主要緣由之一,油脂氧化反應(yīng)包括自動(dòng)氧化、光敏氧化和酶促氧化3種類型[1]。其中,自動(dòng)氧化是油脂儲(chǔ)藏過程中最常見的氧化反應(yīng),主要是不飽和脂肪酸與基態(tài)氧發(fā)生的游離基反應(yīng),包括鏈引發(fā)、鏈傳遞和鏈終止3個(gè)階段[2-4]。油脂氧化會(huì)產(chǎn)生氫過氧化物,其不穩(wěn)定,易進(jìn)一步分解形成醛類、酮類、酸類等多種物質(zhì)。這些物質(zhì)不僅影響食品的風(fēng)味、色澤,降低食品質(zhì)量,同時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多有毒物質(zhì), 危害人體健康;特別是油脂氧化過程的游離自由基,會(huì)參與到各種發(fā)病機(jī)理中,導(dǎo)致癌癥、冠心病、神經(jīng)退行性疾病,并加速人體老化[5]。
抗氧化劑可作為氫供體,用來清除鏈引發(fā)階段產(chǎn)生的游離自由基,從而抑制或減輕油脂的氧化[6]。因此,為延緩油脂氧化、延長(zhǎng)油脂貨架期,最常用且有效的方式就是在油脂中添加抗氧化劑[7]??寡趸瘎┌雌錂C(jī)理可被分為以下幾類:自由基清除劑,單線態(tài)氧猝滅劑,氫過氧化物分解劑,酶抑制劑,抗氧化劑增效劑,金屬離子螯合劑,紫外線吸收劑以及氧清除劑等[8]?,F(xiàn)階段,廣泛使用的抗氧化劑多為人工合成,如BHA、TBHQ、BHT等。由于人工合成的抗氧化劑存在諸多安全隱患,如過量使用會(huì)致畸、癌變以及一些慢性疾病等,因此人工合成抗油脂氧化劑的安全性受到質(zhì)疑。相反,天然抗氧化劑是從動(dòng)植物中提取出來的,安全性高,且綠色環(huán)保,因而受到人們的青睞。本文從酚類物質(zhì)、色素類物質(zhì)、多肽類物質(zhì)、甾醇類物質(zhì)、多糖類物質(zhì)方面,總結(jié)了近年來從動(dòng)植物中提取的天然抗氧化物質(zhì)對(duì)油脂抗氧化作用的研究,期望有助于研發(fā)更加安全、有效的新型天然抗氧化劑,延長(zhǎng)油脂的貨架期并進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。
1.1.1 茶多酚
植物多酚因能使未成對(duì)電子離域而具有較強(qiáng)活性,既能通過清除自由基、螯合金屬離子、抑制氧化酶活性等直接途徑抑制油脂氧化,又能通過保護(hù)機(jī)體的內(nèi)源性抗氧化酶而起到間接的抗氧化效果[9]。茶多酚是極具代表性的一類天然多酚化合物,具有很強(qiáng)的抗氧化性能和顯著清除自由基的能力,是一種理想的天然抗氧化劑。從20世紀(jì)70年代開始,國(guó)內(nèi)外就茶多酚對(duì)油脂的抗氧化作用進(jìn)行了大量研究,目前已發(fā)現(xiàn)茶多酚對(duì)多種植物油和動(dòng)物油的氧化均具有非常好的抑制效果,其抗氧化效果優(yōu)于BHA、BHT、TBHQ以及VE,且毒性比BHA、BHT小[10]。以茶多酚作為油脂抗氧化劑時(shí),其用量必須嚴(yán)格控制,一旦茶多酚用量過大,其抗氧化成分本身被氧化后會(huì)發(fā)生自由基過氧化副反應(yīng),生成的副產(chǎn)物也會(huì)誘發(fā)自由基連鎖反應(yīng)[11]。雖然茶多酚具有眾多優(yōu)越性,但其油溶性差直接影響了在油脂中的應(yīng)用效果,因此通過溶劑法、乳化法和分子修飾法等技術(shù)對(duì)茶多酚進(jìn)行改性可以顯著提高其油溶性,增強(qiáng)在油脂中的抗氧化效果。
1.1.2 黃酮類
天然黃酮類物質(zhì)是一類重要且含有多酚結(jié)構(gòu)的植物次生代謝產(chǎn)物,可通過供給過氧化物自由基以及消除金屬離子的催化作用達(dá)到清除自由基,抑制脂質(zhì)氧化的作用[11]?,F(xiàn)階段已探究出多種天然黃酮類物質(zhì)均能很好地抑制油脂的自動(dòng)氧化,是良好的天然抗氧化劑。張海濤等[12]發(fā)現(xiàn)陽(yáng)荷總黃酮抑制大豆油氧化的效果強(qiáng)于檸檬酸,與VC相當(dāng)。蔡錦源等[13]發(fā)現(xiàn)山豆根黃酮可以明顯延緩豬油、花生油和玉米油的氧化,其抗氧化效果與BHT相當(dāng)。黎英等[14]發(fā)現(xiàn)狀元豆黃酮對(duì)豬油的氧化抑制能力優(yōu)于花生油,可作為一種潛在的天然抗氧化劑資源。天然黃酮類物質(zhì)來源廣泛,很容易從自然界中豐富的原料里提取。但有些黃酮類物質(zhì)溶解度很低,如黃烷酮;有的有褪色作用,如沒食子酸;有的黃酮類物質(zhì)(如從草木植物和香辛料中提取出來的物質(zhì))在氣、滋味上不受人喜歡,要想將其應(yīng)用于食品中必須解決這些問題。除此之外,人們?nèi)粘V幸呀?jīng)攝入了大量黃酮類物質(zhì),雖未發(fā)現(xiàn)毒害作用,但將其添加到食品中,仍需進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的急性、慢性毒理實(shí)驗(yàn)。
天然色素存在于自然界中,種類繁多且絕大多數(shù)無(wú)毒副作用,具有特殊的香味和一定的營(yíng)養(yǎng)與藥理保健作用,將其用作著色劑或食品添加劑不僅能貼近食物本身的顏色,而且可增加食品的風(fēng)味[15]。天然色素含大量的酚羥基,因此具有高效的羥基自由基和過氧自由基清除能力,并且還具有強(qiáng)還原性,可以猝滅單線態(tài)氧,是極具潛力的天然油脂抗氧化劑,其抗氧化能力是維生素類(如VC,VE)的數(shù)倍。常見的天然色素有β-胡蘿卜素、番茄紅素、蝦青素等[16]。近年來人們發(fā)現(xiàn)蝦青素在抗氧化以及清除自由基方面比類胡蘿卜素更強(qiáng),被稱為超級(jí)維生素E,是目前新型的天然抗氧化劑之一[11]。劉曉星[17]對(duì)比研究了蝦青素與其他5種天然抗氧化劑在兩種食用油體系中的抗氧化性,發(fā)現(xiàn)在菜籽油中的抗氧化效果為蝦青素>番茄紅素>VC>VE>β-胡蘿卜素>葉黃素,在大豆油中的抗氧化效果為蝦青素>葉黃素>VC≈VE≈β-胡蘿卜素>番茄紅素。盡管天然色素類物質(zhì)是極具潛力的油脂抗氧化劑,但由于其存在水溶性差,不易調(diào)色,抗氧化性差等問題,在實(shí)際應(yīng)用中通常采取加入穩(wěn)定劑或抗氧化劑(如VC),微膠囊化,色素分子結(jié)構(gòu)修飾,改善色素加工、儲(chǔ)存環(huán)境等手段提高其穩(wěn)定性[18]。
天然甾醇類物質(zhì)種類繁多,是以環(huán)戊烷全氫菲為骨架的一類活性物質(zhì),主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇和菜油甾醇等。天然甾醇不僅化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定,而且還具有較強(qiáng)的還原性和清除自由基的能力,對(duì)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)具有較強(qiáng)的抑制作用,因此可作為天然油脂抗氧化劑。蔣瓊鳳等[22]發(fā)現(xiàn)β-谷甾醇具有較強(qiáng)的自由基清除能力,當(dāng)其含量為0.08%時(shí),抑制豬油和芝麻油氧化的效果最佳。楊開等[23]發(fā)現(xiàn)油菜花粉甾醇具有顯著的清除自由基能力,并對(duì)豬油具有良好的抗氧化效果。唐瑞麗[24]研究了不同避光條件下植物甾醇對(duì)大豆油儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)植物甾醇在大豆油儲(chǔ)藏過程中可發(fā)揮抗氧化作用,其抗氧化效果與添加量有關(guān)。由于天然甾醇類物質(zhì)不溶于水、油溶性低,因此在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)其進(jìn)行改性,改善其溶解性,提高生物利用率,其中離子液體催化合成法是極具潛力的甾醇改性方法[25]。目前天然甾醇類物質(zhì)在水相或含水食品中的應(yīng)用幾乎還是空白,因此天然甾醇的親水改性具有極大的發(fā)展空間。
天然多糖類物質(zhì)具有較好的清除自由基能力,可通過與金屬離子絡(luò)合和直接捕獲產(chǎn)生的活性氧兩種途徑抑制脂質(zhì)過氧化,延緩油脂氧化酸敗,目前已被證明具有抗氧化效果的多糖包括中性多糖、酸性多糖、糖蛋白、硫酸多糖等[26]。王曉靜等[26]研究表明火棘果多糖對(duì)各類油脂的抗氧化活性較優(yōu)異,其對(duì)各類油脂抗氧化效果為菜籽油>橄欖油,雞油>鵝油,豬油>牛油。趙杰等[27]研究表明火棘多糖不僅在清除氧自由基和抑制脂質(zhì)過氧化上發(fā)揮作用,還能在體內(nèi)被充分吸收利用,保護(hù)機(jī)體免受損傷,是一種良好的抗氧化物質(zhì)。殷玲等[28]研究表明巢脾多糖對(duì)動(dòng)物油抗氧化作用強(qiáng)于植物油,其抗氧化效果與茶多酚相當(dāng),在肉類保鮮應(yīng)用上有著極大的開發(fā)前景。張洋婷等[29]發(fā)現(xiàn)薏苡仁多糖對(duì)動(dòng)物油和植物油均具有抗氧化作用,其抗氧化效果為芝麻油>大豆油>葵花籽油>豬油。目前對(duì)多糖抗氧化研究還處于體外實(shí)驗(yàn),而大部分食源性多糖進(jìn)入人體都要經(jīng)過消化過程,在此過程中多糖的理化性質(zhì)及抗氧化活性均會(huì)發(fā)生變化,因此需要加強(qiáng)對(duì)細(xì)胞抗氧化活性的研究和實(shí)踐。
表1 天然抗氧化劑對(duì)油脂抗氧化作用的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍
續(xù)表1
天然抗氧化劑優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用油脂應(yīng)用范圍參考文獻(xiàn)天然多糖類廣泛分布在自然界,無(wú)毒,生物相溶性良好,可降解,可再生。相對(duì)分子質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分離純化難度大。菜籽油、橄欖油、雞油、鵝油、豬油、牛油、花生油、菜籽油、大豆油、葵花籽油、米糠油、棕櫚油、食用調(diào)和油等。適于制備藥物控釋體系,在臨床上和畜牧業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。[26,28-29,43-47]
本文從天然酚類、色素類、多肽類、甾醇類以及多糖類物質(zhì)5個(gè)方面,總結(jié)了近年來從動(dòng)植物中提取的天然抗氧化物質(zhì)對(duì)油脂抗氧化作用的研究。天然抗氧化劑安全性高,且綠色環(huán)保,受到人們的青睞。隨著科技水平的提高、研究的深入,會(huì)有越來越多的天然抗氧化劑被挖掘出來,因此對(duì)其研發(fā)和推廣應(yīng)用于食品、醫(yī)療、化妝品等領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的發(fā)展前景。天然抗氧化劑的復(fù)配、天然抗氧化劑與人工合成抗氧化劑的聯(lián)用對(duì)油脂抗氧化有協(xié)同增效的作用。因此,今后研究的重點(diǎn)不能只局限于單一活性成分,更應(yīng)關(guān)注復(fù)合型天然抗氧化劑的研究與推廣。就目前來看,利用天然抗氧化劑取代人工合成抗氧化劑是今后食品工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),開發(fā)高效、復(fù)合型、低成本的天然抗氧化劑仍是研究重點(diǎn)。