天然食品添加劑清除自由基作用的研究進(jìn)展

張辰暘，魏安琪，王 妍，謝子奇，羅云敬

(北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院，北京 100124)

天然食品添加劑清除自由基作用的研究進(jìn)展

張辰暘，魏安琪，王 妍，謝子奇，羅云敬*

(北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院，北京 100124)

自由基作為細(xì)胞新陳代謝過程中的自然產(chǎn)物，能調(diào)節(jié)許多生命過程，但在外界刺激下會誘發(fā)異常自由基反應(yīng)，破壞自由基反應(yīng)動態(tài)平衡從而引發(fā)疾病。食品添加劑是現(xiàn)代食品工業(yè)中的重要組成部分，天然食品添加劑無毒副作用，具有優(yōu)越的抗氧化及清除自由基能力，在食品、醫(yī)藥等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。綜述了多種天然食品添加劑對活性氧自由基、活性氮自由基及其它自由基的清除作用，為從分子水平上進(jìn)一步了解其保健功效、篩選健康安全的天然食品添加劑提供了新思路。

天然食品添加劑；自由基；抗氧化

自由基是人體正常代謝產(chǎn)物，是具有較高化學(xué)活性的含有不成對電子的原子、分子或基團(tuán)。在人體健康時可迅速被體內(nèi)自由基清除系統(tǒng)捕獲并清除，但當(dāng)人體受到放射性物質(zhì)、顆粒污染物、工業(yè)廢氣等外界因素刺激時會誘發(fā)異常自由基反應(yīng)，導(dǎo)致體內(nèi)自由基異常累積，從而造成蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等多種生物大分子的損傷，引發(fā)心臟病、帕金森癥、癌癥等多種疾病[1]。并且，自由基也被認(rèn)為是引起人體衰老的重要因素。因此，對體內(nèi)自由基的清除進(jìn)行相關(guān)研究對于防治疾病及減緩衰老都具有重要意義。

隨著我國食品工業(yè)的發(fā)展，多種天然食品添加劑被開發(fā)使用，特別是具有抗氧化功效的天然食品添加劑在國內(nèi)外均已成為研究熱點[2]，天然食品添加劑在改良食品的同時還有助于清除體內(nèi)自由基，具有一定保健功效。對天然食品添加劑清除自由基的作用進(jìn)行研究，可以從分子水平上進(jìn)一步了解其保健功效，為篩選健康安全的天然食品添加劑提供新的思路，有助于推進(jìn)我國食品工業(yè)的健康發(fā)展。

1 對活性氧自由基(ROS)的清除作用

1.1 ROS的清除研究

ROS在生物體內(nèi)含量多、活性強。對ROS清除劑的篩選一直是國內(nèi)外的研究熱點，其有效成分多屬于黃酮類、多酚類、花青素類物質(zhì)。

田云等[5]采用生物化學(xué)發(fā)光法研究了維生素C(VC)、兒茶素和甘草提取物對·OH的清除能力。結(jié)果表明，3種物質(zhì)的清除能力大小依次為兒茶素>甘草提取物>VC；兒茶素對·OH的清除能力為甘草提取物的10余倍，為VC的200余倍。

劉榮等[6]研究了篤斯越橘提取物、紫葉稠李提取物和山桃稠李提取物等3種漿果提取物對H2O2的清除能力。結(jié)果表明，3種漿果提取物可有效清除H2O2，其清除能力大小依次為山桃稠李水提物>篤斯越橘水提物>篤斯越橘醇提物>山桃稠李醇提物>紫葉稠李醇提物>紫葉稠李水提物。

1.2 常見天然食品添加劑對ROS的清除作用

目前，食品添加劑對ROS清除作用的相關(guān)研究多集中于天然食品添加劑，其中，茶多酚、姜黃素、番茄紅素、殼聚糖等幾種常見天然食品添加劑的研究較深入。

番茄紅素是常用的天然食用色素，具有較高的抗氧化能力，可以通過抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)提高谷胱甘肽過氧化物酶活性，從而起到清除自由基的作用。毛旭娟等[14]探討了腦缺血再灌注(CIRP)損傷過程中大鼠血清中SOD活性的變化及番茄紅素干預(yù)后的影響，結(jié)果表明，大鼠血清中的SOD參與了CIRP損傷，番茄紅素對大鼠CIRP氧化損傷有干預(yù)作用。

迷迭香、天然薄荷與檸檬草都是常見的天然香料，使用歷史悠久，適用范圍廣。陳佳齡等[17]利用Fenton法對比了迷迭香、檸檬草與薄荷水提液對·OH的清除能力，發(fā)現(xiàn)薄荷水提液的清除效果最好，活性物含量達(dá)到120 mg時對·OH的清除率為95.66%。

2 對活性氮自由基的清除作用

2.1 活性氮自由基的清除研究

目前，對ONOO-清除劑的研究報道很少，雖然某些天然產(chǎn)物可以作為食品添加劑使用，但還未列入國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，深入研究天然產(chǎn)物對新型健康食品添加劑的開發(fā)具有積極意義。

2.2 常見天然食品添加劑對活性氮自由基的清除作用

目前，天然食品添加劑對活性氮自由基的清除研究少有報道，但其損傷性已引起關(guān)注，未來有可能成為新的研究熱點。

β-胡蘿卜素是廣泛存在于常見食物中的天然食用色素，是類胡蘿卜素中含量最多的一種。β-胡蘿卜素除了可作為維生素A的前體外，也被認(rèn)為是一種有效的生物抗氧化劑。趙文恩等[21]研究發(fā)現(xiàn)，β-胡蘿卜素可以通過電子轉(zhuǎn)移過程生成β-胡蘿卜素自由基正離子與二氧化氮自由基(·NO2)反應(yīng)。同時，大部分由ONOO-介導(dǎo)的硝化反應(yīng)都是先均裂生成·NO2，然后與生物大分子相互作用，因此β-胡蘿卜素對ONOO-也具有抑制損傷作用。

3 對其它自由基的清除作用

人體內(nèi)還存在其它自由基，如氫自由基(H·)、活性氯自由基(RCS)等。在RCS作用下，脂質(zhì)過氧化可產(chǎn)生脂類自由基，如脂自由基(L·)等。脂類自由基壽命長且有可能形成連鎖反應(yīng)，因而對人體具有較強的損傷。

3.1 其它自由基的清除研究

徐建國等[23]比較了桑椹紅色素和VC對烷基自由基的清除作用。結(jié)果表明，在實驗濃度范圍內(nèi)，桑椹紅色素清除烷基自由基的作用不明顯，其清除率和VC相當(dāng)，均低于50%。

梁云等[24]以合成抗氧化劑TBHQ為對照，研究了有代表性的天然抗氧化劑VC、VE、茶多酚和迷迭香提取物對DPPH自由基的清除能力，其清除能力大小依次為茶多酚、TBHQ、VC>迷迭香提取物>VE，茶多酚、TBHQ、VC對DPPH自由基的清除能力差異不大。

張才科等[25]體外模擬了槲皮素對DPPH自由基、·OH和ABTS+的清除實驗。結(jié)果表明，槲皮素對DPPH自由基、·OH和ABTS+均具有較強的清除作用，并且在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的劑效關(guān)系。

Zhang等[26]對比了天然色素姜黃素、番茄紅素、葉黃素、β-胡蘿卜素、甜菜堿、辣椒紅素、花青素與合成抗氧化劑BHA的抗氧化能力與對DPPH自由基、ABTS+的清除能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，姜黃素與花青素對DPPH自由基、ABTS+的清除效果最好。

3.2 常見天然食品添加劑對其它自由基的清除作用

竹葉提取物是近年來開發(fā)的新型抗氧化劑，在多種肉制品、果汁類食品、堅果類食品中均可使用。陳宇等[27]對毛竹黃酮類物質(zhì)進(jìn)行了提純，并對比了毛竹黃酮與VC對DPPH自由基的清除能力，結(jié)果表明，毛竹黃酮對DPPH自由基的清除能力明顯優(yōu)于VC。張蕾等[28]分析了鵝毛竹葉提取物的不同成分，發(fā)現(xiàn)鵝毛竹葉提取物中的主要抗氧化活性成分為總黃酮，總黃酮含量與還原力和DPPH自由基的清除能力呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.9470和0.9001。

甜菊糖苷是從甜葉菊中提取的四環(huán)二萜類化合物，由于其甜度佳、不發(fā)胖、不致齲、安全性高的特點而獲得最佳天然甜味劑的稱號，是僅次于三氯蔗糖的第三大暢銷甜味劑。寧杰等[29]研究了甜菊葉提取物清除DPPH自由基的能力，在60.4 ℃、水料比15.4∶1(mL∶g)的條件下提取2.98 h得到的甜菊葉提取物具有最佳清除率，為88.78%，清除DPPH自由基的半數(shù)有效劑量為32.3 μg·mL-1。

4 展望

天然食品添加劑主要從動植物中提取，大多具有清除自由基和抗氧化等功效。相對合成食品添加劑的致癌、致畸、致突變性而言，天然食品添加劑安全、無毒、無害，對人類腫瘤、衰老、糖尿病、心血管疾病的治療和預(yù)防有重要作用。我國植物資源豐富，將天然食品添加劑的改良食品功能、保健功能與安全性結(jié)合，擴展其應(yīng)用范圍并逐步取代合成食品添加劑將成為未來食品工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

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Research Progress in Free Radical Scavenging Ability of Natural Food Additive

ZHANG Chen-yang,WEI An-qi,WANG Yan,XIE Zi-qi,LUO Yun-jing*

(CollegeofLifeScienceandBioengineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)

Asnaturalproductsincellmetabolicprocess,freeradicalscanadjustmanylifeprocess.However,duetoexternalstimulicaninduceabnormalfreeradicalreactions,thedynamicbalanceoffreeradicalreactionwillbebroken,whichmaycausedisease.Foodadditiveisanimportantpartinfoodindustry,andnaturalfoodadditivehasnon-sideeffects,excellentanti-oxidationcapacityandfreeradicalscavengingcapacity,whichhasbroadapplicationprospectsinfoodandpharmaceuticalindustries.Wereviewthescavengingeffectsofmanykindsofnaturalfoodadditivesonactiveoxygenfreeradical,activenitrogenfreeradical,andotherfreeradicals.Itcanprovideanewnotionaboutunderstandinghealthyfunctionandscreeningahealthyandsafetynaturalfoodadditiveatmolecularlevel.

naturalfoodadditive;freeradical;anti-oxidation

國家科技支撐計劃項目(2015BAK44B00)

2017-03-30

張辰暘(1992-)，女，北京人，碩士研究生，研究方向：生物學(xué)，E-mail：chenyangzhang@emails.bjut.edu.cn；通訊作者：羅云敬，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：luoyj@bjut.edu.cn。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.08.001

TS202.3

A

1672-5425(2017)08-0001-04

張辰暘，魏安琪，王妍，等.天然食品添加劑清除自由基作用的研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程，2017，34(8)：1-4.