原生態紅糖的體外抗氧化性研究進展

李明星，李美玲，黎慶濤，代宇超，王卓琳

(廣西大學 輕工與食品工程學院，南寧 530004)

原生態紅糖是甘蔗經過破碎、提汁、澄清處理后，不添加化學助劑，經過濃縮、結晶、澄清甘蔗汁而制得的產物，因其未經過分蜜處理，故其自身含有的營養活性成分較多，如酚類化合物、蛋白質、維生素等[1]。其不僅具有抗氧化性和抗毒性等，還可以促進免疫應答，預防貧血，增加鐵攝入量，對緩解高血壓和糖尿病等慢性疾病也有一定的功效[2]。原生態紅糖的功效，與它所含的營養活性成分密切相關，其中酚類化合物發揮了至關重要的作用[3]。

酚類化合物是一種存在于多種植物體內的天然抗氧化劑，其抗氧化性可以通過絡合游離的金屬離子、轉移氫原子、直接與體內抗氧化酶發生化學反應、與體內抗氧化劑發生協同反應以及使機體免疫力增強等多種方式發揮抗氧化性[4]。本文旨在結合最新的資料對原生態紅糖的抗氧化活性評價進行綜述，為原生態紅糖抗氧化性的深入研究提供參考。

1 原生態紅糖簡介

1.1 原生態紅糖的營養成分

原生態紅糖是采用物理方法，不添加任何助劑，經過甘蔗提汁、澄清、煮制、結晶等工序完全手工熬制、冷卻定型的產品。因此，甘蔗汁中的大部分營養成分在原生態紅糖中均可以體現[5]。經查閱資料得到的原生態紅糖的營養成分見表1。

表1 原生態紅糖的營養成分Table 1 Nutritional components of raw brown sugar

蔗糖含量在原生態紅糖中所占的比重最大，其含量在76.55%～89.48%之間，其次是還原糖(3.69%～10.50%)，此外，原生態紅糖中還存在多酚類化合物等天然抗氧化劑，對人體的營養健康大有裨益。

1.2 原生態紅糖的酚類化合物

原生態紅糖的抗氧化能力主要歸因于其酚類化合物。酚類化合物通常是指化學方程式中包含多個酚性羥基的物質，通常以游離態和結合態兩種形式存在。酚類化合物不僅可以使植物保持新鮮顏色，而且可以促進植物的生長和分裂[11]。查閱國內外資料所獲得的原生態紅糖中的多酚見圖1。

圖1 原生態紅糖中常見的酚類物質[12-14]Fig.1 Common phenolic substances in raw brown sugar

原生態紅糖多酚中含有酚酸、黃酮類、單寧等成分，其中酚酸類包括羥基苯甲酸衍生物，如沒食子酸、奎尼酸、香草酸等；羥基肉桂酸衍生物，如阿魏酸、香豆素等，黃酮類包含花青素、木犀草素、芹菜素等。此外，原生態紅糖的品種及分布地區廣泛，也使得酚類化合物種類繁多。

2 原生態紅糖的體外抗氧化活性

2.1 氧化損傷對機體的危害

在正常情況下，機體可以利用產生的自由基發揮生理作用，但是隨著機體器官的老化或者外部環境的干擾，會破環機體內的抗氧化機制，使機體內的自由基增加或抗氧化成分下降，引發氧化應激反應而損傷機體。研究表明，機體內的自由基失衡會導致多種疾病的發生，見圖2。

圖2 氧化應激對機體組織器官的損傷Fig.2 Oxidative stress damage to tissues and organs of the body

抗氧化研究是為了緩解機體氧化應激造成的機體損傷，氧化應激反應對生命活動具有雙重影響：一方面為機體的新陳代謝傳遞信號、運輸能量，保護機體免受病毒、微生物等的攻擊，在生命活動中具有不可代替的地位；另一方面非正常情況下的氧化應激又會引發機體病變，如生物體內細胞的凋亡、組織的損傷等，導致不同類型疾病發生[15]。研究表明，原生態紅糖中存在多種酚類化合物，其對清除機體自由基有積極的作用，許多學者已根據抗氧化評價機制對其抗氧化性進行了研究[16]。

2.2 酚類化合物的抗氧化機理

酚類化合物的抗氧化機理通常可以概括為以下3種。

2.2.1 氫原子轉移機理

自由基奪取抗氧化劑基團中的氫原子，結合生成苯氧自由基，利用這一機理的酚類化合物包括表兒茶酸、咖啡酸、維生素E以及五倍子酸等。

2.2.2 電子伴隨質子轉移機理

首先，由于抗氧化劑中的電子發生轉移形成正離子自由基，然后轉移質子生成苯氧自由基，其通過共振作用逐漸穩定,結果使自由基鏈式反應減慢或終止,如堪非醇、白黎蘆醇等物質。

2.2.3 絡合機理

由于機體中存在如Fe2+等游離金屬離子，其可以利用Fenton反應將H2O2催化生成羥自由基，結果損傷生物體內的分子，如槲皮素分子絡合鐵離子的位點有3個[17]。

2.3 抗氧化活性評價

清除自由基實驗通常被用來測定原生態紅糖的抗氧化活性強弱，其主要檢測方法見表2。

表2 原生態紅糖的抗氧化能力Table 2 Antioxidant capacity of raw brown sugar

盡管這些測定方式的檢測方法和測量標準有所不同，導致測量結果難以相互比較，但很明顯，原生態紅糖具有抗氧化能力。原生態紅糖的抗氧化性歸因于它的多酚含量，Bertrand，Alain等的研究表明，抗氧化活性與總酚含量之間存在顯著的相關性[18]。此外，顏色較深的原生態紅糖的抗氧化性較強，這可能是由于顏色相對比較深的原生態紅糖的總酚含量較顏色淺的原生態紅糖的含量高[19,20]。

2.3.1 FRAP測定法

FRAP測定法是利用游離鐵離子的還原性測定原生態紅糖的抗氧化能力。該方法具有操作簡便、數據處理簡便、結果清晰、實驗儀器簡單易得等優點，根據反應混合物吸光度的增減表明還原性的強弱。Phillips等[24]將樣品糖溶液混合于鈉磷酸鹽緩沖液(pH為6.8)和鐵氰化鉀溶液中，恒溫水浴一段時間后，加入檸檬酸，在一定波長處測量吸光度的變化，通過對鐵離子的還原性進行定量，從而得出原生態紅糖的抗氧化值。Feng等[25]以一定比例混合乙酸緩沖液(pH為3.6)、TPTZ以及氯化鐵試劑用來配制FRAP試劑，取一定量的原生態紅糖和FRAP試劑混合，恒溫水浴后，在一定波長處觀察吸光度的變化，實驗結果表明原生態紅糖中存有抗氧化性。

2.3.3 ABTS自由基清除法

ABTS法是評價抗氧化劑抗氧化活性的常用方法之一，通常用于水溶性的抗氧化劑。ABTS法的檢測原理見圖3。

圖3 ABTS自由基清除能力的檢測原理Fig.3 Detection principle of ABTS free radical scavenging ability

ABTS與高硫酸鉀氧化劑發生化學反應，失去一個電子生成化學性質較穩定的將反應物過氧化后生成穩定的ABTS+·藍色陽離子，ABTS+·遇到原生態紅糖會發生褪色反應，因此，可以根據褪色程度來評價抗氧化劑的活性。

原生態紅糖對ABTS自由基也存在一定的清除活力，不同國家原生態紅糖的清除活性也存在較大的差異。Payet B等通過對比7種不同品種的甘蔗糖，采用LC-UV-ESI-MS對紅糖提取物進行定量分析，通過原生態紅糖對ABTS自由基具有清除活性的現象，表明原生態紅糖具有抗氧化性。Lee J S等對比來自4個不同國家的原生態紅糖，研究結果表明4種來源不同的原生態紅糖均具有抗氧化性，但是對ABTS自由基清除活力存在差異，而這種差異可能是原生態紅糖中多酚類化合物的種類、含量不同而引起的。

2.3.2 DPPH自由基清除法

評價原生態紅糖的抗氧化活性有多種方法，DPPH法是其中常用方法之一。DPPH自由基并非是天然自由基，而是一種人工合成的自由基，其化學結構式中含有孤對電子且化學性質穩定[26]。DPPH 自由基結構及其與自由基清除劑相互作用原理見圖4。

圖4 DPPH自由基結構及其與自由基清除劑相互作用原理Fig.4 DPPH free radical structure and its interaction principle with free radical scavengers

原生態紅糖與DPPH自由基溶液混合時，該天然抗氧化劑可以為DPPH自由基提供電子使之飽和，此時反應體系的顏色會變淺，顏色變化的程度與配對電子呈正相關，因此可以通過變色程度評價待測物的抗氧化能力[27]。

Lee J S等通過對比韓國(AUTO sugar)、泰國(sugar cane sugar)、日本(black sugar)、中國(brown raw sugar)4個國家的原生態紅糖發現原生態紅糖具有高營養品質和抗氧化能力，其中韓國(AUTO sugar)的原生態紅糖中可以檢測出多酚類化合物，可以為DPPH自由基中的氮原子提供電子，消除自由基，表現出較高的抗氧化活力。Feng S等研究紅皮甘蔗和綠皮甘蔗中酚類化合物的抗氧化性結果表明，紅皮甘蔗中的酚類化合物對DPPH自由基的清除率為93.32%，而綠皮甘蔗中的酚類化合物對DPPH自由基的清除率為73.66%，結果表明兩者均具有相對較高的抗氧化性。Lucía Seguí[28]研究原生態紅糖與12種精制糖之間的抗氧化性發現，原生態紅糖具有明顯的清除DPPH自由基的能力，并且精制的程度決定總酚含量以及抗氧化能力。研究表明雖然不同國家原生態紅糖抗氧化活性的檢測結果存在差異，但是均顯示具有明顯的抗氧化活性，其中的差異可能是甘蔗生長的環境、氣候、品種以及原生態紅糖的制作工序等導致的[29]。

2.3.4 活性氧自由基清除法

活性氧自由基含有的不飽和電子容易奪取生物體內大分子物質的電子進行配對，導致機體內的生物大分子發生損傷，而抗氧化劑可以使活性氧自由基發生配對化學反應，自由基接受抗氧化劑提供的電子就會飽和，避免損傷機體內的生物大分子，起到保護細胞的作用[30]。活性氧含有超氧陰離子(O2-·)、羥自由基(·OH-)以及過氧化氫(H2O2)等，其中羥自由基是化學性質最活潑的活性氧自由基，它不僅能損傷如核酸、蛋白質、脂質等生物大分子，還可以在細胞膜上發生過氧化反應，如不飽和脂肪酸。原生態紅糖中可以由酚類化合物提供電子和氫原子與羥自由基結合發生還原反應，或者通過與金屬離子的絡合反應來降低Fenton反應速率，起到拮抗作用[31]。通過NBT評定方法評估糖的細胞超氧陰離子的清除能力，結果表明原生態紅糖具有顯著高的超氧陰離子抑制能力[32]。清除氧自由基的途徑見圖5。

圖5 清除氧自由基的途徑Fig.5 Pathways of scavenging oxygen free radicals

3 展望

原生態紅糖粉相比其他分蜜糖(白砂糖、赤砂糖等)具有很多優點，目前對于原生態紅糖粉的研究還有很大的發展空間。

目前原生態紅糖的抗氧化性研究大部分停留在體外抗氧化性的研究水平，關于體內抗氧化性的研究鮮有報道，因此應該加強體內抗氧化性水平的研究。

原生態紅糖中生物活性化合物的起源及其在生產和儲存過程中的化學變化的認識尚不全面。此外，原生態紅糖具有良好的醫用價值和保健功能，具有良好的應用潛力，但目前其化學成分和生物活性的出版物較少。

目前國內原生態紅糖的抗氧化物研究并不深入，不少研究集中在總體的研究水平上，如總酚酸類、總黃酮類、總抗氧化活性等，只有較少的研究與具體酚類物質抗氧化活性相關。因此，原生態紅糖酚類物質的深層次研究前景廣闊。