酵素成分详解:抗氧化活性成分——多酚

2022-11-24 小明酵素


学者对多种植物中多酚类物质的生物活性做了大量研究,结果表明,多酚类物质具有很强的抗氧化活性,可清除机体新陈代谢产生的大量自由基,防止器官被氧化损伤,及时将毒素排出体外,有效预防高血脂、高血糖、心脑血管疾病。此外,多酚类物质还具有抑菌、抗病毒等作用。酵素美容、促进机体健康的功效与具有抗氧化活性的多酚类物质密切相关,其也被称为“第七类营养素”。

多酚类化合物

多酚,又称单宁或鞣质,存在于常见的植物性食物及中药材中,含量仅次于木质素、纤维素,多类水果、蔬菜中均富含多酚类物质。根据化学结构不同,植物多酚分为水解单宁 (棓酸酯类多酚) 和缩合单宁 (黄烷醇类多酚或原花色素),其分子结构中含有多元酚性羟基,包括黄酮类、类黄酮类、酚酸类及花色苷类等。


多酚类物质的分类

现存文献已有对食物多酚类物质含量测定的相关报道,但人群每天多酚类物质的摄入量目前还不能精确估计。从食物分布情况而言,人类酚酸类物质摄入量约占多酚类物质摄入总量的1/3,类黄酮物质占2/3,如Hertog等报道荷兰人黄酮类、黄酮醇类的摄入量为2~21mg/d;Sampson等报道美国人黄酮类、黄酮醇类的摄入量为20~22mg/d;Kimira等估计日本人异黄酮类物质摄入量为30~40mg/d。

同时,研究发现, 人类机体可以吸收相当数量的多酚类物质,肠道、肝脏是多酚类物质代谢的重要场所,可发生甲基化、糖基化、硫酸化等反应, 并由胆汁分泌重新进入肠道,但其在体内的半衰期长短不一,进入人体血液后的半衰期平均在3.3h以上。由此说明,多酚类物质的摄入量、机体吸收后存在时间与促进人体健康密切相关,研究酵素产品中多酚的含量、种类是有必要的。

多酚类化合物的作用  

清除自由基、抗氧化

人体正常的新陈代谢就会产生自由基、它是人体活动所需要的,但在某些特殊的情况下,体内会产生过量的自由基。现代研究发现许多疾病比如组织器官老化,动脉硬化、癌症、炎症等都与自由基有关。自由基对人体的破坏表现如图。

多酚类物质主要的功能是抗氧化,能够清除体内的自由基,其机理如下。

自由基引起的生理异常

抗动脉粥样硬化

研究已经证明抑制血浆中低密度脂蛋白 (LDL) 的氧化可预防动脉粥样硬化的发生。多酚能明显降低血清胆固醇 (TC) 、LDL含量及升高HDL含量。茶多酚还具有明显降低血清和心肌组织中过氧化脂质及升高红细胞中超氧化物歧化酶 (SOD) 的作用。并且不同浓度的单宁酸、黄酮醇 (儿茶酚、槲皮素) 等都能抑制LDL的氧化。此外葡萄籽多酚和葡萄酒多酚能够抑制胆固醇升高、细胞繁殖、5-脂肪氧合酶活性。二者对胆固醇升高抑制程度高达66%。

抗菌作用

茶多酚对引起化脓型感染、烧伤、外伤的金黄色葡萄球菌、变形杆菌、绿脓杆菌等有明显的抑制作用。

多酚类物质不但能抑制有害菌,还具有潜在改善肠道微生态的能力,能够增加肠道内有益菌,对人类健康有促进作用。柚皮素和根皮苷对伤寒沙门氏菌黏着Caco-2肠细胞有最强的抑制作用,而根皮苷和芦丁能够增强益生菌鼠李糖乳酸杆菌LGG的活性。葡萄多酚的提取物咖啡酸、没食子酸、单宁酸、儿茶酚、表儿茶酸、及槲皮素。

抗辐射作用

茶多酚具有多个酚羟基,可以通过清除自由基的作用来保护生物大分子,起到了防护辐射损伤的作用。绿茶多酚能抑制人体氧化诱导产生的DNA损伤,并且绿茶多酚与其酯化物一起具有协同增效的作用。另外一方面,茶多酚还可以通过调节生物体内谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶系及超氧化物歧化酶各种酶的活性来起到防护辐射的作用。

抗肿瘤作用

多酚的防癌和抗癌作用机理主要是与其抗氧化,抗突变,调节免疫,抑制致癌物、促癌剂和癌细胞增殖,诱导癌细胞凋亡,抑制致癌基因表达,调控信号传导及影响机体酶活性等有关。

茶多酚通过改变与P53基因以及相关的原癌基因、肿瘤基因以及细胞周期蛋白D1的表达来抑制由苯并芘诱导的肺癌,降低细胞繁殖数量,增加细胞凋亡数量。表没食子儿茶素-3-没食子酸能降低癌细胞的生存力,促进癌细胞凋亡,而对非癌细胞无影响。

葡萄酒多酚对于抗癌的能力较强,它能抑制由氧化偶氮甲烷及二甲肼诱导的结肠癌。还能通过改变染色质形态来促进人体结肠癌SNU-C4细胞凋亡,同时也可以明显提高半胱天冬酶Caspase-3的活性。除此以外初榨的阿甘油中的多酚具有抗前列腺癌细胞 (DU145, LNCa P, and PC3) 繁殖的作用。

除了以上功能外,多酚类物质还具有延缓衰老、降血压、防止肥胖等作用。

酵素产品中多酚的研究

发酵对多酚含量的影响

文献已有酵素产品经发酵工艺使多酚类物质含量提高、抗氧化活性增强的研究报道。蒋增良等研究蓝莓发酵过程中其酵素抗氧化活性的变化,结果表明,蓝莓发酵后总酚含量增加了24.7%;清除DPPH自由基能力、清除超氧自由基能力和清除ABTS自由基能力发酵后均有提高,呈现递增趋势;发酵后还原力和清除羟基自由基能力分别提高了20.4%和2.4%。李世燕等以毛酸浆为主要原料,采用自然发酵、酵母菌-植物乳杆菌先后顺序接种,发酵、酵母菌-植物乳杆菌同时接种发酵等不同发酵工艺制备毛酸浆酵素,研究表明,发酵22d后不同发酵工艺制得的毛酸浆酵素均有较高的抗氧化活性,毛酸浆酵素的还原力、清除DPPH自由基能力均有提高。

研究表明,酵素产品经发酵确实提高了原料中多酚类物质的利用率,结合态多酚通过微生物代谢物中的降解酶降解、水解酶 (淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等) 水解而被转化成游离态多酚。另外, 食品中的结合态多酚经机械破碎、超声后在一定程度上会转化成游离态多酚, 进而提高原料中游离态多酚含量,使得抗氧化活性提高。总之,作为多酚类物质的代谢及其生物学作用研究是目前营养学研究领域的新热点,我们有必要将多酚类物质作为酵素产品的检测指标。

原料对多酚含量的影响

食品中多酚的存在形态分为游离态和结合态。游离态多酚是以单体形式被物理吸附或截留于食品基质中的多酚,其游离形态表现出良好的溶解性,易溶于水或有机溶剂;结合态多酚是经由共价键与食品基质 (如细胞壁物质木聚糖、蛋白质等) 相结合的多酚。其中,游离态多酚可通过福林酚试剂氧化结构中羟基成蓝色而被测定出。通过对20家重点酵素企业的固体酵素、单一原料液体酵素、复合原料液体酵素,依据GB/T31740.2—2015中茶多酚的检测标准进行多酚含量的测定,共计40种产品。检测结果如图所示。

 固体酵素多酚含量的测定结果

单一原料液体酵素多酚含量的测定结果

复合原料液体酵素多酚含量的测定结果

图片说明,酵素产品中多酚含量高低不一,差异较大。一方面,发酵原料的不同。酵素产品中多酚含量较高的原料主要为富含多酚类物质的果蔬发酵产品,例如桑葚、汉百草、诺丽果、人参等。另一方面,数据的差异与多酚类物质在原料基质中的存在形态有关。原料种类多,结合态多酚与游离态多酚含量必然存在较大的差异,谷物类食品中结合态多酚远远高于游离态,玉米中结合态多酚比例超过90%,水果则恰恰相反,游离态多酚占总多酚的比例可超过90%。由此,酵素产品中的多酚含量与发酵原料有直接关系,合理选择原料进行发酵非常重要。

目前市场上酵素产品已不是酵素原词本意,而是一类果蔬等经复杂微生物发酵制成的发酵产品。结合文献报道,酵素制品通过发酵提高了多酚类物质利用率,抗氧化活性得到增强。作为具有众多营养学价值,可以有效清除体内新陈代谢产生的自由基,预防慢性疾病的多酚类物质,我们有理由去让多酚成为酵素产品检测的功能性指标。根据对酵素产品中多酚类物质的检测结果,反映出由于缺乏良好生产规范、产品生产工艺各异、原料各不相同,导致产品中多酚含量差异很大。要使酵素产品真正意义上拥有抗氧化的功效,必须规范酵素产品生产工艺,合理搭配原料进行生产,而这些都有待进一步研究。

参考文献:

尚琪,苏小育《浅谈酵素抗氧化活性成分——多酚》

王雪飞,张华《多酚类物质生理功能的研究进展》;

郭新竹,宁正祥《天然酚类化合物及其保健作用》;

刘畅,周家春《植物多酚抗氧化性研究》。

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