綠豆多酚的抗氧化特性分析

孫菁茹，張 舒，2

（1.黑龍江八一農墾大學，黑龍江大慶 163319；2.國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶 163319）

綠豆，別名青小豆，在我國種植歷史悠久[1]。綠豆營養豐富，其蛋白質含量高于其他常見谷物，且綠豆蛋白富含賴氨酸、亮氨酸和蘇氨酸3種必需氨基酸[2]，是優質的植物蛋白。除此之外，綠豆中含有許多生物活性物質，如多酚類物質、超氧化物歧化酶、幾丁質酶等[3]，這些活性成分都是植物生長過程中形成并積累的次生代謝產物，隨著這些次生代謝產物的生物學作用日益顯現，其分布的局限性吸引著越來越多研究者的關注。其中抗氧化作用為主要生物學作用之一。

1 綠豆多酚的結構和抗氧化性

黃酮和酚酸是綠豆中主要的代謝產物[4]，其黃酮類成分多為具有2個酚羥基的苯環，酚酸是一類含有酚環的有機酸，二者都屬于多酚類物質。黃酮類物質的存在形式既有游離酚也有結合酚，游離態多酚單獨存在，不與其他化合物結合，提取簡單，但也容易氧化和分解。酚酸類化合物大部分以結合酚的形式存在，大多數通過酯鍵、醚鍵或縮醛鍵與結構組分、大分子物質（如蛋白質、淀粉等）小分子物質或其他天然組分結合[5]，自然狀態下不會輕易分解。牡荊素和異牡荊素是綠豆中主要的2種黃酮類化合物，分別占綠豆總黃酮含量的51.99%和45.42%[6]，除此外還有少量的蘆丁、槲皮素、兒茶素等。綠豆中酚酸主要包括原兒茶酸、沒食子酸、阿魏酸、綠原酸等，但含量較黃酮類物質少。牡荊素和異牡荊素均屬于碳苷類黃酮化合物，二者結構可以看出，二者主體結構相同均為C6-C3-C6基本碳架的系類化合物。

牡荊素結構見圖1，異牡荊素結構見圖2。

圖1 牡荊素結構

圖2 異牡荊素結構

盡管綠豆中的蛋白、多肽、多糖也表現出一定的抗氧化活性，但起主要作用的是綠豆中的多酚類物質。多酚有很強的清除活性氧和氧自由基的能力，還可以與金屬離子螯合，抑制金屬離子對氧化反應的催化，還可以保護生物大分子，避免自由基對其損傷。綠豆提取物清除DPPH自由基和ABTS自由基能力分別為 11.33±0.24 μmol/g 和 36.65±0.63 μmol/g，三價鐵離子還原力為31.85±3.03 μmol/g。綠豆提取物降低了鄰苯三酚85%的自氧化速率，比陽性對照SOD-like的活力 83.48%±0.88%要高[7]。按形態分類，綠豆多酚主要分為游離態多酚和結合態多酚，雖然已知綠豆多酚中牡荊素和異牡荊素的含量較高[8]。Lee S J等人[9]也證明了牡荊素對DPPH自由基有較高的抑制作用，并可以有效地防止紫外線引起的皮膚細胞凋亡。但因為食品體系是十分復雜的，就綠豆多酚來說，其包含了上百種單體酚，所有具有酚羥基結構（鄰苯二酚或鄰苯三酚） 的酚，都具有抗氧化功能，因其中的鄰位酚羥基很容易被氧化成醌類結構，同時對活性氧等自由基具有很強的捕捉能力；并且各種單體酚之間會起到協同或拮抗作用，因此無法從一種單體酚判斷整個綠豆體系多酚的抗氧化性。因此，國內外對體系內多酚抗氧化性的研究，依然從總酚或總黃酮，或游離態酚和結合態酚兩個角度出發。李葦舟等人[10]發現大麥發芽后游離、結合酚氧自由基吸收能力變化各有差異，但總體呈上升趨勢，且結合酚氧自由基吸收能力普遍高于游離酚；在大麥發芽過程中多酚含量呈上升趨勢，且單體酚含量及組分變化較大，無法證明哪種單體酚對整體的抗氧化性具有較大的影響。

2 影響綠豆多酚抗氧化性的因素

食品是含有多種成分的復雜體系，其抗氧化特性也受多種因素的共同影響。如多酚可能會受到微波、焙烤、浸泡、蒸煮等加工方式，溫度、時間、壓力等加工條件，以及酸堿體系的影響。除此之外，多酚和其他大分子物質的相互作用，和小分子生物活性物質的協同作用也會對其抗氧化有一定的影響。

2.1 加工對綠豆多酚抗氧化性的影響

在加工干預下多酚可能會被氧化，從結構上轉化為醌；也可能受溫度的影響使游離酚分解，結合酚向游離酚轉化。適當的加工可能會使多酚的抗氧化性能發揮得更好，而過度加工也會造成多酚大部分失活。如小米在蒸煮過程中總酚和總黃酮的含量分別下降了25%，47%，但由于檢測抗氧化方法的機理不同導致抗氧化的活性規律不一致，綜合來看加工后的抗氧化能力有所降低[11]。小麥、大麥在擠壓加工后總酚含量、酚酸含量和抗氧化的能力大部分都可以保持甚至提高，擠壓溫度在120℃時小麥和大麥的營養價值比原料更優[12]。蕓豆在焙烤后相比于蒸煮及未加工條件下酚酸的損失要小，且在30～60 min時總酚的含量和抗氧化能力有所提高。在焙烤的加工干預下，焙烤30 min蕓豆多酚的含量要低于焙烤120 min，但30 min下測抗氧化指標FRAP、DPPH、ORAC值要顯著高于120 min時[13]。玉米和小麥在擠壓加工條件下對酚含量分別呈現損失和升高狀態，但在蒸制的加工干預下玉米的酚含量顯著上升，而小麥酚含量變化差異不大[14]。

由此可見，不同的加工方式和條件對食品體系內多酚的抗氧化活性有較大影響，綠豆多酚也不例外。如蔡亭等人[15]對綠豆進行浸泡處理，發現隨著浸泡時間的增加，浸泡液中總多酚、總黃酮含量顯著增加，ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力顯著增強，浸泡12 h后，增長趨勢漸緩；總抗氧化能力在4～8 h內，隨浸泡時間的增加而快速增大，之后保持緩慢增長，24 h時總抗氧化能力達到最大。進一步證明了多酚、黃酮含量與抗氧化能力之間具有顯著的相關性。王蓉等人[16]對綠豆進行蒸煮加工，和總酚含量相比，總黃酮含量與DPPH自由基清除能力、鐵還原抗氧化能力（FRAC）、氧自由基吸收能力（ORAC） 3種抗氧化能力指標均有最高的相關性。

在加工過程中，溫度、壓力、水分活度等因素均會使細胞壁和細胞內結構發生崩解，導致部分酚類化合物釋放，增加提取率，從而使總酚測定數據上升。另一方面，在熱加工過程中部分縮合型酚類物質和酯鍵結合的酚類物質發生水解，共軛酚類發生裂解，結合酚向游離酚轉化，增強了整體的抗氧化性[17]。此外熱處理還可以降解一部分糖苷型類黃酮，使之成為游離態，從而提高其抗氧化能力。

2.2 綠豆多酚和蛋白的相互作用對抗氧化性的影響

蛋白質與多酚類物質可通過特異性相互作用結合，在這些相互作用中，包括可逆和不可逆的相互作用。可逆的相互作用中，通常涉及非共價鍵，如氫鍵、疏水鍵和范德華力，而在不可逆的相互作用中，多酚和蛋白質之間形成共價鍵。且在食品體系下熱加工處理和體內消化過程中與蛋白質等多種化合物發生相互作用。多酚類物質與蛋白質間的共價結合對酚類物質的結構無顯著影響，但會對多酚蛋白共價復合物的抗氧化性影響較大。如槲皮素和牛血清蛋白的共價結合時其衍生物的抗氧化活性降低[18]。大豆分離蛋白-白藜蘆醇在一定的溫度下的相互作用，可以賦予其更高的抗氧化活性[19]，而當白藜蘆醇與牛血清蛋白以非共價的形式結合時，卻降低了白藜蘆醇原本的抗氧化特性[20]，說明同種單體酚與不同結構、不同分子量的蛋白質相結合，對該單體酚本身功能性質的影響也不同。可能是因為結合位點的差異，導致酚類物質的結構中游離酚羥基的數目發生了改變，從而影響了與自由基的結合，致使抗氧化能力產生差異。

綠豆多酚主要是提供氫原子或電子來中和自由基的電子，從而清除自由基，達到抗氧化的目的，而復合調節溶液中可利用羥基的數目進而影響綠豆多酚的供電子能力和抗氧化活性[21]。多酚-蛋白質的相互作用大部分在水溶液中進行[22]。不溶于水的多酚不具有沉淀蛋白質能力，通常多酚的水溶性與其結合蛋白質能力成反比，在水中溶解度低的多酚對蛋白質的結合較強[23]。覃思等人[24]總結得出，相對分子質量大于500，酚羥基和疏水數量多的、有柔性分子構型的、水溶性低的多酚與蛋白質結合較牢固。盡管多酚和蛋白互作對抗氧化性研究的比較多，但大部分都基于單體研究，綠豆多酚與蛋白在整個食品體系下的互作情況還不甚明了。

2.3 堿體系對綠豆多酚的影響

綠豆多酚本身具有弱酸性，酸性主要由苯環的影響而產生。苯環上不同的取代基對酚的酸性產生影響。多酚可以與強堿反應形成酚鹽，溶液pH值越高，越有利于多酚溶出。趙玉等人[25]發現蘋果多酚在酸性條件下總酚的含量和抗氧化性比較穩定。而啤酒的糖化過程需要調節pH值，以減少多酚的溶出，一般要求的pH值為5.8～6.2[26]。同時，酸堿體系還影響多酚和蛋白質之間的結合，從而進一步影響酚類物質的抗氧化特性。因在堿性條件下大分子蛋白質與小分子酚類物質的結合大部分為共價結合，使酚類物質更容易與蛋白質等大分子物質結合，結合的量更多，因此抗氧化能力也就會隨之增強[27]。

3 結語

綜上所述，目前對于綠豆多酚抗氧化性的研究基本限于總酚條件下較多，近年來比較傾向于在食品加工環境條件下綠豆多酚的抗氧化變化。雖然單體酚和蛋白質互作對抗氧化性研究的比較多，但綠豆多酚與蛋白質在整個食品體系下的互作情況還不甚明了。且食品經高溫加工處理后，綠豆多酚和蛋白質分子結構都會發生不同程度的變化，熱加工處理后，食品多酚和蛋白質相互作用到底發生怎樣的變化。在加工干預下二者的互作對抗氧化性的影響相關方面目前未見更深入的研究。因此，今后需要進一步研究闡明不同熱加工條件下綠豆多酚與蛋白質相互作用的模式、變化規律及其對抗氧化性的影響機制，這對提高綠豆多酚在食品行業中的應用及綠豆產品的精深加工具有參考意義。