食品的變質(zhì)，除了受微生物的作用而發(fā)生腐敗變質(zhì)外，還會和空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，導致食品中的油脂酸敗、褪色、褐變、風味變劣及維生素破壞等，甚至產(chǎn)生有害物質(zhì)，從而降低食品質(zhì)量和營養(yǎng)價值。

 

　　誤食這類食品有時甚至會引起食物中毒，危及人體健康。在食品中添加抗氧化劑可以防止食品發(fā)生氧化變質(zhì)。

 

一、食品抗氧化劑的分類

 

　　目前，對食品抗氧化劑的分類尚沒有一個統(tǒng)一的標準。由于分類依據(jù)不同，就會產(chǎn)生不同的分類結(jié)果。按來源可分為人工合成抗氧化劑（如BHA、BHT、PC等）和天然抗氧化劑（如茶多酚、植酸等）。

 

　　按溶解性可分為油溶性、水溶性和兼溶性三類。油溶性抗氧化劑有BHA、BHT等；水溶性抗氧化劑有維生素C、茶多酚等，兼溶性抗氧化劑有抗壞血酸棕櫚酸酯等。

 

　　按作用方式可分為自由基吸收劑，金屬離子螯合劑、氧清除劑、過氧化物分解劑、酶抗氧化劑、紫外線吸收劑或單線態(tài)氧淬滅劑等。

 

二、食品抗氧化劑的作用機理

 

　　由于抗氧化劑種類較多，抗氧化的作用機理也不盡相同，歸納起來，主要有以下幾種：

 

　　1、通過抗氧化劑的還原作用，降低食品體系中的氧含量；

 

　　2、中斷氧化過程中的鏈式反應(yīng)，阻止氧化過程進一步進行；

 

　　3、破壞、減弱氧化酶的活性，使其不能催化氧化反應(yīng)的進行；

 

　　4、將能催化及引起氧化反應(yīng)的物質(zhì)封閉，如絡(luò)合能催化氧化反應(yīng)的金屬離子等。

 

　　下面以油脂自動氧化酸敗和食品酶促氧化褐變?yōu)槔�，對抗氧化劑的作用機理加以簡單介紹。

 

　　抗氧化劑對油脂氧化的抑制

 

　　天然油脂暴露在空氣中會自發(fā)地發(fā)生氧化反應(yīng)，生成低級脂肪酸、醛、酮等，產(chǎn)生惡劣的酸臭和口味變壞等，是油脂及含油食品敗壞變質(zhì)的主要原因。油脂的自動氧化遵循自由基(也稱游離基)反應(yīng)機制，首先脂肪分子(以RH表示)被熱、光或金屬離子等自由基引發(fā)劑活化后，分解成不穩(wěn)定的自由基R·和H·。

 

　　當有分子氧存在時，自由基與氧氣反應(yīng)生成過氧化物自由基，此過氧化物自由基又和脂肪分子反應(yīng)，生成氫過氧化物和自由基R·，通過自由基R·的鏈式反應(yīng)又再傳遞下去，直到自由基和自由基或自由基和自由基失活劑(以x表示)相結(jié)合，產(chǎn)生穩(wěn)定化合物時，反應(yīng)才結(jié)束。

 

　　此過程中產(chǎn)生許多短鏈羰基化合物，如醛、酮、羧酸等，是產(chǎn)生酸敗和劣昧的主要物質(zhì)，而大量過氧化物的存在，對人體也會產(chǎn)生不良結(jié)果。

 

　　抗氧化劑的作用機理最主要是終止鏈式反應(yīng)的傳遞，模式如下（以AH表示抗氧化劑）：

 

　　抗氧化劑的自由基A·沒有活性，它不能引起鏈式反應(yīng)，卻能參與一些終止反應(yīng)。

 

　　如：A· A·→AA A· ROO·→ROOA_

 

　　油脂類抗氧化劑主要有丁基羥基茴香醚（BHA）、二丁基羥基甲苯（BHT）、沒食子酸丙酯（PG）、叔丁基對苯二酚（TBHQ）、生育酚（維生素E）等，它們皆屬于酚類抗氧化劑，在形成自由基后比較穩(wěn)定，其原因可解釋為：氧原子上不成對單電子能與苯環(huán)上的π電子云作用，發(fā)生共軛效應(yīng)。這種共軛的結(jié)果使成對電子并不固定在氧原子上，而是部分分布到苯環(huán)上。這樣，自由基的能量就有所降低，不再引發(fā)鏈式反應(yīng)，起到了抗氧化作用。

 

　　酶促氧化褐變是食品中酚氧化酶催化酚類物質(zhì)發(fā)生氧化形成醌及其聚合物的一類反應(yīng)。由于反應(yīng)生成了黑色素類物質(zhì)，使食品的顏色加深，從而影響了食品的外觀質(zhì)量。

 

　　發(fā)生酶促氧化褐變需要3個條件：酚氧化酶、氧、適當?shù)姆宇愇镔|(zhì)，這3個條件缺一不可。因此抑制食品酶促氧化褐變便可從這3個條件考慮。由于從食品中除去酚類物質(zhì)的可能性較小，可以采用的主要措施就是破壞和抑制酚氧化酶的活性及消除氧。在食品中添加適量的抗氧化劑，通過還原作用，消耗掉食品體系中的氧，就可起到防止食品的酶促氧化褐變。

 

三、關(guān)于天然抗氧化劑的研究

 

　　隨著消費者對食品安全性要求的提高和對化學合成品的安全事件疑慮增加，人們期待著開發(fā)出安全且高效的天然抗氧化劑。

 

　　我國允許使用的天然抗氧化劑品種正在不斷增加，除列入食品營養(yǎng)強化劑的維生素E(生育酚)外，目前有抗壞血酸系列、茶多酚、植酸、甘草抗氧化物、腦磷脂、迷迭香提取物等，特別是異抗壞血酸鈉用量逐年迅速增加。

 

　　3.1 維生素C

 

　　又名L-抗壞血酸，簡稱VC，為白色或略帶淡黃色的結(jié)晶或粉末，無臭，味酸，熔點190~192℃(分解)。易溶于水，干燥狀態(tài)較穩(wěn)定，但水溶液很容易被氧化分解，在中性或堿性溶液中尤甚；重金屬離子可促進其氧化分解，遇光照顏色逐漸變深，因此，應(yīng)避光密閉保存。

 

　　本品能和氧結(jié)合成為除氧劑，抑制對氧敏感的食物成分的氧化；能還原高價金屬離子，對鰲合劑起增效作用；具有治療壞血病、解毒及維護毛細血管通透性等作用。目前主要的生產(chǎn)工藝有天然物提取法、萊氏法和兩次發(fā)酵法。

 

　　實際使用中，本品可應(yīng)用于許多食品中，包括水果、蔬菜、肉、魚、飲料及果汁等。應(yīng)用于腌制肉制品，抗壞血酸作為發(fā)色助劑，0.02%~0.05％的添加量，可有效地促進肉紅色的亞硝基肌紅蛋白的產(chǎn)生，防止肉制品的褪色，同時抑制致癌物質(zhì)亞硝胺的生成。應(yīng)用于果汁和碳酸飲料，0.005%~0.002％的添加量可有效防止飲料變色和變味。應(yīng)用于水果和蔬菜加工，主要用來抑制褐變，保持風味和顏色。

 

　　3.2 茶多酚

 

　　茶多酚是茶葉中所含的一類多羥基酚類化合物，簡稱為TP。主要化學成分為兒茶素類(黃烷醇類)、黃酮及黃酮醇類、花青素類、酚酸及縮酚酸類、聚合酚類等化合物的復合體。其中兒茶素類化合物為茶多酚的主體成分，約占茶多酚總量的65%~80％。兒茶素類化合物主要包括兒茶素(EC)、沒食子兒茶素(EGC)、兒茶素沒食子酸酯(ECG)和沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)4種物質(zhì)。

 

　　茶多酚具有較強的抗氧化作用，尤其酯型兒茶素EGCG，其還原性甚至可達VC的100倍。4種主要兒茶素化合物中，抗氧化能力為EGCG>EGC>ECG>EC>BHA，且抗氧化性能隨溫度的升高而增強，對動物油脂的抗氧化效果優(yōu)于對植物油脂的效果，與VE、VC、卵磷脂、檸檬酸等配合使用，具有明顯的增效作用，也可與其他抗氧化劑聯(lián)合使用。

 

　　3.3 植酸

 

　　又名環(huán)已六醇六磷酸酯、肌醇六磷酸，簡稱PA，黃色至黃褐色粘碉狀液，水溶液強酸性，遇高溫易分解。植酸有很強的抗氧化能力，與VE混合使用，具有相乘的抗氧化作用。植酸分子中的12個酸羥基都能對金屬離子起鰲合作用，在低pH值下可定量沉淀鐵離子，中等pH值或高pH值下可與所有的其他多價金屬離子形成不溶性鰲合物。

 

　　我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》(GB2760-2014)規(guī)定：用于對蝦保鮮，可按生產(chǎn)需要適量使用，允許殘留量為20mg/kg；用于食用油脂、果蔬制品、飲料和肉制品，最大使用量為0.2g/kg。實際應(yīng)用中，植酸常作為抗氧化劑及金屬離子鰲合劑，用于防止食品的氧化、褐變或褪色。

 

　　在植物油中添加0.01%即可明顯地防止植物油的酸��；用于水產(chǎn)品罐頭，植酸可以防止鳥糞石結(jié)晶的形成和變色的產(chǎn)生，添加0.1%~5%的植酸可防止貝類罐頭變黑；添加0.1%的植酸和1％的檸檬酸鈉可防止蟹肉罐頭出現(xiàn)藍斑；添加0.01%~0.05%的植酸與0.3%的亞硫酸鈉，防止鮮蝦變黑效果甚好，且可避免二氧化硫殘留量過高，植酸也可用于水果及蔬菜的保鮮，經(jīng)對黃瓜、西紅柿、香蕉等的試驗均有明顯效果；對于肉類制品，植酸可以鰲合其肌紅蛋白中的鐵，防止由鐵催化引起的脂肪氧化；植酸也可用于制酒工業(yè)的除金屬劑、水的軟化劑及保健飲料的快速止渴劑。

 

　　3.4 迷迭香

 

　　迷迭香，（拉丁學名：Rosmarinus officinalis）唇形科灌木。性喜溫暖氣候，原產(chǎn)歐洲地區(qū)和非洲北部地中海沿岸。遠在曹魏時期就曾引種中國。從迷迭香的花和葉子中能提取具有優(yōu)良抗氧化性的抗氧化劑和迷迭香精油。

 

　　迷迭香抗氧化劑廣泛用于醫(yī)藥、油炸食品、富油食品及各類油脂的保鮮保質(zhì)；而迷迭香香精則用于香料、空氣清新劑、驅(qū)蟻劑以及殺菌、殺蟲等日用化工業(yè)。

 

　　迷迭香提取物含有鼠尾草酸、迷迭香酸、鼠尾草酚等多種有效成分，不僅具有傳統(tǒng)植物提取物具備的抗氧化作用，更具防腐、抗菌等活性。另外，迷迭香提取物還具有耐高溫的特性：在240℃下，依然極具穩(wěn)定性，而一般的植物提取物的穩(wěn)定性易受到溫度影響。

 

　　迷迭香作天然的抗氧化本草，在最近的一項研究中，美國桑福德-伯納姆醫(yī)學研究所的Stuart A.Lipton博士及其同事們報告稱，草藥迷迭香中的一種組分——鼠尾草酸（carnosic acid）能夠促進眼睛的健康。他們的發(fā)現(xiàn)表明，鼠尾草酸可能對影響外層視網(wǎng)膜的疾病具有臨床應(yīng)用價值，包括年齡相關(guān)性黃斑變性。

 

　　迷迭香酸（RosA）是從迷迭香中分離得到的一種水溶性的天然酚酸類化合物，分布較為廣泛，主要存在于唇形科、紫草科、葫蘆科、椴樹科、傘形科的多種植物中，尤以唇形科和紫草科植物中含量最高。

 

　　迷迭香酸是一種天然抗氧化劑，其抗氧化活性強于維生素E、咖啡酸、綠原酸、葉酸等，有助于防止自由基造成的細胞受損。由于迷迭香提取物對光和熱以及酸不敏感，因此在食品補充劑、食品飲料、鮮肉，乃至調(diào)味品等領(lǐng)域都能發(fā)揮抗氧化作用，因此被業(yè)界公認為天然抗氧化劑。

 

四、天然抗氧化劑產(chǎn)業(yè)化過程中的問題及展望

 

　　4.1 天然抗氧化劑的來源

 

　　在一些藥食同源的植物中發(fā)掘新的原料來源。通過培育、引種和篩選，獲得具有較高抗氧化活性物質(zhì)的素材，對天然抗氧化劑進一步產(chǎn)業(yè)化具有重大意義。

 

　　4.2天然抗氧化劑的提取純化

 

　　從生物材料中提取分離抗氧化劑的過程中，生物材料的復雜性會干擾提取效果，所以往往采用大量有機溶劑或強酸強堿溶液提取，但提取物的抗氧化成分純度較低，不僅造成環(huán)境污染而且成本提高。不利于天然抗氧化劑產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)。因此，有必要研究抗氧化功能成分的提取、純化新技術(shù)。

 

　　通過物理場和酶輔助提取技術(shù)、超臨界萃取、膜分離、大孑L樹脂吸附、色譜分離等技術(shù)的應(yīng)用，建立高效提取純化抗氧化劑的方法，提高生產(chǎn)工藝的清潔程度，促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

 

　　4.3抗氧化協(xié)同效應(yīng)

 

　　目前，天然抗氧化劑在市場中多以單體的形式出現(xiàn)。有研究表明單體的抗氧化活性往往沒有多組分的抗氧化活性高閻。例如王紹美等人研究發(fā)現(xiàn)茶多酚和維生素C在豬油乳化體系中具有協(xié)同抗氧化作用。

 

　　天然抗氧化劑一般除具有高效的抗氧化功能外，還有其他生理功能，復合型天然抗氧化劑可以充分發(fā)揮多種生理功能，若能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，則對人類健康具有重大意義。