謝 博

海軍勤務(wù)學(xué)院,天津 300450

食源性活性成分是指來(lái)源于食物并對(duì)于維持和調(diào)節(jié)機(jī)體正常的生命活動(dòng)具有重要意義的生理活性成分[1,2]。主要包括活性肽、多糖、多酚、黃酮類物質(zhì)等天然活性產(chǎn)物。已有研究表明,來(lái)源于各種可食資源的活性成分具有抗氧化、抗衰老、抗疲勞、降血糖、消炎殺菌、增強(qiáng)免疫力等眾多生物活性[3-6]。因此,食源性活性成分被廣泛應(yīng)用于各類食品中。

然而,很多食源性活性成分的生物學(xué)性質(zhì)和化學(xué)功能性不穩(wěn)定,且水/油可溶性多變,在應(yīng)用到食品中會(huì)面臨高溫、高壓、輻射等眾多復(fù)雜的加工環(huán)境,其性質(zhì)變化必然成為加工過(guò)程中不可忽視的重要因素。尤其是熱加工,是改善食品品質(zhì),延長(zhǎng)食品貯藏期的最有效且最廣泛的方法之一。但長(zhǎng)時(shí)間的高溫以及水分等因素可能會(huì)引起生物活性成分分子結(jié)構(gòu)重排、降解、氧化、聚集等,導(dǎo)致其理化性質(zhì)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,降低它們的生物利用性和生物活性[6,7]。熱加工技術(shù)包括熱殺菌技術(shù)、焙烤、煎炸、蒸煮等,方式不同會(huì)使活性物質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)和活性表現(xiàn)出不同的變化,從而對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)特性影響也就不同。本文主要就熱殺菌技術(shù)、焙烤、蒸煮對(duì)多肽、多糖、多酚、黃酮類化合物的影響進(jìn)行綜述,并提出亟待加強(qiáng)的研究方向,以期為研究者更好地探尋這四種化合物在食品加工過(guò)程中的量變規(guī)律和生物活性變化以及未來(lái)科學(xué)營(yíng)養(yǎng)膳食中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

1 食源性活性成分

各種可食用資源是多肽、多糖、多酚、黃酮類化合物的良好來(lái)源。一些富含蛋白質(zhì)的動(dòng)物性食物,如牡蠣、阿膠、動(dòng)物肝臟等,富含蛋白質(zhì)的植物性食物,如瑪咖、大豆、花生等均是活性肽的良好來(lái)源。與多肽相比,多糖的來(lái)源更為廣泛,各種薯類、谷類以及蔬菜水果、海鮮肉類都是它的來(lái)源,除此之外,木耳、蘑菇等食源性真菌食物,菊粉、茶樹(shù)花、人參等新食品原料也可以作為多糖的來(lái)源。多酚與黃酮的來(lái)源主要是食源性植物性以及真菌類食物。而除了食物本身所含的活性成分外,各種食源性活性成分也已被廣泛添加到了各種食品中(見(jiàn)表1)。

表1 食源性活性成分來(lái)源及應(yīng)用Table 1 Source and application of food-derived active ingredients

1.1 生物活性肽

生物活性肽是指少于100個(gè)氨基酸通過(guò)脫水縮合而成,且相對(duì)分子質(zhì)量低于6 kDa的具有生物活性、對(duì)人體有益的肽類化合物,包括內(nèi)源性活性肽和外源性活性肽[3,17]。研究表明,多肽具有降血壓[18]、抗氧化[19]、降血脂[20]、增強(qiáng)免疫力[21]、抗菌、抗疲勞[22]、促進(jìn)鈣吸收[23]等眾多生物活性。其活性的產(chǎn)生主要與多肽鏈中疏水性氨基酸、堿性氨基酸以及芳香族氨基酸的數(shù)量、在碳鏈中所處的位置有關(guān)[18,19]。生物活性肽來(lái)源于自然界,且作為多肽藥物具有人源蛋白分子的結(jié)構(gòu),從而在人體中顯示非常少的副作用,并且具有分子量小、易吸收等特點(diǎn),因此,是理想藥物的來(lái)源,同時(shí)也是生產(chǎn)更加安全的食品添加劑的天然資源寶庫(kù)[24]。

1.2 多糖

多糖是指由一種或多種單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成,具有免疫調(diào)節(jié)和構(gòu)成生命機(jī)體等重要作用的大分子碳水化合物[25,26]。多糖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象以及組成單元、糖苷鍵類型等是影響多糖種類和功能的主要因素,根據(jù)組成單糖種類的不同可以分為同多糖和雜多糖[26]。多糖因具有抗氧化[27]、抗真菌[28]、降血糖[29]、抗疲勞[30]、抗腫瘤[31]等眾多生物活性且具有無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)勢(shì),日益成為活躍在食品領(lǐng)域的“新秀”。

1.3 多酚

多酚是指具有芳烴環(huán)及其羥基取代基結(jié)構(gòu)的一類多元酚類次生代謝物,通常與糖或有機(jī)酸結(jié)合的形式,或者以未結(jié)合的低聚物形式存在于各種可食植物中[32]?；诙喾踊瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,可以將其分為黃酮類化合物和非黃酮類化合物;根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為多酚單體和多酚低聚體或多酚多聚體[33]。目前研究較多的多酚有茶多酚、花青素以及酚酸、白藜蘆醇、類黃酮等。研究表明,多酚類物質(zhì)具有抑菌[34]、抗氧化[35]、降脂[36]、抗癌[37]、保鮮等生物活性,這可能與多酚類物質(zhì)結(jié)構(gòu)上含有眾多酚羥基和羰基有關(guān)[38]。

1.4 黃酮類

食源性黃酮類化合物是以C6-C3-C6結(jié)構(gòu)為主鏈的含氧雜環(huán)復(fù)雜酚類次生代謝天然產(chǎn)物,與糖類形成糖苷或游離態(tài)(苷元)的形式廣泛存在于植物中[1,2]。黃酮分子結(jié)構(gòu)中的酮式羰基是影響黃酮類化合物呈色現(xiàn)象的主要原因。根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為異黃酮、黃酮醇、二氫查耳酮、二氫黃酮、黃烷酮、黃酮、黃烷醇等[39]。研究表明,黃酮類化合物具有抑菌、抗瘤、降低血脂、抗癌等多種生物活性,這主要與A環(huán)以及B環(huán)上酚羥基的位置及數(shù)目、C環(huán)上的C-2,3位雙鍵、C=O位置、羥基成苷、氮甲基、化合物空間結(jié)構(gòu)等相關(guān)[40-44]。

2 熱加工方式對(duì)食源性活性成分的影響

大多數(shù)工業(yè)化食品的生產(chǎn)和需要烹飪的食品都會(huì)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的熱加工,但食品種類不同,所面臨的熱加工方式也不一樣,對(duì)活性物質(zhì)的影響也就不同(見(jiàn)表2)。

表2 常見(jiàn)的熱加工方式Table 2 Common thermal processing methods

2.1 殺菌對(duì)食源性活性物質(zhì)活性的影響

熱殺菌技術(shù)是目前使用最廣泛,也是最經(jīng)濟(jì)有效的殺菌技術(shù),包括巴氏殺菌和高溫殺菌。高溫殺菌廣泛應(yīng)用于肉制品和谷類制品等各種食品的保鮮貯藏中,此類食品中含有各種活性成分。巴氏殺菌主要用于果汁、飲料、鮮奶的加工,此類食品中存在的活性物質(zhì)以多糖、多酚、黃酮類物質(zhì)居多。

2.1.1 殺菌對(duì)多肽的影響

研究表明,殺菌過(guò)程中的高溫會(huì)使蛋白質(zhì)構(gòu)象、分子作用力、三維結(jié)構(gòu)等發(fā)生一系列的變化,并產(chǎn)生新的多肽。Ma[45]以聚類分析法對(duì)比了巴氏殺菌和超高溫殺菌后牛奶中多肽的差異,滅菌奶與巴氏奶多肽種類存在顯著的差異,且滅菌奶中的多肽多于巴氏奶。這可能是因?yàn)槌邷貧⒕鶐?lái)的135～140 ℃的溫度更能使奶中的蛋白降解為多肽。然而,就多肽本身的結(jié)構(gòu)(氨基酸序列)來(lái)說(shuō),受溫度影響較小,大多數(shù)多肽的生物活性與氨基酸序列與氨基酸組成密不可分,因此殺菌過(guò)程對(duì)多肽活性的影響也相對(duì)較小。Li等[46]采用60、80和100 ℃處理牛肌紅蛋白中多肽5 min后發(fā)現(xiàn),牛肌紅蛋白酶解的多肽穩(wěn)定性無(wú)顯著變化,說(shuō)明殺菌并不會(huì)影響多肽的活性。Sarah等[47]為了尋找鑒定豬肉的特異性肽,對(duì)豬肉分別進(jìn)行100 ℃煮沸30 min、121 ℃高溫高壓滅菌20 min 以及4 ℃冷藏30 min處理,對(duì)比發(fā)現(xiàn)有四條多肽結(jié)構(gòu)并無(wú)變化。

由此可以看出,殺菌一方面會(huì)使食物本身所具有的蛋白和多肽降解,產(chǎn)生新的多肽;另一方面殺菌對(duì)多肽本身的結(jié)構(gòu)影響不大。

2.1.2 殺菌對(duì)多糖的影響

多糖功能受構(gòu)象結(jié)構(gòu)影響,高溫殺菌過(guò)程溫度往往高于100 ℃,更容易達(dá)到β-1,4糖苷鍵和β-1,3糖苷鍵等的活化能,導(dǎo)致糖苷鍵斷裂,支鏈脫去或取代,不同程度地影響多糖的支鏈結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、分子量,進(jìn)而影響多糖的活性[48]。例如Ishimoto等[49]采用135 ℃熱處理酵母β-葡聚糖,發(fā)現(xiàn)高溫會(huì)改變?cè)摱嗵菃温菪c三級(jí)螺旋的結(jié)構(gòu),最終有效增加了它的可溶性,提高了其活性。高溫除了可以改變多糖構(gòu)象,也會(huì)使多糖降解。Luo等[50]研究發(fā)現(xiàn)適度加熱可促進(jìn)分子的運(yùn)動(dòng)性,提高多糖含量,但長(zhǎng)時(shí)間的高溫加熱(150 ℃)會(huì)使多糖發(fā)生降解,含量降低。由于結(jié)構(gòu)的變化,單位多糖的抗氧化活性反而升高。與高溫殺菌相比,巴氏殺菌溫度稍微緩和,但也會(huì)引起多糖結(jié)構(gòu)的變化。Rodríguez等[51]對(duì)蘆薈進(jìn)行了巴氏殺菌,發(fā)現(xiàn)蘆薈乙酰甘露聚糖在殺菌過(guò)程中發(fā)生脫乙酰和脫半乳糖反應(yīng),甘露寡糖鏈與甘露聚糖長(zhǎng)鏈之間會(huì)形成新的氫鍵,構(gòu)象發(fā)生變化,進(jìn)而影響蘆薈多糖的生理和營(yíng)養(yǎng)特性。

由以上報(bào)道可知,短時(shí)適度的殺菌會(huì)促使多糖的降解,引起多糖結(jié)構(gòu)的變化,從而導(dǎo)致多糖活性增強(qiáng),但過(guò)度的加熱可能會(huì)使多糖活性降低。

2.1.3 殺菌對(duì)多酚的影響

多酚存在于大多數(shù)熱敏性食物中,而殺菌技術(shù)是食物提高貨架期必不可少的手段。一方面,殺菌過(guò)程會(huì)使多酚發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng),氧化還原反應(yīng)和氧化聚合也會(huì)加劇,導(dǎo)致多酚結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變,含量降低,活性降低[52]。例如Chen等[53]研究了綠茶兒茶素在不同加工條件下的穩(wěn)定性,其在室溫下是穩(wěn)定的,在98 ℃下發(fā)酵7 h,降解率為20%。在120 ℃高壓滅菌20 min后,表兒茶素沒(méi)食子酸酯發(fā)生了異構(gòu)化反應(yīng)。這表明氧化過(guò)程在中間加工溫度下可能是有利的,而在較高加工溫度下發(fā)生了差向異構(gòu)化反應(yīng),影響其穩(wěn)定性。Leilson等[54]研究發(fā)現(xiàn)均勻化步驟可以增加了菊苣、香蕉和草莓冰沙中主要花青素的濃度,然而在巴氏殺菌步驟后花青素濃度明顯減少。另一方面,多酚也可以減少熱處理對(duì)食物成分帶來(lái)的損害。Sun等[55]研究了0.1 mg/L的兒茶素、染料木黃酮、海藻多酚、鄰苯三酚抑制超高溫瞬時(shí)殺菌甜瓜汁異味程度,幾種多酚均可不同程度抑制異味的產(chǎn)生,而以兒茶素與黃豆苷元的組合最值得深入研究。

由以上研究可知,對(duì)于熱不穩(wěn)定性的多酚,殺菌可能會(huì)導(dǎo)致其降解,含量會(huì)降低,但對(duì)于熱穩(wěn)定性的多酚,其反而可以被用來(lái)保護(hù)殺菌過(guò)程中不穩(wěn)定的化合物。

2.1.4 殺菌對(duì)黃酮類物質(zhì)的影響

殺菌過(guò)程會(huì)使黃酮類物質(zhì)發(fā)生聚合及降解、物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),如豆制品中的大豆異黃酮(葡萄糖苷、乙酰葡萄糖苷和丙二酰葡萄糖苷異黃酮)在加熱過(guò)程中可轉(zhuǎn)化為苷元和其他衍生物類型[56]。此外,Cheng等[57]研究了超高壓技術(shù)、微波聯(lián)合紫外殺菌技術(shù)以及傳統(tǒng)熱殺菌技術(shù)對(duì)香椿芽菜品質(zhì)特性的影響,巴氏殺菌較好地保留香椿芽菜原有色澤及香氣成分,但總黃酮的損失率較大(18.39%),高壓蒸汽滅菌后香椿各項(xiàng)指標(biāo)均會(huì)降低,相對(duì)來(lái)說(shuō)非熱滅菌方式能較好地保留食物中的活性成分。Zeng等[58]也同樣得出采用傳統(tǒng)熱殺菌(80 ℃、15 min)處理血橙汁,總黃酮下降了5.80%,而微波殺菌能更好地保留營(yíng)養(yǎng)成分。

雖然非熱加工方式可以更好地保留活性成分,但傳統(tǒng)殺菌方式又存在著應(yīng)用廣泛、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn),因此過(guò)濾滅菌和蒸汽滅菌法成為了歐洲藥品管理局推薦的最佳滅菌方法。Harjanti等[59]采用0.45 μm注射器過(guò)濾滅菌和121 ℃高壓蒸汽滅菌15 min兩種方式對(duì)由檳榔葉、莪術(shù)、莪術(shù)提取物組成的中藥配方進(jìn)行滅菌,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與高壓滅菌器滅菌相比,注射器過(guò)濾滅菌的酚類和黃酮類化合物含量較低。Mario等[60]也得出了相同的結(jié)論。這可能是因?yàn)橹参镌现泻懈哌_(dá)一萬(wàn)種屬于不同分子量的黃酮類天然化合物,高于膜孔分子量的黃酮被保留在膜表面造成損失。

總的來(lái)說(shuō),殺菌總會(huì)引起黃酮類化合物的降解,但相對(duì)傳統(tǒng)殺菌方式,非熱殺菌方式更好,相對(duì)于其他傳統(tǒng)殺菌方式,高壓蒸汽滅菌更能保留黃酮類物質(zhì)。

2.2 焙烤對(duì)食源性活性物質(zhì)活性的影響

焙烤是食品加工和日常生活中常見(jiàn)的熱加工方式之一,與滅菌不同的是,長(zhǎng)時(shí)間的焙烤不僅會(huì)帶來(lái)高溫環(huán)境,還可以通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)改變食品中活性成分的存在形式,進(jìn)而提高食品的風(fēng)味、適口性,其中以美拉德最為熟知,研究表明,多肽、多糖、多酚、黃酮均會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)。而除了美拉德反應(yīng),也會(huì)引起其他化學(xué)反應(yīng)。

2.2.1 焙烤對(duì)多肽的影響

活性多肽在結(jié)構(gòu)上都會(huì)帶有一個(gè)游離的氨基,焙烤溫度通常超過(guò)了多肽分子內(nèi)和分子間作用鍵的臨界點(diǎn),會(huì)促進(jìn)游離氨基與糖的還原端上的羧基與會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng),產(chǎn)生天然物質(zhì)蛋白黑素、中間產(chǎn)物還原酮、揮發(fā)性雜環(huán)化合物等物質(zhì),使多肽活性升高[61-64]。因此,研究焙烤對(duì)的多肽影響尤以美拉德肽的研究最為廣泛。如Yang等[64]通過(guò)對(duì)比五種還原糖的還原性,最終選擇木糖與羊骨膠原肽進(jìn)行美拉徳反應(yīng),采用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化所得最佳條件為木糖與骨膠原肽質(zhì)量比為3∶1、反應(yīng)初始pH為12、100 ℃反應(yīng)3.5 h,此時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物的還原力高達(dá)0.8102。美拉德反應(yīng)能夠增加多肽中疏水性氨基酸的含量,同時(shí)也可以改變芝麻多肽的肽鍵,反應(yīng)產(chǎn)物類黑精物質(zhì)和疏水性氨基酸含量越多,抗氧化活性越強(qiáng)。Qian等[65]通過(guò)對(duì)比三種還原糖的還原性發(fā)現(xiàn),木糖還原性最高,最終以木糖與芝麻多肽(1∶2)進(jìn)行反應(yīng),其還原力、ABTS+自由基清除率、DPPH自由基清除率和羥自由基清除率分別提高了121.4%、304.5%、81.2%、103.2%。此外,在加熱處理下,美拉德肽也會(huì)呈現(xiàn)出明顯的、持久的肉味、鮮味、烤香和口感特性[63,66]。因此,對(duì)于一些含糖和蛋白質(zhì)較多的食物,熱加工方式明顯可以增加多肽的食品加工特性。但也有學(xué)者[67]得出一定的焙烤時(shí)間會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)展開(kāi),暴露出更多的二級(jí)結(jié)構(gòu),肽鍵斷裂,增加小分子多肽的含量的結(jié)論。所以應(yīng)當(dāng)合理利用烘焙手段,避免焙烤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的不利影響。

2.2.2 焙烤對(duì)多糖的影響

連續(xù)高溫焙烤除了會(huì)引發(fā)多糖與蛋白類物質(zhì)之間的美拉德反應(yīng)之外,還會(huì)不同程度地影響多糖的結(jié)構(gòu)和功能。大多數(shù)谷類食物如面包、餅干等都會(huì)經(jīng)過(guò)焙烤的加工程序,而β-葡聚糖是谷類中非常重要的活性成分,因此本文以β-葡聚糖為例說(shuō)明焙烤對(duì)多糖的影響。β-葡聚糖是谷物細(xì)胞壁的主要組成部分,由纖維三糖和纖維四糖單元通過(guò)β-1,3糖苷鍵連接而成[68]。有研究[69]發(fā)現(xiàn),焙炒處理燕麥-小麥混合粉面團(tuán)體系,會(huì)降解燕麥β-葡聚糖,從而降低面團(tuán)中β-葡聚糖的含量,但其峰值分子量不變。另有研究[70-72]表明,混合鏈1,3,1,4-β-D-葡聚糖(β-葡聚糖)的可提取性隨焙烤時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,其提取量會(huì)顯著增加,而β-葡聚糖的平均分子量則降低。但Ma等[72]通過(guò)McCleary直接測(cè)定法測(cè)定了焙炒處理后燕麥甜醅中β-葡聚糖的含量,發(fā)現(xiàn)不同烘焙處理時(shí)間對(duì)β-葡聚糖影響不大。

由以上研究可知,高溫會(huì)引起不可溶纖維素降解生成新的β-葡聚糖,導(dǎo)致新的β-葡聚糖與降解β-葡聚糖之間的動(dòng)態(tài)平衡,引發(fā)β-葡聚糖表觀測(cè)定量降低、增高、不變的現(xiàn)象。但就本質(zhì)而言,多糖會(huì)因?yàn)楸嚎径到?而其含量可能增加、減少或不變。

2.2.3 焙烤對(duì)多酚的影響

焙烤過(guò)程中,由于溫度和氧氣的作用,多酚更容易發(fā)生去糖基化、熱分解以及與蛋白質(zhì)共價(jià)交聯(lián)作用,結(jié)合酚損失率可達(dá)60%～90%,但焙烤過(guò)程也會(huì)使細(xì)胞壁組分發(fā)生降解,提高結(jié)合酚的可萃取性,總酚含量便會(huì)增加[73]。Abdel等[74]研究了全麥面包、曲奇餅和松餅烘焙過(guò)程中游離酚酸和結(jié)合酚酸的變化。發(fā)現(xiàn)烘焙使三種產(chǎn)品中游離酚酸含量增加,而面包中結(jié)合酚酸含量下降,餅干和松餅制品中游離酚酸含量略有變化。Gustavo等[75]也發(fā)現(xiàn)烘烤會(huì)對(duì)糙米、黑米、紅米無(wú)筋糕點(diǎn)酚類物質(zhì)含量產(chǎn)生影響。烘烤降低了阿魏酸和對(duì)香豆酸的含量,顯著提高羥基苯甲酸、咖啡酸、咖啡酸和原兒茶酸的提取能力。Garzón等[76]比較焙烤前后麥芽高粱粉與天然高粱粉制作的曲奇生物活性物質(zhì)的含量,得出了烘焙過(guò)程可提高酚酸的可萃取性,并保持其具有較高的生物活性,麥芽高粱粉制作的曲奇比后者具有更多的游離酚酸。

由此可以推出,焙烤可能會(huì)使多酚選擇性地?zé)岱纸夂娃D(zhuǎn)化,部分結(jié)合酚轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x酚,總酚含量增加,引起多酚活性的變化,這對(duì)功能食品工業(yè)有一定的參考價(jià)值。此外,高溫也會(huì)破壞食物中的多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD),延緩水解酶系統(tǒng)的去糖基化和氧化作用從而保護(hù)了多酚不被氧化和水解[59]。

2.2.4 焙烤對(duì)黃酮類物質(zhì)的影響

黃酮類物質(zhì)作為天然抗氧化劑和活潑化學(xué)反應(yīng)物熱穩(wěn)定性較差,因此,在焙烤條件下會(huì)發(fā)生分解。如Guo等[77]在130 ℃條件下烘焙紅松種籽衣,分別烘焙了10、20、30、40 min,烘焙后總黃酮含量均低于未焙烤組,且不帶殼烘焙種籽衣的抗氧化能力強(qiáng)于帶殼樣品。黃酮類物質(zhì)也會(huì)參與美拉德反應(yīng)中去,產(chǎn)生黃酮類物質(zhì)未降解、活性未改變的現(xiàn)象,可將其運(yùn)用到焙烤食物中去減少不良物質(zhì)的產(chǎn)生。如Teng[78]研究了烘烤處理下(180 ℃,20 min)柚皮素、柚皮苷,橙皮素和二氫楊梅素的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)柚皮素和橙皮素未降解,且保持一定的抑菌能力和對(duì)ABTS+自由基的清除能力,而柚皮苷和二氫楊梅素分別降解了約28.66%及10.18%,但其對(duì)烘烤食物中丙烯酰胺和丙二醛有一定的抑制作用。Jing等[79]研究了馬齒莧黃酮類成分對(duì)烤牛肉餅中雜環(huán)胺(HAs)生成的抑制作用,主要黃酮類成分(蘆丁、橙皮苷和黃烷酮)可將10種雜環(huán)胺的總含量控制在為212.73±7.13 ng/g以內(nèi)。但也有學(xué)者得出焙烤會(huì)增加黃酮含量的結(jié)論。Ravisankar等[80]利用UPLC串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀對(duì)發(fā)酵和焙烤后的黑麥進(jìn)行了特性分析和抗氧化性能評(píng)價(jià),得出了焙烤可以通過(guò)破壞細(xì)胞壁,增加黑麥中黃酮-O-糖苷的比例(36%～96%)。

2.3 蒸煮對(duì)食源性活性物質(zhì)活性的影響

焙烤會(huì)對(duì)水分產(chǎn)生排斥作用,進(jìn)而影響活性物質(zhì)的含量與活性,而蒸煮正是以水分或水蒸氣為介質(zhì)進(jìn)行食品加工的技術(shù)。谷薯類食物、罐頭、茶飲料、水果蔬菜制品等都需要蒸煮加工。

2.3.1 蒸煮對(duì)多肽的影響

對(duì)于水溶性多肽來(lái)說(shuō),蒸煮顯然會(huì)促進(jìn)其擴(kuò)散到加工水中,降低食品中多肽的含量。另一方面,低分子量多肽和富含無(wú)規(guī)螺旋結(jié)構(gòu)的疏水亞組分是多肽生物活性的主要原因,蒸煮會(huì)使肽鍵水解、二硫鍵重構(gòu)等,生成其他新的小分子多肽以及酮類、酚類、醛類等具有清除自由基活性的物質(zhì)[81]。Hu等[82]利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)從煮熟的發(fā)芽谷子中分離出了7個(gè)新的多肽。7種肽均可顯著降低Caco-2細(xì)胞活性氧生成,增加谷胱甘肽含量和超氧化物歧化酶活性,有兩種肽可抑制一氧化氮、腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素-6,具有雙重抗氧化和抗炎肽的潛在作用。Tatsuki等[83]用毛細(xì)管電泳質(zhì)譜(CE-MS)和液相色譜質(zhì)譜(LC-MS)對(duì)凍干雞蛋的蛋清進(jìn)行分析得出,煮過(guò)的蛋白含有的氨基酸濃度是生蛋白的四倍多。由此可以得出,蒸煮會(huì)促進(jìn)食物中蛋白質(zhì)的降解,產(chǎn)生新的多肽,有利于更好地發(fā)揮食品的功能。

而對(duì)于多肽本身來(lái)講,蒸煮對(duì)其活性的增加也是有利的。Ashraf等[84]研究發(fā)現(xiàn),熱處理對(duì)于綠豆蛋白水解液的活性影響較大,熱處理后,水解液中的肽濃度顯著升高,二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,且抗氧化活性和抑制膽固醇活性明顯升高。Li等[85]研究了微波、蒸制、油炸、烤制處理后多肽抗氧化活性的變化,發(fā)現(xiàn)加熱處理后酸肉粗肽的抗氧化活性提高,且蒸制后活性最好,其次依次是烤制、微波和油炸,這主要與加熱處理后-SH的含量減少有關(guān)。

2.3.2 蒸煮對(duì)多糖的影響

蒸煮過(guò)程由于水分與溫度的共同作用會(huì)使食品細(xì)胞通透性增加,多糖更容易溶解在水中;也會(huì)使多糖發(fā)生主鏈降解,含量和活性發(fā)生變化[86,87]。Wojciech等[88]采用熱燙、煮沸、熱燙-乳酸菌發(fā)酵三種方式從平菇子實(shí)體中分離得到水溶性多糖(WSP)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱燙不影響WSP的含量,煮沸15 min,WSP含量顯著下降(下降34.7%)。且通過(guò)ABTS法和FRAP法測(cè)定樣品的抗氧化能力,得出加工降低了其對(duì)人乳腺細(xì)胞系的抗增殖活性和抗氧化活性。Zhang等[89]以蒸煮為主要方式獲取薺菜中可溶性多糖,并研究不同加熱時(shí)間和溫度對(duì)多糖的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),可溶性多糖的最適溫度為60～80 ℃,最優(yōu)時(shí)間為1 min,損失率最低為28.3%。Svanberg等[90]以沸水蒸煮的方式預(yù)處理胡蘿卜水溶性膳食纖維后,發(fā)現(xiàn)其聚合度和黏度均降低。另一方面,有研究[91]報(bào)道稱,蒸煮會(huì)使食物中存在的多糖降解酶失活,高溫和高水分環(huán)境提高多糖的溶解度,顯著提高多糖的含量,這主要與多糖的鍵型相關(guān)。如與不溶性β-葡聚糖相比,可溶β-葡聚糖具有更高的β-1,4鍵以及纖維三糖基單元的比率,分子中的β-1,4糖苷鍵越多,聚合物的溶解度就越低。此外,蒸煮過(guò)程中多糖的變化也與水分含量相關(guān)。Huth等[92]發(fā)現(xiàn),將大麥飼料水分從15%增加到22.5%,將擠壓蒸煮溫度保持在150 ℃,β-葡聚糖含量顯著降低8%,而在170 ℃下擠壓時(shí),將飼料水分增加至22.5%,β-葡聚糖含量降低10%。

由以上研究可知,由于高溫和水的作用,多糖更容易擴(kuò)散到加工水中。此外,蒸煮對(duì)多糖的影響與蒸煮時(shí)間、溫度、酶、糖苷鍵的種類與比例、水分含量相關(guān)。

2.3.3 蒸煮對(duì)多酚的影響

一般情況下,蒸煮會(huì)使含有酯鍵或糖苷的多酚發(fā)生熱分解、氧化還原反應(yīng)、去糖基化等多種反應(yīng),但以降解為主。多酚存在著多種降解途徑,降解為非自發(fā)的吸熱反應(yīng),與一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一致。其機(jī)制可能包括黃酮-3-醇之間的非共價(jià)相互作用、自氧化二聚體與蛋白質(zhì)的相互作用以及醌與蛋白質(zhì)的共價(jià)鍵等[52,93,94]。因此,在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中,必須考慮多酚物質(zhì)的變化。以最常見(jiàn)的多酚花青素為例,加熱條件下,其降解的活化能為42(花青素-3-葡萄糖基蕓香苷)～55 kJ/mol(花青素-3-葡萄糖苷),在80 ℃下,花青素的半衰期為32.10 min,花青素-3-葡萄糖基蕓香苷為45.69 min[95]。蒸煮由于溫度高、時(shí)間長(zhǎng)很容易造成花青素的降解。Hiemori等[96]采用高效液相色譜-光電二極管陣列檢測(cè)和電噴霧質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)蒸煮后黑米中的6種花青素色素進(jìn)行了鑒定和定量分析。發(fā)現(xiàn)花青素的主要成分是花青素-3-葡萄糖苷和芍藥苷-3-葡萄糖苷。用電飯煲、高壓鍋、煤氣灶烹調(diào)的米飯均能顯著降低花青素含量,產(chǎn)生原兒茶酸。壓力蒸煮損失最大的是花青素-3-葡萄糖苷(79.8%),其次是電飯煲(74.2%)和煤氣灶(65.4%)。這可能與高溫高壓環(huán)境引起花青素活化能升高,舊鍵斷裂有關(guān)。蒸煮除了對(duì)花青素會(huì)造成破壞之外,對(duì)其他的多酚也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。Ahmed等[97]研究煮沸10、20、30 min對(duì)葫蘆果水提物總酚含量、總黃酮含量、抗氧化活性和α-淀粉酶抑制活性的影響,結(jié)果表明葫蘆果酚類含量隨煮沸時(shí)間的延長(zhǎng)而急劇下降,且DPPH自由基清除能力和α-淀粉酶抑制活性均降低。

此外,蒸煮處理通過(guò)破壞植物的細(xì)胞壁,并且以水分子為載體,會(huì)促進(jìn)酚類物質(zhì)在高溫環(huán)境下的運(yùn)動(dòng),從而促進(jìn)結(jié)合酚的降解和游離酚的釋放,進(jìn)而使多酚含量和活性提高。Yalnray等[98]探討了煮沸和冷卻工藝對(duì)麥芽飲料中總酚含量和麥芽汁酚類物質(zhì)分布的影響,煮沸過(guò)程會(huì)使非酒精麥芽飲料的多酚含量增加、抗氧化活性升高,然而冷卻過(guò)程并沒(méi)有使酚含量和抗氧化活性發(fā)生顯著的變化。Kim等[99]研究了不同溫度(80、90、98 ℃)和時(shí)間(0～10 min)水熱燙對(duì)芝麻特性的影響。發(fā)現(xiàn)在所有溫度下,總酚和抗氧化活性均顯著增加至最大值,并隨著進(jìn)一步熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速降低,其中以98 ℃熱燙30 s為最高值。

綜上所述,蒸煮一方面會(huì)使大分子多酚降解為游離酚,使多酚自溶于水,而使多酚活性和含量發(fā)生升高;另一方面會(huì)破壞食物中主要多酚的鍵型,導(dǎo)致多酚含量下降。

2.3.4 蒸煮對(duì)黃酮類物質(zhì)的影響

在蒸煮過(guò)程中,黃酮類化合物會(huì)經(jīng)歷雙重過(guò)程,一方面,由于蒸煮處理,黃酮類化合物會(huì)浸出,降低了黃酮在食物中的含量。如Cuo等[100]研究了煮沸、烘烤、油炸等方法對(duì)花生營(yíng)養(yǎng)成分和潛在有害成分含量的影響,黃酮類和酚類等微量元素在煮沸后顯著降低,而在烘烤后顯著增加。Ma[101]研究發(fā)現(xiàn)苦蕎制品經(jīng)過(guò)蒸制、煮制和烤制黃酮含量均有下降,通過(guò)體外模擬消化方法,苦蕎制品的黃酮釋放量顯著增加,尤其是結(jié)合黃酮含量增加較多。蒸制比煮制和烤制的黃酮釋放量增加幅度大,且體外消化后的抗氧化能力較強(qiáng)。Hui等[102]采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析帶皮水煮、帶皮蒸制、鮮切和去皮水煮、去皮蒸制五種方式處理后黃酮類物質(zhì)的變化,發(fā)現(xiàn)在帶皮水煮、帶皮蒸制樣品中檢測(cè)到18種黃酮類化合物,但在鮮切和去皮水煮、去皮蒸制樣品中沒(méi)有檢測(cè)到。在帶皮水煮、帶皮蒸制樣品中,O-己糖苷、山柰酚、木犀草素含量均都高于鮮切樣品。因此,蒸制和烘焙等不接觸水油介質(zhì)的加工方式可能更適合黃酮發(fā)揮作用。

另一方面,黃酮類化合物在蒸煮中的穩(wěn)定性與其種類和含量有著緊密的聯(lián)系,主要與黃酮的鍵型相關(guān)。熱不穩(wěn)定性黃酮類化合物在對(duì)應(yīng)的熱加工方式下會(huì)發(fā)生分解,產(chǎn)生槲皮素3,4′-二葡萄糖苷、槲皮素等新物質(zhì)。Zou等[103]研究了黃甜竹、毛竹、綠竹、苦竹竹葉4種竹葉黃酮在微波、焙烤、蒸制3種常見(jiàn)食品熱加工過(guò)程中的含量變化,發(fā)現(xiàn)竹葉黃酮經(jīng)不同熱加工處理后其含量變化有顯著差異,蒸制對(duì)竹葉黃酮的影響最大,損失率在34.25%～71.27%之間,微波最小,黃酮損失率均在30.0%以下。Wang等[104]以煎炸(200 ℃,46 s)、烘烤(130 ℃,38 min)、水煮(100 ℃,12 min)3種熱加工處理核桃發(fā)現(xiàn),三種方式都會(huì)使黃酮含量增加(40.4%、9.49%、46.8%),但水煮處理黃酮的穩(wěn)定性最差。

可見(jiàn),蒸煮會(huì)使黃酮含量增加或降低,這主要與黃酮的鍵型相關(guān),通常來(lái)說(shuō),氧碳雙苷黃酮化合物不耐受微波和焙烤處理,單碳苷黃酮化合物更加耐受焙烤和蒸制處理,氧苷黃酮化合物較耐受微波處理,而雙碳苷黃酮化合物在微波條件下穩(wěn)定性不佳[103]。如Wu等[105]采用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)煮沸、蒸制、微波處理后花椰菜中的7種山奈酚苷和1種槲皮素苷進(jìn)行了鑒定和定量分析,得出了煮沸會(huì)導(dǎo)致所有黃酮類化合物的大量損失,而蒸汽和微波爐則導(dǎo)致黃酮類化合物的輕微損失甚至增加。?；纳侥畏榆杖蛩奶擒账坪醺图彝ヅ腼?見(jiàn)表3)。

表3 三種熱加工方式對(duì)食源性活性成分的影響對(duì)比Table 3 Comparison of effects of three thermal processing methods on food derived active ingredients

3 結(jié)論與展望

食源性活性成分廣泛存在于各種食物中,且被應(yīng)用于各種食物中。目前對(duì)其熱加工方面的研究主要集中在研究食品原材料經(jīng)熱加工處理前后,食源性活性成分的含量、分子結(jié)構(gòu)和生物活性的變化;對(duì)比不同熱加工方式對(duì)食源性活性成分的影響,選擇合適的熱加工方法,優(yōu)化熱加工條件。而缺乏對(duì)熱加工處理過(guò)程中、處理后食源性活性成分分子機(jī)制的研究。為了更好地在食品加工中保留和添加食源性活性成分,需解決以下幾個(gè)問(wèn)題:一是多肽、多糖、多酚、黃酮類化合物種類豐富,同類物質(zhì)也存在結(jié)構(gòu)不同,受熱加工影響不同,應(yīng)依據(jù)其加工特性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類、系統(tǒng)、深入地研究。二是進(jìn)一步明確熱加工技術(shù)對(duì)活性成分的影響,開(kāi)展熱加工處理過(guò)程中、處理后活性成分增加降低的機(jī)制研究,為明確干預(yù)手段奠定基礎(chǔ)。三是研究不同熱加工方法綜合應(yīng)用對(duì)活性成分的影響,如超高溫瞬時(shí)滅菌與烤制、高壓蒸汽殺菌與蒸煮等。四是開(kāi)發(fā)新的經(jīng)濟(jì)的食品級(jí)運(yùn)載體系和各種高新技術(shù),并應(yīng)用到熱加工過(guò)程中,干預(yù)活性成分的變化,保護(hù)食物中的活性物質(zhì)。