原生态红糖的体外抗氧化性研究进展

2019-10-16李明星李美玲黎庆涛代宇超王卓琳

中国调味品 2019年10期

李明星，李美玲，黎庆涛，代宇超，王卓琳

(广西大学轻工与食品工程学院，南宁 530004)

原生态红糖是甘蔗经过破碎、提汁、澄清处理后，不添加化学助剂，经过浓缩、结晶、澄清甘蔗汁而制得的产物，因其未经过分蜜处理，故其自身含有的营养活性成分较多，如酚类化合物、蛋白质、维生素等[1]。其不仅具有抗氧化性和抗毒性等，还可以促进免疫应答，预防贫血，增加铁摄入量，对缓解高血压和糖尿病等慢性疾病也有一定的功效[2]。原生态红糖的功效，与它所含的营养活性成分密切相关，其中酚类化合物发挥了至关重要的作用[3]。

酚类化合物是一种存在于多种植物体内的天然抗氧化剂，其抗氧化性可以通过络合游离的金属离子、转移氢原子、直接与体内抗氧化酶发生化学反应、与体内抗氧化剂发生协同反应以及使机体免疫力增强等多种方式发挥抗氧化性[4]。本文旨在结合最新的资料对原生态红糖的抗氧化活性评价进行综述，为原生态红糖抗氧化性的深入研究提供参考。

1 原生态红糖简介

1.1 原生态红糖的营养成分

原生态红糖是采用物理方法，不添加任何助剂，经过甘蔗提汁、澄清、煮制、结晶等工序完全手工熬制、冷却定型的产品。因此，甘蔗汁中的大部分营养成分在原生态红糖中均可以体现[5]。经查阅资料得到的原生态红糖的营养成分见表1。

表1 原生态红糖的营养成分Table 1 Nutritional components of raw brown sugar

蔗糖含量在原生态红糖中所占的比重最大，其含量在76.55%～89.48%之间，其次是还原糖(3.69%～10.50%)，此外，原生态红糖中还存在多酚类化合物等天然抗氧化剂，对人体的营养健康大有裨益。

1.2 原生态红糖的酚类化合物

原生态红糖的抗氧化能力主要归因于其酚类化合物。酚类化合物通常是指化学方程式中包含多个酚性羟基的物质，通常以游离态和结合态两种形式存在。酚类化合物不仅可以使植物保持新鲜颜色，而且可以促进植物的生长和分裂[11]。查阅国内外资料所获得的原生态红糖中的多酚见图1。

图1 原生态红糖中常见的酚类物质[12-14]Fig.1 Common phenolic substances in raw brown sugar

原生态红糖多酚中含有酚酸、黄酮类、单宁等成分，其中酚酸类包括羟基苯甲酸衍生物，如没食子酸、奎尼酸、香草酸等；羟基肉桂酸衍生物，如阿魏酸、香豆素等，黄酮类包含花青素、木犀草素、芹菜素等。此外，原生态红糖的品种及分布地区广泛，也使得酚类化合物种类繁多。

2 原生态红糖的体外抗氧化活性

2.1 氧化损伤对机体的危害

在正常情况下，机体可以利用产生的自由基发挥生理作用，但是随着机体器官的老化或者外部环境的干扰，会破环机体内的抗氧化机制，使机体内的自由基增加或抗氧化成分下降，引发氧化应激反应而损伤机体。研究表明，机体内的自由基失衡会导致多种疾病的发生，见图2。

图2 氧化应激对机体组织器官的损伤Fig.2 Oxidative stress damage to tissues and organs of the body

抗氧化研究是为了缓解机体氧化应激造成的机体损伤，氧化应激反应对生命活动具有双重影响：一方面为机体的新陈代谢传递信号、运输能量，保护机体免受病毒、微生物等的攻击，在生命活动中具有不可代替的地位；另一方面非正常情况下的氧化应激又会引发机体病变，如生物体内细胞的凋亡、组织的损伤等，导致不同类型疾病发生[15]。研究表明，原生态红糖中存在多种酚类化合物，其对清除机体自由基有积极的作用，许多学者已根据抗氧化评价机制对其抗氧化性进行了研究[16]。

2.2 酚类化合物的抗氧化机理

酚类化合物的抗氧化机理通常可以概括为以下3种。

2.2.1 氢原子转移机理

自由基夺取抗氧化剂基团中的氢原子，结合生成苯氧自由基，利用这一机理的酚类化合物包括表儿茶酸、咖啡酸、维生素E以及五倍子酸等。

2.2.2 电子伴随质子转移机理

首先，由于抗氧化剂中的电子发生转移形成正离子自由基，然后转移质子生成苯氧自由基，其通过共振作用逐渐稳定,结果使自由基链式反应减慢或终止,如堪非醇、白黎芦醇等物质。

2.2.3 络合机理

由于机体中存在如Fe2+等游离金属离子，其可以利用Fenton反应将H2O2催化生成羟自由基，结果损伤生物体内的分子，如槲皮素分子络合铁离子的位点有3个[17]。

2.3 抗氧化活性评价

清除自由基实验通常被用来测定原生态红糖的抗氧化活性强弱，其主要检测方法见表2。

表2 原生态红糖的抗氧化能力Table 2 Antioxidant capacity of raw brown sugar

尽管这些测定方式的检测方法和测量标准有所不同，导致测量结果难以相互比较，但很明显，原生态红糖具有抗氧化能力。原生态红糖的抗氧化性归因于它的多酚含量，Bertrand，Alain等的研究表明，抗氧化活性与总酚含量之间存在显著的相关性[18]。此外，颜色较深的原生态红糖的抗氧化性较强，这可能是由于颜色相对比较深的原生态红糖的总酚含量较颜色浅的原生态红糖的含量高[19,20]。

2.3.1 FRAP测定法

FRAP测定法是利用游离铁离子的还原性测定原生态红糖的抗氧化能力。该方法具有操作简便、数据处理简便、结果清晰、实验仪器简单易得等优点，根据反应混合物吸光度的增减表明还原性的强弱。Phillips等[24]将样品糖溶液混合于钠磷酸盐缓冲液(pH为6.8)和铁氰化钾溶液中，恒温水浴一段时间后，加入柠檬酸，在一定波长处测量吸光度的变化，通过对铁离子的还原性进行定量，从而得出原生态红糖的抗氧化值。Feng等[25]以一定比例混合乙酸缓冲液(pH为3.6)、TPTZ以及氯化铁试剂用来配制FRAP试剂，取一定量的原生态红糖和FRAP试剂混合，恒温水浴后，在一定波长处观察吸光度的变化，实验结果表明原生态红糖中存有抗氧化性。

2.3.3 ABTS自由基清除法

ABTS法是评价抗氧化剂抗氧化活性的常用方法之一，通常用于水溶性的抗氧化剂。ABTS法的检测原理见图3。

图3 ABTS自由基清除能力的检测原理Fig.3 Detection principle of ABTS free radical scavenging ability

ABTS与高硫酸钾氧化剂发生化学反应，失去一个电子生成化学性质较稳定的将反应物过氧化后生成稳定的ABTS+·蓝色阳离子，ABTS+·遇到原生态红糖会发生褪色反应，因此，可以根据褪色程度来评价抗氧化剂的活性。

原生态红糖对ABTS自由基也存在一定的清除活力，不同国家原生态红糖的清除活性也存在较大的差异。Payet B等通过对比7种不同品种的甘蔗糖，采用LC-UV-ESI-MS对红糖提取物进行定量分析，通过原生态红糖对ABTS自由基具有清除活性的现象，表明原生态红糖具有抗氧化性。Lee J S等对比来自4个不同国家的原生态红糖，研究结果表明4种来源不同的原生态红糖均具有抗氧化性，但是对ABTS自由基清除活力存在差异，而这种差异可能是原生态红糖中多酚类化合物的种类、含量不同而引起的。

2.3.2 DPPH自由基清除法

评价原生态红糖的抗氧化活性有多种方法，DPPH法是其中常用方法之一。DPPH自由基并非是天然自由基，而是一种人工合成的自由基，其化学结构式中含有孤对电子且化学性质稳定[26]。DPPH 自由基结构及其与自由基清除剂相互作用原理见图4。

图4 DPPH自由基结构及其与自由基清除剂相互作用原理Fig.4 DPPH free radical structure and its interaction principle with free radical scavengers

原生态红糖与DPPH自由基溶液混合时，该天然抗氧化剂可以为DPPH自由基提供电子使之饱和，此时反应体系的颜色会变浅，颜色变化的程度与配对电子呈正相关，因此可以通过变色程度评价待测物的抗氧化能力[27]。

Lee J S等通过对比韩国(AUTO sugar)、泰国(sugar cane sugar)、日本(black sugar)、中国(brown raw sugar)4个国家的原生态红糖发现原生态红糖具有高营养品质和抗氧化能力，其中韩国(AUTO sugar)的原生态红糖中可以检测出多酚类化合物，可以为DPPH自由基中的氮原子提供电子，消除自由基，表现出较高的抗氧化活力。Feng S等研究红皮甘蔗和绿皮甘蔗中酚类化合物的抗氧化性结果表明，红皮甘蔗中的酚类化合物对DPPH自由基的清除率为93.32%，而绿皮甘蔗中的酚类化合物对DPPH自由基的清除率为73.66%，结果表明两者均具有相对较高的抗氧化性。Lucía Seguí[28]研究原生态红糖与12种精制糖之间的抗氧化性发现，原生态红糖具有明显的清除DPPH自由基的能力，并且精制的程度决定总酚含量以及抗氧化能力。研究表明虽然不同国家原生态红糖抗氧化活性的检测结果存在差异，但是均显示具有明显的抗氧化活性，其中的差异可能是甘蔗生长的环境、气候、品种以及原生态红糖的制作工序等导致的[29]。

2.3.4 活性氧自由基清除法

活性氧自由基含有的不饱和电子容易夺取生物体内大分子物质的电子进行配对，导致机体内的生物大分子发生损伤，而抗氧化剂可以使活性氧自由基发生配对化学反应，自由基接受抗氧化剂提供的电子就会饱和，避免损伤机体内的生物大分子，起到保护细胞的作用[30]。活性氧含有超氧阴离子(O2-·)、羟自由基(·OH-)以及过氧化氢(H2O2)等，其中羟自由基是化学性质最活泼的活性氧自由基，它不仅能损伤如核酸、蛋白质、脂质等生物大分子，还可以在细胞膜上发生过氧化反应，如不饱和脂肪酸。原生态红糖中可以由酚类化合物提供电子和氢原子与羟自由基结合发生还原反应，或者通过与金属离子的络合反应来降低Fenton反应速率，起到拮抗作用[31]。通过NBT评定方法评估糖的细胞超氧阴离子的清除能力，结果表明原生态红糖具有显著高的超氧阴离子抑制能力[32]。清除氧自由基的途径见图5。