食品抗氧化劑一般分為合成抗氧化劑和天然抗氧化劑。合成抗氧化劑有丁基羥基甲苯(ＢＨＴ)、丁基羥基茴香醚(ＢＨＡ)、沒食子酸丙酯(ＰＧ)和特丁基對苯二酚(ＴＢＨＱ)等。茶多酚作為一種天然抗氧化劑,具有抗氧化能力強、使用安全、保健等特點,是值得深入研究開發(fā)和大力推廣應用的新型抗氧化劑。
1 茶多酚的組成
茶多酚(Ｔｅａｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ,簡稱ＴＰ)是茶葉的主要成分,又稱茶單寧、茶鞣酸、茶鞣質,是茶葉中多酚類物質的總稱。綠茶中,茶多酚含量較高,約占其干重的15%～25%,而紅茶因發(fā)酵過程中部分茶多酚被氧化,故含量較低,約為干重的6%,不同季節(jié)采摘及不同品種的茶葉,茶多酚的含量也有差異,一般夏秋茶高于春茶。按其化學結構的不同,茶多酚含有以下幾種成分:
1.1 兒茶素(Ｃａｔｅｃｈｉｎｓ):屬黃烷醇類,是茶多酚的主體成分,約占茶多酚總量的60%～80%,在茶葉中的含量為干重的12%～24%。兒茶素總有6種,分為酯型兒茶素和非酯型兒茶素,酯型兒茶素有表兒茶素沒食子酸酯(Ｌ-ＥＣＧ)和表沒食子兒茶素沒食子酸酯(Ｌ-ＥＧＣＧ);非酯型兒茶素有表兒茶素(Ｌ-ＥＣ)、沒食子兒茶素(Ｄ,Ｌ-ＧＣ)、表沒食子兒茶素(Ｌ-ＥＧＣ)和兒茶素(Ｄ,Ｌ-Ｃ)等。
1.2 黃酮及黃酮醇類(Ｆｌａｖｏｎｏｌｓ):主要是黃酮醇及其苷類,含量占茶葉干重的3%～4%。
1.3 無色花青素(Ｌｅｕｃｏａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ):既羥基-[4]-黃烷醇及其鹽,包括花白素及花青素,茶葉中花白素占干物質的2%～3%,花青素占0.01%左右。
1.4 酚酸類和縮酚酸類(ＰｈｅｎｏｌｉｃａｃｉｄｓａｎｄＤｅｐ ｓｉｄｅｓ):總量占茶葉干重5%左右。
2 茶多酚的特性
純茶多酚一般為白色無定型粉末,具有澀味,略有吸潮性,在潮濕的空氣中能被氧化成棕色產(chǎn)物,能溶于水及甲醇,乙醇,丙酮,乙酸乙酯等有機溶劑,但不溶于氯仿。作為一種天然抗氧化劑,茶多酚具有以下基本特點:抗氧化效力強,對油脂的氧化抑制率達96%以上,強于維生素Ｅ和維生素Ｃ;對動物油脂具有抗氧化作用;與維生素Ｅ和維生素Ｃ具有協(xié)同作用;能提高維生素和胡蘿卜素的穩(wěn)定性;對酸和熱較穩(wěn)定,ｐＨ2～8之內穩(wěn)定,大于ｐＨ8和光照下易氧化聚合;遇鐵變綠黑色絡合物;安全性高;具有抑菌作用;能清除自由基,抑制亞硝酸鹽的形成,有抗突變,抗癌變等功效。
3 茶多酚的提取方法
目前,茶多酚的制取一般以成品茶(如綠茶、烏龍茶、速溶茶)或鮮茶葉為原料制備,若以碎茶葉或茶末為原料,則更為經(jīng)濟。其提取工藝流程為:茶葉→溶劑提取→過濾→濾液→氯仿洗滌→有機溶劑萃取→蒸餾→粗制品→色譜柱精制→精制品。例:
以綠茶為原料:取干茶葉(按500ｇ計),碾碎,用3Ｌ丙酮-水溶液(7:3)浸泡一夜,過濾,將濾液濃縮至原體積的1/10。然后用0.5Ｌ乙醚和1Ｌ乙酸乙酯分別萃取,合并萃取液濃縮,殘渣在羥丙基化葡聚糖凝膠色譜柱上精制,用2Ｌ丙酮-水(9:1)溶液洗脫,再將洗脫液轉移至硅膠色譜柱用5Ｌ乙酸乙酯-丙酮(4:1)溶液洗脫,蒸發(fā)洗脫液,可得到白色粉狀物質即茶多酚,其含量可高達99%。
以速溶茶為原料:取速溶綠茶(按100ｇ計),加入1000ｍＬ80℃熱水,待完全溶解后,以等量氯仿洗滌,除去咖啡因和色素,然后用等量乙酸乙酯萃取3次,合并有機相,并減壓蒸餾(蒸餾結束前加入少量水),得到濃縮水溶液提取物,再冷卻干燥,即可得茶多酚,其含量約為72%。
以鮮茶葉為原料:取鮮茶葉(按200ｇ計),蒸汽滅酶后加入800ｍＬ甲醇(70%)水溶液,在混合器中攪拌提取10分鐘,離心分離得到上清夜,再用等量氯仿洗滌,以除去咖啡因,得到甲醇水溶液,然后用等量乙酸乙酯萃取3次,合并萃取液,并減壓濃縮,然后冷凍干燥得到茶多酚,其含量約為51%。
4 茶多酚的抗氧化性能
70年代以來,研究人員對茶多酚的生物活性作了大量的研究工作。研究發(fā)現(xiàn),茶多酚對于不飽和油脂和不完全氧化的油脂均有良好的抗氧化作用,與合成抗氧化劑ＢＨＡ、ＢＨＴ、ＰＧ等相比,在延長花生油,亞麻油及氫化油脂的有效期方面效果更佳。另外,茶多酚對玉米油、棕櫚油、豬油、大豆油以及茶油均有明顯的抗氧化作用。在抗氧化能力方面,茶多酚對亞油酸的抗氧化效果為ＢＨＡ的2倍。添加相同量時,茶多酚對茶油的抗氧化作用是ＢＨＡ的2.6倍,是維生素Ｅ的3.2倍。茶多酚對豬油的抗氧化作用是ＢＨＡ的2.4倍,是維生素Ｅ的9.6倍。對亞油酸的抗氧化作用是維生素Ｅ的3.9倍。若茶多酚與抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸、維生素Ｅ并用時,具有協(xié)同效應,其抗氧化能力明顯增強。
80年代開始,國內外對茶多酚的抗氧化作用機理進行了大量研究,發(fā)現(xiàn)茶多酚主要是通過如下途徑來實現(xiàn)其抗氧化作用:①清除活性氧。茶多酚中的活性酚羥基可作為氫的供體,能清除環(huán)境中的活性氧,減少氧自由基的產(chǎn)生;②清除自由基。作為氫的供體,茶多酚可奪取氧化過程中產(chǎn)生的過氧化自由基;③螯合金屬離子。茶多酚的鄰位酚羥基可螯合金屬離子,減少金屬離子對氧化反應的催化作用;④結合氧化酶。在反應體系中,茶多酚能與氧化酶蛋白結合,形成一種復合物而降低該酶對氧化作用的催化活性。
對茶多酚吸氧量的研究表明,兒茶素的主要還原部位是其Ｂ環(huán)的鄰位酚羥基,而且連苯三酚型兒茶素的吸氧量大于鄰苯二酚型,據(jù)此可知,茶多酚的抗氧化能力與羥基的數(shù)目有關;另外,茶多酚的分子量也影響其抗氧化能力,分子量越大的茶多酚組分,其產(chǎn)生的多酚自由基越穩(wěn)定,不易引起新的氧化鏈式反應的發(fā)生。如茶多酚抗脂質過氧化能力與其分子量和沒食子�；鶖�(shù)目呈正相關;此外,茶多酚的抗氧化能力與其溶解性也有關。油溶性茶多酚和水溶性茶多酚相比,油溶性茶多酚具有更強的抗脂質氧化活性。在水相中,茶多酚不同組分對脂質過氧化殘基清除能力不同,為ＥＣＧ>ＥＧＣＧ>ＥＧＣ>ＥＣ,而在油相中,ＥＣＧ=ＥＧＣＧ>ＥＣ>ＥＧＣ。
5 茶多酚的保健與藥理作用
5.1 抗腫瘤
茶多酚具有抗腫瘤作用,在體外有抗誘變活性,能抑制嚙齒動物中致癌劑誘導的各種腫瘤。茶多酚對ＴＰＡ誘導的皮膚腫瘤具有抑制作用,外用茶多酚能抑制ＴＰＡ誘導的小鼠皮膚癌癥。茶多酚對煙草特異性亞硝胺誘導的肺腫瘤產(chǎn)生抑制,對煙草特異性亞硝胺誘導的小鼠肺癌基因表達有影響在動物實驗中,日本學者研究了茶多酚對雄性大鼠結腸直腸癌的影響,發(fā)現(xiàn)茶多酚能有效防止鼠結腸直腸癌的發(fā)生。對人胃癌細胞的實驗表明,在一定范圍內,隨著細胞培養(yǎng)液中茶多酚濃度的增大,癌細胞生長抑制率增大,而具有連苯三酚結構的茶多酚組分的抑制活性尤其明顯。
5.2 防治心血管疾病
動脈粥樣硬化(ＡＳ)是中老年人的常見心血管疾病,它與血脂中的膽固醇和甘油三酯(ＴＧ)密切相關,膽固醇包括低密度脂蛋白膽固醇(ＬＤＬ)和高密度脂蛋白膽固醇(ＨＤＬ)等。其中ＬＤＬ的氧化修飾可使血管內皮受損,導致膽固醇沉積在血管壁而發(fā)生ＡＳ,ＴＧ也會引起人體ＡＳ等不良作用,而ＨＤＬ則可預防動脈粥樣硬化。流行病學調查發(fā)現(xiàn),食物中的茶多酚能有效防止老年人心血管疾病的發(fā)生,這是因為茶多酚可以降低ＴＧ和ＬＤＬ的含量,影響ＬＤＬ的氧化修飾,提高ＨＤＬ的含量和功效。
5.3 降血壓與血糖
有報道茶多酚能降低家兔的血壓,或使大鼠后肢灌注液流出量增大,說明茶多酚能降低外周血管阻力,直接擴張血管。臨床應用表明,茶葉中的ＥＧＣＧ(劑量為0.5ｍｇ/ｋｇ)可使血壓降低20～40ｍｍＨｇ。另外,茶多酚還可以通過促進內皮依賴性松弛因子的形成,松弛血管平滑肌而起抗高壓作用。資料表明,糖尿病患者如果連續(xù)6周服用含有ＥＧＣＧ的一種復合物,可使患者體內的血糖值,血清ＴＣ值,尿中ＣＰＲ值和尿糖值均有降低作用。
5.4 抑菌抗病毒
茶多酚對19個細菌類群的12個類群近100種細菌均有抑制作用。如茶多酚可以抑制細菌Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｓｇｉｎｇｉｖａｉｉｓ的生長,對頰部上皮細胞的粘附也有抑制作用,對傷寒沙門氏桿菌、普通變形桿菌、銅綠色假單孢桿菌、大腸埃希氏桿菌等8種致病菌均有明顯的抑制作用。研究表明,茶多酚抑菌能力與其濃度呈正相關。茶多酚對細菌的最小抑制濃度(ＭＩＣ)一般僅為每千克數(shù)百毫克,對金黃色葡萄球菌,志賀氏痢疾桿菌和枯草芽孢桿菌的ＭＩＣ均未超過1000ｍｇ/ｋｇ,對眾多腸道致病菌的ＭＩＣ在400～500ｍｇ/ｋｇ之間。
除茶多酚對細菌具有廣譜高效的抑制能力外對微生物的作用還具有較好的選擇性。茶多酚可以抑制大多數(shù)有害菌群的生長,又能促進雙歧桿菌及乳酸菌等有益菌群的繁殖。茶多酚還可影響豬糞菌群及糞代謝產(chǎn)物,從而使豬糞乳酸菌顯著增加,總菌數(shù)和糞桿菌數(shù)顯著下降,卵磷脂酶陽性梭狀芽孢桿菌呈減少趨勢。另外,茶多酚能有效地阻止輪狀病毒對腎臟的損害作用,預防嬰幼兒因輪狀病毒感染而發(fā)生腹瀉。能有效阻止流感病毒的感染,具有抗癌作用,能防治艾滋病等。
5.5 抗齲牙護齒
茶多酚能使致齲鏈球菌ＪＣ-2活力下降,還能抑制該菌對唾液覆蓋的羥磷灰石盤的附著,強烈抑制該菌葡萄苷基轉移酶催化的水溶性葡聚糖合成,減少齲洞數(shù)目。給感染有致齲鏈球菌ＪＣ-2的大鼠喂飼致齲食物和含或不含茶多酚,發(fā)現(xiàn)茶多酚能顯著減少齲害。
5.6 防紫外線照射
受紫外線照射,皮膚可以引起多種生物反應包括炎癥的誘導,皮膚免疫細胞的改變和接觸超敏反應的消弱�？诜屯庥貌瓒喾泳艿种谱贤饩�Ｂ的致癌作用,外用茶多酚1～6ｍｇ/動物,紫外線Ｂ的量為2ｋＪ/ｍ,對局部接觸超敏的保護作用為25%～90%,對整體接觸超敏的保護作用為23%～95%,減少鼠背皮膚炎癥70%～80%,且存在劑量效應。
6 茶多酚的安全性
茶多酚曾經(jīng)被認為是有害化合物,但隨著科學技術的發(fā)展,非但沒有發(fā)現(xiàn)茶葉中多酚類化合物對人體有害,反而發(fā)現(xiàn)對人體具有保健功能并對某些疾病有治療作用。近代醫(yī)學安全性試驗表明:大鼠經(jīng)口ＬＤ50,雌鼠為12.5ｍｇ/ｋｇ,雄鼠為10.8ｍｇ/ｋｇ,屬實際無毒級,其蓄積試驗系數(shù)Ｋ>5.3,屬弱蓄積性,微核試驗為0.79ｇ/ｋｇ,對小鼠骨髓無損傷作用,對小鼠睪丸初級精母細胞無畸變作用。在小鼠對比實驗中,茶多酚對小鼠血液中的白血球數(shù),紅血球數(shù),血漿蛋白,血清以及對小鼠肝臟,心臟,脾,大腦等均無影響;對微生物,昆蟲,哺乳動物的結果為1/20ＬＤ50以下劑量的茶多酚無蓄積毒性,無遺傳性;對人體試驗證明茶多酚無排異反應,無毒性,對人體無害。
7 茶多酚在食品中的應用
7.1 油脂
油脂在常溫下保存極易因自動氧化而發(fā)生酸敗變質,據(jù)調查,食用生油過氧化值往往超標,給消費者健康造成危害。茶多酚抗氧化性能很強,低濃度下(20～100ｐｐｍ)即有效,在豬油,大豆油,菜油,花生油以及色拉油中添加0.02%～0.08%的茶葉天然抗氧化劑時,其過氧化值和酸價抑制率均在90%以上,效果明顯好于添加維生素Ｅ。研究表明,在豆油中添加0.08%的茶多酚,保質期比對照組延長1倍以上,添加相同量時,茶多酚對菜油的抗氧化能力為ＢＨＡ的2.6倍,維生素Ｅ的3.2倍。茶多酚對豬油的抗氧化能力為ＢＨＡ的2.4倍,維生素Ｅ的9.6倍。另據(jù)報道,茶多酚對精練蘇子油,玉米油,魚油等均有明顯抗氧化作用。
7.2 油炸食品
油基食品在貯藏,炸制過程中因氧化而使顏色變深,發(fā)黑,品質逐漸下降,加入茶多酚后,能減緩酸敗現(xiàn)象,延長貨架期。在方便面加工過程中添加50ｐｐｍ的茶多酚就能起到良好的抗氧化作用;將茶多酚應用于油炸土豆片中,結果表明:在室溫暴露貯藏條件下,實驗組3個月無異味,而對照組在43天就開始出現(xiàn)酸敗味。
7.3 烘焙食品
以茶多酚和ＢＨＴ作為抗氧化劑,檸檬酸為增效劑,按不同比例加到桃酥中,置于65℃恒溫箱中保存,定期進行感觀評價和油脂過氧化值測定。結果表明:茶多酚具有很強的抗氧化保鮮作用,與ＢＨＴ復合使用有明顯增效作用。中國農(nóng)科院茶葉研究所的研究人員將茶多酚應用于餅干,發(fā)現(xiàn)其抗氧化效果不錯,對過氧化物生成抑制率達75%以上。將濃度為0.20%,0.25%的茶多酚用于月餅和桃酥,其保鮮期分別延長了0.48和0.75倍。在面團調制醒發(fā)(餅干、蛋糕)或壓片(餅干)過程中添加0.04%的茶多酚,除可防止哈敗和起到防腐作用外,而且能起到營養(yǎng)保健和增進食品香味的作用。
7.4 肉制品
由于茶多酚具有極高的抗氧化和防腐性能,而且成本低,所以廣泛應用于灌腸類,肉脯類,火腿和肉類罐頭等肉制品加工中。實驗表明,在加工過程中添加0.02%～0.05%的茶多酚,香腸貯藏30天后仍呈新鮮的紅色,能保質2個多月,而對照組香腸約15天即顏色發(fā)暗,外觀上不新鮮,20天后就已哈敗。
7.5 糖果類
茶多酚在糖果類食品中的應用是因為其獨特的抗菌作用和抗氧化性能�？捎糜谇煽肆Α⒐士谙闾堑犬a(chǎn)品,在加工中添加量為產(chǎn)品總量的0.02%～0.05%,于原料混合工序前調料時加入攪勻即可。實驗證明,茶多酚可有效防止糖果類食品的哈敗,效果為ＢＨＡ,ＢＨＴ的3～4倍,且對糖果膠姆糖果起到保鮮,抗氧化作用,使產(chǎn)品具有防齲齒、健牙、消除高糖食品“酸尾”及保健作用。
7.6 飲料類
茶多酚對食品中的色素和維生素具有保護作用,既可防止食品褪色,又可起到天然色素的作用。目前國內外許多廠家在生產(chǎn)中使用了茶多酚,大大提高了產(chǎn)品穩(wěn)定性。茶多酚可配制成多種飲料,如茶汽水、茶可樂、茶冰淇淋、冰茶、脫咖啡因茶、茶黃酒等,添加量一般為0.02%～0.04%。
茶多酚還可應用于果汁類飲料的加工保鮮,添加為0.02%茶多酚能抑制蜜柑汁液濃縮異臭的產(chǎn)生;添加0.005%～0.01%的茶多酚于果汁飲料中,能抑制維生素Ａ、維生素Ｂ1和β-胡蘿卜素的降解破壞,保證果汁飲料的有效成分和產(chǎn)品品質。
7.7 醬制品
花生醬含油45%,水分3%及豐富的蛋白質,貯藏時容易變質。若在第一次研磨前加調味劑的同時加入0.03%的茶多酚,60天后其抗氧化抑制率達60%以上,對延長花生醬貯藏期和保鮮期均起到了良好作用。
7.8 果蔬類
在新鮮水果,蔬菜表面噴灑低濃度的茶多酚溶液,可抑制細菌繁殖,保持蔬菜、水果原來的色澤,達到保鮮防腐的目的。同時,由于茶多酚分子中含有多個酚羥基,具有供氫活性,可將分子中的氫直接提供給果實中的維生素Ｃ,使之保持還原態(tài),減少維生素Ｃ的損失。用0.03%茶多酚處理草莓后放置60分鐘,維生素Ｃ保存率為54.8%,明顯高于對照組。采用茶多酚復合保鮮劑處理的草莓,在4℃下貯藏15天,好果率達90.9%,外觀和內部品質均得到良好保持。獼猴桃用茶多酚復合膜處理,能有效地降低淀粉酶活性及果膠酶活性,從而使獼猴桃的硬度得以保證。
8 茶多酚存在的問題及前景
8.1 問題
茶多酚在基礎研究和應用方面都取得了很大的進展,但就其實際應用而言,還存在一些問題。
8.1.1 由于茶多酚的極性極強,在油脂中使用時會因其溶解性較差而影響其功能的發(fā)揮。解決方法是先將茶多酚乳化后再添加于油脂中,但這往往會影響油脂的品味和色澤,乳化體系的穩(wěn)定性也會直接影響到油脂的感官性狀。
8.1.2 茶多酚本身易被氧化而產(chǎn)生新的自由基和具有較強氧化性能的物質,當其累積到一定程度時,將完全抵消茶多酚原有的抗氧化性能,這與通常所期望的其抗氧化特性相矛盾。因此,控制茶多酚的氧化速度也是急需解決的問題之一�；谝陨蠁栴},通過保留茶多酚的活性基團而使其改性,如酯化、甲基化等茶多酚衍生物的開發(fā)已經(jīng)成為茶多酚研究的熱點。改性后的茶多酚一方面可提高其抑菌性;另一方面可改善其油溶性,并減緩其自動氧化速度,從而解決茶多酚在應用中所遇到的問題。
8.2 前景
由于茶多酚是直接從茶葉中提取的物質,屬于天然添加劑,對人體無毒無害,安全衛(wèi)生,而且對人體具有多種保健功能,因而是具有極大開發(fā)和應用前景的天然食品添加劑。目前,茶多酚在食品添加劑,日用化工,醫(yī)藥等領域得到廣泛應用,國內外市場看好,發(fā)展前景誘人。