我国天然抗氧化剂的研究及应用概WPS

我国天然抗氧化剂的研究及应用进展摘要：目前，我国大部分工业使用的都是人工合成的抗氧化剂，尤其是食品工业、化妆品工业及药物等领域。据1990年美国市场调查表明，26%的人认为化学合成抗氧化剂有害，来自英国的报告称，58%的人认为化学合成抗氧化剂对健康是一个严重威胁，人工合成抗氧化剂具有一定的潜在毒性。随着人们现代生活水平的不断提高，消费者的消费心理也发生了很大的变化。高效、安全、无毒、纯天然的抗氧化剂越来越受广大消费者亲睐。因此，采用天然抗氧化剂取代目前市场上流行的人工合成抗氧化剂，不仅改善了人们的健康被目前市场上所大量采用的人工合成抗氧化剂潜在毒性所毒害的状况，而且在食品方面也减少了大量腐败、变质造成的生产损失，从而也更好地履行了当下社会所提倡的环保理念。因此，开发和使用高效、安全、无毒、纯天然的抗氧化剂，势在必行。关键词：天然抗氧化剂应用1、抗氧化剂、天然抗氧化剂的概念1.1抗氧化剂的概念抗氧化剂是一种重要的食品添加剂，它主要用于阻止或延缓油脂的自动氧化，还可以防止食品在贮藏中因氧化而使营养损坏，变色，褪色等。抗氧化剂一般分为油溶和水溶性两大类。油溶性包括天然的VE和人工合成的没食子酸丙酯（PG）、抗坏血酸酯类、丁羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯（BHT）等；水溶性包括VC及其盐类、植酸、苯多酚等[1]。1.2天然抗氧化剂的概念天然抗氧化剂普遍取自天然可以食用的物质中，如：蔬菜、水果、调味料、中药材、海草、农业和食品工业下脚料[2]，某些微生物发酵产品等。天然抗氧化剂目前多用于油脂的抗氧化性，以增加其稳定性；也用于食品的贮藏和加工；另外，因氧化与人类的某些退化病息息相关，如：不同类型的癌、心血管病、神经方面的病、白内障及氧化胁迫的其他机能障碍等疾病；天然抗氧化剂还被普遍应用于药物和化妆品等领域[3]。2、氧化剂的分类氧化剂包括以下三大类：2.1酚性物质类（包括黄酮类和化合物）酚性物质类有：从橄榄油中分离出的羟基酪醇、酪醇[4]、松脂醇、乙酰松脂醇[5]；从芒果种仁中分离出的鞣花酸、木质素或阿拉伯木聚糖与酚性物质的结合产物;从茶叶中获取的表儿茶素、咖啡碱、表儿茶素酸；从蔷薇果中获取的羟基肉桂酸、儿茶素；从蔬菜中提取的黄酮类化合物，如：槲皮素、山奈酚、杨梅素、木樨草素、芹菜素等。2.2磷酸脂类磷酸脂类有：磷酸酰丝氨酸、溶血磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇、（神经）鞘磷脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酸、甘油磷脂等,还有饱和脂肪酸类。2.3其他类其他类有：与叶绿素有关的抗氧化物如脱镁叶绿素a和脱镁叶绿素b;蛋白质，肽及氨基酸、维生素C、维生素E、类胡萝卜素[6]；糖与氨基酸褐变产物、某些醌类化合物等。3、天然抗氧化剂的提取分离方法及实例3.1天然抗氧化剂的提取分离一般先将原料干制（如：冻干）、粉碎过筛，然后根据所提取氧化剂的化学性质，根据相似相溶的原则依次分别用脂溶性较强溶剂（如：石油醚、己烷、氯仿等），脂溶性较弱的溶剂（如：乙醇、丙酮），水溶性溶剂（如：醇水溶液、水等）萃取；然后再蒸发浓缩，用纸色谱、薄层色谱或柱色谱层析分离和制备等。3.2几种天然抗氧化剂的提取分离方法3.2.1D.Puravankara等[7]从芒果种子仁中提取出酚性和磷脂抗氧化剂采用氯仿和甲醇混合液浸提，再用同样混合液配以乙酸乙酯、水置换分层，并将脂层与水层分别取出旋转蒸发浓缩，过无水硫酸钠柱去水，而后酚性物质用二维纸色谱[PC]分离或结晶，磷脂用薄层色谱(TLC)分离等。3.2.2Jan.F.Stevens等从麻蛇草中提取多功能活性类黄酮（Prenyflavonoids）用丙酮或氯仿提取，用热甲醇沉淀脱脂后过葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）柱色谱，用甲醇洗脱，再进行硅胶薄层层析，用苯-dioxane-乙酸展开，将含xanthohumol的部分蒸干，在甲醇-水或丙酮-水中结晶。3.2.3Keith,R.Price等从芸苔属植物获取高抗氧化活性的黄酮醇用沸水抽提，冻干，再用70%甲醇溶解，离心过滤，真空浓缩，用己烷脱脂后上多氨柱，依次用甲醇、甲醇-氨水洗脱，甲醇组分用高压液相色谱（HPLC）分离，用0.11%三氟乙酸-水和乙腈洗脱，收集270nm吸收部分的组分。另外，聚酰胺柱色谱[8]，均衡反相高压液相色谱（RP-HPLC）,梯度洗RP-HPLC和脱线耦联RP-HPLC-NP-TLC[9]等法也可用于抗氧化酚性成分的分离和制备。4、天然抗氧化剂的作用机理人体之所以能够保持健康的状态，是因为人体内自由基的产生和清除是平衡的，也就是说体内氧化反应和还原反应是平衡的。如果体内自由基过多或者机体清除自由基的能力下降，那么体内就会有多余的自由基，特别是氧自由基，它能损坏并伤害细胞成分，但还没能出现疾病的状况。此刻，如果不加以调整，继续发展下去就会导致疾病和衰老的发生。若此时，从体外补充抗氧化剂，那么就会使体内自由基达到平衡，从而可以预防人体内某些疾病的发生。5、我国天然抗氧化剂的种类及应用5.1迷迭香抗氧化作用的研究迷迭香（Rosmarinusofficnalis），别名艾菊，为唇形花科多年生草本植物。原产于地中海沿岸，1981年中科院植物研究所在我国云南、贵州等地成功的进行了引种。目前，迷迭香中提取的天然抗氧化物，主要作为油脂和富油食品中的添加剂。迷迭香能够清除自由基，淬灭单重态氧，美容效果明显好于目前风行于世的超氧化物歧化酶（SOD）,有望用于保健饮品、口服液、化妆品等行业。它的独特化学成分有可能使其成为治疗心血管病及其抗癌的新药。目前，我国中科院植物研究所已经研制成功该产品，并已小试和中试，但至今尚未投入实际生产。因此，进一步深入研究和开发该产品，为食品及其其他工业的发展做出巨大贡献。5.1.1迷迭香抗氧化剂的有效成分及其功能研究表明，迷迭香抗氧化剂的有效成分包括鼠尾草酚（Carnosol）、迷迭香酸（Rosmarinicacid）、熊果酸（Ursolickacid）、鼠尾草酸（Carnosicacid）和其它二菇类化合物、含油树脂等。5.1.1.1迷迭香鼠尾草酚（Carnosol）Singletary等发现迷迭香抗氧化组分之一鼠尾草酚能够有效地提高大鼠肝中的谷胱肽S转移酶（Glutathione-S-transferase,GST）和醌还原酶（Quinonereductase,QRO）的活力。迷迭香提取物和鼠尾草酚还能有效的抑制DMBA-DNA加成物的生成，并抑制DMBA引起的大鼠肿瘤。同时，鼠尾草酚和迷迭香酚（Rosmarinicacid）对乳腺癌细胞增殖抑制较强，特别是鼠尾草酚是一个选择性很高的乳腺癌细胞增殖抑制剂。5.1.1.2迷迭香酸（Rosmarinicacid）1993年，邹正午、徐理纳、田金英[10]报道了迷迭香酸具有抗血栓和抗血小板聚集的作用。通过大鼠体内实表明，它能抑制静脉血栓形成，抑制胶原诱导的血小板聚集，促进纤维蛋白溶解活性。当剂量为50mg/kg及100mg/kg时，血栓形成的抑制率分别为41.9%和54.8%（p0.05）;当剂量为100mg/kg及150mg/kg时，血小板聚集的抑制率为30.4%（p0.05）和46.4%（p0.01），血浆优球蛋白溶解时间缩短（p0.05）。纤维蛋白原含量无明显变化。5.1.1.3熊果酸（Ursolickacid）熊果酸（Ursolickacid，UA）又名乌索酸、乌苏酸，属三菇类化合物。果熊酸具有广泛的生物学效应，其对中枢神经系统有明显的安定与降温作用，它还具有抗糖尿病、抗溃疡及降低血脂的作用。近年来的研究表明，熊果酸不仅对多种致癌、促癌物有抵抗作用，而且对多种恶性肿瘤细胞、白血病细胞、人肺腺癌细胞有抑制生长作用。除此之外，熊果酸还可诱导畸胎瘤细胞成为内胚层细胞及抗血管生成。所以，熊果酸的抗肿瘤活性越来越引起人们的注意。5.1.1.4迷迭香含油树脂美国内布拉斯加州林肯大学食品科学系的研究人员对迷迭香含油树脂阻止精炼及超精炼大豆油光氧化所起的作用进行了研究。结果表明脱色迷迭香因乳化剂相对减少，其含油树脂比未脱色的抗氧化性强，添加0.02%和0.05%时，其抗氧化性最强，添加0.5%时，其促氧化锡最强。5.1.2迷迭香在实际生活中的应用5.1.2.1迷迭香在食品中的应用迷迭香抗氧化剂能够抑制油脂的衰败，增加其稳定性。其原理是：当氧气与油脂相结合是产生自由基，造成氧化酸败，但由于迷迭香中含有鼠尾草酚、迷迭香酚和迷迭香双醛等成分，这些成分具有较强的抗氧化性的功能，能够提供氢，中和这些自由基，从而有效地阻止了氧化反应的发生。王文中、王颖[11]的实验研究显示迷迭香抗氧化剂在大豆油、花生油、棕桐油、菜籽油和猪油中，其抗氧化能力是人工合成抗氧化剂BHA的2-4倍。在温度为60°C条件下，在花生油、棕桐油中，迷迭香抗氧化剂与茶多酚的抗氧化剂的效能相等，但在120°C高温条件下，迷迭香则能表现出更强的抗氧化能力，并具有很好的可溶性及稳定性。迷迭香抗氧化剂还可应用于肉制品中。众所周知，肉制品本身不含天然的抗氧化剂。经过预煮、绞碎、切片等工序，极易造成氧化腐败，因此，在肉制品中添加迷迭香天然抗氧化剂，不仅能阻止其发生氧化反应，保护其风味，而且比起人工合成抗氧化剂，对肉类食品无任何不良影响，从而保证了广大消费者对肉类制品的安全食用。迷迭香还可应用于其他食品中。由于某些食品中含有类胡萝卜素色素，而类胡萝卜素的破坏可能会导致食品品质的下降，即氧气会使类胡萝卜色素等色素的不饱和分子结构发生改变，从而导致食品褪色。而添加迷迭香抗氧化剂，因其优良的抗氧化性能，可稳定有效地防止此类现象的发生。5.1.2.2迷迭香抗氧化剂在保健品、医药领域中的应用迷迭香具有很高的药用及保健价值。传统中医认为，迷迭香性温味辛，具有芳香健胃、镇静安神等功效，常用于治疗各种头痛、神经衰弱、缓和胃部症状及消化道问题、促进消化，消除胃部胀气和胃痛。在身体疲劳时用迷迭香泡茶饮用可帮助血液循环改善紧张，使人精力充沛。其次，迷迭香具有调节血压、降低毛细血管的渗透性使低血压恢复正常（但它高度的刺激性不适合高血压及癫痫患者使用）的功能。第三，迷迭香具有强效的防腐抗菌的作用，它对大肠杆菌、霍乱弧菌等具有很强的抑制杀灭作用。最后，在医学上，迷迭香抗氧化剂可避免DNA受氧化破坏，降低癌症的发生。5.1.2.3迷迭香抗氧化剂在化妆品领域中的应用迷迭香抗氧化剂在化妆品领域已优越的抗氧化性能以及纯天然、对人体无毒副作用的优势，在广大消费者崇尚绿色的今天得到了人们的高度重视。迷迭香抗氧化剂是化妆品中的优良添加剂，用于化妆品，可促进皮肤的血液循环，强化血管收缩及扩张，清除人体内自由基，抑制人体弹性蛋白的降解，从而保持肌肤的弹性和光泽。由于迷迭香抗氧化剂中所含的迷迭香酸还能抑制透明质酸酶的活性，保持透明质酸酶在表皮细胞中长时间存在，因此，还能有助于阻止入侵的微生物及毒性物质在表皮内的扩散。5.2茶多酚抗氧化作用的研究茶多酚（TeaPolyhneols,TP），又名茶单宁、茶揉质，是一类存在于茶叶中的多羟基酚类有机物质及其衍生物的总称。茶多酚占茶叶干重的15%3~0%。茶多酚主要由儿茶素类、黄酮类、花青素类及酚醇类四大类组成，除此之外，还包括酚酸类等30多种化学物质。其中，儿茶素类化合物是茶多酚的重要成分，约占茶多酚含量的65%~80%。儿茶素类化合物主要包括儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、没食子酸表儿茶素酯、没食子酸没食子儿茶素酯和没食子酸没表食子儿茶素酯。其中表儿茶素含4%~6%，没食子儿茶素含6%~8%，表没食子儿茶素含10%~15%，表没食子茶素没食子酸醋含50%~60%，表儿茶素没食子酸醋含15%~20%，还含有8%~10%的咖啡碱。5.2.1茶多酚抗氧化的作用机理茶多酚抗氧化的作用机理时儿茶素分子结构上的羟基（-OH）起到供氢（H）体的作用，与脂肪酸中的游离基相结合而中断脂肪酸氧化的连锁反应，抑制氢过氧化物的形成，从而起到抗氧化的作用。根据毒理实验的研究，得知其对小白鼠的口服半致死量(LD50)是10g/kg体重（BNA为2.9kg/kg,BHT为1.7~