（食品科学专业论文）玉米蛋白酶水解物抗氧化活性及应用研究.pdf

摘要 玉米蛋白粉是玉米湿法生产淀粉的副产物，它含有6 0 以上的蛋白质。由于玉米蛋白水 溶性差，且赖氨酸和色氨酸含量较低，限制了它在食品工业中的应用。目前，玉米蛋白大部 分是作为动物饲料或当作“三废”直接排放，极大地浪费了蛋白质资源并对环境造成污染。 通过酶法水解，可以提高玉米蛋白的水镕性并且水解产物具有许多生理活性，有利于深层 次开发玉米蛋白，提高玉米资源的利用率。 本课题主要研究了制备具有强抗氧化性玉米蛋白水解物的最佳水解条件、玉米蛋白水解 物的分离纯化、氨基酸组成及其在生、熟肉糜中对脂肪氧化的抑制作用。 采用单因素试验，以对卵磷脂脂质氧化体系的抑制作用和水解物的还原能力为指标，确 定了碱性蛋白酶a l c a l a s e 水解玉米蛋白粉制各水解物的最佳条件为：底物浓度1 0 ，酶与底 物蛋白比为1 o ，水解时间5 h 。 通过测定不同水解时间水解物的水解度，考察了水解度与水解物的抗氧化活性间的关 系。得出并不是水解度越大，水解物的抗氧化活性越强，本试验得出当d h - - 2 6 4 9 时，水解 物的抗氧化活性最强。 采用g 2 5 凝胶过滤层析法对玉米蛋白水解物进行分离纯化并测定分子量。结果表明： 水解物中肽的分布是连续的，分子量在1 4 7 1 7 4 5 d a 问的小肽的抗氧化效果很强。 添加1 o 、1 5 、2 o 的玉米蛋白水解物于生肉糜中，在冷藏过程中测定肉糜的红度 值、t b a r s 值、p h 值、m e t m b 百分含量并对感官指标进行评定。结果表明：与对照组相 比，添加水解物的处理组在7 d 内能显著抑制脂肪的氧化，增加肉糜鲜红的色泽，且添加量越 大效果越好。为了进行比较，将未水解的玉米蛋白( 添加量2 0 ) 和b h a ( 添加量o 0 2 ) 添加到肉糜中，结果表明添加水解物的处理组对脂肪氧化的抑制效果要好于添加玉米蛋白的 处理组，但不如添加b h a 处理组的好。同时感官评定也获得了相同的结果。 将1 0 、1 5 、2 o 玉米蛋白水解物添加到熟肉糜中，在冷藏过程中测定肉糜的红度 值、t b a r s 值、p h 值、并对感官指标进行评定。结果发现：添加水解物的处理组对熟肉糜 的脂肪氧化也有一定的抑制作用，感官评定也获得了相同的结果。 关键词z 玉米蛋白；酶水解物；抗氧化活性；应用 t h ea n t i o x i d a t i v ea c t i v i t yo fe n z y m a t i ch y d r o l y s a t e so f c o r ng l u t e nm e a la n di t sa p p l i c a t i o n a b s t r a c t c o m g l u t e nm e a li sab y p r o d u c to ft h ec o r nw e t - m i l l i n gp r o c e s sa n dc o n t a i n sm o r et h a n6 0 p r o t e i n t h em a j o rd r a w b a c ko f n s i n gc o r ng l u t e nm e a li nf o o di n d u s t r yi st h a ti ti sv e r yi n s o l u b l ei n w a t e ra n dt h ec o n t e n t so fl y sa n dt r pi sl o w c u r r e n t l y , t h em a i nn s eo fc o r ng l u t e nm e a li sa sa n a n i m a lf e e do ri ti sd i s c h a r g e da sw a s t e s ，w h i c hi sag r e a tm a s so fw a s t ea n dp o l l u t i o nf o r e n v i r o n m e n t e n z y m a t i ch y d r o l y s i sh a sb e e nu s e dt oi n c r e a s et h es o l u b i l i t yo f c o r ng l u t e nm e a la n d t h eh y d r o l y s a t e sh a v eal o to fp h y s i o l o g i c a la c t i v i t y , w h i c hp r o f i tt h ed e v e l o p m e n to fc o r ng l u t e n m e a la n di n c r e a s et h eu t i l i z a t i o no f c o r nr e s o u r c e t h em a i no b j e c t i v eh e r ew a st os t u d yt h eo p t i m u mh y d r o l y s i sc o n d i t i o no fp r e p a r i n gc o r o p r o t e i nh y d r o l y s a t n sw i t hh i g ha n t i o x i d a t i v ea c t i v i 钒s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no fc o r np r o t e i n h y d r o l y s a t e s ，t h ec o m p o s i t i o no f a m i n o a c i da n dt h ei n h i b i t o r ye f f e c t so nl i p i do x i d a t i o ni nl a wa n d c o o k e dp o r kp a r i e s t h eo p t i m u mh y d r o l y s i sc o n d i t i o n so f p r e p a r i n gh y d r o l y s a t e sw i t hh i g ha n t i o x i d a t i v ea c t i v i t y b ya l c a l a s ea l k a l i n ep r o t e a s eh y d r o l y z i n gc o r ng l u t e nm e a lw a sd e t e r m i n e db ya d o p t i n gt h es i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t s ，w i t ht h ei n d e xo fi n h i b i t i n go x i d a t i v ec a p a c i t yi nl i p o s o m e - o x i d i z i n gs y s t e m a n dr e d u c i n gp o w e ro ft h eh y d r o l y s a t e s ：t e m p e r a t u r e5 0 ( 2 ，p hv a l u e9 0 ，s u b s t r a t ec o n c a n 订a t i o n 1 0 r a t i oo f a n z y m et os u b s t r a t e1 0 a n dt i m eo f h y d r o l y s i s5 h t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e g r e eo fh y d r o l y s i s a n da n t i o x i d a t i v ea c t i v i t yw a s e v a l u a t e db yd e t e r m i n i n gd ho ft h eh y d r o l y s a t e sw i t hd i f f e r e n th y d r o l y s i st i m e t h ea n t i o x i d a t i v e a c t i v i t yo f t h eh y d r o l y s a t e sd i dn o tb e c o m es t r o n gw i t hd hi n c r e a s i n g w h e nt h ed hw a s2 6 4 9 ， t h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yo f t h eh y d r o l y s a t e sw a ss t r o n g e s t t h ec o r np r o t e i nh y d r o l y s a t e sa ta1 0 、1 5 、2 0 c o n c e n t r a t i o nl e v e lw e i r ；a d d e dt or a w p o r kp a t t i e s ，d u r i n gt h es t o r a g ep e r i o d ，av a l u e ，t b a r s ，p hv a l u e ，m e t m b ( ) w e r em e a s u r e d a n ds e n s o r ye v a l u a t i o nw a sp e r f o r m e do nr a wp o r kp a t t i e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et r e a t m e n t s a d d e dh y d r o l y s a t e sh a ds i g n i f i c a n ti n h i b i t o r ye f f e c t so nl i p i do x i d a t i o na n dk e p tt h er e dc o l o ro f p a a i e si n7d a y s ，w h e nc o m p a r e dw i t hc o n t r o l s t h ei n h i b i t o r ye f f e c te n h a n c e da st h ea d d i n gl e v e l o ft h eh y d r o l y s a t e si n c r e a s e d n o n h y d r o l y z e dc o r ng l u t e nm e a l ( 2 o a d d i n gl e v e l ) a n db h a ( o 0 2 a d d i n g l e v e l ) w e r ea d d e d t o r a w p a t t i e s i n o r d e r t o m a k ea c o m p a r i s o n 。t h ec o n c l u s i o n w a s t h a tt h et r e a t m e n t sw i t hh y d r o l y s a t e sh a dh i g h e ri n h i b i t o r ye f f e c t so nl i p i do x i d a t i o nt h a n n o n h y d r o l y z e dc o l ag l u t e nm e a l ，b u tt h e yw e r ei n f e r i o rt ob h a t h es n m er e s u l t sw e r eg o tb y m s e n s o r ye v a l u a t i o n t h eh y d r o l y s a t e sa ta1 0 、1 5 、2 o c o n c e n t r a t i o nl e v e lw e r ea d d e dt oc o o k e dp o r kp a t t i e s , d u r i n gt h es t o r a g ep e r i o d , av a l u e ，t b a r s ，p hv a l u e ，w e r em e a s u r e da n ds e n s o r ye v a l u a t i o nw a s p e r f o r m e do nc o o k e dp o r kp a t t i e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et r e a t m e n t sa d d e dh y d r o l y s a t e sh a d s i g n i f i c a n ti n h i b i t o r ye f f e c t so nl i p i do x i d a t i o na n dt h es a m er e s u r sw e r eg o tb ys e n s o r ye v a l u a t i o n k e yw o r d s ：c o r ng l u t e nm e a l ；e n z y m a t i ch y d r o l y s a t e ；a n t i o x i d a t i v ea c t i v i t y ；a p p l i c a t i o n c a n d i d a t e ：w a n gj i n g s p e c i a l t y ：f o o ds c i e n c e s u p e r v i s o r ：p r o f ik o n gb a o h u a 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 f 逵! 地遣查甚丝霞噩挂别岜暇鲍：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：王双日期：2 廖7 年占月z 口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：王晶日期：肋7 年月2 口日 导师 签名：五【j ：j i 吁 日期：砷罗年月，日 1 引言 1 1 目的与意义 玉米蛋白粉是玉米淀粉生产中的主要副产品，含有大约6 0 的蛋白质，主要为玉米醇溶 蛋白( 6 8 呦、谷蛋白( 2 2 ) 和球蛋白( 1 2 ) 。由于玉米蛋白粉组成复杂，水溶性差，赖氨酸和 色氨酸含量很低，限制了它在食品工业中的应用，并且由于其价格低廉，当今在国内主要将 玉米蛋白粉用于饲料工业或向自然界排放，每年随废液排走的玉米蛋白质高达8 万多吨，既 浪费了宝贵的粮食资源又造成对环境的污染。通过酶法水解可以提高玉米蛋白的水溶性，便 于利用我国有限的蛋白质资源，而且得到的水解产物有很强的抗氧化活性 肉的保鲜主要是采取一定措施杀死腐败微生物或抑制其在肉类食品中的生长繁殖，控制 脂肪氧化，并尽量保持肉的营养成分及色香味。使用抗氧化剂可以延缓脂肪氧化，延长肉制 品的保质期。t b h q 、b h t 、b h a 等合成抗氧化剂已被广泛用于食品中抑制脂肪氧化，并 取得了很好的效果。随着人们对食品安全性的关注。对健康消费的追求，一些天然的或源于 食物资源的抗氧化剂已引起人们很大的兴趣。 目前己被广泛使用的天然抗氧化剂有生育酚、v c 、多酚类化合物及各种香料( 迷迭香、 红根草、牛至等) 。许多动植物蛋白质及其肽类也已被发现具有显著的抗氧化性，如大豆蛋白、 乳清蛋白、鱼肉蛋白、肌肽、谷胱甘肽等。目前对玉米蛋白及其水解物的抗氧化活性的系统 研究较少。其在肉与肉制品中的应用研究尚未见报道。 本课题采用a l c a l a s o 碱性蛋白酶水解玉米蛋白，在增大底物浓度，减小加酶量的条件下， 制备出具有强抗氧化活性的玉米蛋白水解物。同时降低经济成本；通过测定玉米蛋白水解物 对卵磷脂脂质体系氧化的抑制作用，还原能力及对金属离子的螯合作用，研究了玉米蛋白水 解物的抗氧化活性，并将其应用于肉与肉制品中，抑制脂肪氧化，减少高铁肌红蛋白的形成， 除了延长其货架期，还能保持肉鲜红的颜色，为肉类产品找到一个有效的天然抗氧化剂，有 利于推动我国肉类产业的发展，也为人们的健康和经济的发展贡献力量 1 2 文献综述 1 2 1 玉米加工业现状 玉米是我国传统的农作物，其种植面积己超过2 5 0 0 万公顷，产量逾1 2 亿吨，列美国之 后，居世界第二位。占世界玉米总产量的2 0 左右，占我国粮食总产量的2 5 ( 蔡同一。赵 文娟。2 0 0 0 ) 玉米全身都是宝。其在国外加工业中已达数千个品种，加工回收率高达9 8 。 经过深加工之后，玉米产品的附加值比卖玉米原料增加效益3 4 1 0 0 倍以上。我国玉米深加工 东北农业大学工学硕士学位论文 工业比较落后，8 0 以上的玉米以原粮状态直接上市或者经过初级加工进行消费，与发达国 家农产品增值程度相比，我国的差距很大，这昭示着我国玉米深加工业有着巨大的发展空间 ( 玉妍，2 0 0 5 ) 。因此，作为盛产玉米的大国，我们必须转变思想审时度势，大力发展玉米深 加工业，开发出更多适应市场需求的产品，不断提高玉米产品的附加值，促进玉米的种植业 和加工业的持续发展( 高阳等，2 0 0 2 ) 。 9 0 年代以来，我国玉米深加工业逐步受到重视，先后引进技术和设备兴建了一批生产 规模在l o 万吨以上的玉米深加工企业，玉米生产发展迅速。高果糖、变性淀粉等玉米深加工 产品的研究和生产己形成一定的规模，但与发达国家相比相差甚远，主要表现在：玉米加工 企业规模小，设备不先进，产品单一，效益不高等( 胡广民，何崇安，1 9 9 6 ) 。 玉米深加工主要涉及三个层次；第一是加工玉米淀粉、玉米油、玉米蛋白等；第二是以 第一层次加工的初级制品为燃料进一步加工糖浆、酒精等；第三是把第二层次再加工，加工 成还原胶等。淀粉工业是我国玉米使用量较大的一个行业，2 0 0 4 年全国玉米淀粉量达到了8 6 2 万吨，比2 0 0 3 年增加了3 6 0 9 。我国目前有淀粉加工企业9 0 0 余家，其中可以继续进行深 加工生产葡萄糖的企业3 0 余家，果葡糖企业2 0 家，变性淀粉企业3 0 家，年产淀粉2 0 0 万吨， 果葡糖1 5 万吨，变性淀粉8 万吨。比较大型的玉米加工企业有华北制药厂、吉林梨树县淀粉 厂、河北廊坊市淀粉厂、中原制药厂、肇东金玉集团等( 胡广民，何崇安，1 9 9 6 ) 。 玉米在提取淀粉后，其废料，废水中含有大量的可以污染环境的杂质，另外在废渣中含 有很多可以利用的营养物质，如玉米蛋白、玉米黄色素等，在我国主要是把这些副产品作为 饲料或随废液直接排掉，这样既造成了环境污染，又浪费了蛋白质资源。在生产主产品淀粉 的同时，如能配套开发利用玉米蛋白、玉米纤维、玉米胚油等有用成分，并在此基础上进行 深加工，则能更好地提高玉米的经济效益并进一步促进玉米生产的发展 1 2 2 玉米蛋白概述 1 2 2 1 概念 玉米蛋白粉是玉米淀粉加工中的副产物，它是由玉米籽粒经湿磨法工艺制得的粗淀粉乳 经淀粉分离机分出的蛋白质水即麸质水，用浓缩离心机或沉淀池浓缩后，再经脱水干燥制成 ( 张锋斌，1 9 9 8 ) ，俗称黄粉子 1 2 2 2 组成及性质 玉米蛋白中大约含蛋白质6 0 以上，有的达7 0 ，其化学组成见表1 1 玉米蛋白中除 含有丰富的蛋白类营养物质外，尚含有其它无机盐及多种维生素( 金英姿等，2 0 0 5 ) 。 玉米蛋白粉中主要为玉米醇溶蛋白( z e i n ，6 8 ) 、谷蛋白( g l u t e l i n ，2 8 ) 、球蛋白 ( g l o b u l i n s ，1 2 ) 和白蛋白( a l b u m i n ) ( 胡学烟，孙冀平，2 0 0 1 ) 玉米醇溶蛋白分为洳 醇溶蛋白和争醇溶蛋白，其中廿醇溶蛋白的分子量约为2 1 ，0 0 0 2 5 。0 0 0 占醇溶蛋白的8 0 2 引言 醇溶蛋白有大区域的* 螺旋结构，n 末端有很强的疏水性，是高憎水性蛋白，它只溶于异丙 酮或乙醇水溶液中( 蹦h l g ，1 9 9 9 ) 。玉米蛋白粉和玉米醇溶蛋白的氨基酸组成见表1 2 ( 藤 葳等，1 9 9 5 ) 表1 1 玉米蛋白粉化学成分含量 t a b 1 一lt h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o nc o n t e n t so f c o r ng l u t e nm e a l 表1 - 2 玉米蛋白粉与玉米醇溶蛋白的氨基酸含量 t a b 1 - 2a m i n oa c i dc o m p o s i t i o no f c o r ng l u t e nm e a la n dz e i n 由表i - 2 可以看出，玉米蛋白中赖氨酸和色氨酸含量较低，为其限制性氨基酸，但支链 氨基酸和中性氨基酸含量均相当高，是植物蛋白中颇少见的特色组成。 谷蛋白溶于稀盐酸、不溶于水。谷蛋白含大量酰胺基氨基酸如天门冬酰胺和谷氨酰胺。 其中谷氨酰胺含量约占总氨基酸的1 7 3 。 玉米胚芽蛋白质大部分是白蛋白，球蛋白，其氨基酸组成与鸡蛋白的组成相似，因而玉 米胚芽蛋白质具有很高的营养价值，其生物学价值达6 4 7 2 ( 沈蓓英，1 9 9 8 ) 3 东北农业大学工学硕士学位论文 1 2 2 3 玉米蛋白的综合利用情况 玉米蛋白因其组成复杂，口感粗糙，水溶性差，具有特殊的气味和色泽，并且赖氨酸和 色氨酸等人体必需氨基酸含量低，严重影响了它在食品工业中的应用，当今在国内主要将其 用于饲料工业或自然排放( 郑冬梅等，2 0 0 2 ) 。每年随废液排走的玉米蛋白质高达8 万多吨。 这不仅浪费了宝贵的粮食资源，又对环境造成污染。因此，如何更好地利用玉米蛋白粉已成 为当今淀粉加工副产物综合利用的关键课题。近年来，我们根据玉米醇溶蛋白、谷蛋白的特 性和氨基酸组成，利用生物工程深层次开发玉米蛋白，以提高其附加值。下面将近年来对玉 米蛋白的研究情况作一概述 1 玉米醇溶蛋白( z e i n ) 的提取 玉米醇溶蛋白具有特殊的氨基酸组成，其分子中不仅存在着大量的疏水性氨基酸，如亮 氨酸，脯氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸，而且还缺乏能带电的酸性、碱性和极性基团的氨基酸。 同时还含有较多的含硫氨基酸，因此玉米醇溶蛋白具有独特的溶解性，它不溶于水，也不溶 于无水乙醇，但可以溶解于体积分数6 0 - 9 5 的乙醇中( 尤新，1 9 9 9 ) 。黄国平等( 2 0 0 2 ) 采用超声波法提取醇溶蛋白，最佳工艺为：p h 值1 2 ，乙醇的体积分数8 0 ，乙醇与玉米蛋 白粉的比例为6 ：1 ( m l ：g ) ，超声时间为3 0 m i n ，提取率可达到2 7 以上，产品纯度为8 8 3 。玉米醇溶蛋白具有良好的的成膜性、凝胶化以及抗氧化性。在食品工业中，将醇溶蛋白 涂在食品表面形成一个薄膜，可防潮、防氧化，进而延长食品货架期。 2 玉米黄色素的制备 玉米黄色索属于类胡萝p 素，是一种营养价值极高的天然食用色素，在人体内可以转化 为维生素a ，具有保护视力、促进人体生长、骨骼发育，提高机体免疫力的作用。玉米蛋白 粉中含有的黄色素经分离出来后，称玉米黄，这是我国食品添加剂使用卫生标准g b 2 7 6 0 规 定使用的一种黄色素。标准规定可用于人造黄油、人造奶油、糖果等，最大使用量为5 9 k g 张志华等( 2 0 0 3 ) 对玉米蛋白粉中黄色素的提取条件进行了系统的研究，得出最佳提取工艺 条件是：料液比1 ：1 6 ，9 5 的乙醇在6 5 ( 2 下浸提4 h 。郑鸿雁等( 2 0 0 4 ) 研究了超临界c 0 2 萃取玉米黄色索的工艺条件；即2 3 m p ，4 0 ，3 0 乙醇作萃取剂，萃取时间3 h ，此法得提 取物得率较溶剂法高2 2 。李勇等( 2 0 0 6 ) 比较了水解和非水解两种不同提取方法的提取效 果，并对玉米黄色素的最佳提取溶剂进行了筛选，得出水解可以大幅度提高玉米黄色索的得 率 3 制各氨基酸 据分析，玉米蛋白中含有丰富的谷氨酸和亮氨酸，其含量分别达2 6 9 和2 1 1 ，谷氨 酸不仅是生产酱油和味精的原料。而且在医药上也有很重要的用途，当体内葡萄糖供应不足 时，它可提供给脑组织能量。改进和维持脑机能，井对于神经衰弱、易疲劳、记忆力衰退和 肝昏迷等有一定疗效。亮氨酸则是人与动物营养上必需的氨基酸。由玉米蛋白制备这些氨基 酸，为玉米蛋白的综合利用开辟了新途径( 鲁晓翔，唐津忠，1 9 9 9 ) 。吴波等( 1 9 9 7 ) 采月j 浓 缩蛋白技术，将原料粗蛋白含量提高到8 0 0 , 4 ，然后进行水解，从而制备了谷氨酸和【广亮氨酸 4 1 2 3 天然抗氧化剂研究概述 抗氧化剂是指能够清除氧自由基，抑制或清除以减缓氧化反应的一类物质它广泛地应 用于食品、医药、饲料、化工等领域，其生产技术一直受到人们的重视与关注。近凡年发展 迅速。目前虽然在食品工业中已广泛使用大量的抗氧化剂。但绝大多数属人工合成的，随着 人们越来越关注食品安全及合成抗氧化剂的安全问题，人们把目光逐渐转向了天然抗氧化剂， 如生育酚、v c 、多酚类化合物及各种香料等( 包斌等，2 0 0 4 ) 许多动植物蛋白质及其肽类 也已被发现具有显著的抗氧化性，如大豆蛋白、乳清蛋白、鱼肉蛋白、肌肽、谷胱甘肽等。 1 2 3 1 天然抗氧化剂的作用机理 天然抗氧化剂抗氧化作用机理的研究进展受体内氧化机制研究状况的限制。在产生自由 基和自由基所迸行的各步反应中，天然抗氧化剂均有可能作为一种抑制因素，但一定结构一 定性质的天然抗氧化荆却只能作用于一定的氧化环节已有报道，天然抗氧化剂的抗氧化有 以下途径： 1 阻断自动氧化的自由基链锁反应 对于由各种物理和化学因索引发的自由基链反应。天然抗氧化剂的一个重要抑制机理就 是阻断自由基链的传递过程，从而阻断自由基链我们用n a h 表示天然抗氧化剂，其断裂 反应模式为：r 0 0 + n a h r o o h 卜n a ，而n a 也会进一步反应：r h + h a 一r 十n a h 。有 效的断裂抗氧化剂必须具有较大的k s a h k n a - 比值( k a g a n ，1 9 9 0 ) 。f u j i t a ( f u j i t a ，1 9 8 8 ) 则利用e p r ( e l e c t r o np a r , w a a g n e t i cr e s o n a n c e , e p r ，电子顺磁共振) 技术直接检测到酚氧自 由基的存在许多动力学实验( f u j i t a ，1 9 8 8 ：b u r t o n ，1 9 8 1 ) 也证实了这一作用机制。许多 天然产物如黄酮、单宁，木脂素、酚酸、维生素e 、b - 胡萝p 素等含有酚羟基的化合物都是 按照这一方式抗氧化的。另外，黄酮类化合物可经由单电子转移方式直接清除超氧化物自由 基( 0 2 ) 、羟自由基( o h ) 等( h u s a i ne l ：a i 。1 9 8 7 ；r o b a k ，1 9 8 8 ) 。 2 作用于自由基有关的酶 槲皮素等大多数黄酮醇可抑制黄嘌呤氧化酶的活性( m a n a c h ，1 9 9 5 ；h o i l m a n ，1 9 9 5 ) ， 甘草次酸可抑制苯丙羟化酶而起到抗脂质过氧化作用。黄皮酰胺抑制谷胱甘肽过氧化物酶活 性，顶花防己碱等双苄基异喹啉生物碱抑制n a d p h 氧化酶和髓过氧化物酶( m y e l o p e r o x i d a s e ， m p o ) 的活性( m a t s u n o ，1 9 9 0 ；l i 。1 9 9 0 ) 3 活性氧猝灭剂 生物碱清除单线态氧( 1 0 2 ) 经由物理和化学二方面作用而完成，通过碰撞，本身获得能 量而使0 2 失活。转变为三线态氧( 3 0 2 ) ( s o r a t a ，1 9 8 4 ) 。叔胺在清除1 0 2 时，去甲基并伴 随有甲醛和仲胺生成( h a t a n o ，1 9 8 8 ) 生物碱对0 2 的生成有抑制作用，但它对0 2 j 的直接 清除尚未见报道。 4 络合促氧化的过渡金属离子 体内的许多氧化过程是在过渡金属的参与下进行的。已证实卢丁在有f e 2 + 参与魄氧化体 东北农业大学工学硕士学位论文 系中的抗氧化活性与其络合f e 2 + 的能力有关，并计算出其络合计算式为 f e ( 1 u t i n ) 2 】2 + 。一些 铁离子的螯合剂如联苯酸、萘醌衍生物、l 。2 ，4 ，5 - 苯四酸、2 ，3 - 吡啶二酸、l ，8 萘= 酸等也具 有良好的抗氧化活性( b e y e l e r ，1 9 8 8 ) 几个黄酮与f e ”络合物的p k s 与其对单氧化酶的抑 制活性呈正相关( l a r s o n ，1 9 8 8 ) 。复合磷脂、肌肽( d e c k e r , 1 9 9 0 ) 的抗氧化活性也与其络 合体内的微量金属离子有关。也有报道，一些铁络合剂如去铁铵、氨基胆固醇( u 7 4 姗 ) 等 虽可以抑制脂质过氧化，但这种活性又肯定与其络合f e 无关，这又提示抗氧化剂作用的多途 径性。 5 增效作用 有些抗氧化剂除了本身可直接作用于氧化过程外。还可以与体内高效抗氧化剂( 主要是 维生素e ) 交换电子，而再生高效抗氧化剂，使其在体内维持一定水平，不断发挥抗氧化作用， 如维生素c ( l a r s o n ，1 9 8 8 ) ；有些抗氧化剂本身抗氧化性能很小，但它们可以维持维生素e 的正常水平，从而也发挥抗氧化作用，如鸡油菌黄质( m a v n e ，1 9 8 9 ) ，5 羟色胺、5 羟吲哚、 多巴胺( c a d e n a s ，1 9 8 9 ) 等。 6 协同作用 某些在纯净状态下只有微弱抗氧化活性的天然产物，在加入一些成分以后，其活性会大 大增加。而加入的成分本身是没有抗氧化活性的，是由于彼此产生了协同作用。如几种氨基 酸对酚类化合物的协同作用，复合磷脂是黄酮、维生素e 的协同成分，它也是争胡萝h 素类 抗氧化剂的协同成分。l a r s o n 认为，这可能是在这些复合磷脂中氮与磷共存增加了分子与金 属络台能力的关系，这些协同机理研究尚未见报道。 值得注意的是，已有不少报道指出；一些被证实是抗氧化剂的天然产物在一定实验体系 中也显示出促氧化作用，如槲皮素、杨梅索、棉子酚会使o h 导致的脱氧核糖降解加剧( 翁 新楚，吴侯，2 0 0 0 ) ，维生素c ，半胱氨酸在低浓度也表现出促氧化作用。 1 2 3 2 蛋白质、肽及氨基酸的抗氧化活性 生物体内的许多具有抗氧化活性的物质属于蛋白质类。由于蛋白质具有优良的乳化特 性，能在油水界面起介导作用，因此其在清除生物体内过量自由基，抑制膜脂质过氧化方面 具有重要意义。随着营养学和生物技术的发展，人们发现，介于蛋白质和氨基酸间的肽类由 于结构特点，与其他生物分子如氨基酸、大分子蛋白质等相比较，食用安全性更高，且具有 极强的活性和多样性，其抗氧化性相比于蛋白质和氨基酸往往更为显著( 周雪松，2 0 0 5 ) 。 1 蛋白质的抗氧化活性 蛋白质的抗氧化活性多与巯基( - s h ) 含量或类似于酶的活性有关，肌球蛋白，血红蛋 白及血红蛋白蛋白质复合物( 如肝球蛋白) 等具有类似于过氧化物酶的活性，可清除h 2 0 2 或 有机氢过氧化物( 方中允等，1 9 8 9 ) ，但血红蛋白有时表现为助氧剂，可能是其分子中铁原子 的作用 酪蛋白可减缓猪油的氧化l 铁蛋白或铁传递蛋白能与铁结合，因而可防止铁离子引起 的h o 的产生和脂类的过氧化 2 肽的抗氧化活性 6 引言 作为抗氧化剂，蛋白质类物质中最有前途的当属肽类。肽类不仅在油溶体系中有良好的 增效作用，而且在水溶体系、乳化体系及干燥体系中也有较强的抗氧化活性，构成肽的氨基 酸种类、数量及氨基酸的排列顺序决定着肽的抗氧化能力一般说来，肽类的抗氧化能力大 于氨基酸，分子量在2 5 0 0 - 3 0 0 0 d 的肽类较为理想，以丙氨酸( a l a ) 为n 末端的双肽中，a l a - t y r ， a l a - h i s 及a l a - t r y 的抗氧化能力很强，其它双肽也都比构成它们的氨基酸抗氧化能力强由 于抗氧化肽具有较强的抗氧化活性和很高安全性。近年已成为各国研究重点，下面介绍几种 目前研究较为深入的小分子抗氧化肽的情况。 1 ) 肌肽 肌肽( - a l a - h i s ) 是存在于动物肌肉中的一种天然的水溶性二肽，它不仅能够抑制金属离 子和自由基的促氧化作用，还能降低脂质氧化产物的浓度 d e c k e r 等( 2 0 0 0 ) 采用卵磷脂脂质氧化模拟体系来评价肌肽的抗氧化性，氧化体系由抗 坏血酸钠f 矿+ 或抗坏血酸钠c u 2 + 催化氧化，检测t b a r s ( 硫代巴比妥酸反应活性物质) 和戊 烷的结果表明，肌肽对由c u 2 + 催化的脂质体系有更强的抑制作用，这可能是由于肌肽对c d + 的螯合能力更强。张梦寒等( 2 0 0 2 ) 也报道肌肽能有效抑制由v c - f e 堆化的卵磷脂脂质体的氧 化，并且随着肌肽添加浓度的增大，抑制效果增强 d e c k e r 和c m m ( 1 9 9 1 ) 将不同浓度( 0 5 1 5 ) 的纯肌肤添加到绞碎猪肉中，测定其硫 代巴比妥酸反应物f r b a r s 值，并与三聚磷酸钠( s 1 p ) o , - 生育酚及b i n 等抗氧化剂作比较， 测其对贮存期间绞碎猪肉的保存效果。结果发现：添加0 5 的肌肽即可有效抑制加盐绞碎猪 肉的氧化作用；添加1 5 的肌肽的抗氧化效果比添加0 , 5 s t p 或咖生育酚c 脂肪量的0 0 2 ) 或b h t ( 脂肪量的0 0 2 1 的好；肌肤在颜色与风味的评分方面也较其它抗氧化剂高，具有稳 定颜色的效果。研究人员认为，肌肽作为供氢体使肌红蛋白上血红索铁保持二价，从而抑制 高铁肌红蛋白的形成；也可能是由于肌肽清除自由基，因为自由基也会直接引起肌红蛋白氧 化。另外c h e r t 等人研究肌肤、磷酸盐( o 5 ) 及n 城甲基壳聚糖( n c m c ，o 5 呦对机械去骨肌 肉的影响，发现肌肽的抗氧化性最好，磷酸盐次之，n c m c 的抗氧化性最差。d e c k e r 和c r u m ( 1 9 9 3 ) 添加不同浓度的肌肽于猪肉中并煮熟，于4 贮存o ，3 ，6 ，9 d ，发现肌肽也具有相同 的抗氧化效果，且浓度越高，其抗氧化效果愈好。l e e 等( 2 0 0 2 ) 研究发现，在p h 为9 4 的 牛肉匀浆中加入0 - 2 0 m m 的肌肤，它对牛肉匀浆腊质氧化( t b a r s 的生成) 的抑制与加入的剂 量有关。当加入量为2 0 m m 时，抑制率为7 6 2 。牛肉匀浆可以作为一种有效的介质来观察 水溶性抗氧化荆如肌肽对脂质氧化的抑制。赖颖珍( 1 9 9 9 ) 等人从禽肉( 鸡、鸭、火鸡) 中获 得含肌肽的萃取液，并研究了经c i v i c ( 羧甲基纤维素) 层析柱层析对萃取液中肌肽、非血红 素铁、总铁含量的影响。在加盐绞碎猪肉中加入层析与未层析的鸡胸摹取液( 2 4 ，6 ，8 ) ，子 贮藏期间o d ) 其t b a r s 值较对照组低。肌肉萃取液添加量愈多，其t b a r s 值愈低。层析鸡 胸萃取液的抗氧化效果比未层析组好 2 ) 大豆肽 近年来，研究发现大豆蛋白酶解物在体外具有抗氧化活性。刘大川等( 1 9 9 8 ) 人以大豆 分离蛋白为原科，采用碱性蛋白酶2 7 0 9 在一定条件下对其进行水解，水解产物为分子量 2 0 0 0 d a 以下的多肽，平均肽链长度2 5 5 。经硫氰酸铁法测定，添加大豆肽试样的吸光度小 于对照组，这说明大豆肽具有明显的抗氧化活性，另外添加8 的大豆肽，抗氧化效果甚至 7 比添加0 0 2 t b h q 的抗氧化效果还高。沈蓓英( 1 9 9 6 ) 将大豆分离蛋白经酸性蛋白酶水解， 在最佳水解条件下制得具有抗氧化能力的多肽，分子量在7 0 0 d a 左右，水解度为1 8 ，多肽 的平均氨基酸残基数为5 6 。此大豆肽在含油脂食品的食品体系中。诱导期达2 8 d ，而对照组 的诱导期为6 d ，表现了明显的抗氧化能力。荣建华等( 2 0 0 2 ) 利用蛋白酶a s i 3 9 8 在p h 6 4 ， 4 0 c ，e s = 2 ，鲻的条件下作用于大豆分离蛋白。得到了分子量小于1 0 。0 0 0 d a 的抗氧化 肽，这是目前报道的分子量最大的大豆抗氧化肽。 1 9 9 5 年，c h e l a 等人以5 种不同的水解酶， n ，p ，s 和胰蛋白酶水解大豆蛋白及争大豆 皂甙，分离出6 种高活性的抗氧化多肽，并确定了其氨基酸序列。实验指出，这6 种高活性 抗氧化多肽都是蛋白酶s 的水解产物，均由扣1 6 个氨基酸残基组成，包括经脯氨酸、缬氨 酸、亮氨酸。n 末端包括脯氨酸，组氨酸和色氨酸。蛋白酶s 水解 大豆皂甙，o 5 h 时达最 高活性，以后逐渐下降。h i r o s e 和m i y a s h i t a ( 1 9 9 9 ) 指出。在一个三酰甘油乳化模型体系中， 水解的大豆蛋白要比其它食品蛋白质( 如蛋清白蛋白和酪蛋白) 具有更强的氧化抑制作用。 这些作用要归因于它们的游离基清除作用以及大豆蛋白水解物在油滴的周围形成膜以此阻止 脂质氧化引发剂的渗透的能力。p e f l a - r a m o s 和x i o n g ( 2 0 0 2 ) 选用三种纯酶和三种粗酶水解大 豆蛋白，然后将水解产物加入到卵磷脂脂质氧化体系中，发现胰蛋白酶和风味蛋白酶水解得 到的产物有较强的抗氧化活性 3 ) 谷胱甘肽 谷胱甘肽是一种含巯基的三肽，它广泛分布于动植物、谷物、油料种子中。谷胱甘肽在 机体的生化防御体系中起着重要的作用，而且具有多方面的生理功能。其在机体中的抗氧化 作用主要表现为： 谷胱甘肽是体内的自由基清除剂。它可与许多自由基( 烷自由基、过氧自由基、半醌自由 基) 作用，表示如下： r 斗g s h + r h + g s 2 g s + g s s h 谷胱甘肽的主要功能是保护红细胞免受外源性和内源性氧化剂的损害，除去氧化剂毒性 即：2 g s h + h 2 0 2 - _ + g s s g + 2 h 2 0 谷胱甘肽也能清除脂类过氧化物即：r o o h + 2 g s h - - - , g s s h + r o h + h 2 0 4 ) 抑制多酚氧化酶的寡肽 马铃薯和蘑菇中含有抑制多酚氧化酶( p p o ) 的寡聚肽。在蜂蜜中发现的一种肽也可抑制 苹果片、葡萄汁中的p p o 。这些肽除了抑制p p o 外，还可直接与p p o 催化产生的醌式产物 反应，从而明显减少食物的酶褐交 3 氨基酸的抗氧化活性 氨基酸是增效剂，也可作为抗氧化剂使用，其效果取决于自动氧化体系和自动氧化条件， 不同情况下。氨基酸可表现为抑制剂或惰性物质或助氧剂。重金属污染和抗氧化剂的存在起 着关键的作用，文献中一些互有矛盾的结论大概就与所用条件和体系不同有关。 在含生育酚的猪油中研究了1 5 种氨基酸及其酯的抗氧化活性，结果显示所有的氨基酸 都具有活性。尤其是蛋氨酸( m e t ) 酯、赖氨酸( l y s ) 酯、组氨酸( h i s ) 酯；游离氨基酸中。 m e t 、p i l e ( 苯丙氨酸) 、p r o ( 脯氨酸) 和t r y ( 色氨酸) 的效果良好，无生育酚时没有观察 到抑制效果。碱性氨基酸如l y s , a r g ( 精氨酸) 可与不饱和脂肪酸反应生成盐，因而可抑制 0 引言 不饱和脂肪酸的氧化反应的发生( 任国谱等，1 9 9 7 ) 具有抗氧化活性的氨基酸主要有半胱氨 酸、组氮酸、色氨酸；赖氨酸、精氨酸和缬氨酸等。 1 ) 组氨酸及其衍生物 组氨酸及其衍生物所表现出的抗氧化活性主要是由于分子中的咪唑基部分，肌肽 ( c a m o s i n e ) 、高肌肽( h 0 m o c 硼潞i ) 和鹅肌肽( a n s e r i n e ) 以二肽重复序列的形式广泛存 在于人及动物的肌肉和大脑中，这些组氨酸衍生物以高浓度存在于机体内，可以作为内源性 的抗氧化剂，保护机体，特别是保护大脑不受氧化损伤( k o n e n ，1 9 9 8 ) 。肌肽的结构是 p - a l a - h i s ，鹅肌肽的结构是p a l a - m e t h y l - h i s ，高肌肽的结构为7 - a m i n o b u t y r y l - l - h i s t i d i n e 。 所有这些组氨酸衍生物都表现出过氧自由基捕获剂的作用，以及抑制抗坏血酸，c u 2 + 诱导的氧 化损伤和螯合金属离子等作用。 c h e n 等于1 9 9 5 年从大