天然食品添加剂清除自由基作用的研究进展

张辰暘，魏安琪，王 妍，谢子奇，罗云敬

(北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京 100124)

天然食品添加剂清除自由基作用的研究进展

张辰暘，魏安琪，王 妍，谢子奇，罗云敬*

(北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京 100124)

自由基作为细胞新陈代谢过程中的自然产物，能调节许多生命过程，但在外界刺激下会诱发异常自由基反应，破坏自由基反应动态平衡从而引发疾病。食品添加剂是现代食品工业中的重要组成部分，天然食品添加剂无毒副作用，具有优越的抗氧化及清除自由基能力，在食品、医药等行业具有广阔的应用前景。综述了多种天然食品添加剂对活性氧自由基、活性氮自由基及其它自由基的清除作用，为从分子水平上进一步了解其保健功效、筛选健康安全的天然食品添加剂提供了新思路。

天然食品添加剂；自由基；抗氧化

自由基是人体正常代谢产物，是具有较高化学活性的含有不成对电子的原子、分子或基团。在人体健康时可迅速被体内自由基清除系统捕获并清除，但当人体受到放射性物质、颗粒污染物、工业废气等外界因素刺激时会诱发异常自由基反应，导致体内自由基异常累积，从而造成蛋白质、脂质、核酸等多种生物大分子的损伤，引发心脏病、帕金森症、癌症等多种疾病[1]。并且，自由基也被认为是引起人体衰老的重要因素。因此，对体内自由基的清除进行相关研究对于防治疾病及减缓衰老都具有重要意义。

随着我国食品工业的发展，多种天然食品添加剂被开发使用，特别是具有抗氧化功效的天然食品添加剂在国内外均已成为研究热点[2]，天然食品添加剂在改良食品的同时还有助于清除体内自由基，具有一定保健功效。对天然食品添加剂清除自由基的作用进行研究，可以从分子水平上进一步了解其保健功效，为筛选健康安全的天然食品添加剂提供新的思路，有助于推进我国食品工业的健康发展。

1 对活性氧自由基(ROS)的清除作用

1.1 ROS的清除研究

ROS在生物体内含量多、活性强。对ROS清除剂的筛选一直是国内外的研究热点，其有效成分多属于黄酮类、多酚类、花青素类物质。

田云等[5]采用生物化学发光法研究了维生素C(VC)、儿茶素和甘草提取物对·OH的清除能力。结果表明，3种物质的清除能力大小依次为儿茶素>甘草提取物>VC；儿茶素对·OH的清除能力为甘草提取物的10余倍，为VC的200余倍。

刘荣等[6]研究了笃斯越橘提取物、紫叶稠李提取物和山桃稠李提取物等3种浆果提取物对H2O2的清除能力。结果表明，3种浆果提取物可有效清除H2O2，其清除能力大小依次为山桃稠李水提物>笃斯越橘水提物>笃斯越橘醇提物>山桃稠李醇提物>紫叶稠李醇提物>紫叶稠李水提物。

1.2 常见天然食品添加剂对ROS的清除作用

目前，食品添加剂对ROS清除作用的相关研究多集中于天然食品添加剂，其中，茶多酚、姜黄素、番茄红素、壳聚糖等几种常见天然食品添加剂的研究较深入。

番茄红素是常用的天然食用色素，具有较高的抗氧化能力，可以通过抑制脂质过氧化反应提高谷胱甘肽过氧化物酶活性，从而起到清除自由基的作用。毛旭娟等[14]探讨了脑缺血再灌注(CIRP)损伤过程中大鼠血清中SOD活性的变化及番茄红素干预后的影响，结果表明，大鼠血清中的SOD参与了CIRP损伤，番茄红素对大鼠CIRP氧化损伤有干预作用。

迷迭香、天然薄荷与柠檬草都是常见的天然香料，使用历史悠久，适用范围广。陈佳龄等[17]利用Fenton法对比了迷迭香、柠檬草与薄荷水提液对·OH的清除能力，发现薄荷水提液的清除效果最好，活性物含量达到120 mg时对·OH的清除率为95.66%。

2 对活性氮自由基的清除作用

2.1 活性氮自由基的清除研究

目前，对ONOO-清除剂的研究报道很少，虽然某些天然产物可以作为食品添加剂使用，但还未列入国家标准。因此，深入研究天然产物对新型健康食品添加剂的开发具有积极意义。

2.2 常见天然食品添加剂对活性氮自由基的清除作用

目前，天然食品添加剂对活性氮自由基的清除研究少有报道，但其损伤性已引起关注，未来有可能成为新的研究热点。

β-胡萝卜素是广泛存在于常见食物中的天然食用色素，是类胡萝卜素中含量最多的一种。β-胡萝卜素除了可作为维生素A的前体外，也被认为是一种有效的生物抗氧化剂。赵文恩等[21]研究发现，β-胡萝卜素可以通过电子转移过程生成β-胡萝卜素自由基正离子与二氧化氮自由基(·NO2)反应。同时，大部分由ONOO-介导的硝化反应都是先均裂生成·NO2，然后与生物大分子相互作用，因此β-胡萝卜素对ONOO-也具有抑制损伤作用。

3 对其它自由基的清除作用

人体内还存在其它自由基，如氢自由基(H·)、活性氯自由基(RCS)等。在RCS作用下，脂质过氧化可产生脂类自由基，如脂自由基(L·)等。脂类自由基寿命长且有可能形成连锁反应，因而对人体具有较强的损伤。

3.1 其它自由基的清除研究

徐建国等[23]比较了桑椹红色素和VC对烷基自由基的清除作用。结果表明，在实验浓度范围内，桑椹红色素清除烷基自由基的作用不明显，其清除率和VC相当，均低于50%。

梁云等[24]以合成抗氧化剂TBHQ为对照，研究了有代表性的天然抗氧化剂VC、VE、茶多酚和迷迭香提取物对DPPH自由基的清除能力，其清除能力大小依次为茶多酚、TBHQ、VC>迷迭香提取物>VE，茶多酚、TBHQ、VC对DPPH自由基的清除能力差异不大。

张才科等[25]体外模拟了槲皮素对DPPH自由基、·OH和ABTS+的清除实验。结果表明，槲皮素对DPPH自由基、·OH和ABTS+均具有较强的清除作用，并且在一定范围内呈现出明显的剂效关系。

Zhang等[26]对比了天然色素姜黄素、番茄红素、叶黄素、β-胡萝卜素、甜菜碱、辣椒红素、花青素与合成抗氧化剂BHA的抗氧化能力与对DPPH自由基、ABTS+的清除能力。结果发现，姜黄素与花青素对DPPH自由基、ABTS+的清除效果最好。

3.2 常见天然食品添加剂对其它自由基的清除作用

竹叶提取物是近年来开发的新型抗氧化剂，在多种肉制品、果汁类食品、坚果类食品中均可使用。陈宇等[27]对毛竹黄酮类物质进行了提纯，并对比了毛竹黄酮与VC对DPPH自由基的清除能力，结果表明，毛竹黄酮对DPPH自由基的清除能力明显优于VC。张蕾等[28]分析了鹅毛竹叶提取物的不同成分，发现鹅毛竹叶提取物中的主要抗氧化活性成分为总黄酮，总黄酮含量与还原力和DPPH自由基的清除能力呈正相关，相关系数分别为0.9470和0.9001。

甜菊糖苷是从甜叶菊中提取的四环二萜类化合物，由于其甜度佳、不发胖、不致龋、安全性高的特点而获得最佳天然甜味剂的称号，是仅次于三氯蔗糖的第三大畅销甜味剂。宁杰等[29]研究了甜菊叶提取物清除DPPH自由基的能力，在60.4 ℃、水料比15.4∶1(mL∶g)的条件下提取2.98 h得到的甜菊叶提取物具有最佳清除率，为88.78%，清除DPPH自由基的半数有效剂量为32.3 μg·mL-1。

4 展望

天然食品添加剂主要从动植物中提取，大多具有清除自由基和抗氧化等功效。相对合成食品添加剂的致癌、致畸、致突变性而言，天然食品添加剂安全、无毒、无害，对人类肿瘤、衰老、糖尿病、心血管疾病的治疗和预防有重要作用。我国植物资源丰富，将天然食品添加剂的改良食品功能、保健功能与安全性结合，扩展其应用范围并逐步取代合成食品添加剂将成为未来食品工业发展的必然趋势。

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Research Progress in Free Radical Scavenging Ability of Natural Food Additive

ZHANG Chen-yang,WEI An-qi,WANG Yan,XIE Zi-qi,LUO Yun-jing*

(CollegeofLifeScienceandBioengineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)

Asnaturalproductsincellmetabolicprocess,freeradicalscanadjustmanylifeprocess.However,duetoexternalstimulicaninduceabnormalfreeradicalreactions,thedynamicbalanceoffreeradicalreactionwillbebroken,whichmaycausedisease.Foodadditiveisanimportantpartinfoodindustry,andnaturalfoodadditivehasnon-sideeffects,excellentanti-oxidationcapacityandfreeradicalscavengingcapacity,whichhasbroadapplicationprospectsinfoodandpharmaceuticalindustries.Wereviewthescavengingeffectsofmanykindsofnaturalfoodadditivesonactiveoxygenfreeradical,activenitrogenfreeradical,andotherfreeradicals.Itcanprovideanewnotionaboutunderstandinghealthyfunctionandscreeningahealthyandsafetynaturalfoodadditiveatmolecularlevel.

naturalfoodadditive;freeradical;anti-oxidation

国家科技支撑计划项目(2015BAK44B00)

2017-03-30

张辰暘(1992-)，女，北京人，硕士研究生，研究方向：生物学，E-mail：chenyangzhang@emails.bjut.edu.cn；通讯作者：罗云敬，教授，博士生导师，E-mail：luoyj@bjut.edu.cn。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.08.001

TS202.3

A

1672-5425(2017)08-0001-04

张辰暘，魏安琪，王妍，等.天然食品添加剂清除自由基作用的研究进展[J].化学与生物工程，2017，34(8)：1-4.