非酶类自由基清除剂

子任务三　非酶类自由基清除剂

非酶类自由基清除剂主要有黄酮类、多糖类、维生素E、维生素C、β－胡萝卜素、还原型谷胱甘肽(GSH)、微量元素硒等。

一、黄酮类化合物

(一)概述

黄酮类化合物又称生物类黄酮，是优良的活性氧清除剂和脂质抗氧化剂。黄酮类化合物广泛存在于自然界中，多具有艳丽的色泽。在植物体内，黄酮类化合物大部分与糖结合成苷，一部分以游离形式存在。

目前已发现有4 000多种黄酮类化合物，可分为如下几类，黄酮、儿茶素、花色素、黄烷酮、黄酮醇和异黄酮等。其中，黄酮和黄酮醇是在植物体内最普遍存在的黄酮类化合物，广泛存在于蔬菜水果中，在沙棘、山楂、洋葱等中含量最高，茶叶、蜂蜜、果汁、葡萄酒中含量也很丰富。据估计，人体每天从食物中摄取这类物质可达1g，产生有益的生理作用。

黄酮类化合物是一大类天然产物，是很多常用中草药的活性成分，如银杏叶、大豆、柑橘、蜂胶、葛根、黑芝麻、黑豆、葡萄等植物中都含有丰富的黄酮类化合物，其提取物芦丁、芒果苷、青兰苷、双氢青兰苷、芸香苷、橙皮苷和黄苓苷等均已应用于临床。以黄酮类化合物为主要成分的银杏叶提取物(EGB)已被广泛应用于医药和功能性食品行业。

(二)黄酮类化合物的生理功能

黄酮类化合物中含有人体必需的营养元素，具有抗癌、抗炎、抗衰老、调节内分泌等多种活性。黄酮类化合物在生物体外和体内都具有较强的抗氧化性，具有许多药理作用，对人的毒副作用很小，是理想的自由基清除剂。

1.清除自由基

黄酮类化合物具有极强的抗氧化和抗自由基能力，是优良的活性氧清除剂。其清除自由基和抑制脂质过氧化的机理是:与超氧阴离子反应阻止自由基反应的引发，与铁离子络合阻止羟基自由基的生成，与脂质过氧化基反应阻止脂质过氧化过程。

2.调节免疫功能

黄酮类物质能增加抗体产量，调节体液免疫功能和细胞免疫功能;增强T细胞、NK细胞和K细胞的功能;能通过血脑屏障吸收活性自由基，并能将起催化氧化作用的金属离子络合，起到抗衰老作用，提高人体抗病力与自愈力。如槲皮素能抑制细胞膜脂质的过氧化过程，保护细胞不受过氧化作用的破坏，槲皮素及其衍生物能抑制动物体内丙二醛(MDA)类物质的生成。

3.保护心血管系统

黄酮类物质能够改善血液循环状态，增加冠脉流量，具有扩张血管，改善心血管平滑肌的收缩舒张功能;还具有防治血管老化和脑血管供血不足的作用，对治疗冠心病、心绞痛、高血压等有显著效果，对减低舒张压、防治心律失常等心血管病和降低血液粘稠度也起重要作用;山楂叶中提取总黄酮制成的片剂，对治疗冠心病的总有效率为90%。

4.保护肝脏作用

黄酮类化合物对急慢性肝炎、肝硬化、脂肪肝等均有一定的疗效。从紫花水飞蓟种子中提取的总黄酮，含水飞蓟素、异水飞蓟素及次水飞蓟素，实践证明有很强的保护肝脏作用，是常用抗肝素药的重要有效成分，能够促进组织再生，修复内脏器官组织的病变损伤，刺激肝细胞形成、支持肝的自愈能力，改善健康状况，从而达到保护肝的作用。

5.抗癌作用

大量流行病学调查、实验研究表明，黄酮类化合物是抗氧化剂和自由基猝灭剂，能有效地阻止脂质过氧化引起的细胞破坏，防止细胞受损，起到抗癌、防癌的作用，尤其是对于一些认为与人体雌激素分泌有关的癌，如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等俱显示出较好的作用。大豆异黄酮可以有效抑制白血病、结肠癌、肺癌、肝癌、胃癌等多种癌症的发生;并对肿瘤转移有明显的治疗作用。

6.异黄酮的类似雌激素作用

大豆黄酮、芒柄花素能与雌激素受体结合，并产生弱的雌激素效应。国外流行病因学研究证明，东方人的乳腺癌、结肠癌和大肠癌的发病率远低于西方人，其重要原因是东方人的食物中含有大量的植物雌激素，并认为异黄酮的抗雌激素作用与其抗激素依赖性乳腺肿瘤的生长有关。类黄酮还可用于治疗妇女更年期内分泌失调。

7.抗炎作用

黄酮类化合物具有抗病源微生物、抗炎症、抗感染等作用。据研究，黄酮类化合物的抗炎作用可能与前列腺素生物合成过程中的脂氧化酶受到抑制有关。花青素类中的飞燕草素有很强的抗氧化与抗炎作用，可抑制头皮生理性皮脂分泌过度及病菌感染;柑橘类黄酮中如洋姜荽苷、槲皮素等也有抗炎活性，并且效果与剂量相关。

8.抗菌及抗病毒作用

黄酮类化合物中的抗菌成分较多，对细菌有广泛性的抑制。据报道，大豆异黄酮具有抗真菌性，0.005%游离的异黄酮可抑制真菌活性，随着其浓度的增加抑菌活性增强，但浓度超过0.1%后，浓度增加不再有显著的增效作用。研究表明，黄酮类化合物具有抗流感病毒、脊髓灰质炎病毒的感染和复制能力。银杏叶黄酮、木犀草素、槲皮素、桑色素、黄芩苷、黄芩素等均有一定程度的抗菌和抗病毒作用。

(三)黄酮类化合物的制备工艺

黄酮类在植物中以游离黄酮和黄酮甙两种形式存在，溶解性能差别较大，因此，提取溶剂也不相同。传统提取方法有水提法、醇提法、混合溶剂提法、碱提酸沉淀法等;新型提取技术有超声提取法、超临界萃取法等。用于保健食品的一般为粗提物即可，不用分离到纯的单体化合物。

1.制备黄酮类化合物的原料

黄酮类化合物广泛分布于植物界中，水果类有在山楂、柑橘、沙棘、葡萄柚、樱桃、李等;蔬菜类如茎甘蓝、洋葱等含量极为丰富;中草药类可以用金银花、菊花、杜仲、陈皮、黄芩、红花、甘草、淫羊藿等。另外还有茶叶、葡萄酒、蜂蜜、啤酒、咖啡等。

2.传统提取法

传统制备黄酮类化合物的方法很多，有有机溶剂提取、热水提取、碱性水或碱性稀醇提取等。这里介绍一下有机溶剂提取方法。

(1)原理

黄酮类化合物在水中有一定的溶解度，同时易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯等有机溶剂。因此，可用热水浸提出多糖、脂类及黄酮类化合物等可溶性成分，再用有机溶剂进一步提纯。常用的提取溶剂有乙醇和甲醇。

(2)工艺流程

不同原料，其工艺步骤和条件不尽相同，基本流程如下:

原料→破碎→热水提取→过滤→收集滤液→醇提→静置去沉淀→浓缩→浸膏

(3)工艺要点

①原料用0.4%～0.6%的NaOH水溶液浸泡，加热至80℃左右，保温1h，使黄酮类化合物充分溶解到水里，提取3次，过滤后合并提取液，浓缩提取液使浓度达到45%左右，向浓缩液中加入3倍量的95%乙醇，使纯度达到70%左右。冷藏使大部分淀粉、蛋白质、果胶等沉淀，过滤除去。溶液减压蒸馏回收乙醇，浓缩即得黄酮浸膏。

②在提取过程中，乙醇的浓度对总黄酮的提取有较大影响，一般认为乙醇的浓度增高有利于总黄酮的提取，但并不绝对，还跟黄酮类物质的结构有关，高浓度乙醇(如90%～95%)适于提取黄酮苷元类，60%左右浓度的乙醇或甲醇水溶液适于提取黄酮苷类。

③不同的原料可使用不同的提取溶剂。例如从菊花中提取黄酮类化合物时，用氢氧化钠水溶液浸出效果最好;而从槐米中提取黄酮类化合物时，则用碱性较强的饱和石灰水作溶剂，这样有利于芦丁成盐溶解。

④由于黄酮类化合物大多具有酚羟基，所以可用碱性水如碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙的水溶液或碱性稀醇，如50%的乙醇或甲醇浸出液经酸化后可析出黄酮类化合物。

3.新型提取技术

超声提取黄酮类物质是一种新型提取技术，超声提取的原理是利用超声波产生的强烈振动、空化、粉碎等作用，通过对植物细胞壁的破坏，使细胞内的黄酮类化合物释放与溶出。超声波是一种强的弹性波，其振动能产生强大的能量，给媒质质点以很大的速度和加速度，从而快速穿透植物体，使溶剂能和植物中的有效成分充分接触，因此有利于有效成分向提取溶剂转移，提高提取效率。

(四)黄酮类化合物在食品工业中的应用

黄酮类化合物是人体必需的营养元素，具有抗癌、抗衰老、调节内分泌等多种功能，但人体自身不能合成，必须从食物中摄取。黄酮类化合物在食品中的应用形式比较单一，主要是作为食品添加剂或直接应用于食品中增加其保健作用。从产品形式看种类不多，液态饮品、果蔬汁饮料(单一或混合)、低度发酵酒、茶(固体或液体)占有很大比重，也有少量醋、糖果、白酒、冷饮料的黄酮类产品。

对于植物体中的黄酮类化合物应用于功能食品可采取如下两种方式:①直接应用含黄酮的植物提取液制取功能食品;②将含黄酮的植物提取液经浓缩、分离纯化、干燥等精制步骤，制取高纯度的黄酮类化合物，主要用于食品抗氧化剂和制造功能食品。

1.在饮料中作为天然甜味剂

目前发现，黄酮类化合物的功能成分主要为二氢查尔酮含氧苷。根据黄酮类化合物具有水溶性的性质，采取水提取的方式，直接用提取液制成功能饮料，如葛根黄酮功能饮料、桑叶汁饮料等;也可由黄酮的植物提取液经浓缩、分离等精制步骤制取高纯度的黄酮类化合物，将制得的浓缩黄酮类化合物作为添加剂加入果汁中，再加入甜味剂、柠檬酸、香精、色素等进行调配，得到果汁功能饮料，黄酮添加量约为20mg/L。或者采用黄酮植物提取液直接与果汁、甜味剂等配料混合调配，添加量根据原料而有所不同。如葛根(干重)添加量为1.5%，荞麦苗添加量为20%～30%。该类产品种类很多，如橙汁黄酮饮料、山楂汁黄酮饮料、黄酮葛根山楂果茶、果汁复合黄酮碳酸饮料等。

2.在食品中作为天然抗氧化剂

黄酮类化合物均具有不同程度的抗氧化作用，尤其是芸香苷、槲皮素、银杏黄酮、大豆异黄酮等具有较强的抗氧化能力，可以代替合成抗氧化剂用于油脂的抗氧化中。作为抗氧化剂的黄酮类化合物可以添加到如奶粉、水果和蔬菜、坚果、土豆粉和土豆片、饮料、风味物质、糖果制品、猪油、植物油中去，防止这些食品脂质氧化腐败变质而起到保鲜作用。

3.在小吃食品中作为天然风味增强剂

有些黄酮类化合物具有增强食品风味的作用，如在冰淇淋配料中加入10%预煮去皮去心的银杏，制成银杏冰淇淋，质地细腻、膨胀率最佳，并具有独特的银杏风味，是健康人和心脑血管病患者等食用的功能食品。也可将黄酮类化合物的提取物按比例加入到糊状食品中，制成各类糊状食品，如绿豆羹，黑米粉，营养糊等，深受大众欢迎。也可以制成类似于糖果的片剂、口香糖、巧克力等。用从茶叶、竹叶中所提取的黄酮类化合物配制成的可乐型饮料及口香糖，均具有一种天然的淡淡茶香和竹香，生津止渴，口感甚佳，成本比一般可乐饮料及一般口香糖低。

二、茶多酚

(一)茶多酚概述

茶多酚(Tea Polyphenols，简TP)是茶叶中酚类及其衍生物的总称，又称茶鞣质或茶单宁。包括黄烷醇类、黄酮类、黄酮醇类、花色苷类和酚酸类等。其中以黄烷醇类物质(儿茶素)最为重要。约占TP总量的60%～80%。儿茶素类主要有表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)和表没食子儿茶酸酯(EGCG) 4大类。其中EGCG含量最高，占儿茶素的50%左右。茶多酚在茶鲜叶中含量一般为干物质的10%～20%，是形成茶叶色香味的主要成分之一，也是茶叶中有保健功能的主要成分之一。

(二)茶多酚的生理功能

1.抗氧化、清除自由基

茶多酚作为一种天然高效抗氧化剂，可广泛地消除体内的自由基。儿茶素类含有多个游离羟基，能提供H⁺与体内自由基结合，使之还原为惰性化合物或较稳定的自由基，清除机体内过多的有害自由基，从而起到了抗氧化作用，儿茶素所具有的羟基越多，其抗氧化能力越大。试验表明，茶多酚的抗氧化活性比维生素E还强，是维生素C的64倍。若与维生素C和维生素E配合还具有增效作用。因此，茶多酚是极强的消除有害自由基的天然物质。

2.抗衰老作用

衰老的自由基理论认为，细胞在正常的代谢过程中会不断地产生具有高度活性的自由基，同时细胞自身的抗氧化酶系GSH－Px(谷胱苷肽－氧化酶)和SOD(超氧化物歧化酶)不断消除自由基，形成一个动态的平衡。这种平衡一旦给打破，就会造成自由基浓度过剩。超氧自由基可与蛋白质、脂肪、核酸发生反应，破坏细胞结构，干扰细胞功能，致使细胞衰老。实验表明，茶多酚能提高GSH－Px和SOD的活性，减低细胞的脂质过氧化物(LPO)，延缓心肌脂褐素(LF)的形成，从而起到抗衰延寿作用。

3.抗癌作用

茶多酚可以抑制肿瘤细胞DNA的生物合成。茶多酚在肿瘤细胞中可诱使DNA双带断裂，因此抑制肿瘤细胞DNA的合成率，从而抑制肿瘤的生长和增殖。茶多酚的抑制作用与含儿茶素的量尤其是酯型儿茶素的量有密切关系。

4.维持正常血管功能

茶多酚具有遏制过氧化脂质的产生，保持人体微血管的正常通透性和坚韧性，保持血管壁的弹性，对于微血管脆弱的糖尿病患者，可以恢复其正常机能，有利于糖尿病的治疗。

茶多酚还具有较强的抑制转换酶活性的作用，可以起到降低或保持血压稳定的作用。

5.消炎、抑菌及抗病毒作用

研究发现，茶多酚中的表没食子儿茶素(EGC)和表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)具有抑制伤寒、副伤寒、霍乱和痢疾的作用，只要浓度达到5～10mg/mL，这种儿茶素就有消炎、抑菌及抗病毒作用。茶多酚对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌的生长繁殖都有强烈的抑制作用，最佳抑菌浓度为100mg/L。在动物体内，茶多酚在抑制有害菌增殖的同时，能促进有益菌菌群的生长，从而保护肠道微生物环境，改善微生物结构，起到益生素的作用。

6.抗辐射作用

茶多酚具有抗放射性损伤的作用，主要表现在对辐射损伤的防护和对损伤机体的修复两方面。茶多酚能直接参与竞争辐射能量及清除辐射产生的过量自由基，避免了生物大分子的损伤;通过提高体内抗氧化酶的活性，调节和增强免疫功能，从而提高细胞对辐射的抗性;防护并修复造血干细胞和骨髓细胞，促进造血功能，并使免疫细胞增殖和生长，使辐射损伤组织得到恢复。

7.防龋齿、清口臭作用

茶多酚类可以杀死在齿缝中存在的细菌，具有抑制葡萄糖聚合酶活性的作用，使葡萄糖不能在菌表聚合，这样病菌就不能在牙上着床，使龋齿形成的过程中断。茶多酚可以杀死残留于齿缝中的蛋白质食物，因此有清除口臭的作用。

(三)茶多酚的提取工艺

茶多酚是茶叶中酚类及其衍生物的总称，常称为多酚类，其含量一般为25%左右。茶多酚目前还不能人工合成，一般从茶叶中提取，并加以纯化。国内外茶多酚的提取技术主要有离子沉淀法、溶剂萃取法、超临界萃取法、微波浸提法、超声波浸提法等。这些方法在工艺操作、溶剂消耗、产品收率和产品质量等方面都各有优缺点。

1.溶剂萃取法提取茶多酚

溶剂萃取法是最传统的提取工艺。茶多酚易溶于水、醇类、醚类、酮类、酯类等，所以溶剂萃取法可有水提取法和有机溶剂萃取法两种。

水提取法以水为溶剂，采用水浴加热提取多次，合并提取液后用氯仿萃取，分出氯仿相后改用乙酸乙酯多次萃取，合并乙酸乙酯相并减压蒸馏浓缩，将其干燥(真空、冷冻或喷雾干燥)后用去离子水重结晶即得产品。此法有机溶剂使用少，工艺简便，成本低，产品纯度高，但提取率低。

有机溶剂提取法是传统的提取茶多酚的一种方法，也是使用最为广泛的方法。

(1)原理

溶剂提取法提取茶多酚的原理主要是根据儿茶素易溶于水、乙醇、丙醇和乙酸乙酯等，不溶于氯仿、苯等有机溶剂的特性，利用茶多酚和茶叶中其他成分在不同溶剂中溶解度的不同，分别用溶剂去杂或抽提而得到茶多酚粗制品。所用的主要试剂有乙醇、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、丙酮。

(2)工艺流程

(3)工艺要点

①原料的选择:原料可以用中低档粗老茶叶，要求无霉烂无变质，粉碎度均匀一致。

②浸提:茶叶磨碎加入5倍量30%～95%乙醇，在35℃～40℃恒温水浴中浸提20min，浸提过程中多次搅拌。

③压滤、真空浓缩:将提取液真空过滤，滤渣可用2～3倍量的乙醇浸提一次。合并两次滤液，在45℃左右减压浓缩，尽量除去乙醇。为了除去色素、咖啡碱等杂质，浓缩液可用1倍量的氯仿萃取2次。

④萃取:含有茶多酚的水相，用1～2倍量的乙酸乙酯多次萃取茶多酚。将含有茶多酚的乙酸乙酯在45℃左右减压浓缩去乙酸乙酯，并回收。

⑤真空干燥:浓缩物在70℃的真空干燥箱中干燥即得橙黄色的茶多酚粗制品。

有机溶剂法提取茶多酚，工艺已趋成熟，实现了工业化生产。但要得到精品，须经反复除杂精制，工序多，工艺繁琐复杂，需要用大量的的有机溶剂。生产中使用的有机溶剂，部分回收困难，如工艺处理不当，产品可能存在有机溶剂的残留。

2.金属离子沉淀法

(1)原理

利用茶多酚在一定的介质条件下可以和某些金属离子络合形成沉淀物的性质，使茶多酚从浸提液中分离出来，从而与水溶液中的咖啡碱、单糖、氨基酸等组分分离，来提取茶多酚。

(2)沉淀剂

沉淀剂有4类，即无机盐类、生物碱、蛋白质类和高分子聚合物。其中无机盐类最为常用，其他3类沉淀剂成本比较高。无机盐类沉淀剂有3种:①重金属碱式盐，如Pb(OH) Ac、Cu(0H) Ac等;②氢氧化物，如Ca(OH)₂，这类沉淀剂价格低廉，但强碱有腐蚀作用;③盐离子，如Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺和Fe³⁺等，可在碱性条件下沉淀，在酸、中性条件下转溶，这些金属离子可以单独使用，也可以复合使用。

(3)工艺流程

(4)工艺要点

①粉碎:茶叶用粉碎机粉碎，可以提高浸出率。

②浸提、过滤:将粉碎后的茶原料用10倍沸水的量冲泡半小时左右，趁热压滤。滤渣再用5倍沸水的量浸提约半小时后过滤，分别得出滤液和茶渣。

③沉淀:在浸提液中加入Ca²⁺盐，离心即得含有茶多酚的沉淀物。沉淀的上清液经浓缩、氯仿萃取、乙醇沉析后得到茶多糖。

④转溶:将沉淀物用适量的稀盐酸或磷酸溶解，90%以上的茶多酚都将溶出。

⑤萃取:用等体积的乙酸乙酯萃取，重复萃取2次，即可将茶多酚从酸化液中转移到乙酸乙酯中。

⑥浓缩、干燥:将含有多酚类的乙酸乙酯减压浓缩，然后真空干燥即可得粗晶态茶多酚。

沉淀法的优点是减少了有机溶剂的使用量，从而减少了环境污染，生产安全性好;工艺较简单，成本低;产品的纯度较好，可达95%以上，产品色泽好，水溶性好。缺点是:无机盐沉淀剂沉淀转溶时pH值波动大，而茶多酚在碱性条件下易氧化，影响产品品质;过滤和稀酸转溶过程中茶多酚的损失较大。

3.茶多酚粗制品的纯化

先将茶多酚粗制品溶于水，用乙醚萃取，乙醚层减压回收，真空干燥或冷冻干燥即得较纯的茶多酚。水层用乙酸乙酯反复萃取，除去水层，收集乙酸乙酯层，将乙酸乙酯溶液层进行减压低温浓缩，最后在真空干燥箱中干燥，此时可得到茶多酚初级氧化聚合物。

(四)茶多酚在功能食品工业中的应用

茶多酚是我国食品添加剂标准委员会批准使用的天然抗氧化剂之一。茶多酚在功能食品中的应用主要是以茶叶及其提取物的形式添加到食品中。茶多酚具有抗疲劳、抗辐射、抗衰老等功能特性，茶叶具有独特的色、香、味、形，能使食品增香、调味、着色，因此茶多酚以茶叶的形式在食品中的应用十分广泛。

1.在饮料中的应用

茶多酚在饮料中的应用种类繁多，主要产品有茶叶软饮料、发酵酒饮料、果汁饮料等。

茶叶软饮料是一种以茶叶为主要原料，茶叶经沸水萃取后，直接过滤杀菌后制成罐装茶水，或分别加入香精、CO₂、中草药等制成多味饮料、碳酸饮料、保健型饮料等。

茶叶发酵酒类可以茶叶为主料，酿制或配制的饮用酒，如用人工方法充入CO₂的方式配制成的茶叶汽酒;或添加食用酒精、蔗糖、有机酸等配制而成的配制型茶酒，以及以茶叶为主料，人工添加酵母、蔗糖或蜂蜜，让其在一定条件下发酵，最后调配而成的茶叶发酵酒等。茶饮料中茶多酚的添加量可在250mg/L以上。

茶多酚不仅可配制果味茶、柠檬茶等饮料，还能抑制豆奶、汽水、果汁等饮料中的V_A、维生素C等多种维生素的降解破坏，从而保证饮料中的各种营养成分。

2.在高脂肪糕点及乳制品的应用

茶多酚在高脂肪糕点(如月饼、蛋糕、饼干、桃酥等焙烤食品)中的添加既可以以茶汁的形式添加，也可粉碎成茶末添加，添加量大约每100g食品中茶多酚的加入量为150～200mg。乳制品如奶粉、奶酪、牛奶等常因油脂与氧气的接触自动氧化而变质，加入茶多酚不仅能保持原有风味，防止自动氧化而酸败，起到营养保健和增香功能，还能延长保鲜期，防止食品退色，抑制和杀灭细菌，提高食品卫生标准，延长食品的销售寿命。另外，还可使甜味“酸尾”消失，味感甘爽。油炸食品在油炸过程中因过氧化值短时间内迅速上升，食品颜色变深、变黑，制品的颜色和风味受到影响，加茶多酚可延缓氧化作用。同时，茶多酚在鱼类、虾类等水产品的保鲜加工过程中也具有明显的抗氧化、防色变的作用。

绿茶提取物中儿茶素的天然抗氧化特性能改善谷类、蛋糕和饼干以及传统的健康食品和膳食添加剂的市场潜能。绿茶提取物也可用于奶制品、方便面、糖果、冰淇淋及油炸小吃中。将绿茶提取物加入中国中秋节的传统食品月饼中就是一个成功的例子，加入了绿茶提取物既延长了月饼的货架期又改良了其风味。还可以将提取黄酮后的滤渣粉碎后加入焙烤食品中，在增加黄酮物质的同时还可增加膳食纤维的含量。

3.在糖果中的应用

茶多酚在糖果中的应用也比较广泛，可添加到硬糖、奶糖、水晶糖、口香糖等多种糖果中。制作时将茶叶磨成粉末状，增加与水的接触面积，用水进行热浸提后在真空条件下低温浓缩。在糖体的制作过程中，将一定浓度的茶汁缓慢加入，茶汁便充填于糖体的网络结构中，这样既保证了原有糖体的风格，又使清香的茶味蕴涵其中，还具有一定的保健作用。

4.在冷冻制品中的应用

茶多酚可用于加工冷冻制品。用茶汁代替水分(含量62.5%～64.5%)，添加乳与乳制品、糖、蛋制品、稳定剂等原料混合配制，经杀菌、均质、凝冻等工艺加工而成雪糕、冰淇淋等食品。茶叶在冷冻食品中作为主要成分，可以改进冷冻制品口感，增加其特有风味，又能预防疾病，发挥茶多酚的药理效能，添加量视其茶类及口感而定。

三、维生素E

维生素不仅是人类维持生命和健康所必需的重要营养素，还是重要的自由基清除剂。对氧自由基具有清除作用的维生素主要有维生素E、维生素C及维生素A的前体β－胡萝卜素。

维生素E是脂溶性维生素，缺乏时可使动物不育，所以又称为生育酚，人体内不能合成，只能靠食物提供。

(一)维生素E的功效

维生素E作为一种天然的脂溶性抗氧化剂，可保护不饱和脂肪酸免受氧化破坏，维持生物膜的正常结构，以维持机体的正常功能，具有清除自由基、抗衰老的作用。另外，还可以防止胆固醇在血管内壁沉积，从而防止动脉硬化、冠心病、脑血管硬化等老年疾病。维生素E可作为体液免疫、细胞免疫的刺激物，具有推迟机体免疫系统衰退的功能，从而延长人的寿命。维生素E还可通过促进蛋白质合成物质和蛋白质的生物合成而发挥延缓衰老的作用，也可以促进人体能量代谢，促进血液循环，增强人体免疫力，减轻疲劳，保护肝脏等。

(二)维生素E的来源

维生素E分布广泛，多存在于植物组织中，尤其是麦胚油、玉米油、大豆油中含量较多，此外，豆类和肉蛋类食品中含量也较丰富。富含维生素E的食物有:果蔬、坚果、瘦肉、乳类、蛋类、压榨植物油等。果蔬包括猕猴桃、菠菜、卷心菜、菜花、羽衣甘蓝、莴苣、甘薯、山药。坚果包括杏仁、榛子和胡桃。压榨植物油包括向日葵籽、芝麻、玉米、橄榄、花生、山茶等的压榨油。此外，红花、大豆、棉籽、小麦胚芽、鱼肝油都有一定含量的维生素E，含量最为丰富的是小麦胚芽，含量可高达1.404mg/g。

(三)维生素E的提取

维生素E的获得有合成法和天然提取法两种。合成法中所得产品均为消旋型，只含一种生育酚。从天然资源中提取的维生素E是多种生育酚异构体的混合物，天然维生素E在功能上优于合成品，更符合人体的需要，生理活性较化学合成品高。

1.化学合成法

维生素E的合成是以三甲基对苯二酚和异植醇为中间产物，两者经酸催化缩合后转化成醋酸酯，最后通过高真空分馏而得。

2.分子蒸馏法

(1)原理

分子蒸馏法是以大豆等油料作物提油后脱臭馏出物为原料，经酯化、中和、分离、蒸馏等操作后得天然维生素E粗品，然后经分子蒸馏或溶剂萃取等技术可得70%以上的天然维生素E浓缩液。

(2)工艺流程

豆油脱臭馏出物→脱除游离脂肪酸→甲酯化→中和→分离甾醇→脱除脂肪酸甲酯→天然维生素E→分子蒸馏→天然维生素E浓缩液。

(3)工艺要求

大豆脱臭馏出物中维生素E含量达10%～18%。在馏出物加入5倍量的甲醇溶解，用浓硫酸为催化剂加热回流使其酯化，生成脂肪酸甲酯，然后进行中和，再冷却至1℃～2℃后过滤，除去甾醇结晶，取滤液蒸去溶剂进行脱溶，在1.33～0.133Pa下进行分子蒸馏，使脂肪酸甲酯与维生素E浓缩物分离，即可得到天然维生素E浓缩物。对浓缩物再次进行分子蒸馏即可得维生素E含量超过70%的浓缩油。

为获取高浓度的维生素E产品，可重复进行分子蒸馏。采用分子蒸馏法浓缩天然维生素E的优点是工艺流程短、维生素E损失少、产品色味纯正等，但设备结构复杂，价格较贵。目前，国内对于以脱臭物制备天然维生素E的浓缩液技术已经较为成熟。

四、维生素C

(一)维生素C的功效

维生素C是一种水溶性维生素，人体内约含有1 450mg，每日代谢消耗约1/30，即50mg左右。因此，需要不断补充。维生素C在氧化还原代谢反应中起调节作用，缺乏它可引起坏血病，所以又称为抗坏血酸，自然界中存在还原型抗坏血酸和氧化型脱氢抗坏血酸两种形式。抗坏血酸通过逐级供给电子而转变成半脱氢抗坏血酸和脱氢抗坏血酸，在转化的过程中达到清除O₂^－·、OH^－、ROO·等自由基的作用。维生素C具有强抗氧活性，能增强免疫功能、阻断亚硝胺生成、增强肝脏中细胞色素酶体系的解毒功能。人体血液中的维生素C含量水平与肺炎、心肌梗塞等疾病密切相关。维生素C在临床上常用于延缓衰老和防止动脉粥样硬化、冠心病等，还用于防止坏血病和各种贫血。维生素C在水果和蔬菜中含量较为丰富。

(二)维生素C的制备工艺

1.果蔬汁中提取

天然果蔬汁中含有大量的维生素C，可直接用原汁或浓缩汁作为维生素C的天然来源。基本工艺流程如下:

2.两次发酵法

中国科学院微生物研究所等单位筛选出以氧化葡萄糖酸杆菌为主要产酸菌，以条纹假单胞菌为伴生菌的自然共生菌丝，两者共生发酵时，能将L－山梨酸直接转化成2－酮基－L－古洛酸。两次发酵法实质上是通过微生物发酵法代替莱氏法中部分化学合成阶段，这样就避免了丙酮、酸、碱或苯之类溶剂的大量使用，基本工艺流程如下:

由于维生素C易氧化，很容易被破坏，所以在生产功能食品过程中必须重视维生素C的保存，否则将失去其保健作用。

五、β－胡萝卜素

(一)β－胡萝卜素的功效

β－胡萝卜素是维生素A的前体物质，经机体代谢可转化为维生素A，所以也称维生素A原。β－胡萝卜素是最有效的抑制产生O₂^－的物质，可阻止产生自由基的反应链，刺激自由基的灭活作用。β－胡萝卜素具有很好的抗氧化作用，能通过提供电子，抑制活性氧的生成，从而达到清除自由基的目的。试验表明，β－胡萝卜素能增强人体的免疫功能，防止吞噬细胞发生自动氧化，增强巨噬细胞、细胞毒性T细胞、天然杀伤细胞杀伤肿瘤的能力。

β－胡萝卜素广泛存在于深绿色蔬菜、胡萝卜及一些带有红色或黄色的水果中。

(二)β－胡萝卜素的制备

β－胡萝卜素的制备方法有化学合成法、生物合成法和天然制取法。

1.化学合成方法

β－胡萝卜素合成是以维生素A为原料，将维生素A转化成维生素A醛即视黄醛和C₂₀维悌希试剂，两者再经缩合即得C₄₀的β－胡萝卜素。化学合成的β－胡萝卜素与天然合成的在结构和生理活性上都存在差异，化学法合成的β－胡萝卜素售价低廉，所以化学合成法的发展前景不大。

2.天然植物中提取β－胡萝卜素

(1)从蚕沙中提取β－胡萝卜素

工艺流程:

通过此工艺制成的产品β－胡萝卜素的含量占60%～65%。另外，从蚕沙中提取β－胡萝卜素的同时能得到作为食用色素的叶绿素铜钠盐，原料成本低廉，在蚕桑业发达的地区可形成一定的规模。

(2)从胡萝卜中提取β－胡萝卜素

鲜胡萝卜中含有丰富的β－胡萝卜素，并且在种植上具有更大的优势。其工艺流程如下:

新鲜胡萝卜→清洗→切碎→粉碎成浆→准确称量→有机溶剂抽提→有机溶剂定容→测其吸光度。

经研究证明，提取β－胡萝卜素时，在50℃到60℃之间随着温度的升高提取液中β－胡萝卜素含量呈明显升高趋势，此后随着温度升高含量又迅速降低。提取时间在1h到2.5h之间随着时间的延长β－胡萝卜素含量增大，在2.5h时达到最大值，后又随着时间的延长而降低。用有机溶剂石油醚+丙酮(1∶5)在60℃水浴下，固液比1∶5提取2h效果较好，加入稳定剂氨水能有效防止β－胡萝卜素的氧化。

要使自由基清除剂充分发挥作用，使用时应注意三个问题:第一，自由基清除剂要有一定的浓度，自由基清除剂只有在足够浓度时才起作用;第二，清除剂只有在产生自由基的位置附近才能起作用，因为自由基活性极强，一旦产生马上就会与附近的生命大分子起作用，所以自由基清除剂必须在自由基附近，并且能以极快的速度抢先与自由基结合，否则就起不到应有的效果;第三，在大多数情况下，清除剂与自由基反应后会变成新的自由基，这个新的自由基的毒性应小于原来自由基的毒性才有防御作用。

这些自由基清除剂对维持机体的正常生命活动，保持健康起着重要的作用。但是，随着年龄的增长，机体内产生自由基清除剂的能力逐渐下降，从而减弱了对自由基损害的防御能力，使机体组织器官容易受损，加速了机体的衰老，引发了一系列的疾病。为了防止此类现象的发生，可以人为地由膳食补充自由基清除剂，从而达到防御疾病、延缓衰老的目的。

课后训练

关键术语

自由基　自由基清除剂　酶类自由基清除剂　非酶类自由基清除剂　黄酮类化合物茶多酚　超氧化物歧化酶　维生素C　维生素E　β－胡萝卜素　生理功能　制备工艺

学以致用

一、讨论分析题

1.什么是自由基，自由基对人体有什么影响?

2.自由基清除剂的作用机理是什么?

3.自由基清除剂可分为几种?

4.比较几种自由基清除剂制备工艺的异同点。

5.简述超氧化物歧化酶的生理功能及在功能食品的应用。

6.简述黄酮类化合物的生理功能及在功能食品的应用。

7.简述茶多酚的生理功能及在功能食品的应用。

二、案例分析题

运动与自由基

老张今年55岁了，为了增强自己的体质，他每天早上还要长跑，但一个月过去后他发现自己并没有比以前精神，反而感觉腰酸背痛，他去医院就诊，医生通过了解他的情况得出以下结论，医生说老张有可能是每天运动太过剧烈造成的身体不适，40岁以上的人体内自由基修补功能下降，自由基在身体内慢慢积累，会对身体造成攻击与伤害。

问题:

1.根据你学到的知识，请你总结下40岁以上的中老年人运动时应该遵循什么原则?

2.你认为老张应该通过哪些措施清除体内过多的自由基?

知识拓展

葡萄籽，最强的自由基清除剂

葡萄籽是迄今为止所发现的最有效的自由基清除剂之一，其抗自由基氧化能力是维生素C的20倍，维生素E的50倍，尤其是其体内活性，更是其他氧化剂无法比拟的。

混浊的空气、阳光紫外线的伤害和化妆品等外来因素活化了自由基，让肌肤在正常状况下遭受更多自由基的攻击，抗衰老自由基攻击和破坏细胞过程中，细胞大量死亡和代谢紊乱，细胞内杂质无法代谢出体外，造成色素沉积，而死亡老化细胞加重了皮肤的颜色，使皮肤灰暗无光泽。

葡萄籽能高效清除人体内的大量自由基，并隔离混浊空气，抗衰老紫外线和化妆品等外来因素对皮肤的伤害，阻断黑色素形成，进而达到美白肌肤的作用。自由基攻击细胞，使皮肤细胞大量受损，细胞膜受到破坏，细胞膜内水分大量损失，导致皮肤缺乏水分，干燥、脱屑，形成皱纹。而葡萄籽能够阻止自由基对细胞膜的侵害，并能保卫细胞膜调节毛细血管的渗透性，使细胞和组织代谢趋于正常，无论是新生细胞还是受保护的表细胞都是水分充盈，达到肌肤保湿的效果。(源自:尤维斯保健品网站)