子任務(wù)三　非酶類自由基清除劑

非酶類自由基清除劑主要有黃酮類、多糖類、維生素E、維生素C、β－胡蘿卜素、還原型谷胱甘肽(GSH)、微量元素硒等。

一、黃酮類化合物

(一)概述

黃酮類化合物又稱生物類黃酮，是優(yōu)良的活性氧清除劑和脂質(zhì)抗氧化劑。黃酮類化合物廣泛存在于自然界中，多具有艷麗的色澤。在植物體內(nèi)，黃酮類化合物大部分與糖結(jié)合成苷，一部分以游離形式存在。

目前已發(fā)現(xiàn)有4 000多種黃酮類化合物，可分為如下幾類，黃酮、兒茶素、花色素、黃烷酮、黃酮醇和異黃酮等。其中，黃酮和黃酮醇是在植物體內(nèi)最普遍存在的黃酮類化合物，廣泛存在于蔬菜水果中，在沙棘、山楂、洋蔥等中含量最高，茶葉、蜂蜜、果汁、葡萄酒中含量也很豐富。據(jù)估計(jì)，人體每天從食物中攝取這類物質(zhì)可達(dá)1g，產(chǎn)生有益的生理作用。

黃酮類化合物是一大類天然產(chǎn)物，是很多常用中草藥的活性成分，如銀杏葉、大豆、柑橘、蜂膠、葛根、黑芝麻、黑豆、葡萄等植物中都含有豐富的黃酮類化合物，其提取物蘆丁、芒果苷、青蘭苷、雙氫青蘭苷、蕓香苷、橙皮苷和黃苓苷等均已應(yīng)用于臨床。以黃酮類化合物為主要成分的銀杏葉提取物(EGB)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和功能性食品行業(yè)。

(二)黃酮類化合物的生理功能

黃酮類化合物中含有人體必需的營(yíng)養(yǎng)元素，具有抗癌、抗炎、抗衰老、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等多種活性。黃酮類化合物在生物體外和體內(nèi)都具有較強(qiáng)的抗氧化性，具有許多藥理作用，對(duì)人的毒副作用很小，是理想的自由基清除劑。

1.清除自由基

黃酮類化合物具有極強(qiáng)的抗氧化和抗自由基能力，是優(yōu)良的活性氧清除劑。其清除自由基和抑制脂質(zhì)過(guò)氧化的機(jī)理是:與超氧陰離子反應(yīng)阻止自由基反應(yīng)的引發(fā)，與鐵離子絡(luò)合阻止羥基自由基的生成，與脂質(zhì)過(guò)氧化基反應(yīng)阻止脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程。

2.調(diào)節(jié)免疫功能

黃酮類物質(zhì)能增加抗體產(chǎn)量，調(diào)節(jié)體液免疫功能和細(xì)胞免疫功能;增強(qiáng)T細(xì)胞、NK細(xì)胞和K細(xì)胞的功能;能通過(guò)血腦屏障吸收活性自由基，并能將起催化氧化作用的金屬離子絡(luò)合，起到抗衰老作用，提高人體抗病力與自愈力。如槲皮素能抑制細(xì)胞膜脂質(zhì)的過(guò)氧化過(guò)程，保護(hù)細(xì)胞不受過(guò)氧化作用的破壞，槲皮素及其衍生物能抑制動(dòng)物體內(nèi)丙二醛(MDA)類物質(zhì)的生成。

3.保護(hù)心血管系統(tǒng)

黃酮類物質(zhì)能夠改善血液循環(huán)狀態(tài)，增加冠脈流量，具有擴(kuò)張血管，改善心血管平滑肌的收縮舒張功能;還具有防治血管老化和腦血管供血不足的作用，對(duì)治療冠心病、心絞痛、高血壓等有顯著效果，對(duì)減低舒張壓、防治心律失常等心血管病和降低血液粘稠度也起重要作用;山楂葉中提取總黃酮制成的片劑，對(duì)治療冠心病的總有效率為90%。

4.保護(hù)肝臟作用

黃酮類化合物對(duì)急慢性肝炎、肝硬化、脂肪肝等均有一定的療效。從紫花水飛薊種子中提取的總黃酮，含水飛薊素、異水飛薊素及次水飛薊素，實(shí)踐證明有很強(qiáng)的保護(hù)肝臟作用，是常用抗肝素藥的重要有效成分，能夠促進(jìn)組織再生，修復(fù)內(nèi)臟器官組織的病變損傷，刺激肝細(xì)胞形成、支持肝的自愈能力，改善健康狀況，從而達(dá)到保護(hù)肝的作用。

5.抗癌作用

大量流行病學(xué)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)研究表明，黃酮類化合物是抗氧化劑和自由基猝滅劑，能有效地阻止脂質(zhì)過(guò)氧化引起的細(xì)胞破壞，防止細(xì)胞受損，起到抗癌、防癌的作用，尤其是對(duì)于一些認(rèn)為與人體雌激素分泌有關(guān)的癌，如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等俱顯示出較好的作用。大豆異黃酮可以有效抑制白血病、結(jié)腸癌、肺癌、肝癌、胃癌等多種癌癥的發(fā)生;并對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移有明顯的治療作用。

6.異黃酮的類似雌激素作用

大豆黃酮、芒柄花素能與雌激素受體結(jié)合，并產(chǎn)生弱的雌激素效應(yīng)。國(guó)外流行病因?qū)W研究證明，東方人的乳腺癌、結(jié)腸癌和大腸癌的發(fā)病率遠(yuǎn)低于西方人，其重要原因是東方人的食物中含有大量的植物雌激素，并認(rèn)為異黃酮的抗雌激素作用與其抗激素依賴性乳腺腫瘤的生長(zhǎng)有關(guān)。類黃酮還可用于治療婦女更年期內(nèi)分泌失調(diào)。

7.抗炎作用

黃酮類化合物具有抗病源微生物、抗炎癥、抗感染等作用。據(jù)研究，黃酮類化合物的抗炎作用可能與前列腺素生物合成過(guò)程中的脂氧化酶受到抑制有關(guān)?；ㄇ嗨仡愔械娘w燕草素有很強(qiáng)的抗氧化與抗炎作用，可抑制頭皮生理性皮脂分泌過(guò)度及病菌感染;柑橘類黃酮中如洋姜荽苷、槲皮素等也有抗炎活性，并且效果與劑量相關(guān)。

8.抗菌及抗病毒作用

黃酮類化合物中的抗菌成分較多，對(duì)細(xì)菌有廣泛性的抑制。據(jù)報(bào)道，大豆異黃酮具有抗真菌性，0.005%游離的異黃酮可抑制真菌活性，隨著其濃度的增加抑菌活性增強(qiáng)，但濃度超過(guò)0.1%后，濃度增加不再有顯著的增效作用。研究表明，黃酮類化合物具有抗流感病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒的感染和復(fù)制能力。銀杏葉黃酮、木犀草素、槲皮素、桑色素、黃芩苷、黃芩素等均有一定程度的抗菌和抗病毒作用。

(三)黃酮類化合物的制備工藝

黃酮類在植物中以游離黃酮和黃酮甙兩種形式存在，溶解性能差別較大，因此，提取溶劑也不相同。傳統(tǒng)提取方法有水提法、醇提法、混合溶劑提法、堿提酸沉淀法等;新型提取技術(shù)有超聲提取法、超臨界萃取法等。用于保健食品的一般為粗提物即可，不用分離到純的單體化合物。

1.制備黃酮類化合物的原料

黃酮類化合物廣泛分布于植物界中，水果類有在山楂、柑橘、沙棘、葡萄柚、櫻桃、李等;蔬菜類如莖甘藍(lán)、洋蔥等含量極為豐富;中草藥類可以用金銀花、菊花、杜仲、陳皮、黃芩、紅花、甘草、淫羊藿等。另外還有茶葉、葡萄酒、蜂蜜、啤酒、咖啡等。

2.傳統(tǒng)提取法

傳統(tǒng)制備黃酮類化合物的方法很多，有有機(jī)溶劑提取、熱水提取、堿性水或堿性稀醇提取等。這里介紹一下有機(jī)溶劑提取方法。

(1)原理

黃酮類化合物在水中有一定的溶解度，同時(shí)易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯等有機(jī)溶劑。因此，可用熱水浸提出多糖、脂類及黃酮類化合物等可溶性成分，再用有機(jī)溶劑進(jìn)一步提純。常用的提取溶劑有乙醇和甲醇。

(2)工藝流程

不同原料，其工藝步驟和條件不盡相同，基本流程如下:

原料→破碎→熱水提取→過(guò)濾→收集濾液→醇提→靜置去沉淀→濃縮→浸膏

(3)工藝要點(diǎn)

①原料用0.4%～0.6%的NaOH水溶液浸泡，加熱至80℃左右，保溫1h，使黃酮類化合物充分溶解到水里，提取3次，過(guò)濾后合并提取液，濃縮提取液使?jié)舛冗_(dá)到45%左右，向濃縮液中加入3倍量的95%乙醇，使純度達(dá)到70%左右。冷藏使大部分淀粉、蛋白質(zhì)、果膠等沉淀，過(guò)濾除去。溶液減壓蒸餾回收乙醇，濃縮即得黃酮浸膏。

②在提取過(guò)程中，乙醇的濃度對(duì)總黃酮的提取有較大影響，一般認(rèn)為乙醇的濃度增高有利于總黃酮的提取，但并不絕對(duì)，還跟黃酮類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，高濃度乙醇(如90%～95%)適于提取黃酮苷元類，60%左右濃度的乙醇或甲醇水溶液適于提取黃酮苷類。

③不同的原料可使用不同的提取溶劑。例如從菊花中提取黃酮類化合物時(shí)，用氫氧化鈉水溶液浸出效果最好;而從槐米中提取黃酮類化合物時(shí)，則用堿性較強(qiáng)的飽和石灰水作溶劑，這樣有利于蘆丁成鹽溶解。

④由于黃酮類化合物大多具有酚羥基，所以可用堿性水如碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣的水溶液或堿性稀醇，如50%的乙醇或甲醇浸出液經(jīng)酸化后可析出黃酮類化合物。

3.新型提取技術(shù)

超聲提取黃酮類物質(zhì)是一種新型提取技術(shù)，超聲提取的原理是利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、空化、粉碎等作用，通過(guò)對(duì)植物細(xì)胞壁的破壞，使細(xì)胞內(nèi)的黃酮類化合物釋放與溶出。超聲波是一種強(qiáng)的彈性波，其振動(dòng)能產(chǎn)生強(qiáng)大的能量，給媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)以很大的速度和加速度，從而快速穿透植物體，使溶劑能和植物中的有效成分充分接觸，因此有利于有效成分向提取溶劑轉(zhuǎn)移，提高提取效率。

(四)黃酮類化合物在食品工業(yè)中的應(yīng)用

黃酮類化合物是人體必需的營(yíng)養(yǎng)元素，具有抗癌、抗衰老、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等多種功能，但人體自身不能合成，必須從食物中攝取。黃酮類化合物在食品中的應(yīng)用形式比較單一，主要是作為食品添加劑或直接應(yīng)用于食品中增加其保健作用。從產(chǎn)品形式看種類不多，液態(tài)飲品、果蔬汁飲料(單一或混合)、低度發(fā)酵酒、茶(固體或液體)占有很大比重，也有少量醋、糖果、白酒、冷飲料的黃酮類產(chǎn)品。

對(duì)于植物體中的黃酮類化合物應(yīng)用于功能食品可采取如下兩種方式:①直接應(yīng)用含黃酮的植物提取液制取功能食品;②將含黃酮的植物提取液經(jīng)濃縮、分離純化、干燥等精制步驟，制取高純度的黃酮類化合物，主要用于食品抗氧化劑和制造功能食品。

1.在飲料中作為天然甜味劑

目前發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物的功能成分主要為二氫查爾酮含氧苷。根據(jù)黃酮類化合物具有水溶性的性質(zhì)，采取水提取的方式，直接用提取液制成功能飲料，如葛根黃酮功能飲料、桑葉汁飲料等;也可由黃酮的植物提取液經(jīng)濃縮、分離等精制步驟制取高純度的黃酮類化合物，將制得的濃縮黃酮類化合物作為添加劑加入果汁中，再加入甜味劑、檸檬酸、香精、色素等進(jìn)行調(diào)配，得到果汁功能飲料，黃酮添加量約為20mg/L?；蛘卟捎命S酮植物提取液直接與果汁、甜味劑等配料混合調(diào)配，添加量根據(jù)原料而有所不同。如葛根(干重)添加量為1.5%，蕎麥苗添加量為20%～30%。該類產(chǎn)品種類很多，如橙汁黃酮飲料、山楂汁黃酮飲料、黃酮葛根山楂果茶、果汁復(fù)合黃酮碳酸飲料等。

2.在食品中作為天然抗氧化劑

黃酮類化合物均具有不同程度的抗氧化作用，尤其是蕓香苷、槲皮素、銀杏黃酮、大豆異黃酮等具有較強(qiáng)的抗氧化能力，可以代替合成抗氧化劑用于油脂的抗氧化中。作為抗氧化劑的黃酮類化合物可以添加到如奶粉、水果和蔬菜、堅(jiān)果、土豆粉和土豆片、飲料、風(fēng)味物質(zhì)、糖果制品、豬油、植物油中去，防止這些食品脂質(zhì)氧化腐敗變質(zhì)而起到保鮮作用。

3.在小吃食品中作為天然風(fēng)味增強(qiáng)劑

有些黃酮類化合物具有增強(qiáng)食品風(fēng)味的作用，如在冰淇淋配料中加入10%預(yù)煮去皮去心的銀杏，制成銀杏冰淇淋，質(zhì)地細(xì)膩、膨脹率最佳，并具有獨(dú)特的銀杏風(fēng)味，是健康人和心腦血管病患者等食用的功能食品。也可將黃酮類化合物的提取物按比例加入到糊狀食品中，制成各類糊狀食品，如綠豆羹，黑米粉，營(yíng)養(yǎng)糊等，深受大眾歡迎。也可以制成類似于糖果的片劑、口香糖、巧克力等。用從茶葉、竹葉中所提取的黃酮類化合物配制成的可樂(lè)型飲料及口香糖，均具有一種天然的淡淡茶香和竹香，生津止渴，口感甚佳，成本比一般可樂(lè)飲料及一般口香糖低。

二、茶多酚

(一)茶多酚概述

茶多酚(Tea Polyphenols，簡(jiǎn)TP)是茶葉中酚類及其衍生物的總稱，又稱茶鞣質(zhì)或茶單寧。包括黃烷醇類、黃酮類、黃酮醇類、花色苷類和酚酸類等。其中以黃烷醇類物質(zhì)(兒茶素)最為重要。約占TP總量的60%～80%。兒茶素類主要有表兒茶素(EC)、表沒(méi)食子兒茶素(EGC)、表兒茶素沒(méi)食子酸酯(ECG)和表沒(méi)食子兒茶酸酯(EGCG) 4大類。其中EGCG含量最高，占兒茶素的50%左右。茶多酚在茶鮮葉中含量一般為干物質(zhì)的10%～20%，是形成茶葉色香味的主要成分之一，也是茶葉中有保健功能的主要成分之一。

(二)茶多酚的生理功能

1.抗氧化、清除自由基

茶多酚作為一種天然高效抗氧化劑，可廣泛地消除體內(nèi)的自由基。兒茶素類含有多個(gè)游離羥基，能提供H⁺與體內(nèi)自由基結(jié)合，使之還原為惰性化合物或較穩(wěn)定的自由基，清除機(jī)體內(nèi)過(guò)多的有害自由基，從而起到了抗氧化作用，兒茶素所具有的羥基越多，其抗氧化能力越大。試驗(yàn)表明，茶多酚的抗氧化活性比維生素E還強(qiáng)，是維生素C的64倍。若與維生素C和維生素E配合還具有增效作用。因此，茶多酚是極強(qiáng)的消除有害自由基的天然物質(zhì)。

2.抗衰老作用

衰老的自由基理論認(rèn)為，細(xì)胞在正常的代謝過(guò)程中會(huì)不斷地產(chǎn)生具有高度活性的自由基，同時(shí)細(xì)胞自身的抗氧化酶系GSH－Px(谷胱苷肽－氧化酶)和SOD(超氧化物歧化酶)不斷消除自由基，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。這種平衡一旦給打破，就會(huì)造成自由基濃度過(guò)剩。超氧自由基可與蛋白質(zhì)、脂肪、核酸發(fā)生反應(yīng)，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，干擾細(xì)胞功能，致使細(xì)胞衰老。實(shí)驗(yàn)表明，茶多酚能提高GSH－Px和SOD的活性，減低細(xì)胞的脂質(zhì)過(guò)氧化物(LPO)，延緩心肌脂褐素(LF)的形成，從而起到抗衰延壽作用。

3.抗癌作用

茶多酚可以抑制腫瘤細(xì)胞DNA的生物合成。茶多酚在腫瘤細(xì)胞中可誘使DNA雙帶斷裂，因此抑制腫瘤細(xì)胞DNA的合成率，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)和增殖。茶多酚的抑制作用與含兒茶素的量尤其是酯型兒茶素的量有密切關(guān)系。

4.維持正常血管功能

茶多酚具有遏制過(guò)氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生，保持人體微血管的正常通透性和堅(jiān)韌性，保持血管壁的彈性，對(duì)于微血管脆弱的糖尿病患者，可以恢復(fù)其正常機(jī)能，有利于糖尿病的治療。

茶多酚還具有較強(qiáng)的抑制轉(zhuǎn)換酶活性的作用，可以起到降低或保持血壓穩(wěn)定的作用。

5.消炎、抑菌及抗病毒作用

研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚中的表沒(méi)食子兒茶素(EGC)和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)具有抑制傷寒、副傷寒、霍亂和痢疾的作用，只要濃度達(dá)到5～10mg/mL，這種兒茶素就有消炎、抑菌及抗病毒作用。茶多酚對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌的生長(zhǎng)繁殖都有強(qiáng)烈的抑制作用，最佳抑菌濃度為100mg/L。在動(dòng)物體內(nèi)，茶多酚在抑制有害菌增殖的同時(shí)，能促進(jìn)有益菌菌群的生長(zhǎng)，從而保護(hù)腸道微生物環(huán)境，改善微生物結(jié)構(gòu)，起到益生素的作用。

6.抗輻射作用

茶多酚具有抗放射性損傷的作用，主要表現(xiàn)在對(duì)輻射損傷的防護(hù)和對(duì)損傷機(jī)體的修復(fù)兩方面。茶多酚能直接參與競(jìng)爭(zhēng)輻射能量及清除輻射產(chǎn)生的過(guò)量自由基，避免了生物大分子的損傷;通過(guò)提高體內(nèi)抗氧化酶的活性，調(diào)節(jié)和增強(qiáng)免疫功能，從而提高細(xì)胞對(duì)輻射的抗性;防護(hù)并修復(fù)造血干細(xì)胞和骨髓細(xì)胞，促進(jìn)造血功能，并使免疫細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)，使輻射損傷組織得到恢復(fù)。

7.防齲齒、清口臭作用

茶多酚類可以殺死在齒縫中存在的細(xì)菌，具有抑制葡萄糖聚合酶活性的作用，使葡萄糖不能在菌表聚合，這樣病菌就不能在牙上著床，使齲齒形成的過(guò)程中斷。茶多酚可以殺死殘留于齒縫中的蛋白質(zhì)食物，因此有清除口臭的作用。

(三)茶多酚的提取工藝

茶多酚是茶葉中酚類及其衍生物的總稱，常稱為多酚類，其含量一般為25%左右。茶多酚目前還不能人工合成，一般從茶葉中提取，并加以純化。國(guó)內(nèi)外茶多酚的提取技術(shù)主要有離子沉淀法、溶劑萃取法、超臨界萃取法、微波浸提法、超聲波浸提法等。這些方法在工藝操作、溶劑消耗、產(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量等方面都各有優(yōu)缺點(diǎn)。

1.溶劑萃取法提取茶多酚

溶劑萃取法是最傳統(tǒng)的提取工藝。茶多酚易溶于水、醇類、醚類、酮類、酯類等，所以溶劑萃取法可有水提取法和有機(jī)溶劑萃取法兩種。

水提取法以水為溶劑，采用水浴加熱提取多次，合并提取液后用氯仿萃取，分出氯仿相后改用乙酸乙酯多次萃取，合并乙酸乙酯相并減壓蒸餾濃縮，將其干燥(真空、冷凍或噴霧干燥)后用去離子水重結(jié)晶即得產(chǎn)品。此法有機(jī)溶劑使用少，工藝簡(jiǎn)便，成本低，產(chǎn)品純度高，但提取率低。

有機(jī)溶劑提取法是傳統(tǒng)的提取茶多酚的一種方法，也是使用最為廣泛的方法。

(1)原理

溶劑提取法提取茶多酚的原理主要是根據(jù)兒茶素易溶于水、乙醇、丙醇和乙酸乙酯等，不溶于氯仿、苯等有機(jī)溶劑的特性，利用茶多酚和茶葉中其他成分在不同溶劑中溶解度的不同，分別用溶劑去雜或抽提而得到茶多酚粗制品。所用的主要試劑有乙醇、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、丙酮。

(2)工藝流程

(3)工藝要點(diǎn)

①原料的選擇:原料可以用中低檔粗老茶葉，要求無(wú)霉?fàn)€無(wú)變質(zhì)，粉碎度均勻一致。

②浸提:茶葉磨碎加入5倍量30%～95%乙醇，在35℃～40℃恒溫水浴中浸提20min，浸提過(guò)程中多次攪拌。

③壓濾、真空濃縮:將提取液真空過(guò)濾，濾渣可用2～3倍量的乙醇浸提一次。合并兩次濾液，在45℃左右減壓濃縮，盡量除去乙醇。為了除去色素、咖啡堿等雜質(zhì)，濃縮液可用1倍量的氯仿萃取2次。

④萃取:含有茶多酚的水相，用1～2倍量的乙酸乙酯多次萃取茶多酚。將含有茶多酚的乙酸乙酯在45℃左右減壓濃縮去乙酸乙酯，并回收。

⑤真空干燥:濃縮物在70℃的真空干燥箱中干燥即得橙黃色的茶多酚粗制品。

有機(jī)溶劑法提取茶多酚，工藝已趨成熟，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。但要得到精品，須經(jīng)反復(fù)除雜精制，工序多，工藝繁瑣復(fù)雜，需要用大量的的有機(jī)溶劑。生產(chǎn)中使用的有機(jī)溶劑，部分回收困難，如工藝處理不當(dāng)，產(chǎn)品可能存在有機(jī)溶劑的殘留。

2.金屬離子沉淀法

(1)原理

利用茶多酚在一定的介質(zhì)條件下可以和某些金屬離子絡(luò)合形成沉淀物的性質(zhì)，使茶多酚從浸提液中分離出來(lái)，從而與水溶液中的咖啡堿、單糖、氨基酸等組分分離，來(lái)提取茶多酚。

(2)沉淀劑

沉淀劑有4類，即無(wú)機(jī)鹽類、生物堿、蛋白質(zhì)類和高分子聚合物。其中無(wú)機(jī)鹽類最為常用，其他3類沉淀劑成本比較高。無(wú)機(jī)鹽類沉淀劑有3種:①重金屬堿式鹽，如Pb(OH) Ac、Cu(0H) Ac等;②氫氧化物，如Ca(OH)₂，這類沉淀劑價(jià)格低廉，但強(qiáng)堿有腐蝕作用;③鹽離子，如Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺和Fe³⁺等，可在堿性條件下沉淀，在酸、中性條件下轉(zhuǎn)溶，這些金屬離子可以單獨(dú)使用，也可以復(fù)合使用。

(3)工藝流程

(4)工藝要點(diǎn)

①粉碎:茶葉用粉碎機(jī)粉碎，可以提高浸出率。

②浸提、過(guò)濾:將粉碎后的茶原料用10倍沸水的量沖泡半小時(shí)左右，趁熱壓濾。濾渣再用5倍沸水的量浸提約半小時(shí)后過(guò)濾，分別得出濾液和茶渣。

③沉淀:在浸提液中加入Ca²⁺鹽，離心即得含有茶多酚的沉淀物。沉淀的上清液經(jīng)濃縮、氯仿萃取、乙醇沉析后得到茶多糖。

④轉(zhuǎn)溶:將沉淀物用適量的稀鹽酸或磷酸溶解，90%以上的茶多酚都將溶出。

⑤萃取:用等體積的乙酸乙酯萃取，重復(fù)萃取2次，即可將茶多酚從酸化液中轉(zhuǎn)移到乙酸乙酯中。

⑥濃縮、干燥:將含有多酚類的乙酸乙酯減壓濃縮，然后真空干燥即可得粗晶態(tài)茶多酚。

沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是減少了有機(jī)溶劑的使用量，從而減少了環(huán)境污染，生產(chǎn)安全性好;工藝較簡(jiǎn)單，成本低;產(chǎn)品的純度較好，可達(dá)95%以上，產(chǎn)品色澤好，水溶性好。缺點(diǎn)是:無(wú)機(jī)鹽沉淀劑沉淀轉(zhuǎn)溶時(shí)pH值波動(dòng)大，而茶多酚在堿性條件下易氧化，影響產(chǎn)品品質(zhì);過(guò)濾和稀酸轉(zhuǎn)溶過(guò)程中茶多酚的損失較大。

3.茶多酚粗制品的純化

先將茶多酚粗制品溶于水，用乙醚萃取，乙醚層減壓回收，真空干燥或冷凍干燥即得較純的茶多酚。水層用乙酸乙酯反復(fù)萃取，除去水層，收集乙酸乙酯層，將乙酸乙酯溶液層進(jìn)行減壓低溫濃縮，最后在真空干燥箱中干燥，此時(shí)可得到茶多酚初級(jí)氧化聚合物。

(四)茶多酚在功能食品工業(yè)中的應(yīng)用

茶多酚是我國(guó)食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)使用的天然抗氧化劑之一。茶多酚在功能食品中的應(yīng)用主要是以茶葉及其提取物的形式添加到食品中。茶多酚具有抗疲勞、抗輻射、抗衰老等功能特性，茶葉具有獨(dú)特的色、香、味、形，能使食品增香、調(diào)味、著色，因此茶多酚以茶葉的形式在食品中的應(yīng)用十分廣泛。

1.在飲料中的應(yīng)用

茶多酚在飲料中的應(yīng)用種類繁多，主要產(chǎn)品有茶葉軟飲料、發(fā)酵酒飲料、果汁飲料等。

茶葉軟飲料是一種以茶葉為主要原料，茶葉經(jīng)沸水萃取后，直接過(guò)濾殺菌后制成罐裝茶水，或分別加入香精、CO₂、中草藥等制成多味飲料、碳酸飲料、保健型飲料等。

茶葉發(fā)酵酒類可以茶葉為主料，釀制或配制的飲用酒，如用人工方法充入CO₂的方式配制成的茶葉汽酒;或添加食用酒精、蔗糖、有機(jī)酸等配制而成的配制型茶酒，以及以茶葉為主料，人工添加酵母、蔗糖或蜂蜜，讓其在一定條件下發(fā)酵，最后調(diào)配而成的茶葉發(fā)酵酒等。茶飲料中茶多酚的添加量可在250mg/L以上。

茶多酚不僅可配制果味茶、檸檬茶等飲料，還能抑制豆奶、汽水、果汁等飲料中的V_A、維生素C等多種維生素的降解破壞，從而保證飲料中的各種營(yíng)養(yǎng)成分。

2.在高脂肪糕點(diǎn)及乳制品的應(yīng)用

茶多酚在高脂肪糕點(diǎn)(如月餅、蛋糕、餅干、桃酥等焙烤食品)中的添加既可以以茶汁的形式添加，也可粉碎成茶末添加，添加量大約每100g食品中茶多酚的加入量為150～200mg。乳制品如奶粉、奶酪、牛奶等常因油脂與氧氣的接觸自動(dòng)氧化而變質(zhì)，加入茶多酚不僅能保持原有風(fēng)味，防止自動(dòng)氧化而酸敗，起到營(yíng)養(yǎng)保健和增香功能，還能延長(zhǎng)保鮮期，防止食品退色，抑制和殺滅細(xì)菌，提高食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，延長(zhǎng)食品的銷售壽命。另外，還可使甜味“酸尾”消失，味感甘爽。油炸食品在油炸過(guò)程中因過(guò)氧化值短時(shí)間內(nèi)迅速上升，食品顏色變深、變黑，制品的顏色和風(fēng)味受到影響，加茶多酚可延緩氧化作用。同時(shí)，茶多酚在魚(yú)類、蝦類等水產(chǎn)品的保鮮加工過(guò)程中也具有明顯的抗氧化、防色變的作用。

綠茶提取物中兒茶素的天然抗氧化特性能改善谷類、蛋糕和餅干以及傳統(tǒng)的健康食品和膳食添加劑的市場(chǎng)潛能。綠茶提取物也可用于奶制品、方便面、糖果、冰淇淋及油炸小吃中。將綠茶提取物加入中國(guó)中秋節(jié)的傳統(tǒng)食品月餅中就是一個(gè)成功的例子，加入了綠茶提取物既延長(zhǎng)了月餅的貨架期又改良了其風(fēng)味。還可以將提取黃酮后的濾渣粉碎后加入焙烤食品中，在增加黃酮物質(zhì)的同時(shí)還可增加膳食纖維的含量。

3.在糖果中的應(yīng)用

茶多酚在糖果中的應(yīng)用也比較廣泛，可添加到硬糖、奶糖、水晶糖、口香糖等多種糖果中。制作時(shí)將茶葉磨成粉末狀，增加與水的接觸面積，用水進(jìn)行熱浸提后在真空條件下低溫濃縮。在糖體的制作過(guò)程中，將一定濃度的茶汁緩慢加入，茶汁便充填于糖體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，這樣既保證了原有糖體的風(fēng)格，又使清香的茶味蘊(yùn)涵其中，還具有一定的保健作用。

4.在冷凍制品中的應(yīng)用

茶多酚可用于加工冷凍制品。用茶汁代替水分(含量62.5%～64.5%)，添加乳與乳制品、糖、蛋制品、穩(wěn)定劑等原料混合配制，經(jīng)殺菌、均質(zhì)、凝凍等工藝加工而成雪糕、冰淇淋等食品。茶葉在冷凍食品中作為主要成分，可以改進(jìn)冷凍制品口感，增加其特有風(fēng)味，又能預(yù)防疾病，發(fā)揮茶多酚的藥理效能，添加量視其茶類及口感而定。

三、維生素E

維生素不僅是人類維持生命和健康所必需的重要營(yíng)養(yǎng)素，還是重要的自由基清除劑。對(duì)氧自由基具有清除作用的維生素主要有維生素E、維生素C及維生素A的前體β－胡蘿卜素。

維生素E是脂溶性維生素，缺乏時(shí)可使動(dòng)物不育，所以又稱為生育酚，人體內(nèi)不能合成，只能靠食物提供。

(一)維生素E的功效

維生素E作為一種天然的脂溶性抗氧化劑，可保護(hù)不飽和脂肪酸免受氧化破壞，維持生物膜的正常結(jié)構(gòu)，以維持機(jī)體的正常功能，具有清除自由基、抗衰老的作用。另外，還可以防止膽固醇在血管內(nèi)壁沉積，從而防止動(dòng)脈硬化、冠心病、腦血管硬化等老年疾病。維生素E可作為體液免疫、細(xì)胞免疫的刺激物，具有推遲機(jī)體免疫系統(tǒng)衰退的功能，從而延長(zhǎng)人的壽命。維生素E還可通過(guò)促進(jìn)蛋白質(zhì)合成物質(zhì)和蛋白質(zhì)的生物合成而發(fā)揮延緩衰老的作用，也可以促進(jìn)人體能量代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，增強(qiáng)人體免疫力，減輕疲勞，保護(hù)肝臟等。

(二)維生素E的來(lái)源

維生素E分布廣泛，多存在于植物組織中，尤其是麥胚油、玉米油、大豆油中含量較多，此外，豆類和肉蛋類食品中含量也較豐富。富含維生素E的食物有:果蔬、堅(jiān)果、瘦肉、乳類、蛋類、壓榨植物油等。果蔬包括獼猴桃、菠菜、卷心菜、菜花、羽衣甘藍(lán)、萵苣、甘薯、山藥。堅(jiān)果包括杏仁、榛子和胡桃。壓榨植物油包括向日葵籽、芝麻、玉米、橄欖、花生、山茶等的壓榨油。此外，紅花、大豆、棉籽、小麥胚芽、魚(yú)肝油都有一定含量的維生素E，含量最為豐富的是小麥胚芽，含量可高達(dá)1.404mg/g。

(三)維生素E的提取

維生素E的獲得有合成法和天然提取法兩種。合成法中所得產(chǎn)品均為消旋型，只含一種生育酚。從天然資源中提取的維生素E是多種生育酚異構(gòu)體的混合物，天然維生素E在功能上優(yōu)于合成品，更符合人體的需要，生理活性較化學(xué)合成品高。

1.化學(xué)合成法

維生素E的合成是以三甲基對(duì)苯二酚和異植醇為中間產(chǎn)物，兩者經(jīng)酸催化縮合后轉(zhuǎn)化成醋酸酯，最后通過(guò)高真空分餾而得。

2.分子蒸餾法

(1)原理

分子蒸餾法是以大豆等油料作物提油后脫臭餾出物為原料，經(jīng)酯化、中和、分離、蒸餾等操作后得天然維生素E粗品，然后經(jīng)分子蒸餾或溶劑萃取等技術(shù)可得70%以上的天然維生素E濃縮液。

(2)工藝流程

豆油脫臭餾出物→脫除游離脂肪酸→甲酯化→中和→分離甾醇→脫除脂肪酸甲酯→天然維生素E→分子蒸餾→天然維生素E濃縮液。

(3)工藝要求

大豆脫臭餾出物中維生素E含量達(dá)10%～18%。在餾出物加入5倍量的甲醇溶解，用濃硫酸為催化劑加熱回流使其酯化，生成脂肪酸甲酯，然后進(jìn)行中和，再冷卻至1℃～2℃后過(guò)濾，除去甾醇結(jié)晶，取濾液蒸去溶劑進(jìn)行脫溶，在1.33～0.133Pa下進(jìn)行分子蒸餾，使脂肪酸甲酯與維生素E濃縮物分離，即可得到天然維生素E濃縮物。對(duì)濃縮物再次進(jìn)行分子蒸餾即可得維生素E含量超過(guò)70%的濃縮油。

為獲取高濃度的維生素E產(chǎn)品，可重復(fù)進(jìn)行分子蒸餾。采用分子蒸餾法濃縮天然維生素E的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短、維生素E損失少、產(chǎn)品色味純正等，但設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于以脫臭物制備天然維生素E的濃縮液技術(shù)已經(jīng)較為成熟。

四、維生素C

(一)維生素C的功效

維生素C是一種水溶性維生素，人體內(nèi)約含有1 450mg，每日代謝消耗約1/30，即50mg左右。因此，需要不斷補(bǔ)充。維生素C在氧化還原代謝反應(yīng)中起調(diào)節(jié)作用，缺乏它可引起壞血病，所以又稱為抗壞血酸，自然界中存在還原型抗壞血酸和氧化型脫氫抗壞血酸兩種形式?？箟难嵬ㄟ^(guò)逐級(jí)供給電子而轉(zhuǎn)變成半脫氫抗壞血酸和脫氫抗壞血酸，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中達(dá)到清除O₂^－·、OH^－、ROO·等自由基的作用。維生素C具有強(qiáng)抗氧活性，能增強(qiáng)免疫功能、阻斷亞硝胺生成、增強(qiáng)肝臟中細(xì)胞色素酶體系的解毒功能。人體血液中的維生素C含量水平與肺炎、心肌梗塞等疾病密切相關(guān)。維生素C在臨床上常用于延緩衰老和防止動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病等，還用于防止壞血病和各種貧血。維生素C在水果和蔬菜中含量較為豐富。

(二)維生素C的制備工藝

1.果蔬汁中提取

天然果蔬汁中含有大量的維生素C，可直接用原汁或濃縮汁作為維生素C的天然來(lái)源?；竟に嚵鞒倘缦?

2.兩次發(fā)酵法

中國(guó)科學(xué)院微生物研究所等單位篩選出以氧化葡萄糖酸桿菌為主要產(chǎn)酸菌，以條紋假單胞菌為伴生菌的自然共生菌絲，兩者共生發(fā)酵時(shí)，能將L－山梨酸直接轉(zhuǎn)化成2－酮基－L－古洛酸。兩次發(fā)酵法實(shí)質(zhì)上是通過(guò)微生物發(fā)酵法代替萊氏法中部分化學(xué)合成階段，這樣就避免了丙酮、酸、堿或苯之類溶劑的大量使用，基本工藝流程如下:

由于維生素C易氧化，很容易被破壞，所以在生產(chǎn)功能食品過(guò)程中必須重視維生素C的保存，否則將失去其保健作用。

五、β－胡蘿卜素

(一)β－胡蘿卜素的功效

β－胡蘿卜素是維生素A的前體物質(zhì)，經(jīng)機(jī)體代謝可轉(zhuǎn)化為維生素A，所以也稱維生素A原。β－胡蘿卜素是最有效的抑制產(chǎn)生O₂^－的物質(zhì)，可阻止產(chǎn)生自由基的反應(yīng)鏈，刺激自由基的滅活作用。β－胡蘿卜素具有很好的抗氧化作用，能通過(guò)提供電子，抑制活性氧的生成，從而達(dá)到清除自由基的目的。試驗(yàn)表明，β－胡蘿卜素能增強(qiáng)人體的免疫功能，防止吞噬細(xì)胞發(fā)生自動(dòng)氧化，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞、細(xì)胞毒性T細(xì)胞、天然殺傷細(xì)胞殺傷腫瘤的能力。

β－胡蘿卜素廣泛存在于深綠色蔬菜、胡蘿卜及一些帶有紅色或黃色的水果中。

(二)β－胡蘿卜素的制備

β－胡蘿卜素的制備方法有化學(xué)合成法、生物合成法和天然制取法。

1.化學(xué)合成方法

β－胡蘿卜素合成是以維生素A為原料，將維生素A轉(zhuǎn)化成維生素A醛即視黃醛和C₂₀維悌希試劑，兩者再經(jīng)縮合即得C₄₀的β－胡蘿卜素?；瘜W(xué)合成的β－胡蘿卜素與天然合成的在結(jié)構(gòu)和生理活性上都存在差異，化學(xué)法合成的β－胡蘿卜素售價(jià)低廉，所以化學(xué)合成法的發(fā)展前景不大。

2.天然植物中提取β－胡蘿卜素

(1)從蠶沙中提取β－胡蘿卜素

工藝流程:

通過(guò)此工藝制成的產(chǎn)品β－胡蘿卜素的含量占60%～65%。另外，從蠶沙中提取β－胡蘿卜素的同時(shí)能得到作為食用色素的葉綠素銅鈉鹽，原料成本低廉，在蠶桑業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)可形成一定的規(guī)模。

(2)從胡蘿卜中提取β－胡蘿卜素

鮮胡蘿卜中含有豐富的β－胡蘿卜素，并且在種植上具有更大的優(yōu)勢(shì)。其工藝流程如下:

新鮮胡蘿卜→清洗→切碎→粉碎成漿→準(zhǔn)確稱量→有機(jī)溶劑抽提→有機(jī)溶劑定容→測(cè)其吸光度。

經(jīng)研究證明，提取β－胡蘿卜素時(shí)，在50℃到60℃之間隨著溫度的升高提取液中β－胡蘿卜素含量呈明顯升高趨勢(shì)，此后隨著溫度升高含量又迅速降低。提取時(shí)間在1h到2.5h之間隨著時(shí)間的延長(zhǎng)β－胡蘿卜素含量增大，在2.5h時(shí)達(dá)到最大值，后又隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。用有機(jī)溶劑石油醚+丙酮(1∶5)在60℃水浴下，固液比1∶5提取2h效果較好，加入穩(wěn)定劑氨水能有效防止β－胡蘿卜素的氧化。

要使自由基清除劑充分發(fā)揮作用，使用時(shí)應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題:第一，自由基清除劑要有一定的濃度，自由基清除劑只有在足夠濃度時(shí)才起作用;第二，清除劑只有在產(chǎn)生自由基的位置附近才能起作用，因?yàn)樽杂苫钚詷O強(qiáng)，一旦產(chǎn)生馬上就會(huì)與附近的生命大分子起作用，所以自由基清除劑必須在自由基附近，并且能以極快的速度搶先與自由基結(jié)合，否則就起不到應(yīng)有的效果;第三，在大多數(shù)情況下，清除劑與自由基反應(yīng)后會(huì)變成新的自由基，這個(gè)新的自由基的毒性應(yīng)小于原來(lái)自由基的毒性才有防御作用。

這些自由基清除劑對(duì)維持機(jī)體的正常生命活動(dòng)，保持健康起著重要的作用。但是，隨著年齡的增長(zhǎng)，機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生自由基清除劑的能力逐漸下降，從而減弱了對(duì)自由基損害的防御能力，使機(jī)體組織器官容易受損，加速了機(jī)體的衰老，引發(fā)了一系列的疾病。為了防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，可以人為地由膳食補(bǔ)充自由基清除劑，從而達(dá)到防御疾病、延緩衰老的目的。

課后訓(xùn)練

關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

自由基　自由基清除劑　酶類自由基清除劑　非酶類自由基清除劑　黃酮類化合物茶多酚　超氧化物歧化酶　維生素C　維生素E　β－胡蘿卜素　生理功能　制備工藝

學(xué)以致用

一、討論分析題

1.什么是自由基，自由基對(duì)人體有什么影響?

2.自由基清除劑的作用機(jī)理是什么?

3.自由基清除劑可分為幾種?

4.比較幾種自由基清除劑制備工藝的異同點(diǎn)。

5.簡(jiǎn)述超氧化物歧化酶的生理功能及在功能食品的應(yīng)用。

6.簡(jiǎn)述黃酮類化合物的生理功能及在功能食品的應(yīng)用。

7.簡(jiǎn)述茶多酚的生理功能及在功能食品的應(yīng)用。

二、案例分析題

運(yùn)動(dòng)與自由基

老張今年55歲了，為了增強(qiáng)自己的體質(zhì)，他每天早上還要長(zhǎng)跑，但一個(gè)月過(guò)去后他發(fā)現(xiàn)自己并沒(méi)有比以前精神，反而感覺(jué)腰酸背痛，他去醫(yī)院就診，醫(yī)生通過(guò)了解他的情況得出以下結(jié)論，醫(yī)生說(shuō)老張有可能是每天運(yùn)動(dòng)太過(guò)劇烈造成的身體不適，40歲以上的人體內(nèi)自由基修補(bǔ)功能下降，自由基在身體內(nèi)慢慢積累，會(huì)對(duì)身體造成攻擊與傷害。

問(wèn)題:

1.根據(jù)你學(xué)到的知識(shí)，請(qǐng)你總結(jié)下40歲以上的中老年人運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)該遵循什么原則?

2.你認(rèn)為老張應(yīng)該通過(guò)哪些措施清除體內(nèi)過(guò)多的自由基?

知識(shí)拓展

葡萄籽，最強(qiáng)的自由基清除劑

葡萄籽是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最有效的自由基清除劑之一，其抗自由基氧化能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍，尤其是其體內(nèi)活性，更是其他氧化劑無(wú)法比擬的。

混濁的空氣、陽(yáng)光紫外線的傷害和化妝品等外來(lái)因素活化了自由基，讓肌膚在正常狀況下遭受更多自由基的攻擊，抗衰老自由基攻擊和破壞細(xì)胞過(guò)程中，細(xì)胞大量死亡和代謝紊亂，細(xì)胞內(nèi)雜質(zhì)無(wú)法代謝出體外，造成色素沉積，而死亡老化細(xì)胞加重了皮膚的顏色，使皮膚灰暗無(wú)光澤。

葡萄籽能高效清除人體內(nèi)的大量自由基，并隔離混濁空氣，抗衰老紫外線和化妝品等外來(lái)因素對(duì)皮膚的傷害，阻斷黑色素形成，進(jìn)而達(dá)到美白肌膚的作用。自由基攻擊細(xì)胞，使皮膚細(xì)胞大量受損，細(xì)胞膜受到破壞，細(xì)胞膜內(nèi)水分大量損失，導(dǎo)致皮膚缺乏水分，干燥、脫屑，形成皺紋。而葡萄籽能夠阻止自由基對(duì)細(xì)胞膜的侵害，并能保衛(wèi)細(xì)胞膜調(diào)節(jié)毛細(xì)血管的滲透性，使細(xì)胞和組織代謝趨于正常，無(wú)論是新生細(xì)胞還是受保護(hù)的表細(xì)胞都是水分充盈，達(dá)到肌膚保濕的效果。(源自:尤維斯保健品網(wǎng)站)