天然食品添加劑清除自由基作用的研究進展

張辰暘，魏安琪，王 妍，謝子奇，羅云敬

(北京工業大學生命科學與生物工程學院，北京 100124)

天然食品添加劑清除自由基作用的研究進展

張辰暘，魏安琪，王 妍，謝子奇，羅云敬*

(北京工業大學生命科學與生物工程學院，北京 100124)

自由基作為細胞新陳代謝過程中的自然產物，能調節許多生命過程，但在外界刺激下會誘發異常自由基反應，破壞自由基反應動態平衡從而引發疾病。食品添加劑是現代食品工業中的重要組成部分，天然食品添加劑無毒副作用，具有優越的抗氧化及清除自由基能力，在食品、醫藥等行業具有廣闊的應用前景。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物，是具有較高化學活性的含有不成對電子的原子、分子或基團。在人體健康時可迅速被體內自由基清除系統捕獲并清除，但當人體受到放射性物質、顆粒污染物、工業廢氣等外界因素刺激時會誘發異常自由基反應，導致體內自由基異常累積，從而造成蛋白質、脂質、核酸等多種生物大分子的損傷，引發心臟病、帕金森癥、癌癥等多種疾病[1]。并且，自由基也被認為是引起人體衰老的重要因素。因此，對體內自由基的清除進行相關研究對于防治疾病及減緩衰老都具有重要意義。

隨著我國食品工業的發展，多種天然食品添加劑被開發使用，特別是具有抗氧化功效的天然食品添加劑在國內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行研究，可以從分子水平上進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，有助于推進我國食品工業的健康發展。

1 對活性氧自由基(ROS)的清除作用

1.1 ROS的清除研究

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

田云等[5]采用生物化學發光法研究了維生素C(VC)、兒茶素和甘草提取物對·OH的清除能力。結果表明，3種物質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，可以通過抑制脂質過氧化反應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后的影響，結果表明，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，發現薄荷水提液的清除效果最好，活性物含量達到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，雖然某些天然產物可以作為食品添加劑使用，但還未列入國家標準。因此，深入研究天然產物對新型健康食品添加劑的開發具有積極意義。

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，也被認為是一種有效的生物抗氧化劑。趙文恩等[21]研究發現，β-胡蘿卜素可以通過電子轉移過程生成β-胡蘿卜素自由基正離子與二氧化氮自由基(·NO2)反應。同時，大部分由ONOO-介導的硝化反應都是先均裂生成·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，脂質過氧化可產生脂類自由基，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，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。結果表明，在實驗濃度范圍內，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，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，并且在一定范圍內呈現出明顯的劑效關系。

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。結果發現，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]對毛竹黃酮類物質進行了提純，并對比了毛竹黃酮與VC對DPPH自由基的清除能力，結果表明，毛竹黃酮對DPPH自由基的清除能力明顯優于VC。張蕾等[28]分析了鵝毛竹葉提取物的不同成分，發現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，相關系數分別為0.9470和0.9001。

甜菊糖苷是從甜葉菊中提取的四環二萜類化合物，由于其甜度佳、不發胖、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合，擴展其應用范圍并逐步取代合成食品添加劑將成為未來食品工業發展的必然趨勢。

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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，E-mail：chenyangzhang@emails.bjut.edu.cn；通訊作者：羅云敬，教授，博士生導師，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展[J].化學與生物工程，2017，34(8)：1-4.