红蒜皮和白蒜皮中酚类物质提取纯化及抗氧化活性研究文献综述

 2022-07-17 05:07

文献综述

作为植物中最重要次生代谢物质之一,酚类化合物对植物的品质、风味和抗逆性等有一定的影响,具有天然的抗氧化活性。大蒜皮作为加工副产物常被抛弃,造成了资源浪费,大蒜皮的研究鲜见报道,然而作为和大蒜同一科同一属的洋葱,目前已报道洋葱皮萃取物有很高的抗氧化活性,进而研发成了保健品、饮料等在日本大量销售,而大蒜皮可能也具有相应的生理和药理活性,具备潜在的应用价值和广阔的市场前景。

1 植物酚类物质概述

作为植物的主要次生代谢产物之一,酚类物质主要存在于蔬菜、水果、谷物和豆类等各种高等植物器官中,能够影响对植物的色泽、风味及品质等方面,同事在抗氧化抗癌等方面有着良好的表现,具有很高的研究价值。

1.1 植物酚类化合物的分类

植物次生代谢物的重要类型之一是植物酚类化合物,其在植物界已知有8000种以上,主要构成为类黄酮、酚酸和单宁等三类物质,各类又由许多亚类物质组成。研究发现酚类化合物具有两种基本结构,一种是C6-C3-C6环状结构,包括类黄酮、部分酚酸和缩聚单宁,另一种是C6-C1型结构,主要是部分酚酸和水解单宁。在植物中,这些物质并不是以简单形式存在,它们往往与其他物质结合,例如:原花青素常与木质素类结合成聚合物;黄酮苷元往往与不同的糖结合以糖苷形式存在于植物体中;酚酸也以酯合或糖苷化形式与植物体内的酯、糖或纤维素结合。[1]

1.2 酚类化合物的生理功能

1.2.1 在植物方面

有许多重要的生理功能对植物的品质、产量等起着至关重要的作用,主要包括:(1)作为植物叶、茎、表皮、花、果实等器官的着色剂,主要是花青素和黄酮醇等类黄酮物质,同时也参与了许多生物间的相互作用。其中花青素普遍存在于植物各个器官中,显现蓝色、紫色、红色、中间色彩和黑色,而黄酮醇主要存在于花、叶和果实中,多为为浅黄色,对鸟和昆虫有一定吸引能力,使鸟和昆虫帮助植物种子进行传播和花的授粉;(2)酚类化合物对诸如伤害、侵染、光过剩或UV辐射等逆境胁迫有防御作用,尤其花青素可在一定程度上释放出H 猝灭诸如强光、水分胁迫等逆境条件下产生的氧自由基,避免光抑止、光氧化、脂质过氧化,保护光合器及细胞膜系统的完整性,从而起到保护植物的作用;(3)类黄酮和酚酸参与细胞壁的组成,是细胞壁组成成分之一,能够支撑植物;(4)酚类化合物是植物化感作用的生化分子,目前在植物中发现的大部分化感物质主要是酚类和类萜化合物,如植物受病原菌侵害产生的植保素大部分为异黄酮,参与调控植物抗病性;(5)酚类化合物还可以充当信号分子,如水杨酸参与植物生长和发育的许多生理过程,主要包括植物生长、器官形成、产热、开花诱导、营养吸收、乙烯合成、气孔运动、光合作用和抗生物或非生物胁迫等;(6)一些类黄酮还是一些物种的雄性育性、抗微生物制剂、取食抑制剂、植物和固氮细菌间的识别信号。

1.2.2 在人和动物中的营养功能

酚类物质的结构中存在一定量的羟基,故其化合物具有较强的抗氧化作用。类黄酮类化合物具有抗变性、抗炎症和抗心血管疾病等的作用。通过查询资料了解到类黄酮(黄酮醇和黄酮)摄入量的多少和心脏病、肺癌等癌症、中风等疾病的发病率成反比,正如“法兰西现象”,法国人因经常饮用葡萄酒,摄入了葡萄酒中较多的酚类物质如花色素,儿茶素等物质,从而起到预防冠心病,改善心血管条件的作用,进而延长寿命。花青素混合物也可以降低抑制诱变剂对老鼠的伤害。

1.2.3 酚类化合物的抗氧化机理

酚类化合物的抗氧化机理一般分为3种:(1)氢原子转移机理 自由基从抗氧化剂分子的某个基团(一般是羟基)上抽去一个氢原子,形成苯氧自由基;(2)电子伴随质子转移机理 首先发生电子转移生成抗氧化剂的正离子自由基,然后再进行质子转移完成抽氢过程,并形成一个苯氧自由基,它可通过共振作用而稳定,结果使自由基链式反应减慢或终止;(3)络合机理 由于生物体内存在游离金属离子,比如Fe2 ,它能够通过Fenton反应催化H2O2产生羟基自由基,从而引发分子损伤,例如槲皮素分子中有3个位点可以络合铁离子。[2]

1.3 植物酚类物质的提取工艺

由于酚类物质易氧化,所以在提取时既要获得多的提取量,又要防止氧化和制备液中酶的作用。长期研究表明,常用的酚类化合物的提取溶剂有乙醇、甲醇和丙酮,或者它们与水组成的混合物,其中甲醇比乙醇的效果更好,用50%~80%甲醇来提取酚酸和类黄酮,发现不但能够抑制酶活性,而且能达到理想的提取效果。但有机试剂提取法具有不安全、危害健康、污染环境等缺点,因此,近年来出现了一些改进的方法,如超声波辅助提取(ultrasonic-assisted extraction)、固相萃取技术(solid-phase extraction)、微波辅助提取(microwave-assisted extraction)、超临界流体提取技术(supercritical fluid extraction)、加压溶剂萃取(pressurized liquid extraction)等。这些新提取方法大多数都使用水、有机溶剂、液化气或它们的混合物,与传统有机溶剂提取法相比,这些方法虽然能够减少有机溶剂的使用量,但存在费用昂贵、提取效率不高、条件难以控制、一次处理样品数过少等缺陷,但这些提取方法在特定的科学研究中发挥了重要的作用。[3]

1.3.1 超声波辅助提取

植物组织由许多细胞壁包围的细胞构成,应用超声辅助提取植物材料中的活性物质,加快植物材料组织结构的溶胀和水解,有利于细胞孔张开。此外,超声波的热作用、机械作用、空化作用以及它们的结合作用造成植物材料组织细胞的破壁、加速细胞内含物的释放并溶于提取溶剂,从而提高提取效率、节约成本。特别是对热不稳定的生物活性成分在低温下就能实现有效的提取,减少了传统方法在高温处理下可能造成提取物的降解。在生产加工中,提取效率是最重要的。影响提取效率的因素很多,主要有提取方法和提取参数如提取溶剂、物料比、提取时间、提取温度两类。因此选择有效的提取方法和优化提取参数是非常必要的。超声辅助提取作为一种有效的提取方法已经广泛应用于提取植物活性物质。然而,成功的应用超声辅助提取植物活性物质,最重要的是建立与植物材料特性相关的超声参数,进而优化最佳的提取条件。通常利用超声辅助提取考虑的超声参数有提取溶剂、粒径、植物材料的特性、提取时间、提取温度、超声频率、超声能量、甚至超声装置等。这些因素通过直接或间接的方式影响超声机制从而影响整个超声过程和提取效果。

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