資訊 > 專家原創(chuàng) > 植物源天然抗氧化劑的作用機理及其在肉制品中的應(yīng)用研究進展
脂質(zhì)氧化是影響肉類及肉制品貨架期的重要因素之一,可引起肉及肉制品顏色、質(zhì)地、氣味、風(fēng)味的變化和營養(yǎng)品質(zhì)的降低。抗氧化劑可用于清除自由基,從而減緩脂質(zhì)氧化、延緩不良風(fēng)味產(chǎn)生,并提高顏色的穩(wěn)定性。合成抗氧化劑可能存在安全隱患,隨著消費者對食品品質(zhì)及安全的要求越來越高,從植物中提取的天然抗氧化劑替代傳統(tǒng)合成抗氧化劑,成為肉制品領(lǐng)域的研究熱點。
植物源天然抗氧化劑主要以提取物的形式用于減緩和降低脂類氧化,主要來源包括水果、中草藥、香辛料等提取物和植物蛋白肽等。黃酮、多酚、維生素和植酸是其抗氧化作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。
研究認為,植物源天然抗氧化劑的作用機理主要包含4個方面:① 通過提供質(zhì)子和電子并直接與自由基相結(jié)合的方式來清除、抑制自由基;② 通過抑制與自由基相關(guān)的氧化酶活性或提高抗氧化酶活性的方式來緩解氧化損傷;③ 與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),破壞自由基生成的條件,阻斷自由基的產(chǎn)生;④ 具有抗氧化活性的成分之間相互促進,增強抗氧化能力。
黃酮抗氧化活性主要通過苯環(huán)上羥基的還原性來實現(xiàn),即酚羥基與自由基結(jié)合生成穩(wěn)定的半醌式結(jié)構(gòu),其次,還可以通過阻止或阻礙生物大分子或細胞中的脂質(zhì)氧化,降低氧化鏈傳遞速度,保護生物大分子和細胞的完整。
植物多酚可提供氫原子與脂質(zhì)自動氧化所產(chǎn)生的自由基結(jié)合,生成相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),從而阻斷自由基鏈式反應(yīng),即多酚的抗氧化作用是多酚分子通過其氫原子轉(zhuǎn)移和單電子轉(zhuǎn)移機制淬滅自由基實現(xiàn)的。
植酸的抗氧化劑作用是基于其獨特的結(jié)構(gòu)和所含基團的特性,植酸中含有眾多磷酸基團故呈酸性,氫離子易與游離的脂肪酸或某些堿性物質(zhì)結(jié)合,破壞氧化過程中所產(chǎn)生的過氧化物,從而阻止或者中斷油脂氧化過程中的連續(xù)鏈式反應(yīng),最終起到阻止或者緩解氧化反應(yīng)的效果。此外,植酸中的磷酸鹽具有很強的螯合能力,能夠抑制或者延緩酶促反應(yīng),減緩氧化反應(yīng)速率,從而達到抗氧化的目的。
天然維生素可通過螯合金屬離子、清除自由基和中斷脂質(zhì)氧化鏈式反應(yīng)等方式抑制脂質(zhì)氧化。
1、水果及其提取物
水果是抗氧化劑的較佳來源,石榴、草莓、柑橘、櫻桃、荔枝、李子、黑加侖都含有較高濃度的抗氧化成分。葡萄籽富含兒茶素、表兒茶素和表兒茶素-3-O-沒食子酸酯,以及二聚體、三聚體和四聚體原花青素等酚類化合物,可通過清除自由基、金屬螯合以及與其他抗氧化劑的協(xié)同作用發(fā)揮抗氧化活性。
目前,一些研究發(fā)現(xiàn)葡萄籽提取物對降低腌臘肉制品的脂質(zhì)氧化速度有很好的效果。蘋果富含天然多酚,包括綠原酸、兒茶素、表兒茶素和根皮素等,蘋果多酚可在一定程度上抑制臘肉的脂質(zhì)氧化。桑葚多酚對廣式香腸的脂質(zhì)氧化有較好的抑制作用,研究發(fā)現(xiàn)僅添加0.1%的桑葚多酚就顯示出比對照組更低的TBARS 值和羰基值。櫻桃和黑加侖提取物能顯著降低豬肉香腸的丙二醛生成量,并能抑制腐敗微生物生長。蔓越莓提取物富含原花青素、楊梅素和槲皮素等,研究表明添加2% 的蔓越莓提取物能有效控制火腿的脂質(zhì)氧化。
2、藥草提取物
一些草藥、香料及其提取物具有極強的抗氧化活性,可作為天然抗氧化物質(zhì)用于肉和肉制品中。迷迭香的抗氧化活性主要來源于酚類二萜(鼠尾草酸、鼠尾草酚和 1,2-甲氧基鼠尾草酸等)和酚酸(主要是迷迭香酸和咖啡酸)。
鼠尾草酸和鼠尾草酚是過氧化自由基的清除劑,通過供氫和清除活性氧終止自由基鏈式反應(yīng)循環(huán),是迷迭香中主要的抗氧化成分,貢獻了迷迭香 90%的抗氧化性能。迷迭香提取物作為抗氧化劑已被列入我國食品添加劑使用標準(GB 2760-2014)。
鼠尾草的抗氧化活性主要源于其所含的酚類二萜化合物,其抗氧化作用可通過清除自由基、抑制脂質(zhì)過氧化和螯合過渡金屬來實現(xiàn)。鼠尾草精油提取物作為一種天然抗氧化劑,可有效抑制水牛肉干發(fā)酵香腸中丙二醛的形成,而且還能夠顯著降低酪胺、組胺、腐胺的生成。
牛至的主要有效成分主要包括香草酚、百里香酚和松香酚等酚類物質(zhì),具有抗氧化、抗菌、殺蟲等功效。在腌臘肉制品中添加牛至提取物已被證實有很好的抗氧化效果。研究表明添加牛至提取物能明顯提升羊肉香腸貯藏期間脂肪和蛋白質(zhì)穩(wěn)定性,在臘腸中添加牛至精油可有效增加產(chǎn)品的氧化穩(wěn)定性,同時降低亞硝酸鹽水平。牛至提取物的抗氧化活性除了和酚類的作用機制有關(guān)外,還可能通過抑制起始反應(yīng)中的酶系統(tǒng)、干擾傳播反應(yīng)而發(fā)揮作用。
此外,從竹葉中提取的酚類物質(zhì)能顯著增強中式香腸的抗氧化性能,并有效降低其亞硝酸含量。甘草提取物是我國國家標準(GB 2760-2014)允許使用的抗氧化劑,抗氧化活性主要來源于其所含的甘草素、甘草查爾酮和甘草酸等物質(zhì)。
3、香辛料提取物
在腌臘肉制品中添加香辛料或其提取物不僅能提升產(chǎn)品的感官品質(zhì),還能抑制脂質(zhì)氧化, 延長產(chǎn)品保藏期。研究表明桂皮提取物能有效抑制中式香腸的TBARS值和羰基含量的升高, 改善香腸的品質(zhì)。辣椒提取物中含有豐富的綠原酸、咖啡酸和槲皮素等酚類化合物,將其添加到香腸中能有效延緩脂質(zhì)氧化酸敗。丁香提取物(富含丁香酚)不僅能降低沙丁魚干中過氧化反應(yīng)和次級脂質(zhì)氧化產(chǎn)物的濃度,還能提高ω-3 系脂肪酸的保留率。
4、茶葉提取物
茶葉中發(fā)揮抗氧化作用最重要的物質(zhì)是茶多酚,茶多酚具有較強還原性,可與自由基結(jié)合終止脂質(zhì)過氧化鏈式反應(yīng),并可作為金屬絡(luò)合劑阻礙金屬離子對氧化反應(yīng)的催化作用,是被廣泛應(yīng)用的一種天然抗氧化劑。據(jù)報道,添加茶多酚可降低臘肉和風(fēng)干鰱魚的TBARS值,延緩酸敗進程。
研究表明,用0.2g/100 mL 茶多酚溶液腌制白鰱魚既能控制其在干燥過程中的脂質(zhì)氧化速度可還能保留大部分二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸 (EPA)。在培根成熟和貯藏過程中,茶多酚不僅能控制丙二醛的生成量,還能抑制具有氨基酸脫羧酶活性的微生物的生長,降低生物胺的生成量。
5、其他提取物
目前,一些富含維生素的植物及其提取物如槐花、辣木葉和針葉櫻桃等被嘗試添加到腌臘肉制品中以降低脂質(zhì)氧化速度。辣木葉中除含有酚類化合物外,還含有豐富的α-生育酚和 β-胡蘿卜素,將其添加到豬肉香腸中能顯著抑制其在干燥和保藏過程 TBARS 值的升高。
研究發(fā)現(xiàn),將富含維生素P的槐花提取物添加到香腸中不僅能提高抗氧化效果,還能降低有害真菌的數(shù)量。針葉櫻桃中維生素C含量極高,添加針葉櫻桃提取物的聚丙烯膜包裝香腸能較大程度地抑制香腸的脂質(zhì)氧化并延長其貨架期。
6、植物蛋白水解物
植物蛋白水解物中發(fā)揮抗氧化效果的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)水解后得到的一些抗氧化肽,抗氧化肽具有金屬螯合和提供電子供體的能力,能與自由基相互作用,阻礙或者終止自由基連鎖反應(yīng)。
研究報道,大米蛋白水解物可抑制牛肉的脂質(zhì)氧化。玉米谷蛋白水解物能在一定程度上代替合成抗氧化劑抑制香腸的腐敗變質(zhì),并改善香腸的質(zhì)構(gòu)和物化性質(zhì)。添加2.0%大豆蛋白水解物除了能抑制香腸的脂質(zhì)氧化,還能減少香腸的烹飪損失,改善香腸質(zhì)構(gòu)。玉米抗氧化肽能顯著提高中式香腸的氧化穩(wěn)定性。
雖然植物源天然抗氧化劑具有安全、天然、健康等眾多優(yōu)點,但仍有缺點。首先,植物源天然抗氧化劑提取方法眾多,如需應(yīng)用,還需對提純工藝及方法進行實踐。其次,市面上缺少一種普適性高的植物源天然抗氧化劑,且對于復(fù)配的抗氧化劑,它們之間的協(xié)同關(guān)系仍有待發(fā)掘,單一抗氧化劑對特定的自由基有很好的效果,若多種植物天然抗氧化劑協(xié)同,能否提升其綜合的抗氧化能力。再次,天然植物源抗氧化劑在食品加工和儲存過程中存在溶解度低、穩(wěn)定性差、缺乏標準化、感官不良等問題,限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。
參考資料:
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作者簡介:
小泥沙,食品科技工作者,食品科學(xué)碩士,現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究
據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計,6月,我國肉類及制品進口25.31億美元,同比下降1.73%;進口數(shù)量為64.88萬噸,同比增長10.58%。
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