植物性膳食纤维抗氧化活性的研究与应用

基金项目:上海市科委重点科技攻关项目(编号:074905114);国家
科技支撑计划(编号:2006BAD02B06-18)
作者简介:周小理(1957-),女,上海应用技术学院教授。

E mail:zhouxl@
收稿日期:2010-01-11
第26卷第3期2010年5
月
Vo l.26,No.3M ay .2010
10.3969/j.issn.1003-5788.2010.03.045
植物性膳食纤维抗氧化活性的研究与应用
Progress on research an d applications of the an tioxidant
activity of vegetable dietary fiber
周小理1
ZH OU X iao li
1
钱韻芳1,2
QI A N Yun f ang
1,2
周一鸣1
ZH OU Yi ming
1
(1.上海应用技术学院,上海 200235;2.上海海洋大学,上海 201306)
(1.D ep ar tment of Food S cience of Shanghai I ns titute o f T echnology ,S hang hai 200235,China;
2.Shanghai Ocean Univ er sity ,S hanghai 201306,China)
摘要:抗氧化膳食纤维(antiox idant dietary fiber ,A DF)是一类从植物中提取的、含生物抗氧化成分的膳食纤维。

文章综述国内外对源自谷物类、水果类、坚果类以及蔬菜类膳食纤维抗氧化活性的研究进展及其应用现状,为进一步研究和开发抗氧化膳食纤维食品及配料提供参考。

关键词:抗氧化;膳食纤维;多酚;生物黄酮;苦荞
Abstract:Antioxidan t dietary fiber is a kind of fiber w hich is extrac ted fr om plant and rich in antioxidant ingredients.Th e purpose of this paper is to review the research pr ogr ess and applications of ADF from cereal,fruits ,nuts,vegetables,etc.at home and abroad,in order to provide s ome r eferences for fu rther study and development in antiox idant dietary fiber food and raw materials.
Keywords:antioxidant;dietary fib re;polyphen ol;flavonoids ;tartary buckw heat
1 膳食纤维的定义与基本性能
自1972年T row ell 首次引入 膳食纤维 这一概念以来,有关膳食纤维的提取、测定及其在功能食品中的加工工艺的研究不断得到深入。

膳食纤维按其在水中的溶解性不同分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维。

可溶性膳食纤维可溶于温水或热水,且其水溶液能被4倍体积的95%的乙醇沉淀[1],如一些非纤维多糖,具有降低血液中胆固醇含量和平衡血糖水平的功能;而水不可溶性膳食纤维,如纤维素、木质素及其他一些非纤维素多糖等均不溶于温水或热水,它们大多具有促进人体肠胃蠕动的功能。

膳食纤维中结合了多
种天然营养物质,通常来源于不同植物的膳食纤维提取物其功能存在一定差异,主要取决于其中所含的化学成分。

抗氧化膳食纤维(AD F)是因其中所含的植物原料中的抗氧化活性物质具有抗氧化活性而得名[2]。

这些抗氧化活性物质多为多酚类化合物,如黄酮类(黄酮、花色苷、芦丁、槲皮素、黄烷醇类化合物、儿茶素等)、酚酸(阿魏酸、没食子酸等)和缩合单宁(聚合的原花色素和高分子量水解鞣质)[3],以及类胡萝卜素[4]等。

膳食纤维中的多酚物质分为可提取多酚(EP P)和不可提取多酚(N EPP )。

NEP P 一般与膳食纤维、细胞壁、蛋白质结合紧密,难溶于有机溶剂和水。

其中EP P 具有抗氧化活性,而事实上,不可提取多酚并不像人们想象的那样毫无用处,它同样具有生理活性,特别是富含NEP P 的膳食纤维能够降低胆汁酸和摄入脂肪的吸收来影响人体中的脂肪代谢[5]。

抗氧化膳食纤维必须满足3个基本条件:!膳食纤维的含量需高于50%干品(A OA C 法);∀每克AD F 的抗氧化能力至少相当于200mg V E (硫氰酸盐法),或自由基清除能力至少相当于50mg V E (DPP H 法);#抗氧化能力必须是其固有的特征、来源于原料的天然组分,不能通过添加抗氧化剂等方法得到[2]。

2 抗氧化膳食纤维的活性研究
近几年,围绕抗氧化膳食纤维的抗氧化活性研究逐渐成为热点。

国内外重点研究和关注的是抗氧化膳食纤维种类,有谷物纤维、豆类种子与种皮纤维、水果蔬菜纤维、微生物纤维、合成与半合成纤维、其他纤维等6大类。

其中对植物性膳食纤维的抗氧化活性研究居多。

2.1 谷物类抗氧化膳食纤维的活性
谷物类抗氧化膳食纤维的研究目标主要集中在小麦、玉米、燕麦加工的废弃物上,如小麦麸皮、燕麦麸皮等。

欧士益
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等[6]发现麦麸膳食纤维有OH∃自由基清除活性,且水溶性和水不溶性膳食纤维都有不同的清除能力,其中麦麸不溶性膳食纤维(WIDF)和麦麸可溶性膳食纤维(W SD F)中黄酮类含量分别为30.8和53.9mg/100g DF[7],对OH∃的清除率分别为58.3%和80.2%[6]。

陶颜娟[8]研究发现因分离提取的方法不同,麦麸膳食纤维的抗氧化能力有所不同,且较原料麸皮清除的能力明显增强。

研究还表明,存在于小麦麸皮中的酚酸主要是肉桂酸类(如阿魏酸、香豆酸、咖啡酸,芥子酸)、苯甲酸类(如香草酸、丁香酸、p 羟基苯甲酸等)等,其中,可提取的酚酸主要是阿魏酸、香草酸和p 羟基苯甲酸[9]。

目前研究较多的另一种作物%%%荞麦,特别是苦荞,是一种富含生物黄酮(主要为芦丁、槲皮素等)的蓼科植物,其自身所具有的抗氧化活性刚刚受到人们的关注[10-12],其中荞麦麸皮中的黄酮类物质含量丰富,具有较强的抗氧化活性[13],且活性高于荞麦粉[14],同时它又富含膳食纤维[15],以水不溶性膳食纤维为主。

尽管A DF中发挥抗氧化作用的主要是多酚类及黄酮类物质,但膳食纤维并不仅仅是载体,它还可以促进多酚及黄酮类物质的吸收和功能作用的发挥。

Vitaglio ne等[16]研究发现谷物或全麦麸中的膳食纤维对黄酮和多酚类物质可起到缓释的作用,有助于它们在肠道的吸收。

2.2 果皮类抗氧化膳食纤维的活性
很多年来,酿酒后的葡萄渣一般都作为废物丢弃,而葡萄抗氧化膳食纤维(G AD F)可从葡萄渣中提取。

研究[5]表明,1g G A DF分别具有与400mg天然抗氧化剂 生育酚相当的抗脂肪氧化活性和与100mg 生育酚相当的清除自由基的能力。

G ADF中可提取多酚占总多酚含量的21%,主要由儿茶素(46.8%)、安息香酸(16%)、类黄酮(14%)、花色素(16.2%)组成,而不可提取多酚主要由缩合单宁组成,占到了G A DF干物质的17.5%[17]。

另外,橙皮的膳食纤维也因含有了酚酸而具有抗氧化活性。

L arr aur i等[18]研究巴伦西亚甜橙和Per sa酸橙外皮的膳食纤维抗氧化活性时发现,其中都含有较多的咖啡酸、阿魏酸,以及柚皮苷、橙皮苷等苷类物质,而P ersa酸橙外皮膳食纤维中还含有鞣花酸、槲皮素等强抗氧化多酚。

Jim nez Escrig等[19]研究发现番石榴的果浆和果皮都含有高膳食纤维(48.55%~49.42%)和可提取多酚(2.62%~ 7.79%),且1g果皮(干品)的DPP H∃活性、三价铁还原抗氧化能力(F RA P)活性、体外抑制铜诱导低密度脂蛋白(LDL)氧化活性分别相当于43,116,176mg的水溶性V E。

2.3 坚果类抗氧化膳食纤维的活性
可可中富含黄烷醇,具有预防心脑血管疾病和降血压的作用。

从可可粉中提取的富含纤维产品中的多酚含量约为5.78%(干物质)。

其三价铁还原抗氧化能力(FR AP法)高于谷物、蔬菜、豆类、干果、水果等食品,而自由基清除能力(T EAC法)与蔬果、豆类食品的清除能力相当,但高于谷物食品[20]。

大鼠体内试验也表明10%的可可纤维(CF)摄入量可显著降低血浆和肝中脂质过氧化[21]。

2.4 蔬菜类抗氧化膳食纤维的活性
蔬菜膳食纤维的抗氧化活性主要是由蔬菜中的类胡萝卜素和多酚类物质提供的。

Chantaro等[4]从胡萝卜皮中提取的膳食纤维中含有 胡萝卜素和多酚等。

蔬菜膳食纤维需经过漂烫和热干燥(60~80&)等处理,这种工艺会降低其抗氧化活性。

但N ilnakar a等的研究[21]却表明,漂烫前总抗氧化活性为96%,而烫后总抗氧化活性为92.98%,即漂烫处理并没有对从卷心菜外叶提取的DF的总抗氧化活性产生明显影响。

3 抗氧化膳食纤维在食品中的应用与展望3.1 在食品保鲜中的应用
S nchez等[22-24]将红葡萄皮抗氧化膳食纤维(G AD F)加入竹荚鱼鱼糜(minced fish muscle,M FM)中冷藏(-20&)90d,鱼糜的质量基本不变,添加白葡萄皮膳食纤维于鲭鱼糜中也能能显著延迟鱼糜的脂质氧化。

李新明等的研究[25]表明,麦麸可溶性膳食纤维(W SDF)能够有效抑制花生油的氧化,且在60&、相同浓度(0.01%)下,WSDF比丁基羟基茴香醚(BH A)、二丁基羟基甲苯(BH T)、叔丁基对苯二酚(T BH Q)对花生油氧化的抑制效果更好、持续时间更长。

欧仕益等[6]从麦麸中分离得到的W S DF和WIDF,分别研究其对猪油的抗氧化活性后发现,W S DF和WIDF都具有抗氧化活性,且WSDF的活性更大。

S yago A yer di等[26]研究GA DF对生熟汉堡鸡肉脂质的抗氧化活性,发现GA DF能够在贮藏过程中保持鸡肉汉堡的色泽,抑制脂质氧化,且浓度越高,抑制能力越强。

从葡萄籽中提取的G A DF应用在活杀、死鸡胸肉制品的保藏中,能够抑制丙二醛的生成[27]。

3.2 在营养食品加工中的应用
焙烤食品是添加膳食纤维的良好载体。

富含膳食纤维的面包、蛋糕可降低人体能量的摄入。

苹果渣是生产苹果汁的废弃物,其中含有丰富抗氧化活性物质和膳食纤维,可预防多种疾病。

Sudha等[28]测定出小麦粉和苹果渣中的总酚含量分别为1.19和7.16mg/g,以其制作的含有25%苹果渣的蛋糕总酚含量可达到3.15mg/g,是一种富含多酚和膳食纤维的食品,且焙烤前后多酚含量的变化并不十分明显。

类似的研究还可见于V erg ara V alencia等[29]对含未成熟的芒果膳食纤维(M DF)的焙烤食品(饼干、面包)中可提取多酚(EP P)含量的比较研究。

4 结语
抗氧化膳食纤维的抗氧化活性源自生物体内的多酚类和黄酮类物质等具有抗氧化活性的物质。

抗氧化膳食纤维抗氧化活性大小不仅与其植物来源中的抗氧化物质的组成和含量有关,还与其形态有关。

水溶性膳食纤维(SDF)不仅
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研究进展 2010年第3期
在应用、感官、生理活性上比水不可溶性膳食纤维(IDF)优越,而且,水溶性膳食纤维(SDF)的抗氧化活性也比水不溶性膳食纤维(IDF)高。

因此,在保证抗氧化活性不变的情况下,优化膳食纤维改性工艺以提高水溶性膳食纤维的比例,及其在新型抗氧化膳食纤维食品中的应用是未来的研究重点。

同时,进一步研究开发荞麦膳食纤维等植物性膳食纤维,可为新型高膳食纤维食品及其膳食纤维食品添加剂的开发提供新的来源,具有重要的开发前景。

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