乳品中天然抗氧化劑的研究進展

侯亞瓊 張冬潔 溫榮 吳秀英

摘 要：本文主要介紹了幾種常見天然抗氧化劑的抗氧化機理以及不同抗氧化劑在乳制品的應用，旨在為乳制品儲存中天然抗氧化劑的開發應用提供參考。

關鍵詞：天然抗氧化劑;乳品;應用

Research Progress of Natural Antioxidants in

Dairy Products

HOU Yaqiong1， ZHANG Dongjie1， WEN Rong1， WU Xiuying1，2*

（1.Inner Mongolia Mengniu Dairy （Group） Co.，Ltd.， Hohhot 011500， China; 2.Key Laboratory of Dairy and Cow Breeding Biotechnology in Inner Mongolia， Hohhot 011500， China）

Abstract： This paper introduces the antioxidant mechanism of several common natural antioxidants and the application of different antioxidants in dairy products， in order to provide reference for the development and application of natural antioxidants in dairy products storage.

Keywords： natural antioxidant; dairy; application

抗氧化劑按來源可分為天然抗氧化劑和化學合成抗氧化劑兩類。抗氧化劑最初是指一種阻止氧氣消耗的化學物質。大多數食品含有不飽和脂肪酸，在原料貯存、加工和成品存儲過程都有發生氧化變質的可能，如果添加適量的抗氧化劑，能夠有效防止食品氧化酸敗、色澤改變、營養損失以及毒性物質產生，從而延長食品的保存期限[1]。目前，市場上廣泛應用的是人工合成抗氧化劑，如沒食子酸丙酯、丁羥基茴香醚等，它們的抗氧化性能良好，在油脂及食品中抗氧化效果顯著。但進一步研究表明，人工合成抗氧化劑具有一定的毒性。天然抗氧化劑主要來源于天然可食用的物質，常見的天然抗氧化劑有維生素C、維生素E、類胡蘿卜素、酚類化合物等，相對安全、無毒副作用，能夠消除消費者內心對合成抗氧化劑的不信任感，在提高加工食品、藥品的質量和人們健康水平方面意義重大。

1 天然抗氧化劑

1.1 常見的天然抗氧化劑

1.1.1 維生素

維生素作為人體生命活動不可或缺的一種營養素，大部分無法在體內合成，或者合成量很少，需從外界食物中獲取。其中，維生素C、維生素E、輔酶Q具有較強的抗氧化功能[2]。

維生素C又稱抗壞血酸，易溶于水，微溶于丙酮，維生素C是含有1個共軛雙鍵的己糖醛酸內酯，通過逐級供給電子轉變成為脫氫維生素C及半脫氧維生素C，在這過程中，可清除ROS自由基，以實現其抗氧化活性[3]。維生素C具有L-型和D-型兩種異構體，但只有L-型具有抗氧化性，是人和動物維持正常的生理功能而從食物中獲取的一類微量有機物質[4]。

維生素E又稱生育酚，是苯并二氫呋喃的衍生物，其α-生育酚是自然界中含量最豐富的維生素E形式，作為ROS自由基清除劑，通過阻斷脂質過氧化鏈式反應抑制組織膜內的多不飽和脂肪酸的氧化;同時，能夠抑制由氧化應激觸發的核酸內切酶活化，以及促進受損DNA的清除，是機體抗氧化系統中非酶促反應體系的重要組成部分[3]。研究表明，維生素E可以直接去除游離氧離子，無論是在體內還是體外都具有強大的抗氧化能力。在維生素E的抗氧化性的研究中表明，維生素E異構體的抗氧化性隨著苯并二氫吡喃環中甲基的數量增加而增大的。

1.1.2 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素廣泛存在于自然界中，是一類脂溶性的植物色素。通常，類胡蘿卜素與自由基的反應主要有氧化、還原、氫提取和加成反應。類胡蘿卜素與維生素C、維生素E共存時具有抗氧化協同效應。番茄紅素屬于類胡蘿卜素，是存在于西紅柿成熟果實中的所含的一種天然色素。目前國內外的研究表明，番茄紅素消除體內自由基的速度、抗氧化能力是β-胡蘿卜素的2倍，是維生素E的100倍，也是目前國內外發現的抗氧化能力最強的天然抗氧化劑[5]。有研究顯示，從番茄中提取到類胡蘿卜素（主要為番茄紅素），利用RANCIMAT的方法對其自由基清除活性和還原鐵抗氧化能力進行測試，類胡蘿卜素含量的增加能夠有效地清除自由基，具備較強的還原性抗氧化能力。

1.1.3 酚類化合物

多酚類化合物是一組植物中化學物質的統稱，因具有酚基團而得名。茶多酚是從茶葉中提取具有強氧化性的天然成分，是一類活性較高的以兒茶素為主體的多酚類，其抗氧化能力是維生素E的10～20倍，抗壞血酸的100倍。迷迭香是一種多年生植物，主要成分為酚類化合物以及迷迭香精油[5]。迷迭香中有效成分為迷迭香酸、迷迭香酚、鼠尾草酸、鼠尾草酚和熊果酸等，具有抑菌、抗氧化、消炎等功效。孫長花[6]等采用瓊脂打孔法對迷迭香提取液的抑菌作用和穩定性進行研究，結果顯示，迷迭香提取液對食品中常見的致病菌大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和枯草芽孢桿菌具有較好的抑制作用，并且迷迭香提取液在熱處理、酸性及中性環境、紫外照射下，可與大多數金屬離子穩定共存。

1.2 天然抗氧化劑的促氧化作用

1.2.1 維生素類的促氧化作用

在過渡金屬離子的存在的情況下，維生素C較容易表現出促氧化活性。維生素C的自氧化誘發一系列自由基連鎖反應，造成機體氧化損傷，體現出促氧化作用。在Fe3+存在的體系中，維生素C將Fe3+還原形成Fe2+，Fe2+與O2和H2O2反應分別生成O2-·和OH·。有研究顯示，對人體注射高劑量維生素C能夠降低紅細胞中抗氧化的GSH-Px和SOD活性，血液中還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽比例也顯著降低。

維生素E的促氧化性是與過氧亞硝酸鹽和超氧化物反應后生成維生素E自由基，進而誘導脂質過氧化的發生。當有其他抗氧化劑存在時，維生素E自由基將會被還原為維生素E，促氧化作用被抑制;當維生素E含量較高，氧化應激條件較顯著時，維生素E自由基生成速度大于其他抗氧化劑將其還原的速度，抗氧化系統平衡被打破，維生素E則表現出促氧化作用。NADEEM等[7]利用體外試驗和脂蛋白離體模型在研究極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）、低密度脂蛋白（Low density lipoprotein，LDL）和高密度脂蛋白（high-density lipoprotein，HDL）氧化時，發現添加α-生育酚和γ-生育酚抑制了VLDL和LDL氧化，卻促進了HDL的氧化。

1.2.2 類胡蘿卜素的促氧化作用

類胡蘿卜素在一定條件下可由抗氧化劑轉變為促氧化劑，主要影響因素包括類胡蘿卜素濃度、所處環境氧分壓和類胡蘿卜素氧化產物。在大量細胞試驗中都發現了β-胡蘿卜素對細胞內脂質、DNA和蛋白質不同程度的氧化損傷，類胡蘿卜素衍生醛能夠誘導氧化應激，導致視網膜色素上皮細胞的凋亡。

1.2.3 酚類化合物的促氧化作用

酚類化合物多存在于植物源食物中，具有較好的抗氧化性，但酚類化合物在一定條件下也會表現出一定的促氧化作用。黃酮類化合物其促氧化行為受分子結構、濃度、過渡金屬和黃酮苯氧基自由基的影響[3]。有研究表明，槲皮素、柚皮素、橙皮素和桑色素在淋巴細胞中具有促氧化活性。超氧化物陰離子自由基和脂質過氧化的反應產物的濃度隨著黃酮類化合物濃度的增加而增加。氧化過程如果有游離的過渡金屬離子參與，黃酮類化合物則表現出一定的促氧化作用。

2 天然抗氧化劑在乳制品中的應用

乳及乳制品是人體所需蛋白質、脂肪、氨基酸、維生素和礦物質元素的良好來源。由于乳脂肪含有一些具有雙鍵的不飽和脂肪酸性物質，所以在通常儲存條件下易發生氧化，自動氧化是脂肪最主要的變質途徑。抑制牛奶及奶制品中的脂肪氧化，尤其是自發氧化過程是保持其質量和延長貯存期限的關鍵因素。

SIWACH 等[8]在研究延長無水牛奶保質期的試驗中，將5種不同水平的番茄紅素摻入無水牛奶脂中在30 ℃的環境下儲存12個月，結果表明，濃度為30 mg/L、60 mg/L、90 mg/L、120 mg/L、150 mg/L的番茄紅素具有抗氧化活性，番茄紅素顯著（P<0.05）防止氧化性酸敗的發展。KAMAL-ELDIN等[9]實驗結果表明，在奶牛日糧中添加不同水平的α-醋酸生育酚后，不僅可使乳中α-生育酚含量有所增加，還會提高動物體抵抗自發氧化的能力。有研究發現，荷斯坦奶牛飼糧中添加抗氧化劑維生素E可顯著降低牛奶在儲存期間的硫代巴比妥酸反應物水平，具有提高奶品質的作用。IANNI等[10]指出，在奶牛飼糧中添加抗氧化劑硒可顯著降低乳脂氧化產物丙二醛在儲存期的含量。此外，有研究表明，牛奶中抗氧化劑含量與乳脂氧化產物含量呈負相關關系。班斕[11]等測試了不同抗氧化劑處理組對延緩全脂奶粉中脂肪氧化的效果，研究人員對大量有效成分以及劑量的組合進行篩選，并在一周內評估出有效處理組，結果顯示，留蘭香提取物是延緩液態奶（還原奶）氧化的主要活性成分。留蘭香提取物的各劑量組比丁基羥基茴香醚（BHA）更好。趙文杰[12]通過對幾種富含功能性成分（多酚、類胡蘿卜素）的果醬和果醬酸奶在加工及貯藏過程的分析和檢測發現，在果醬加工及生產過程中，多酚、類胡蘿卜素的含量和多酚的抗氧化活性均可以得到很好的保留，但與酸奶混合后，多酚存在一定程度的損失，表明在果醬及果醬酸奶加工過程中實現天然抗氧化活性物質的高含量和高活性水平是可能的。

3 結語

天然抗氧化劑與人工合成抗氧化劑相比，效果沒有較大差異，且成分天然更安全。目前，對牛奶中乳脂肪氧化的研究主要集中在氧化和抗氧化因素等方面，天然抗氧化劑在乳品中的抗氧化應用方面的研究還比較缺乏，今后需要從分子角度分析其氧化機制，找出更適合的方法控制乳脂肪氧化，為天然抗氧化劑在乳品中的研究奠定基礎。

參考文獻

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[11]班斕，孫雁，黃生樹.留蘭香提取物延緩牛奶氧化的研究[J].中國食品添加劑，2016（4）：139-149.

[12]趙文杰，楊斯超，花成.天然抗氧化劑在果醬和果醬酸奶中的應用研究[J].現代食品，2021（20）：199-203.

通信作者：吳秀英（1977—），女，內蒙古烏蘭察布人，碩士，高級工程師。研究方向：乳品科學。E-mail：wuxiuying@mengniu.cn。