發(fā)酵蔬菜抗氧化活性的研究進(jìn)展

陳嘉佳，李 璐，余元善，徐玉娟*

（1.廣東海洋大學(xué) 食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610）

蔬菜是極易腐爛的食品，作為日常飲食中的重要組成，需要采取恰當(dāng)?shù)氖侄我匝娱L其貯藏期，發(fā)酵技術(shù)是延長蔬菜保質(zhì)期的常用手段之一。發(fā)酵蔬菜是新鮮蔬菜在微生物的作用下，經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)酵后，形成風(fēng)味獨(dú)特、保質(zhì)期長、營養(yǎng)價(jià)值豐富的發(fā)酵制品，并且越來越受到消費(fèi)者的喜愛。蔬菜腌制具有悠久的歷史，最早可追溯到3 000年前[1]。腌制蔬菜通常被用作配菜，在我國西南地區(qū)廣泛食用。東北和西南地區(qū)是我國發(fā)酵蔬菜的主要產(chǎn)地，其中四川泡菜、涪陵榨菜、東北酸菜等是我國有名的發(fā)酵蔬菜制品[2]。發(fā)酵蔬菜的原料多樣，一般用于發(fā)酵的原料主要有蘿卜、辣椒、黃瓜、甘藍(lán)、芥菜等蔬菜，但對其口感和風(fēng)味有較大影響，例如東北酸菜是以大白菜為原料，通過一系列日曬、燙漂、裝缸、加水等過程，經(jīng)自然發(fā)酵后形成了與原本白菜口感不同，酸爽可口、口感清脆的發(fā)酵蔬菜制品[3]。

隨著人民健康意識的增加，有關(guān)綠色無毒、安全、純天然的植物源抗氧化劑的開發(fā)與利用已成為現(xiàn)今抗氧化劑研究的重要發(fā)展方向。蔬菜當(dāng)中的活性成分在保健食品，化工與制藥領(lǐng)域方面應(yīng)用的十分廣泛，研究發(fā)酵蔬菜中生物活性成分的抗氧化活性顯得尤為重要，也是一項(xiàng)研究的熱點(diǎn)話題。本文將從影響發(fā)酵蔬菜抗氧化活性的物質(zhì)、檢測方法、外源添加三方面進(jìn)行概述，綜述有關(guān)發(fā)酵蔬菜的抗氧化性的研究進(jìn)展，并且闡述有關(guān)發(fā)酵蔬菜抗氧化性指標(biāo)內(nèi)的體外評價(jià)，對影響發(fā)酵蔬菜抗氧化性的主要因素進(jìn)行系統(tǒng)的概述和總結(jié)，為發(fā)酵蔬菜的抗氧化性研究提供理論依據(jù)和參考。

1 蔬菜發(fā)酵過程與其抗氧化性的聯(lián)系

發(fā)酵蔬菜通常含有乳酸菌、醋酸菌和酵母菌等多種微生物，其環(huán)境是一種復(fù)雜的微生態(tài)環(huán)境。CAPLICE E等[4]指出，發(fā)酵不僅可以延長食品的保質(zhì)期，在保證微生物安全性的情況下，還可以使某些食品更易消化，使發(fā)酵蔬菜制品更加具有口感和風(fēng)味。泡制、腌制、醬制作為蔬菜發(fā)酵主要的加工方式，這些加工方式中微生物的發(fā)酵活動在不同程度地進(jìn)行。蔬菜發(fā)酵一般有兩種方式：①自然發(fā)酵：即利用蔬菜上本身附著的微生物進(jìn)行的發(fā)酵；②接種發(fā)酵：即外加菌種接種于蔬菜上而進(jìn)行的發(fā)酵，接種發(fā)酵所用的發(fā)酵劑一般利用從泡菜中或其他發(fā)酵食品中分離出的乳酸菌[5]。

在泡菜制作過程中，一方面營養(yǎng)物質(zhì)含量會大幅度上升[6]，如蔬菜中的維生素，生姜中的姜醇、姜酮、姜酚以及大蒜中的蒜素（二烯丙基硫代亞磺酸酯）等。另外，泡菜發(fā)酵過程中，會產(chǎn)生有機(jī)酸、B族維生素、右旋糖苷、乙酸膽堿和γ-氨基丁酸等營養(yǎng)物質(zhì)[7]。另一方面蔬菜中對人體有害的成分，多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，如胰蛋白酶抑制因子、單寧、植酸等，可通過微生物發(fā)酵作用去除。發(fā)酵過程中類胡蘿卜素、類黃酮、抗壞血酸、原花青素和酚酸等抗氧化活性物質(zhì)被保留了下來，在與乳酸菌的協(xié)同作用下，使發(fā)酵蔬菜具有了抗氧化性[8]。因此，發(fā)酵提高了白菜[9]、紅卷心菜[10]和白甘藍(lán)[11]等蔬菜的抗氧化能力。幾種常見泡菜（發(fā)酵芥菜、發(fā)酵甘藍(lán)、發(fā)酵蘿卜、東北酸菜）的主要營養(yǎng)成分含量如下：可溶性總糖1.3～2.5 g/100 g，氨基酸態(tài)氮0.01～0.12 g/100 g，維生素C 3.0～44.8 mg/100 g，總酸0.16%～0.92%，還原糖0.2～0.4 g/100 g[12-15]。

2 發(fā)酵蔬菜的抗氧化活性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究

近年來，研究發(fā)酵蔬菜的抗氧化性成為國外的熱點(diǎn)之一，涉及的范圍也比較廣。有研究表明，腌制蔬菜的發(fā)酵過程會影響酚類物質(zhì)含量的改變以及抗氧化性能力的改變[16]。腌制過程能有效保留水果和蔬菜的天然生物活性化合物和抗氧化能力，并且具有一定的功能特性以及緩解某些疾病的功效。在功能上，有學(xué)者研究了有關(guān)發(fā)酵蔬菜對小鼠肝臟的抗衰老特性的影響，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵蔬菜能夠減少小鼠肝臟中自由基的含量，增加其抗氧化酶活性，從而延緩衰老[17]；OH S K等[18]通過高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法和液相色譜-光電二極管陳列檢測器-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用（liquid chromatography-photo diode array-tandem mass spectrometry，LC-PDA-MS/MS）技術(shù)對葉芥泡菜進(jìn)行分離純化，發(fā)現(xiàn)了硫代葡萄糖苷的含量與Dolsan葉芥泡菜提取物的抗氧化性具有相關(guān)性。在發(fā)酵蔬菜中還會加入生姜作為輔料，可提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化活性[19]。此外，發(fā)酵蔬菜中添加的辣椒，也因其含有具有抗氧化活性的辣椒素，也可增強(qiáng)發(fā)酵蔬菜的抗氧化活性[20]。另外，LIU N等[21]將發(fā)酵西藍(lán)花渣作為雞飼料飼養(yǎng)小雞，發(fā)現(xiàn)可極顯著提高胸大肌的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、總抗氧化能力（total antioxidant capacity，TAC）和過氧化氫酶（catalase，CAT）的活性（P＜0.01）。

2.2 國內(nèi)研究

有關(guān)發(fā)酵蔬菜的抗氧化性，國內(nèi)近年不少學(xué)者也給予廣泛關(guān)注和研究。發(fā)酵蔬菜對肉類的氧化起到一定的抑制作用，劉丹文[22]研究發(fā)現(xiàn)，腌大葉芥菜提取物能夠有效的抑制生豬肉糜的脂質(zhì)氧化。發(fā)酵蔬菜在發(fā)酵過程中所分離出來的乳酸菌菌株也具有抗氧化性能，周先容等[23]從重慶農(nóng)家自然發(fā)酵泡菜中分離出12株菌株，其中發(fā)酵乳桿菌（Lactobacillus fermentum）CQPC-11不僅具備良好的耐胃酸和耐膽鹽能力，還能降低氧化應(yīng)激模型小鼠的氧化應(yīng)激反應(yīng)。通過進(jìn)一步研究，外源活性物質(zhì)的加入也能提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化性，LIAO M等[24]研究發(fā)現(xiàn)，枸杞加入四川泡菜中能夠提高其抗氧化的能力；李小欣等[25]研究發(fā)現(xiàn)，將陳皮添加到發(fā)酵芥菜中可有效增強(qiáng)發(fā)酵芥菜對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基和羥基自由基的清除效果，其抗氧化活性得到提高。王聰?shù)萚26]研究發(fā)現(xiàn)，紫蘇、生姜、花椒三種提取液均能提高泡菜的抗氧化性。

3 發(fā)酵蔬菜抗氧化能力的評價(jià)

維生素、類胡蘿卜素、類黃酮以及酚酸等抗氧化物質(zhì)存在于發(fā)酵蔬菜當(dāng)中，這些物質(zhì)含量的變化會影響到發(fā)酵蔬菜的抗氧化性。越來越多的研究表明，人體中活性氧和氧自由基的過量產(chǎn)生可能會導(dǎo)致許多組織和器官的組織損傷和功能喪失。一些活性氧還可能損傷細(xì)胞膜和脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA），誘發(fā)多種疾病，包括炎癥、糖尿病、動脈粥樣硬化、衰老和癌癥[27]。為了減少活性氧帶來的損傷，可以考慮從發(fā)酵蔬菜中提取活性物質(zhì)作為天然的抗氧化劑。發(fā)酵蔬菜的抗氧化能力要從多方面進(jìn)行評價(jià)，任何評價(jià)抗氧化能力的方法基本特征是采用合適的底物、氧化引發(fā)劑和終點(diǎn)的適當(dāng)測量，提取物中復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)以及抗氧化能力的測定很大程度上取決于反應(yīng)的機(jī)理[28]。發(fā)酵蔬菜提取物的抗氧化性可從體內(nèi)和體外進(jìn)行綜合評價(jià)。

3.1 體外抗氧化性評價(jià)方法

根據(jù)抗氧化劑的體外抗氧化反應(yīng)能力測定的反應(yīng)機(jī)理，可以大致分為以下兩類[29]：一類是基于H原子轉(zhuǎn)移途徑的自由基清除反應(yīng)，如氧自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）法、光化學(xué)發(fā)光（photochemiluminescence，PCL）法、β-胡蘿卜素亞油酸體系法、總自由基清除抗氧化能力（total peroxyl radical-trapping antioxidant parameter，TRAP）法等；另一類是基于電子轉(zhuǎn)移的自由基清除反應(yīng)，如2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）銨鹽法（2,2-azino-bis（3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid，ABTS）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）法、鐵離子還原抗氧化劑能力（Ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）法、羥基自由基、超氧陰離子自由基法等。

3.2 體內(nèi)抗氧化性評價(jià)方法

體內(nèi)抗氧化能力的評價(jià)是針對外源活性物質(zhì)加入某種生物體之后所產(chǎn)生的結(jié)果，通常測定血漿中或血清中總抗氧化活性，其在一定程度上能夠反映出動物體內(nèi)氧化還原的程度。但是，體內(nèi)的多酚的吸收在很大的程度上會因血漿中抗氧化能力的提高而影響，對于富含多酚的食物來說，抗氧化的持續(xù)效果可能難以判斷，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果[30]。因此而評價(jià)外源活性物質(zhì)在體內(nèi)的抗氧化能力強(qiáng)弱，是需要多方面進(jìn)行考量，并建立不同的模型[31]，可大致分為兩大類：一類為動物模型，如特異性氧化應(yīng)激模型，即局部器官性的氧化應(yīng)激模型、非特異性氧化應(yīng)激模型，即全身性氧化應(yīng)激模型（臭氧模型、去胸腺模型、轉(zhuǎn)基因動物模型、γ-輻射模型、D-半乳糖模型等）；另一類為氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物，如DNA氧化損傷、蛋白質(zhì)氧化損傷、脂質(zhì)氧化損傷等。

4 影響發(fā)酵蔬菜抗氧化活性的成分

4.1 多酚類物質(zhì)

多酚即多羥基酚類化合物，廣泛存在果蔬類、谷物類和豆類等植物內(nèi)，是植物體內(nèi)復(fù)雜的具有多元結(jié)構(gòu)的酚類次生代謝產(chǎn)物[32]。其抗氧化能力源于其酚羥基結(jié)構(gòu)，所提供的氫供體可對多種活性氧進(jìn)行清除，將激發(fā)態(tài)原子還原為基態(tài)原子，減少超氧陰離子、羥基自由基及DPPH等自由基的產(chǎn)生，生成活性較低的多酚自由基，達(dá)到抗氧化的效果[33]。

發(fā)酵過程是提高果蔬類植物中多酚類化合物含量是提高抗氧化活性有效途徑之一。用顏色鮮艷的水果和蔬菜制成的泡菜保留花青素、類黃酮、類胡蘿卜素等色素，能有效清除體內(nèi)由不同生物應(yīng)激和疾病產(chǎn)生的有害自由基，有益于人體健康，它的高抗氧化性可抑制氧化損傷的疾病，如冠心病、中風(fēng)和癌癥[34]。常見的發(fā)酵蔬菜的多酚含量和抗氧化能力見表1。

表1 幾種常見的發(fā)酵蔬菜的多酚含量和抗氧化能力Table 1 Polyphenol content and antioxidant capacity of several common fermented vegetables

4.2 菌群

發(fā)酵蔬菜中主要分離出來的菌群大多為具有益生作用的乳酸菌，益生菌能夠利用蔬菜代謝產(chǎn)生多種氧化還原酶類，賦予發(fā)酵蔬菜一定的抗氧化活性。在發(fā)酵蔬菜中一些具有抗氧化性的菌種見表2。

表2 幾種常見的發(fā)酵蔬菜的菌種名稱及其抗氧化性Table 2 Name of bacterial species and antioxidant activity of several fermented vegetables

這些菌群在發(fā)酵的過程當(dāng)中就會產(chǎn)生出大量的氧化還原酶如谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO），這些氧化還原酶清除體內(nèi)代謝過程中產(chǎn)生的過量超氧陰離子自由基，延緩衰老，提高機(jī)體對那些由于自由基侵害而誘發(fā)的疾病的抵抗力，使發(fā)酵蔬菜具有抗氧化的作用。與腌制食品相關(guān)的乳酸鏈球菌和嗜熱鏈球菌在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生維生素，如核黃素、葉酸、鈷胺素、甲萘醌和硫胺素[42]。林祥娜等[43]從四川、新疆泡菜中分離得到的部分乳酸菌的無菌體細(xì)胞發(fā)酵液檢測到谷肌甘肽過氧化物酶活性，酶活性介于7.53～33.03 U/mL之間。TOMOHIRO I等[44]研究發(fā)現(xiàn)，蔬菜、水果、海藻和蘑菇的發(fā)酵混合物可提高小鼠血清中超氧化物歧化酶的活性。ARASU M V等[45]從傳統(tǒng)泡菜中，發(fā)現(xiàn)含有短鏈球菌P68活性物質(zhì)中檢測到較高GSH-Px和SOD活性。

此外，這些菌群在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生胞外多糖，它是另一種生物活性化合物，為糖的天然聚合物[46]。這些聚合物由重復(fù)的單糖或低聚糖亞單位組成，這些亞單位通過各種糖苷鍵結(jié)合在一起[47]。YE G B等[48]從發(fā)酵白菜中分離出一株乳桿菌YB-1，可產(chǎn)胞外多糖。由于某些乳酸菌產(chǎn)生的胞外多糖，使發(fā)酵蔬菜具有抗氧化、抗糖尿病、抗癌、降膽固醇和免疫調(diào)節(jié)特性。

4.3 其他因素

L-抗壞血酸也是常見于發(fā)酵蔬菜中的抗氧化物質(zhì)，它能有效抑制酶促褐變的發(fā)生，同時(shí)能與過渡金屬螯合，而且也能夠保護(hù)巰氫基（-SH）不被氧化。DING Z等[49]對市售不同的發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品進(jìn)行抗氧化化合物的測定，發(fā)現(xiàn)泡辣椒中L-抗壞血酸的含量達(dá)到了（32±10）mg/100 g。腌苦瓜中L-抗壞血酸的含量為（94.78±0.61）mg兒茶素當(dāng)量（catechin equivalents，CE）/g[50]。KHARAT M M等[51]研究一些印度泡菜，發(fā)現(xiàn)其中的高抗壞血酸含量使泡菜具有高抗氧化性，并且可能會抑制苯的形成和相關(guān)的細(xì)胞損傷。洪冰[52]將大頭菜經(jīng)自然發(fā)酵90 d，發(fā)酵后的大頭菜樣品抗壞血酸含量為（6.85±0.08）mg/100 g。

番茄紅素存在于番茄蔬菜當(dāng)中較多，是一種天然的抗氧化劑。BAH A等[53]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵番茄的抗氧化性與番茄紅素的含量呈正相關(guān)。發(fā)酵蔬菜中同樣也是富含多種維生素。TARVAINEN M等[54]研究發(fā)現(xiàn)，泡菜中含有葉醌（維生素K），其含量約為42 μg/100 g。張麗華等[55]在發(fā)酵胡蘿卜中添加紅棗汁，其抗壞血酸和胡蘿卜素含量顯著升高（P＜0.05）。

5 外源活性物質(zhì)對發(fā)酵蔬菜抗氧化活性的影響

5.1 天然物質(zhì)

為提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化活性，還可通過添加天然物質(zhì)以提高其抗氧化性。天然物質(zhì)大多含有多酚類物質(zhì)，例如陳皮當(dāng)中含有黃酮類物質(zhì)（如橙皮苷、橘紅素、柚皮苷及川陳皮素等），還含有少量的微量元素、維生素、果膠、多糖等，具有生物活性[56]。李小欣等[57]通過添加陳皮到發(fā)酵蔬菜中，提高了發(fā)酵蔬菜對DPPH自由基的清除率。王聰?shù)萚58]將紫蘇、生姜和花椒三種提取物分別加入發(fā)酵白菜中進(jìn)行抗氧化的實(shí)驗(yàn)，發(fā)酵白菜的抗氧化活性均有所提高。張楊等[59]通過抗氧化性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓酒渣花色苷具有較強(qiáng)的清除ABTS、DPPH自由基的能力?；诖耍瑥埬韧萚60]在發(fā)酵白菜中加入藍(lán)莓酒渣，顯著增強(qiáng)泡菜的抗氧化性能（P＜0.05）。

5.2 人工接種以及外源活性物質(zhì)

除了天然活性物質(zhì)，添加其他一些物質(zhì)也可提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化活性。人工接種具有抗氧化活性的微生物發(fā)酵可提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化活性，梁小波等[61]從農(nóng)家自制泡椒中分離并鑒定出三株具有抗氧化活性的乳酸菌，并將這幾株乳酸菌混合后發(fā)酵泡菜，與自然發(fā)酵組相比，人工接種組對羥基自由基和ABTS自由基的清除率顯著提高。

另外為了進(jìn)一步提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化性能，可通過外源添加活性物質(zhì)，多酚提取物和維生素C可作為增效劑搭配使用提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化能力。協(xié)同抗氧化的作用及機(jī)理一般比較復(fù)雜，目前主要有以下三種：①螯合金屬離子?；旌鲜褂脮r(shí)，酸性物質(zhì)對多酚類提取物與可誘導(dǎo)氧化的金屬離子的螯合有促進(jìn)作用；②通過與過氧化自由基反應(yīng)，抑制脂質(zhì)過氧化；③保護(hù)另一種具有氧化性的物質(zhì)[62]。

6 展望

本文主要針對影響發(fā)酵蔬菜抗氧化活性的物質(zhì)、檢測方法、外源添加三方面進(jìn)行概述，目前很多研究報(bào)道了關(guān)于發(fā)酵蔬菜中活性成分的抗氧化性能，以及使用動物模型進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)來證明對人體相關(guān)疾病的防御作用，已經(jīng)證明了發(fā)酵蔬菜的提取物中有不少成分對人體是具有抗氧化效果的，但對于輔料、外源活性物質(zhì)以及菌群對發(fā)酵蔬菜的抗氧化性影響研究主要集中在感官指標(biāo)以及理化指標(biāo)，其形成機(jī)制上研究還是不夠深入與全面。如何提高發(fā)酵蔬菜的抗氧化性，提高發(fā)酵蔬菜的風(fēng)味和口感，提取發(fā)酵蔬菜中有益的成分作為天然的抗氧化劑，使發(fā)酵蔬菜成為保健食品，還需要相當(dāng)長的路進(jìn)行探索，科研學(xué)者們需要重點(diǎn)研究，也是需要攻克的方面。同時(shí)如何進(jìn)一步的降低亞硝酸鹽和生物胺的含量，減少其中的有害成分，讓發(fā)酵蔬菜的成分更安全，更加具有保障；還需要加大創(chuàng)新力度，開發(fā)更多的大型加工設(shè)備，使發(fā)酵蔬菜能夠進(jìn)行規(guī)?；w系化生產(chǎn)。