食品抗氧化剂种类及作用机理

食品抗氧化剂种类及作用机理--青岛科标

根据油脂氧化历程、活性自由基的来源以及氢过氧化物产生的途径,从微观上探讨了油脂被氧化的不同方式及延缓油脂被氧化的相应方法,列述了各种食品抗氧化剂的抗氧化作用机理.

食品和生物体内的脂类化合物都在不断地进行氧化反应,而且都是通过自由基历程进行.

在食品中,脂类极易氧化生成胆固醇的氧化物,脂类氢过氧化物和丙二醛. 一些诱发因素包括:热、光敏过渡金属、金属蛋白和辐射. 食品中脂类的氧会导致酸败、蛋白质破坏和色素氧化,造成食品的感光性质下降、营养价值降低、货价期缩短. 食品抗氧化剂就是起延缓脂类化合物被氧化,延长食品储存期的作用的.

1 油脂被氧化的历程[1～4 ]

在下列各式中,RH、ROOH、RO·、ROO·、·H、·OH、O2 、O2 分别表示脂类化合物分子、氢过氧化物、氧化物自由基、过氧化物自由基、氢自由基、羟基自由基、单线态氧(激发态) 、三线态氧(基态) .

油脂被氧化的历程

引发反应:

氢过氧化物的来源

过氧化物的来源有两条途径,一是在自由基传递反应的过程中生成,见式(5) ; 再是脂类

化合物分子与氧分子反应生成,这又有两种情况:

抗氧化剂的作用机理

自由基清除剂

油脂自动氧化链式反应产生的自由基,通过与油脂或单质氧作用,或相互作用,加剧了油脂氧化链反应的传递速度,对油脂的氧化起到了推波助澜的作用.

自由基清除剂能借助键的均裂,释放出体积小、亲合性很强的氢自由基,被链反应生成的自由基俘获而生成分子态化合物,将高势能的极活泼的自由基转变为较稳定的分子,从而中断了链反应的传递速度,阻止了油脂被进一步氧化. 作为自由基清除剂的物质必须具备两个条件:一是它本身给出氧自由基的均裂能较低,即极容易给出氢自由基; 二是它自身转变成的自由基较油脂氧化链式反应生成的自由基更能稳定存在. 苯多酚( PT) 能将氢自由基提供给不饱和脂肪酸过氧游离基形成氢过氧化物,阻止脂肪酸形成新的自由基[6 ] ,就属于这类自由基清除剂.

甾醇类抗氧化剂也是这类自由基清除剂. 它的作用模式一般是,侧链上的烯丙基甲基上给出一个氢原子(传递给过氧化物自由基) ,而后异构化变成一个相应的较氢过氧化物更稳定的烯丙基自由基.

黄酮类抗氧化剂的作用机制

由于黄酮类抗氧化剂主要是通过酚羟基与氧自由基反应,形成共振稳定的半醌式自由基而中断链式反应的,因此共振半醌式自由基的稳定性与抗氧化剂活性成正相关. 抗氧化剂形成半醌式自由基前后的生成热之差( HOF) 是最好的衡量其活性的理论参数. HOF 越低说明自由基越稳定,相应的抗氧化剂活性越强 . 通过槲皮素、儿茶素及桑色素等黄酮化合物的理论计算, 证实与实际事实相吻合

氧化强化剂清除剂

食用油脂通常含有微量的金属离子. 这些金属离子的来源,一是含金属的活化酶或其分解产物;二是在食油炼制、食油氢化及食品加工中接触金属容器. 重金属,特别是那些具有两价或更高价态且在它们之间有合适的氧化还原电势(例如钴、铜、铁、镁等) 的金属[10 ] ,可缩短链反应引发期的时间,加快脂类化合物氧化的速度. 已经证明,金属和金属盐的卟啉环络合物浓度为10 - 8 moL/ L 时,则产生强氧化效应. 那些含氧配位原子的络合剂可作为抗

氧化剂,因它们与金属离子络合后可降低氧化还原电势,稳定金属离子的氧化态,有效地抑制金属离子的促氧化效应.如柠檬酸、EDTA、多磷酸盐、植酸、卵磷脂等.

噬氧剂

噬氧剂通过除去弥漫于食品中的氧气而延缓氧化反应的发生. 可作为噬氧剂的化合物主要有抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸、异抗坏血酸钠等,这些物质对氧有强的亲合力,本身被氧化成脱氢抗坏血酸. 在氧的存在下,脱氢抗坏血酸不可逆地降解为二酮古罗糖酸,最终的分解产物是草酸和苏糖酸.

激发态氧湮灭剂

单质氧有两种存在能量状态,一是单线态,即激发态(1O2 ) ;另一是三线态(3O2 ) ,即基态. 单线态即激发态氧能将脂类化合物氧化成氢过氧化物,是油脂氧化的根源. 胡萝卜素在低氧压力下能将单线态氧(激发态) 转变为三线态(基态) 氧,消除了单线态氧的存在,从而起到抗氧化作用。

其它抗氧化剂

有些抗氧化剂的作用机制兼具多重特性. 譬如磷脂既有络合金属离子清除氧化强化剂的作用,又有通过键的均裂析出氢自由基消除链式反应自由基的作用; 又如美拉德反应中间产物还原酮也具这种双重特性,不但借助键的均裂给出氢自由基,而且清除氧化强化剂金属离子. 还有些抗氧化剂,如人体内的超氧化物歧化酶,能将过氧化物自由基催化生成分子态的物质,避免这些自由基参与油脂氧化链式反应的传递,中止了链式反应,从而起到抗氧化作用. 它本身只起催化作用,不同于上述各类抗氧化剂的作用机制. 人体内的动脉粥样硬化就是因由这种超氧化物歧化酶(SOD) 数量减少,致使脂肪积淀于动脉管壁而导致动脉粥样硬化. 而有些抗氧化剂却是通过阻挡空气中的氧气进入油脂内部,保护油脂免受氧化;抑或抑制油脂表层上的空气对流,减少氧气渗透到油脂内部,而起到抗氧化作用,如甲基硅酮在油脂表

面形成一惰性物理屏障层阻止空气进入油内. 其结构式为: [ HO - (SiMe2O) n - H]