植酸的性质及其抗氧化作用

植酸的性质及其抗氧化作用

植物酸（ph）以钙、镁、钾等配合物的形式广泛存在于植物种子、果皮和胚芽（1%5%），通过浸泡、交换、氨中和、离子交换和浓缩过程获得。植酸具有很强的螯合能力,广泛应用于化工、医学、食品等行业。尤其在食品工业中,常用于油脂食品、酒类、饮料罐头、水产品、新鲜果蔬,作为抗氧化剂、稳定剂、护色剂、保鲜剂。此外,植酸的毒性极低,小白鼠口服半致死量(LD50)为4192mg/kg,比食盐(LD50)为4000mg/kg更为安全。据研究表明,植酸还具有一定的抗癌及抗衰老功效,是一种从天然植物中提取的安全、多功能的新型食品添加剂。1植物和酸的物理特性和功能机制1.1乙醇、丙酮的溶液植酸,即环己六醇六磷酸酯,式量为660.04,其性状为淡黄色或淡褐色粘稠液体,呈强酸性,易溶于水,95%的乙醇、丙酮,不溶于无水乙醚、苯、乙烷、氯仿,加热则分解,浓度越高越稳定。植酸的结构式如图1所示:植酸分子中含有12个酸性氢原子,其离解常数与pH的关系见表11.2金属离子络合物络合物植酸分子结构中有十二个羟基,六个磷酸基只有一个处在a位,其他5个均处在e位上,植酸与金属离子络合时,其羟基和磷酸基等活性基团,具有很强的络合能力,与Ca2+、Mg2+等多种金属离子形成稳定的螯合物,所形成的络合物为白色絮状沉淀、性质稳定不易分解,且具有不易粘结器壁,易排除,无毒,无污染的特性。植酸与Ca2+、Mg2+离子络合的反应化学方程式为如图2所示:植酸通过高度络合金属离子的特性,达到抑制氧化、褐变反应,促进沉淀作用,缓解由此对食品带来的负面影响,最终达到食品保鲜的目的。2种植酸用于食品保险的用途2.1植酸对水果的保护作用植酸的抗氧化特性在于它能与金属离子发生极强的螯合作用,使促进氧化作用的金属离子因螯合失去活性,同时释放出氢,破坏氧化过程中产生的过氧化物,使之不能继续形成醛、酮等产物,由此产生良好的抗氧化性。打浆是水果加工中的常规处理工序。在打浆过程中,果肉组织被破坏,细胞破碎,与空气的接触面积增大,果实Vc氧化损失严重。抗氧化剂能够控制水果打浆中Vc损失,植酸作为一种天然食品抗氧化剂,对水果中Vc具有保护作用。例如:刺梨果汁中添加植酸,经90℃,30min加热杀菌处理后,果汁中Vc的保存率得到明显提高,褐变程度明显降低;杀菌后的果汁添加植酸,于50℃恒温贮藏,60d果汁中Vc的损失和褐变也得到很好改善。啤酒中的氧自由基参与啤酒的老化过程,氧化是导致啤酒风味老化的主要原因之一,啤酒风味老化与羟基的出现有关,金属离子是形成羟基的重要催化剂。植酸通过络合金属离子形成稳定性很高的化合物,抑制氧化作用,有效延缓羟基的生成,防止和减缓氧化反应的进行。此外,添加植酸抗氧剂有利于除去有害金属离子和高分子蛋白质的固形物,促进酵母沉降,也可以确保在无氧状态下加快双乙酰还原速度,维持厌氧发酵状态,最终保持啤酒新鲜爽口。油脂和油脂含量较高的食品放置一段时间后,由于油脂的氧化作用而酸败变质,使其商品价值大为下降,而在其中加入少量植酸即可抑制其氧化和水解酸败。如在大豆油中添加0.01%～0.2%的植酸,可使大豆油的抗氧化能力提高4倍;在花生油中加入少量的植酸,不仅可使其抗氧化能力提高40倍,而且还可抑制具有强致癌作用的黄曲霉素的生成。2.2复合营养的复合食品的制备酶性褐变和非酶性褐变是果蔬加工和储藏过程中两大难题。植酸作为添加剂能有效减缓或阻止这些反应的发生,起到护色的作用。植酸和植酸钠对苹果汁防止褐变和菠菜汁加工过程的护色都有较好的作用,将少量的植酸加入到面包、色拉等食品中,可以增强食品中天然色素和合成色素的稳定性。刺梨果汁中含有1%左右单宁,作为一种特殊的多酚类物质,其中的儿茶酚在多酚氧化酶的作用下与果汁中的氧相互作用,发生酶促褐变反应生成黑色素。刺梨中的氨基酸也在酶的作用下发生褐变反应也使产品的色泽变化。刺梨中还存在着丰富的氨基化合物(氨基酸)与刺梨中的羰基化合物进行美拉德反应产生非酶促褐变,因此,添加植酸于刺梨果汁中,经90℃,30min加热杀菌处理后,褐变程度明显降低。褐变和霉变导致酱菜类食品发生褪色变色、维生素损失,组织结构破坏从而降低食品质量和营养价值,甚至产生有害物质。因此,护色和防霉成为酱腌菜食品生产中的关键问题。研究证实,添加0.2%的植酸保鲜液在有氧和无氧的状况下,对腌芥菜均有较理想的抗褐变和防霉的功效。2.3低度白酒处理植酸的结构中含有六分子磷酸,完全解离时负电性很强,可与二价、三价阳离子(Ca2+、Mg2+等)结合形成不溶螯合物;碱性磷酸基团能与蛋白质中质子化的氨基酸结合,形成不溶复合物,从而能有效地去溶液中的固形物。在低度白酒生产中,当基酒降度后,酒中的醇溶性物质的析出使酒发生浑浊,分析表明,浑浊的主要原因是酒中如棕榈酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯等一些高级脂肪酸乙酯,随着酒度的降低其溶解度降低而析出。当勾兑酒用水硬度大,金属盐类含量高时,浑浊现象就更为严重。这些盐类物质和其他一些不挥发性物质,形成酒中固形物,当酒中不挥发物高时会导致酒的固形物超标。目前解决低度白酒浑浊的方法很多,如淀粉、活性炭、树脂吸附法,微滤、超滤、分子筛等膜过滤技术等,但在解决酒的浑浊的同时,酒中呈香呈味的成份有不同程度的减少,从而打破了酒中多种香味物质之间的平衡关系,使酒的口感和协调性受到影响,造成酒口味“淡”有“水味”。利用植酸的特性,去除酒中金属离子,阻止金属离子对高级脂肪酸酯絮凝的促进作用,增大高级脂肪酸酯在酒中的溶解度,从而解决低度酒浑浊问题,同时,最大程度地减少酒中香味物质的损失,并且能大大降低酒的固形物,是一种较为理想的除浊降固方法。此外,水处理目前多数使用无机盐类沉淀水中的Ca2+、Mg2+离子,利用絮凝剂、扩散剂等使其沉降,达到锅炉用水除垢、阻垢的目的,但其使用效果并不理想。从粮食作物中提取的天然有机化合物植酸,亦称为环己六醇六磷酸脂,具有特殊的分子结构和化学性质,利用其与金属离子(特别是对Ca2+、Mg2+离子)较强的络合能力及容易形成稳定络合物的特性,作为水处理的除垢、阻垢剂,具有特殊的效果。4农业生物处理技术的应用食品工业的快速发展对食品添加剂提出了更高的标准。国家食品工业“十·五”发展规划明确指出,我国食品添加剂发展的方向是天然、营养、多功能且安全可靠,植酸无毒高效的保鲜的作用适应了这一要求。农作物麸皮中富含植酸,多在农产品加工的废弃物、下脚料中提取,这也为