◎ 李慧娟,程佶星,蔡美麗,湯琇斐,高 昂
(天津中醫(yī)藥大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院,天津 301617)
近年來(lái),隨著人們食品安全意識(shí)的提升,化學(xué)和物理合成防腐劑所帶來(lái)的潛在危害和風(fēng)險(xiǎn),越來(lái)越受到人們的認(rèn)識(shí)和重視。天然食品防腐劑以其綠色、高效、安全等特點(diǎn)受到廣泛的研究和推崇。
我國(guó)茶葉資源十分豐富,現(xiàn)今已有5000余年歷史,且在世界范圍內(nèi)流行甚廣。茶多酚是一種存在于茶葉中的多羥基酚類物質(zhì),主要是兒茶素及衍生物質(zhì)[1]。作為一種良好的天然保鮮劑,茶多酚在安全性上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),且能更好地滿足消費(fèi)者對(duì)健康、無(wú)毒的需求,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于蔬菜瓜果、水產(chǎn)品、畜禽肉及其制品、油脂、糕點(diǎn)等的儲(chǔ)存保鮮中。茶多酚與其他保鮮劑(如殼聚糖)復(fù)合使用可以更加穩(wěn)定地發(fā)揮其性能,提高保鮮效果,延長(zhǎng)貨架期,對(duì)于促進(jìn)食品保鮮產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本文就茶多酚的生理活性及在部分食品中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié),并分析了茶多酚作為保鮮劑的市場(chǎng)前景,旨在為食品保鮮工業(yè)提供指導(dǎo)。
茶多酚(Tea polyphenols,TP),又稱為茶單寧,主要由多羥基酚類化合物組成,包括兒茶素類、黃酮類、花青甙類等30多種化合物,其中兒茶素類是主要的活性物,約占茶多酚的60%~80%[2],其次是黃酮類。茶多酚的純品呈白色,無(wú)固定形狀,易溶于乙醇、乙酸乙酯,微溶于油脂,難溶于氯仿等有機(jī)溶劑[3]。能夠進(jìn)行氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)等[4]?,F(xiàn)代大量研究證明茶多酚具有多種功效[5-7],如抗氧化作用、抗菌作用、抑制病毒活性、抗?jié)冏饔谩⒄{(diào)節(jié)心血管疾病以及抗輻射傷害作用等,其中食品領(lǐng)域應(yīng)用最主要的是抗氧化和抑菌作用。
茶多酚多種化學(xué)成分中首要發(fā)揮抗氧化作用的是兒茶素類。酚羥基上的活潑氫在反應(yīng)過(guò)程中能夠給予出較多的質(zhì)子或中子,與自由基結(jié)合,螯合過(guò)量金屬離子,抑制脂質(zhì)過(guò)氧化,以此增加體內(nèi)抗氧化酶的活性[8],減少對(duì)機(jī)體的損傷。趙保路[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明茶多酚與鐵離子進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)能夠達(dá)到一定的抗氧化作用。而茶多酚亦可螯合人體細(xì)胞內(nèi)的鈣,抑制黃嘌呤氧化酶的產(chǎn)生,起到防止高磷酸鹽氧化的作用[10]。羅一帆等[11]人采用了化學(xué)發(fā)光法研究4種兒茶素及組合物對(duì)超氧陰離子自由基(·O2-)和羥自由基(OH·)的清除能力,實(shí)驗(yàn)研究表明,當(dāng)表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)、表沒(méi)食子兒茶素(EGC)、表兒茶素沒(méi)食子酸酯(ECG)、表兒茶素(EC)4種兒茶素濃度相同時(shí),在人體內(nèi),EGCG清除自由基的能力最強(qiáng),而EC的能力最弱。食品工業(yè)中,茶多酚可以與脂質(zhì)鏈?zhǔn)窖趸虚g產(chǎn)物——脂自由基或脂氧自由基反應(yīng),從而抑制脂質(zhì)的氧化,保證脂類食品的質(zhì)量。通過(guò)國(guó)內(nèi)外研究一致發(fā)現(xiàn),茶多酚的抗氧化作用對(duì)肉制品、水產(chǎn)品、新鮮蔬果、糕點(diǎn)等的保鮮均有較好效用,在降低菌落數(shù)、提高貯藏品質(zhì)等方面有著顯著效果,為食品保鮮工業(yè)帶來(lái)了新的突破。
近年來(lái),關(guān)于茶多酚抑菌能力的研究一直處于高熱化狀態(tài)。最近研究結(jié)果表明,茶多酚在體內(nèi)外均具有高效的抑菌作用,其對(duì)細(xì)菌的最小抑制濃度(MIC)一般不超過(guò)100 mg·kg-1[12]。對(duì)食品中常見的幾種微生物(如黃金葡萄球菌、沙門氏菌、枯草芽孢桿菌等)的測(cè)試結(jié)果為,MIC均小于1 000 mg·kg-1[13]。由此可見,茶多酚對(duì)食品中常見的微生物有著廣泛的抑制作用,且與用量呈正相關(guān)。
作為自然提取得到的抗氧化劑與抑菌劑,茶多酚在食品領(lǐng)域的研究范圍甚廣,發(fā)展前景可觀。然而,關(guān)于茶多酚抑菌機(jī)理的研究尚未得出明確的結(jié)果。根據(jù)目前文獻(xiàn)可知對(duì)抑菌保鮮機(jī)理的研究報(bào)道主要可以分為4類:①茶多酚破壞了菌體的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。HASLAM[14]等人的研究表明茶多酚可以通過(guò)改變膜的滲透性來(lái)達(dá)到破壞菌體細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的目的。而孫京新等則以假單胞菌為研究對(duì)象,通過(guò)檢測(cè)0.3%茶多酚作用前后的培養(yǎng)液電導(dǎo)率、蛋白質(zhì)濃度及胞外AKP酶的變化,考察茶多酚對(duì)其抑菌機(jī)理[15]。實(shí)驗(yàn)證明茶多酚通過(guò)破壞細(xì)胞壁的完整性,影響細(xì)胞膜的滲透性和流動(dòng)性,物質(zhì)滲出,造成細(xì)胞代謝紊亂,從而起到抑制假單胞菌的作用。②茶多酚改變了菌體正常形態(tài)。許奇等利用茶多酚干預(yù)腸道致病菌的生長(zhǎng)狀態(tài),用掃描電鏡觀察到沙門氏菌的個(gè)體形態(tài)較觀察前平均皺縮,形狀由短桿狀變成變形桿狀[16]。③茶多酚與遺傳物質(zhì)結(jié)合,干擾菌體DNA的正常功能。董璐等的研究說(shuō)明茶多酚能與大腸桿菌的遺傳物質(zhì)DNA發(fā)生相互作用,觀察經(jīng)茶多酚處理后的菌體的DNA條帶出現(xiàn)變暗、拖尾的現(xiàn)象[17]。④茶多酚阻礙菌體蛋白質(zhì)的合成與表達(dá),使微生物正常生長(zhǎng)受到抑制。菌體蛋白質(zhì)通常以酶的形式參與多種生化生理反應(yīng),其合成與表達(dá)的程度影響著菌體的生長(zhǎng)代謝[18]。MADHAN等人研究發(fā)現(xiàn)兒茶素和EGCG對(duì)膠原酶的具有抑制作用[19]。圓二色光譜旋光儀監(jiān)測(cè)兒茶素和EGCG對(duì)膠原酶二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響表明,高濃度的兒茶素和EGCG與膠原酶直接作用后其對(duì)膠原的溶解活性分別有70%和88%的抑制作用,且使膠原酶的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化,從而影響了膠原酶的活性。
茶多酚多羥基的結(jié)構(gòu)決定了其良好的抗氧化和抑菌活性,清除環(huán)境中的活性氧、螯合金屬離子,與體系中酶結(jié)合,以此降低食品在貯藏過(guò)程中的氧化腐敗[20]。茶多酚的這些能力對(duì)拓寬新型食品保鮮劑的發(fā)展道路具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。
作為有機(jī)生命的一部分,蔬菜水果可以持續(xù)進(jìn)行呼吸作用。受到貯存方式、溫濕度等外界因素的影響,瓜果蔬菜自身的呼吸作用會(huì)發(fā)生一定程度的變化。因此,采用科學(xué)合理的運(yùn)輸手段及存儲(chǔ)方式以減少果蔬自身成分的散失,提高市場(chǎng)價(jià)值顯得尤為重要[21]。農(nóng)作物的部分病原菌在茶多酚的抑制下可以減緩生化活動(dòng),推延后熟期。目前所發(fā)表的研究顯示,在新鮮蔬果表面噴灑適宜濃度的茶多酚溶液后,細(xì)菌的繁殖速度明顯受到抑制,色素降解減緩,從而保持色澤穩(wěn)定;同時(shí)維生素C的降解也受到一定程度抑制,保鮮期得以延長(zhǎng)[22]。部分研究結(jié)果詳見表1。
表1 茶多酚對(duì)部分蔬菜水果的保鮮效果表
畜禽肉類新鮮美味,因其生長(zhǎng)周期短,容易獲得,深受人們喜愛。但是由于表面含水量大、易黏附等特點(diǎn)常常會(huì)引起微生物滋生、致病菌富集,從而導(dǎo)致腐敗變質(zhì)[26]。許多資料都充分說(shuō)明了茶多酚對(duì)多種細(xì)菌均有較為明顯的抑制作用,如大腸桿菌、沙門氏菌、葡萄球菌和枯草桿菌等。有科學(xué)數(shù)據(jù)表明,茶多酚作為抗氧化劑,在肉類及肉制品中消除有害自由基、抑制雜菌生長(zhǎng)、減輕不良?xì)馕兜确矫嬗行Ч?,并且能夠保持肉制品原本新鮮的色澤、抑制亞硝酸鹽在體內(nèi)累積。為驗(yàn)證茶多酚對(duì)肉制品的保鮮性能,朱亞、劉琨毅、FAN等人進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn),最終得出結(jié)論:將茶多酚運(yùn)用到畜禽肉類以及制品的保鮮中,大大提升了肉品的食用價(jià)值,詳見表2。
表2 茶多酚對(duì)肉類及肉制品的保鮮效果表
我國(guó)的海洋面積極其廣闊,漁業(yè)因此十分發(fā)達(dá)。水產(chǎn)品也因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感好等特點(diǎn)在食品市場(chǎng)中處于較高地位,受到消費(fèi)者廣泛歡迎。水產(chǎn)品中高含量的水分和蛋白質(zhì)為微生物的繁殖生長(zhǎng)提供必需條件。隨著長(zhǎng)時(shí)間的放置,易引起腐敗變質(zhì),為水產(chǎn)品的保鮮帶來(lái)了不少的困擾[30-31]。針對(duì)此問(wèn)題,不少人著手研究水產(chǎn)品的保鮮。研究發(fā)現(xiàn),茶多酚在一定程度上可以改善水產(chǎn)品風(fēng)味的不良變化。王靈昭等[32]人的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)茶多酚處理的沙光魚片,貨架期得到一定程度延長(zhǎng)。除此之外,與未處理過(guò)或復(fù)合磷酸鹽處理過(guò)的魚片相比較,經(jīng)過(guò)茶多酚處理過(guò)的魚片抑菌效果明顯。雖然保鮮功效會(huì)受到許多外在因素的影響,如茶多酚濃度、水產(chǎn)品種類,但茶多酚在水產(chǎn)品保鮮方面仍發(fā)揮出重要作用,部分研究詳見表3。
表3 茶多酚對(duì)部分水產(chǎn)品的保鮮效果表
油脂在生產(chǎn)過(guò)程中由于微生物、水分、溫度等的影響,易發(fā)生腐敗變質(zhì)。因此,做好油脂類產(chǎn)品的保鮮工作顯得尤為重要。茶多酚與油脂自動(dòng)氧化所產(chǎn)生的自由基結(jié)合,阻止自動(dòng)氧化反應(yīng)的發(fā)生,從而實(shí)現(xiàn)抗氧化作用。為進(jìn)一步驗(yàn)證這一生理活性,提高油脂的質(zhì)量,不少學(xué)者將茶多酚應(yīng)用于食用油的保鮮中,部分研究成果如表4所示。
表4 茶多酚對(duì)部分食用油的保鮮效果表
茶多酚作為一種植物源天然防腐劑,在糕點(diǎn)食品保藏中有更高的安全性,對(duì)于食用者的身體健康影響較小[40]。
由于茶多酚自身物質(zhì)結(jié)構(gòu)等原因,遇到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等極端條件時(shí),活性下降,加之茶多酚本身的性質(zhì)不夠穩(wěn)定,容易發(fā)生自身氧化等反應(yīng),會(huì)導(dǎo)致保鮮效果下降。因此,許多學(xué)者著手于茶多酚同別的保鮮劑的復(fù)合,以期提高保鮮效果。部分研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合保鮮液對(duì)水產(chǎn)品、水果、肉類都有著較顯著的保鮮效果。與不同保鮮劑復(fù)合時(shí),要求適用的茶多酚溶液的濃度也不一樣。此外,復(fù)合保鮮液還可以有效降低生產(chǎn)成本,避免單一保鮮劑使用時(shí)使用量過(guò)大導(dǎo)致的感官品質(zhì)下降[41-42]。
表5 茶多酚復(fù)合保鮮劑的應(yīng)用表
天然化合物殼聚糖,因其具有較好的成膜性,在果蔬肉類保鮮中也經(jīng)常應(yīng)用,因此很多人將其和茶多酚組合進(jìn)行復(fù)合保鮮,以此提高保鮮效果及保鮮成本?;旌蠚ぞ厶呛筒瓒喾尤芤海鶆蛲磕ㄔ诰郾┥?,得到一種新型活性包裝材料,可應(yīng)用與食品包裝。
以上雖然列舉了茶多酚在多種食品方面的應(yīng)用研究,但食品產(chǎn)業(yè)范圍甚廣,對(duì)于一些不便處理的食品,以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的食品,茶多酚的研究還需進(jìn)一步深入,許多方面還有待開發(fā)。茶多酚綠色天然的特點(diǎn),能夠更好的適用于食品產(chǎn)業(yè),改善現(xiàn)階段食品安全問(wèn)題頻發(fā)的現(xiàn)狀。
目前,對(duì)茶多酚的研究著重于生理活性指標(biāo)的檢測(cè),對(duì)保鮮機(jī)理的研究層次不夠深入。此外,茶多酚本身不具備較好的穩(wěn)定性,容易氧化,在保鮮過(guò)程中產(chǎn)生的自由基和氧化物不斷蓄積,達(dá)到一定數(shù)量后會(huì)抵消其本身的活性。就目前來(lái)看,茶多酚的保鮮還需要與其他食品保鮮劑相互配合使用,殼聚糖是現(xiàn)階段最常用的一種。其他保鮮劑的選擇也是反映茶多酚保鮮能力的一個(gè)重要方面,而關(guān)于混合使用的配比問(wèn)題研究較少。另外,對(duì)于茶多酚保鮮能力的研究還集中在便于處理的食品,對(duì)于一些結(jié)構(gòu)特殊,不適合涂抹和浸泡的物質(zhì)仍需進(jìn)一步研究。
作為一種自然提取物,茶多酚安全無(wú)毒,綠色環(huán)保,且具備較好的活性。與人工合成的化學(xué)防腐劑相比,茶多酚的副作用更小。尤其是近年來(lái)綠色無(wú)公害的理念備受關(guān)注,廣大消費(fèi)者追求天然健康食品,這無(wú)疑為茶多酚等純天然保鮮劑提供了廣闊的平臺(tái)。
我國(guó)豐富的茶葉資源為茶多酚提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ),從茶葉中提取出的茶多酚本身具有特殊香味,可以中和某些食品的刺激性氣味。同時(shí),茶多酚保鮮劑的研制與推廣也大大緩解了資源堆積造成浪費(fèi)的現(xiàn)狀。食品工業(yè)的快速發(fā)展為茶多酚提供了更為廣闊的發(fā)展平臺(tái),不管是與加工技術(shù)結(jié)合,還是配合其他防腐劑使用,未來(lái)都將在保鮮產(chǎn)業(yè)發(fā)揮重要的作用。
但就如今存在的問(wèn)題來(lái)看,茶多酚的普遍應(yīng)用正遭遇瓶頸,如何提高茶多酚的抗氧化能力和溶解性成為又一亟待攻克的難關(guān),突破這一難關(guān)將大大提升茶多酚的應(yīng)用價(jià)值,意義重大。