天然抗氧剂的开发利用
2010年3月5日
一、概述
随着人们生活水平提高后对健康、长寿的新需求 ,人们的消费心理发生了很大变化 ,喜欢接受来自于大自然产物 ,而在食品添加剂上则表现为对化学合成品的不信任感。作为一类重要的食品添加剂 ,天然抗氧剂的研究与开发日益受到人们的重视。
根据美国食品药物管理局 ( FDA)的定义 ,所谓抗氧剂是指“作为延滞因氧化所引起的劣变、酸败、或变色的物质”。抗氧剂在食品中的功能是要防止酸败、不良气味及油哈味形成。作为抗氧剂 ,必须尽量符合下列要求 :对人体无害 ;不能有不良味道、颜色 ;若添加于油脂中则为脂溶性的 ;经加工处理仍能保持有效的抗氧化能力 ;经济合算。抗氧剂的添加量与其价格、安全性、感官和功能有关 ,通常有一最适合的浓度。
天然抗氧化成分的来源包括 :某些草本植物、香辛料、茶叶、油料种子、果蔬、酶及蛋白质水解物等。大部分的天然抗氧剂的化学成分与化学合成的抗氧化剂 (如 BHA、BHT)结构有相似之处 ,如含有芳香环结构且至少含有 1个羟基。有些则表现有还原性或螯合金属离子的能力。抗氧剂依其作用原理可分为 :1自由基终止剂 ,大多数为分子中含有酚类结构的化合物 ,如叔丁基羟基苯甲醚 ( BHA)、二叔丁基羟基甲苯 ( BHT),叔丁基氢醌 ( TBHQ)和天然存在的生育酚等 ;2还原剂 ,如抗坏血酸及其盐类、亚硫酸及其盐类、核黄素等 ;3螯合剂 ,如 EDTA、柠檬酸、植酸等 ;4单旋态氧抑制剂 ,如胡萝卜素等。
二、几类重要的天然抗氧剂
目前 ,已有许多类天然抗氧剂被应用于食品抗氧化添加剂 ,这里介绍近几年来较常见的一些天然抗氧剂的开发近况。
1、香辛料
香辛料是指一类具有芳香和辛香等典型风味的天然植物性制品 ,或从植物 (花、叶、茎、根、果实或全草等 )所提取的某些香精油。香辛料除了赋予食品在感官上特殊的风味及生理保健功能外 ,它还有抑菌防腐、抗氧矫臭的作用。这类香辛料包括八角 ( Aniseseed)、小豆蔻 ( Cardamon)、生姜 ( Zingiber officinale )、姬茴香 ( Caraway )、芹菜( celery)、肉桂Cinnamon)、丁香( Cloves)、月桂叶 ( L aurel)、肉豆蔻( Mace)、马郁兰 ( Marioram )、薄荷属( Oregano)、紫苏 ( Perilla)、迷迭香 ( Rosemary)、风轮菜 ( Savory)、鼠尾草 ( Sage)、百里香 ( Thyme)、牛至草 ( Oregano)等以及它们的乙醇萃取物 [1]。
例如 ,从牛至草可分离出 5种具有抗氧化活性的酚类化合物 ,如原儿茶酸、咖啡酸等 ,这 5种化合物均比 α-生育酚的抗氧化活性高 ,其抗氧化效果与 BHA的效果相类似。将马郁兰、薄荷和九层塔 ( basil)的乙醚萃取物添加在苏打脆饼当中 ,用无毒塑料薄膜包装后 ,室温贮存 1 35天后其品质与新鲜者无感官品评上的差异。
迷迭香提取物在 300ppm浓度时 ,其抗氧活性相当于 200ppm BHA,大于100ppm生育酚。以迷迭香和鼠尾草的石油醚萃取物添加 1000ppm于鱼油时可显示抗氧化效果。迷迭香中提取的抗氧化成分主要是鼠尾草酚和鼠尾草酚酸及迷迭香酚 ,它们都具有二酚双萜的活性部位。迷迭香提取物中还含有迷迭香二酚、迷迭香醌等多种不同的酚类 ,这些酚类物质之间以加合作用来表现整体的抗氧化性[2 ] ,可应用于饼干、蛋糕、香肠、奶油、蕃茄酱、休闲食品等 ,使用量一般在 200～1000ppm(以其中脂质含量为基准 )。迷迭香的提取物可以液态或制成微胶囊 ,也可以通过各种混合技术添加在产品中。鉴于迷迭香和橄榄中萃取物具有耐高温特异性 ,可选用添加于烧烤油中。与 0. 02 %柠檬酸配合 ,有时采用生育酚可作为抗氧增效剂。
百里香油或枯茗油以 2 00ppm添加于奶油中 ,可以阻止室温下贮藏奶油发生酸败 ,比相同浓度的 BHT有更好的防腐效果。生姜的主要抗氧化成分为类姜黄素 ( curcuminoids),辣椒的抗氧化成分为辣椒素 ( Capsaicin),它们均具有良好抗不饱和脂肪酸氧化的作用[3] 。
2、茶多酚
茶叶中富含一类多羟基的酚性物质 ,称为茶多酚 ( Tea- olyphenols,TP),TP是一类以儿茶素类 ( Catechines)为主体的多酚类 ,此外 ,还含有黄烷醇类、黄烷酮、酚酸和花色甙等成分。
茶多酚的抗氧化能力高于维生素 E10-20倍 ,川上等人发现儿茶素类对含有 27%DHA (二十二碳六烯酸 )的鱼油氧化有明显抑制作用 ,添加30ppm的对鱼油的过氧化诱导时间是对照组的 3倍 ,若以 100ppm的添加量过氧化诱导时间则可延长 6倍的时间 [4] 。将茶多酚的酒精溶液喷酒在火腿、腌制品肉类表面 ,可延长其保存期限。在速食面中添加 50ppm茶多酚即可达到抗氧效果 ,在沙拉油中 ,茶多酚的抗氧能力也高于 dl- α-生育酚及 BHA。同时也发现儿茶素和生育酚、抗坏血酸和其它有机酸 (如柠檬酸等 )一起添加有加合作用。
这里存在的一个问题是茶多酚易溶于水 ,难溶于油中 ,通常将茶多酚水溶性粉剂先溶于无水酒精 ,再添加于油脂中 ,但添加后油脂不够澄清 ,在色拉油等高级食用油中的应用受到限制。有人研究采用乳化方法如用乳化剂卵磷脂试制了茶多酚的油溶剂型 ,效果很好。
3、天然黄酮类
黄酮类化合物主要指以 2 -苯基色原酮为基核的化合物 ,三个环上可连有 1个或多个羟基。这类化合物在自然界中分布极其广泛 ,以游离的甙原或与糖等结合的甙的形式存在。 60年代以来 ,对黄酮类化合物的抗氧化性质 ,特别是在食用油脂中的抗氧化性作了大量研究 ,早期研究曾报告黄酮的 B环 3′,4′位置相邻的羟基 ,能提供抗氧化活性 ,而在 5′位置的额外羟基则能加强其抗氧化效果。后来表明 3- OH、 5- OH、 4-羰基 ,及 B环3′,4′位置羟基存在 ,抑制油脂自动氧化最有效。如3. 0umol黄酮添加于 2 . 5g猪油中 ,抑制猪油过氧化能力为 :槲皮素 >桑色素 >芦丁≈橙皮甙 [5] 。
木犀草素 ( L uteolin)为 5,7,3′,4′-四羟基黄酮 ,具有良好的抗氧活性 ,可以花生壳为原料 ,经 70%乙醇浸提 ,再经柱层析可得纯木犀草素。这是一种理想的油脂类食品抗氧剂 [6]
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