绿豆多酚的抗氧化特性分析

孙菁茹，张 舒，2

（1.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆 163319；2.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆 163319）

绿豆，别名青小豆，在我国种植历史悠久[1]。绿豆营养丰富，其蛋白质含量高于其他常见谷物，且绿豆蛋白富含赖氨酸、亮氨酸和苏氨酸3种必需氨基酸[2]，是优质的植物蛋白。除此之外，绿豆中含有许多生物活性物质，如多酚类物质、超氧化物歧化酶、几丁质酶等[3]，这些活性成分都是植物生长过程中形成并积累的次生代谢产物，随着这些次生代谢产物的生物学作用日益显现，其分布的局限性吸引着越来越多研究者的关注。其中抗氧化作用为主要生物学作用之一。

1 绿豆多酚的结构和抗氧化性

黄酮和酚酸是绿豆中主要的代谢产物[4]，其黄酮类成分多为具有2个酚羟基的苯环，酚酸是一类含有酚环的有机酸，二者都属于多酚类物质。黄酮类物质的存在形式既有游离酚也有结合酚，游离态多酚单独存在，不与其他化合物结合，提取简单，但也容易氧化和分解。酚酸类化合物大部分以结合酚的形式存在，大多数通过酯键、醚键或缩醛键与结构组分、大分子物质（如蛋白质、淀粉等）小分子物质或其他天然组分结合[5]，自然状态下不会轻易分解。牡荆素和异牡荆素是绿豆中主要的2种黄酮类化合物，分别占绿豆总黄酮含量的51.99%和45.42%[6]，除此外还有少量的芦丁、槲皮素、儿茶素等。绿豆中酚酸主要包括原儿茶酸、没食子酸、阿魏酸、绿原酸等，但含量较黄酮类物质少。牡荆素和异牡荆素均属于碳苷类黄酮化合物，二者结构可以看出，二者主体结构相同均为C6-C3-C6基本碳架的系类化合物。

牡荆素结构见图1，异牡荆素结构见图2。

图1 牡荆素结构

图2 异牡荆素结构

尽管绿豆中的蛋白、多肽、多糖也表现出一定的抗氧化活性，但起主要作用的是绿豆中的多酚类物质。多酚有很强的清除活性氧和氧自由基的能力，还可以与金属离子螯合，抑制金属离子对氧化反应的催化，还可以保护生物大分子，避免自由基对其损伤。绿豆提取物清除DPPH自由基和ABTS自由基能力分别为 11.33±0.24 μmol/g 和 36.65±0.63 μmol/g，三价铁离子还原力为31.85±3.03 μmol/g。绿豆提取物降低了邻苯三酚85%的自氧化速率，比阳性对照SOD-like的活力 83.48%±0.88%要高[7]。按形态分类，绿豆多酚主要分为游离态多酚和结合态多酚，虽然已知绿豆多酚中牡荆素和异牡荆素的含量较高[8]。Lee S J等人[9]也证明了牡荆素对DPPH自由基有较高的抑制作用，并可以有效地防止紫外线引起的皮肤细胞凋亡。但因为食品体系是十分复杂的，就绿豆多酚来说，其包含了上百种单体酚，所有具有酚羟基结构（邻苯二酚或邻苯三酚） 的酚，都具有抗氧化功能，因其中的邻位酚羟基很容易被氧化成醌类结构，同时对活性氧等自由基具有很强的捕捉能力；并且各种单体酚之间会起到协同或拮抗作用，因此无法从一种单体酚判断整个绿豆体系多酚的抗氧化性。因此，国内外对体系内多酚抗氧化性的研究，依然从总酚或总黄酮，或游离态酚和结合态酚两个角度出发。李苇舟等人[10]发现大麦发芽后游离、结合酚氧自由基吸收能力变化各有差异，但总体呈上升趋势，且结合酚氧自由基吸收能力普遍高于游离酚；在大麦发芽过程中多酚含量呈上升趋势，且单体酚含量及组分变化较大，无法证明哪种单体酚对整体的抗氧化性具有较大的影响。

2 影响绿豆多酚抗氧化性的因素

食品是含有多种成分的复杂体系，其抗氧化特性也受多种因素的共同影响。如多酚可能会受到微波、焙烤、浸泡、蒸煮等加工方式，温度、时间、压力等加工条件，以及酸碱体系的影响。除此之外，多酚和其他大分子物质的相互作用，和小分子生物活性物质的协同作用也会对其抗氧化有一定的影响。

2.1 加工对绿豆多酚抗氧化性的影响

在加工干预下多酚可能会被氧化，从结构上转化为醌；也可能受温度的影响使游离酚分解，结合酚向游离酚转化。适当的加工可能会使多酚的抗氧化性能发挥得更好，而过度加工也会造成多酚大部分失活。如小米在蒸煮过程中总酚和总黄酮的含量分别下降了25%，47%，但由于检测抗氧化方法的机理不同导致抗氧化的活性规律不一致，综合来看加工后的抗氧化能力有所降低[11]。小麦、大麦在挤压加工后总酚含量、酚酸含量和抗氧化的能力大部分都可以保持甚至提高，挤压温度在120℃时小麦和大麦的营养价值比原料更优[12]。芸豆在焙烤后相比于蒸煮及未加工条件下酚酸的损失要小，且在30～60 min时总酚的含量和抗氧化能力有所提高。在焙烤的加工干预下，焙烤30 min芸豆多酚的含量要低于焙烤120 min，但30 min下测抗氧化指标FRAP、DPPH、ORAC值要显著高于120 min时[13]。玉米和小麦在挤压加工条件下对酚含量分别呈现损失和升高状态，但在蒸制的加工干预下玉米的酚含量显著上升，而小麦酚含量变化差异不大[14]。

由此可见，不同的加工方式和条件对食品体系内多酚的抗氧化活性有较大影响，绿豆多酚也不例外。如蔡亭等人[15]对绿豆进行浸泡处理，发现随着浸泡时间的增加，浸泡液中总多酚、总黄酮含量显著增加，ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力显著增强，浸泡12 h后，增长趋势渐缓；总抗氧化能力在4～8 h内，随浸泡时间的增加而快速增大，之后保持缓慢增长，24 h时总抗氧化能力达到最大。进一步证明了多酚、黄酮含量与抗氧化能力之间具有显著的相关性。王蓉等人[16]对绿豆进行蒸煮加工，和总酚含量相比，总黄酮含量与DPPH自由基清除能力、铁还原抗氧化能力（FRAC）、氧自由基吸收能力（ORAC） 3种抗氧化能力指标均有最高的相关性。

在加工过程中，温度、压力、水分活度等因素均会使细胞壁和细胞内结构发生崩解，导致部分酚类化合物释放，增加提取率，从而使总酚测定数据上升。另一方面，在热加工过程中部分缩合型酚类物质和酯键结合的酚类物质发生水解，共轭酚类发生裂解，结合酚向游离酚转化，增强了整体的抗氧化性[17]。此外热处理还可以降解一部分糖苷型类黄酮，使之成为游离态，从而提高其抗氧化能力。

2.2 绿豆多酚和蛋白的相互作用对抗氧化性的影响

蛋白质与多酚类物质可通过特异性相互作用结合，在这些相互作用中，包括可逆和不可逆的相互作用。可逆的相互作用中，通常涉及非共价键，如氢键、疏水键和范德华力，而在不可逆的相互作用中，多酚和蛋白质之间形成共价键。且在食品体系下热加工处理和体内消化过程中与蛋白质等多种化合物发生相互作用。多酚类物质与蛋白质间的共价结合对酚类物质的结构无显著影响，但会对多酚蛋白共价复合物的抗氧化性影响较大。如槲皮素和牛血清蛋白的共价结合时其衍生物的抗氧化活性降低[18]。大豆分离蛋白-白藜芦醇在一定的温度下的相互作用，可以赋予其更高的抗氧化活性[19]，而当白藜芦醇与牛血清蛋白以非共价的形式结合时，却降低了白藜芦醇原本的抗氧化特性[20]，说明同种单体酚与不同结构、不同分子量的蛋白质相结合，对该单体酚本身功能性质的影响也不同。可能是因为结合位点的差异，导致酚类物质的结构中游离酚羟基的数目发生了改变，从而影响了与自由基的结合，致使抗氧化能力产生差异。

绿豆多酚主要是提供氢原子或电子来中和自由基的电子，从而清除自由基，达到抗氧化的目的，而复合调节溶液中可利用羟基的数目进而影响绿豆多酚的供电子能力和抗氧化活性[21]。多酚-蛋白质的相互作用大部分在水溶液中进行[22]。不溶于水的多酚不具有沉淀蛋白质能力，通常多酚的水溶性与其结合蛋白质能力成反比，在水中溶解度低的多酚对蛋白质的结合较强[23]。覃思等人[24]总结得出，相对分子质量大于500，酚羟基和疏水数量多的、有柔性分子构型的、水溶性低的多酚与蛋白质结合较牢固。尽管多酚和蛋白互作对抗氧化性研究的比较多，但大部分都基于单体研究，绿豆多酚与蛋白在整个食品体系下的互作情况还不甚明了。

2.3 碱体系对绿豆多酚的影响

绿豆多酚本身具有弱酸性，酸性主要由苯环的影响而产生。苯环上不同的取代基对酚的酸性产生影响。多酚可以与强碱反应形成酚盐，溶液pH值越高，越有利于多酚溶出。赵玉等人[25]发现苹果多酚在酸性条件下总酚的含量和抗氧化性比较稳定。而啤酒的糖化过程需要调节pH值，以减少多酚的溶出，一般要求的pH值为5.8～6.2[26]。同时，酸碱体系还影响多酚和蛋白质之间的结合，从而进一步影响酚类物质的抗氧化特性。因在碱性条件下大分子蛋白质与小分子酚类物质的结合大部分为共价结合，使酚类物质更容易与蛋白质等大分子物质结合，结合的量更多，因此抗氧化能力也就会随之增强[27]。

3 结语

综上所述，目前对于绿豆多酚抗氧化性的研究基本限于总酚条件下较多，近年来比较倾向于在食品加工环境条件下绿豆多酚的抗氧化变化。虽然单体酚和蛋白质互作对抗氧化性研究的比较多，但绿豆多酚与蛋白质在整个食品体系下的互作情况还不甚明了。且食品经高温加工处理后，绿豆多酚和蛋白质分子结构都会发生不同程度的变化，热加工处理后，食品多酚和蛋白质相互作用到底发生怎样的变化。在加工干预下二者的互作对抗氧化性的影响相关方面目前未见更深入的研究。因此，今后需要进一步研究阐明不同热加工条件下绿豆多酚与蛋白质相互作用的模式、变化规律及其对抗氧化性的影响机制，这对提高绿豆多酚在食品行业中的应用及绿豆产品的精深加工具有参考意义。