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【摘 要】目前,市场上的酵素主要是以果蔬、草本药物等为原料,经多种微生物发酵而成的制品。文章依据多酚类物质的抗氧化活性,结合相关文献的研究及参考标准方法(GB/T 31740.2—2015)对40种酵素产品中多酚含量的检测结果,讨论了酵素抗氧化活性成分——多酚,目的为检验和评定市场酵素产品质量提供理论依据,为使多酚含量成为检验酵素产品质量的一项功能性指标提供科学依据。
【关键词】酵素;多酚;发酵;抗氧化活性
【中图分类号】TQ925 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2018)09-0072-03
0 引言
“酵素”一词源自日本“植物酵素エキス”,翻译后为“植物中酶的提取物”,后被简称为酵素。1952年,日本学者藤原忠一郎从大量植物中成功采集野生酵母菌,利用发酵技术制取了富含大量活性酵母菌的酵素,后继学者开始以富含酶的单一谷物、水果为原料进行发酵获得酵素。日本酵素产业最早始于生产淀粉酶,随后开发了与糖类相关的蛋白质分解等多种多样的产品,随之被流入韩国、中国台湾等国家和地区。现在的酵素产品是以各种蔬菜、水果、菌菇及草本药物等为原料,经酵母、醋酸菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌和霉菌等多种微生物混合发酵而成。
目前,市场上酵素产品原料种类繁杂,所含功能性成分多样,已有研究结果表明,酵素产品具有很好的抗氧化活性,能够提高免疫力、延缓衰老、促进机体健康。本文结合相关文献与多酚含量检测结果论述了酵素中的活性物质——多酚,为多酚含量可作为检验酵素产品的一项功能性指标提供科学依据,为评定市场酵素产品质量提供理论依据。
1 酵素的功效
酵素的功效离不开植物源性成分,食用酵素可补充机体营养元素,部分活性成分有助于調理新陈代谢。一些服用酵素产品的受益者体质得到改善,达到通便瘦身、养颜的效果。
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”。
2 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。
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2~21 mg/d;Sampson等报道美国人黄酮类、黄酮醇类的摄入量为20~22 mg/d;Kimira等估计日本人异黄酮类物质摄入量为30~40 mg/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3.3 h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。
3 酵素产品中多酚的研究
3.1 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22 d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。
3.2 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1~图3所示。
图1~图3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。 4 结语
综上所述,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
[1]胡学智.“酵素”和酶的辨异——论酶和“酵素”制品的保健功能[J].工业微生物,2016,46(2):60-68.
[2]刘敏,熊燕,付忠旭,等.不同配方发酵的酵素产品中活性物质的对比研究[J].食品与发酵科技,2015,51
(5):27-31.
[3]S Otake,M Makimura,T Kuroki,et al.Anticarie sefects of polyphenolic compounds from Japanese green tea[J].Caries Research,1991,25(6):438-
443.
[4]张力平,孙长霞,李俊清,等.植物多酚的研究现状及发展前景[J].林业科学,2005(6):160-165.
[5]李云峰,郭长江.槲皮素代谢的研究进展[J].生理科学进展,2002(1):53-55.
[6]Sampson L,Rimm E,Hollman PCH,et al.Flavon-
ol and flavone intakes in US health professionals[J].
J Am Diet Assoc, 2002,120:1414-1420.
[7]Kimira M,Arai Y,Shimoi K,et al.Japanese inta-
ke of flavonoids and isoflavonoids from foods[J].J Epidemiol, 1998,8:168-175.
[8]Van het Hof KH,Kivits GAA,Westtrate JA,et al.Bioavailability of catechins from tea:the effect of milk[J].Eur J Clin Nutr,1998,52:356-359.
[9]蒋增良,毛建卫,黄俊,等.蓝莓酵素在天然发酵过程中抗氧化性能的变化[J].食品工业科技,2013,34(2):194-197.
[10]李世燕,朱丹,牛广财,等.不同发酵工艺对毛酸浆酵素抗氧化性的影响[J].中国酿造,2016,35(7):85-
88.
[11]颜才植,叶发银,赵国华.食品中多酚形态的研究进展[J].食品科学,2015,36(15):249-254.
[12]MH Alu'Datt,T Rababah,K Ereifej,et al.Pheno-
lic-protein interactions in oilseed protein isolates[J].Food Research International,2013,52(1):178-184.
[13]JA Vinson,X Su,L Zubik,et al.Phenol antioxidant quantity and quality in foods:fruits[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry,2001,49(11):5315-5321.
[責任编辑:钟声贤]
【关键词】酵素;多酚;发酵;抗氧化活性
【中图分类号】TQ925 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2018)09-0072-03
0 引言
“酵素”一词源自日本“植物酵素エキス”,翻译后为“植物中酶的提取物”,后被简称为酵素。1952年,日本学者藤原忠一郎从大量植物中成功采集野生酵母菌,利用发酵技术制取了富含大量活性酵母菌的酵素,后继学者开始以富含酶的单一谷物、水果为原料进行发酵获得酵素。日本酵素产业最早始于生产淀粉酶,随后开发了与糖类相关的蛋白质分解等多种多样的产品,随之被流入韩国、中国台湾等国家和地区。现在的酵素产品是以各种蔬菜、水果、菌菇及草本药物等为原料,经酵母、醋酸菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌和霉菌等多种微生物混合发酵而成。
目前,市场上酵素产品原料种类繁杂,所含功能性成分多样,已有研究结果表明,酵素产品具有很好的抗氧化活性,能够提高免疫力、延缓衰老、促进机体健康。本文结合相关文献与多酚含量检测结果论述了酵素中的活性物质——多酚,为多酚含量可作为检验酵素产品的一项功能性指标提供科学依据,为评定市场酵素产品质量提供理论依据。
1 酵素的功效
酵素的功效离不开植物源性成分,食用酵素可补充机体营养元素,部分活性成分有助于調理新陈代谢。一些服用酵素产品的受益者体质得到改善,达到通便瘦身、养颜的效果。
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”。
2 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。
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2~21 mg/d;Sampson等报道美国人黄酮类、黄酮醇类的摄入量为20~22 mg/d;Kimira等估计日本人异黄酮类物质摄入量为30~40 mg/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3.3 h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。
3 酵素产品中多酚的研究
3.1 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22 d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。
3.2 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1~图3所示。
图1~图3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。 4 结语
综上所述,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
[1]胡学智.“酵素”和酶的辨异——论酶和“酵素”制品的保健功能[J].工业微生物,2016,46(2):60-68.
[2]刘敏,熊燕,付忠旭,等.不同配方发酵的酵素产品中活性物质的对比研究[J].食品与发酵科技,2015,51
(5):27-31.
[3]S Otake,M Makimura,T Kuroki,et al.Anticarie sefects of polyphenolic compounds from Japanese green tea[J].Caries Research,1991,25(6):438-
443.
[4]张力平,孙长霞,李俊清,等.植物多酚的研究现状及发展前景[J].林业科学,2005(6):160-165.
[5]李云峰,郭长江.槲皮素代谢的研究进展[J].生理科学进展,2002(1):53-55.
[6]Sampson L,Rimm E,Hollman PCH,et al.Flavon-
ol and flavone intakes in US health professionals[J].
J Am Diet Assoc, 2002,120:1414-1420.
[7]Kimira M,Arai Y,Shimoi K,et al.Japanese inta-
ke of flavonoids and isoflavonoids from foods[J].J Epidemiol, 1998,8:168-175.
[8]Van het Hof KH,Kivits GAA,Westtrate JA,et al.Bioavailability of catechins from tea:the effect of milk[J].Eur J Clin Nutr,1998,52:356-359.
[9]蒋增良,毛建卫,黄俊,等.蓝莓酵素在天然发酵过程中抗氧化性能的变化[J].食品工业科技,2013,34(2):194-197.
[10]李世燕,朱丹,牛广财,等.不同发酵工艺对毛酸浆酵素抗氧化性的影响[J].中国酿造,2016,35(7):85-
88.
[11]颜才植,叶发银,赵国华.食品中多酚形态的研究进展[J].食品科学,2015,36(15):249-254.
[12]MH Alu'Datt,T Rababah,K Ereifej,et al.Pheno-
lic-protein interactions in oilseed protein isolates[J].Food Research International,2013,52(1):178-184.
[13]JA Vinson,X Su,L Zubik,et al.Phenol antioxidant quantity and quality in foods:fruits[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry,2001,49(11):5315-5321.
[責任编辑:钟声贤]