乳品中天然抗氧化剂的研究进展

侯亚琼 张冬洁 温荣 吴秀英

摘 要：本文主要介绍了几种常见天然抗氧化剂的抗氧化机理以及不同抗氧化剂在乳制品的应用，旨在为乳制品储存中天然抗氧化剂的开发应用提供参考。

关键词：天然抗氧化剂;乳品;应用

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

抗氧化剂按来源可分为天然抗氧化剂和化学合成抗氧化剂两类。抗氧化剂最初是指一种阻止氧气消耗的化学物质。大多数食品含有不饱和脂肪酸，在原料贮存、加工和成品存储过程都有发生氧化变质的可能，如果添加适量的抗氧化剂，能够有效防止食品氧化酸败、色泽改变、营养损失以及毒性物质产生，从而延长食品的保存期限[1]。目前，市场上广泛应用的是人工合成抗氧化剂，如没食子酸丙酯、丁羟基茴香醚等，它们的抗氧化性能良好，在油脂及食品中抗氧化效果显著。但进一步研究表明，人工合成抗氧化剂具有一定的毒性。天然抗氧化剂主要来源于天然可食用的物质，常见的天然抗氧化剂有维生素C、维生素E、类胡萝卜素、酚类化合物等，相对安全、无毒副作用，能够消除消费者内心对合成抗氧化剂的不信任感，在提高加工食品、药品的质量和人们健康水平方面意义重大。

1 天然抗氧化剂

1.1 常见的天然抗氧化剂

1.1.1 维生素

维生素作为人体生命活动不可或缺的一种营养素，大部分无法在体内合成，或者合成量很少，需从外界食物中获取。其中，维生素C、维生素E、辅酶Q具有较强的抗氧化功能[2]。

维生素C又称抗坏血酸，易溶于水，微溶于丙酮，维生素C是含有1个共轭双键的己糖醛酸内酯，通过逐级供给电子转变成为脱氢维生素C及半脱氧维生素C，在这过程中，可清除ROS自由基，以实现其抗氧化活性[3]。维生素C具有L-型和D-型两种异构体，但只有L-型具有抗氧化性，是人和动物维持正常的生理功能而从食物中获取的一类微量有机物质[4]。

维生素E又称生育酚，是苯并二氢呋喃的衍生物，其α-生育酚是自然界中含量最丰富的维生素E形式，作为ROS自由基清除剂，通过阻断脂质过氧化链式反应抑制组织膜内的多不饱和脂肪酸的氧化;同时，能够抑制由氧化应激触发的核酸内切酶活化，以及促进受损DNA的清除，是机体抗氧化系统中非酶促反应体系的重要组成部分[3]。研究表明，维生素E可以直接去除游离氧离子，无论是在体内还是体外都具有强大的抗氧化能力。在维生素E的抗氧化性的研究中表明，维生素E异构体的抗氧化性随着苯并二氢吡喃环中甲基的数量增加而增大的。

1.1.2 类胡萝卜素

类胡萝卜素广泛存在于自然界中，是一类脂溶性的植物色素。通常，类胡萝卜素与自由基的反应主要有氧化、还原、氢提取和加成反应。类胡萝卜素与维生素C、维生素E共存时具有抗氧化协同效应。番茄红素属于类胡萝卜素，是存在于西红柿成熟果实中的所含的一种天然色素。目前国内外的研究表明，番茄红素消除体内自由基的速度、抗氧化能力是β-胡萝卜素的2倍，是维生素E的100倍，也是目前国内外发现的抗氧化能力最强的天然抗氧化剂[5]。有研究顯示，从番茄中提取到类胡萝卜素（主要为番茄红素），利用RANCIMAT的方法对其自由基清除活性和还原铁抗氧化能力进行测试，类胡萝卜素含量的增加能够有效地清除自由基，具备较强的还原性抗氧化能力。

1.1.3 酚类化合物

多酚类化合物是一组植物中化学物质的统称，因具有酚基团而得名。茶多酚是从茶叶中提取具有强氧化性的天然成分，是一类活性较高的以儿茶素为主体的多酚类，其抗氧化能力是维生素E的10～20倍，抗坏血酸的100倍。迷迭香是一种多年生植物，主要成分为酚类化合物以及迷迭香精油[5]。迷迭香中有效成分为迷迭香酸、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。孙长花[6]等采用琼脂打孔法对迷迭香提取液的抑菌作用和稳定性进行研究，结果显示，迷迭香提取液对食品中常见的致病菌大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和枯草芽孢杆菌具有较好的抑制作用，并且迷迭香提取液在热处理、酸性及中性环境、紫外照射下，可与大多数金属离子稳定共存。

1.2 天然抗氧化剂的促氧化作用

1.2.1 维生素类的促氧化作用

在过渡金属离子的存在的情况下，维生素C较容易表现出促氧化活性。维生素C的自氧化诱发一系列自由基连锁反应，造成机体氧化损伤，体现出促氧化作用。在Fe3+存在的体系中，维生素C将Fe3+还原形成Fe2+，Fe2+与O2和H2O2反应分别生成O2-·和OH·。有研究显示，对人体注射高剂量维生素C能够降低红细胞中抗氧化的GSH-Px和SOD活性，血液中还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽比例也显著降低。

维生素E的促氧化性是与过氧亚硝酸盐和超氧化物反应后生成维生素E自由基，进而诱导脂质过氧化的发生。当有其他抗氧化剂存在时，维生素E自由基将会被还原为维生素E，促氧化作用被抑制;当维生素E含量较高，氧化应激条件较显著时，维生素E自由基生成速度大于其他抗氧化剂将其还原的速度，抗氧化系统平衡被打破，维生素E则表现出促氧化作用。NADEEM等[7]利用体外试验和脂蛋白离体模型在研究极低密度脂蛋白（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）氧化时，发现添加α-生育酚和γ-生育酚抑制了VLDL和LDL氧化，却促进了HDL的氧化。

1.2.2 类胡萝卜素的促氧化作用

类胡萝卜素在一定条件下可由抗氧化剂转变为促氧化剂，主要影响因素包括类胡萝卜素浓度、所处环境氧分压和类胡萝卜素氧化产物。在大量细胞试验中都发现了β-胡萝卜素对细胞内脂质、DNA和蛋白质不同程度的氧化损伤，类胡萝卜素衍生醛能够诱导氧化应激，导致视网膜色素上皮细胞的凋亡。

1.2.3 酚类化合物的促氧化作用

酚类化合物多存在于植物源食物中，具有较好的抗氧化性，但酚类化合物在一定条件下也会表现出一定的促氧化作用。黄酮类化合物其促氧化行为受分子结构、浓度、过渡金属和黄酮苯氧基自由基的影响[3]。有研究表明，槲皮素、柚皮素、橙皮素和桑色素在淋巴细胞中具有促氧化活性。超氧化物阴离子自由基和脂质过氧化的反应产物的浓度随着黄酮类化合物浓度的增加而增加。氧化过程如果有游离的过渡金属离子参与，黄酮类化合物则表现出一定的促氧化作用。

2 天然抗氧化剂在乳制品中的应用

乳及乳制品是人体所需蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素和矿物质元素的良好来源。由于乳脂肪含有一些具有双键的不饱和脂肪酸性物质，所以在通常储存条件下易发生氧化，自动氧化是脂肪最主要的变质途径。抑制牛奶及奶制品中的脂肪氧化，尤其是自发氧化过程是保持其质量和延长贮存期限的关键因素。

SIWACH 等[8]在研究延长无水牛奶保质期的试验中，将5种不同水平的番茄红素掺入无水牛奶脂中在30 ℃的环境下储存12个月，结果表明，浓度为30 mg/L、60 mg/L、90 mg/L、120 mg/L、150 mg/L的番茄红素具有抗氧化活性，番茄红素显著（P<0.05）防止氧化性酸败的发展。KAMAL-ELDIN等[9]实验结果表明，在奶牛日粮中添加不同水平的α-醋酸生育酚后，不仅可使乳中α-生育酚含量有所增加，还会提高动物体抵抗自发氧化的能力。有研究发现，荷斯坦奶牛饲粮中添加抗氧化剂维生素E可显著降低牛奶在储存期间的硫代巴比妥酸反应物水平，具有提高奶品质的作用。IANNI等[10]指出，在奶牛饲粮中添加抗氧化剂硒可显著降低乳脂氧化产物丙二醛在储存期的含量。此外，有研究表明，牛奶中抗氧化剂含量与乳脂氧化产物含量呈负相关关系。班斓[11]等测试了不同抗氧化剂处理组对延缓全脂奶粉中脂肪氧化的效果，研究人员对大量有效成分以及剂量的组合进行筛选，并在一周内评估出有效处理组，结果显示，留兰香提取物是延缓液态奶（还原奶）氧化的主要活性成分。留兰香提取物的各剂量组比丁基羟基茴香醚（BHA）更好。赵文杰[12]通过对几种富含功能性成分（多酚、类胡萝卜素）的果酱和果酱酸奶在加工及贮藏过程的分析和检测发现，在果酱加工及生产过程中，多酚、类胡萝卜素的含量和多酚的抗氧化活性均可以得到很好的保留，但与酸奶混合后，多酚存在一定程度的损失，表明在果酱及果酱酸奶加工过程中实现天然抗氧化活性物质的高含量和高活性水平是可能的。

3 结语

天然抗氧化剂与人工合成抗氧化剂相比，效果没有较大差异，且成分天然更安全。目前，对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，天然抗氧化剂在乳品中的抗氧化应用方面的研究还比较缺乏，今后需要从分子角度分析其氧化机制，找出更适合的方法控制乳脂肪氧化，为天然抗氧化剂在乳品中的研究奠定基础。

参考文献

[1]陈晓迪，刘飞，徐虹.脂溶性天然抗氧化剂的研究进展[J].食品科学，2017，38（3）：299-304.

[2]高静.天然抗氧化剂及其协同作用[J].食品安全质量检测学报，2020，11（6）：1859-1864.

[3]汪曙晖，朱俊向，张莉，等.天然抗氧化剂的抗氧化与促氧化作用[J].中國食物与营养，2016，22（8）：68-71.

[4]孙敏，郑月月，孙婷婷，等.天然抗氧化剂茶多酚与维生素C抗氧化活性分析[J].安康学院学报，2015，27（6）：74-76.

[5]张雅楠，梁鹏，谢静仪，等.天然食品抗氧化剂的研究进展[J].中国食物与营养，2019，25（1）：67-71.

[6]孙长花，丁娟芳，王君，等.迷迭香提取液的抑菌作用及稳定性研究[J].中国调味品，2020，45（11）：42-45.

[7]NADEEM N，WOODSIDE J V，KELLY S，et al. The two faces of α-and γ-tocopherols： an in vitro and ex vivo investigation into VLDL，LDL and HDL oxidation[J]. The Journal of Nutritional Biochemistry，2012，23（7）：845-851.

[8]SIWACH R，TOKAS J，SETH R. Use of lycopene as a natural antioxidant in extending the shelf-life of anhydrous cow milk fat[J].Food Chemistry，2016（199）：541-546.

[9]KAMAL-ELDIN A， APPELQVIST L A. The chemistry and antioxidant properties of tocopherols and tocotrienols[J].Lipids，1996（312）：671-701.

[10]IANNI A， BENNATO F， MARTION C，et al. Effects of selenium supplementation on chemical composition and aromatic profiles of cow milk and its derived cheese [J].Journal of Dairy Science，2019，102（8）：6853-6862.

[11]班斓，孙雁，黄生树.留兰香提取物延缓牛奶氧化的研究[J].中国食品添加剂，2016（4）：139-149.

[12]赵文杰，杨斯超，花成.天然抗氧化剂在果酱和果酱酸奶中的应用研究[J].现代食品，2021（20）：199-203.

通信作者：吴秀英（1977—），女，内蒙古乌兰察布人，硕士，高级工程师。研究方向：乳品科学。E-mail：wuxiuying@mengniu.cn。