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核桃仁抗氧化作用研究进展

发布日期:2017-10-24 中国油脂网

 毛晓英1,吴庆智2,田洪磊1,詹萍1
 
(1.石河子大学食品学院,新疆石河子832003;2.石河子开发区神内食品有限公司,新疆石河子832000)
 
摘要:核桃是一种营养丰富、具有多种保健功能的食品,然而,核桃仁的开发利用程度比较低。核桃仁的保健功效越来越受到国内外研究者的关注。核桃仁的保健功能与其成分所具有的抗氧化作用密不可分。核桃油因含有丰富的不饱和脂肪酸及内源抗氧化物质而具有较强的油脂氧化稳定性。核桃蛋白中多酚的结构及核桃多肽的供氢能力和其自身的结构稳定性影响其抗氧化能力。核桃内种皮多酚的种类和含量决定了其抗氧化能力。对核桃仁中的核桃油、核桃蛋白、核桃多肽、核桃内种皮的抗氧化作用进行详细的综述,提出核桃仁抗氧化作用研究存在的问题,并展望今后重点研究和推广方向,旨在为进一步深入开发利用核桃仁中抗氧化物质提供一些思考和借鉴,同时也为核桃企业全面深入地开发利用核桃资源提供参考。
 
关键词:核桃仁;抗氧化作用;研究进展
 
中图分类号:TS222;TQ201.4文献标识码:A
 
文章编号:1003-7969(2017)08-0082-04

Progress in antioxidation of walnut kernel
MAO Xiaoying1, WU Qingzhi2, TIAN Honglei1, ZHAN Ping1
(1.Food College, Shihezi University, Shihezi 832003, Xinjiang, China; 2.Shennei Food Limited 
Company,Shihezi Development Zoon,Shihezi 832000, Xinjiang, China)
 
 
Abstract:As a kind of nutritional food, walnut has a variety of health care function. However, the development and utilization level of walnut kernel are low. The health care effect of walnut kernel attracts more and more attention by the researchers at home and abroad. The health function of walnut kernel and its constituents with antioxidant effects are inseparable. Walnut oil is rich in unsaturated fatty acid and endogenous antioxidants, so it has strong oil oxidative stability. The structure of polyphenols, the hydrogen donor capacity and structural stability of walnut polypeptide in walnut protein influence its antioxidant capacity. The antioxidant capacity of walnut depends on types and content of polyphenols in seed coat. The antioxidant effects of oil, protein, polypeptide and seed coat of walnut kernel were reviewed in details. The problems in studies on antioxidation of walnut kernel were proposed, and the future research and promotion direction were prospected, so as to provide some thoughts and reference for the further development and utilization of antioxidants in walnut kernel, as well as to provide reference for comprehensive development and utilization of walnut resources for walnut enterprise.
Key words:walnut kernel; antioxidation; research progress

核桃(JuglansreginL.)是世界四大干果之一,在我国有着悠久的栽培历史。核桃营养丰富,且富含多种维生素和矿物质,其中油脂含量为40%~65%,蛋白质含量为14%~17%[1]。此外,核桃还含有多酚类物质、糖类、黄酮类等功能成分,具有健胃补脑、补气养血、润燥化痰等多种保健功能[2]。核桃仁的保健功能与其成分所具有的抗氧化作用密不可分。核桃油中的不饱和脂肪酸是脑组织细胞结构脂肪的良好来源,具有良好的抗氧化和抗衰老作用[3]。研究表明,核桃仁中的多酚类物质具有减少心血管疾病发生、清除氧自由基以及抗肿瘤、降低血液中胆固醇含量等作用[4-6]。现代医学研究表明,核桃仁抗衰老作用可能与清除体内有害的自由基有关[7]。
 
虽然近些年关于核桃仁的研究已取得了不少成就,尤其抗氧化活性引起了国内外研究者的广泛关注,但是,目前核桃仁的开发利用程度不足,核桃仁组成成分所具有的抗氧化作用报道较少。为了加快核桃资源综合开发利用步伐,进一步发挥核桃仁的保健与治疗作用,本文综述了核桃仁主要成分核桃油、核桃蛋白、核桃蛋白肽、核桃内种皮等所具有的抗氧化作用,以期为核桃的开发利用提供理论参考。
 
1核桃油的抗氧化作用
 
核桃仁含油量在40%~65%。核桃油不饱和脂肪酸约占其总量的90%,其中人体必需脂肪酸亚油酸含量为普通菜籽油的3~4倍。核桃油中α-亚麻酸含量为9.0%。亚麻酸是人体必需脂肪酸,是ω-3家族成员之一,也是组成各种细胞的基本成分。亚油酸、亚麻酸是体内合成前列腺素和PGE(ProstaglandinE)的必需物质,而PGE有着防治血栓、降血压、防止血小板聚集、加速胆固醇排泄、促进卵磷脂合成、抗衰老的特殊功效。ω-3和ω-6脂肪酸是对人体健康至关重要的两种脂肪酸,无法在人体中合成,必须从饮食中摄取。理论上ω-6和ω-3两种必需脂肪酸的最适宜健康平衡比率不超过4∶1。核桃含有十分均衡的ω-6和ω-3脂肪酸,比率恰好是4∶1。ω-3脂肪酸能够降低血液中低密度脂蛋白(LDL)的含量而提高并维持高密度脂蛋白(HDL)的含量。研究发现,让高胆固醇患者食用核桃而不食用一元不饱和脂肪酸,血清胆固醇减少4.1%,低密度脂蛋白降低5.9%。
 
生物机体抗氧化酶系统中SOD、CAT、GSH-PX和T-AOC的活力高低间接反映了机体清除自由基能力的强弱[8-10]。范学辉等[11]研究表明每天摄入17mL/kg核桃油对小鼠肝、脑组织中T-AOC、SOD、CAT、GSH-PX活力有显著提高作用;当核桃油每天摄入剂量达33mL/kg时,对抗氧化酶活性影响极显著。间接说明适量核桃油有助于增强机体清除自由基能力。于敏等[12]研究了不同品种的薄壳山核桃油的抗氧化性,结果表明29个品种的核桃油中不饱和脂肪酸含量均超过90%,且都具有较强的抗氧化性,其中品种编号为ZL75的自由基清除率最高,为65.33%。李助乐等[13]研究表明,每天摄入33mL/kg山核桃油对小鼠脑组织中MAO和血清中MDA的活性有明显的降低作用,对血清中SOD的活性有明显的提高作用,从而增强机体抗氧化、抗衰老、清除体内过多自由基。
 
核桃油内源抗氧化物质及自身脂肪酸组成对于油脂贮藏氧化稳定性也有一定的影响。徐飞等[14]对8个品种的核桃油进行了研究,结果表明各种内源性抗氧化物质存在较大的品种差异性,油酸和油酸与亚油酸比值(O/L)与氧化稳定性呈极显著正相关,亚油酸和多不饱和脂肪酸(PUFA)与氧化稳定性都呈极显著负相关,核桃油氧化稳定性主要受脂肪酸影响(尤其是O/L),其内源性抗氧化物质与油脂氧化稳定性并未呈现显著的相关关系。此外,朱振宝等[15]对新疆、甘肃、陕西、山西、河北、云南6个产地的核桃仁(油)理化性质进行研究,结果表明核桃油中各脂肪酸组成对核桃油氧化稳定性的影响程度依次为:亚油酸>硬脂酸>棕榈酸>油酸>亚麻酸。蔡达等[16]对溶剂提取、低温压榨两种方法提取的核桃油理化营养品质及加工品质进行测定,结果表明,低温压榨核桃油的饱和脂肪酸(SFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)含量较溶剂提取的核桃油的低,分别为7.26%和70.79%,氧化稳定性较好;低温压榨核桃油的不饱和脂肪酸(UFA)含量、UFA与SFA的比值、单不饱和脂肪酸(MUFA)含量较溶剂取的核桃油的高,分别为90.96%、12.53、2017%,营养价值相对较高;另外,低温压榨核桃油的O/L较高,为0.33,货架寿命较长,因此低温压榨核桃油的加工品质相对较好。由此可见,核桃油自身脂肪酸组成及内源抗氧化物质不仅成为其具有一定抗氧化、抗衰老、清除体内过多自由基等保健功能的主要功能成分,也成为关乎核桃油的加工和储运过程中品质保持的重要物质基础,此外,产地、加工条件、制油方法也影响核桃油产品的抗氧化作用。周晔等[17]建议采取适度、温和的新型精炼方式,最大程度地保留核桃油的特征品质,是提高核桃油深加工水平的关键。
 
2核桃蛋白及多肽的抗氧化作用
 
核桃含有14%~17%的蛋白质。核桃蛋白富含18种氨基酸,以谷氨酸含量最高,其次是精氨酸[18]。在人体内,谷氨酸由于能促进γ-氨基丁酸的合成,使血氨降低,从而有助于促进脑细胞的呼吸[19]。精氨酸具有恢复肝脏功能和解毒的生理作用,能促进苏氨酸的循环,并将肝脏内大量的氨合成尿素,最后由尿排出而解氨毒[20]。核桃内种皮含的多酚类物质的量占核桃总酚含量的93%~97%[21],是核桃产生收敛涩味的主要原因,榨油之后,核桃酚类物质大多数都留在了脱脂粕中[22],这些酚类物质以各种各样的非共价键:疏水相互作用[23]、氢键、离子键(水溶液中)[24-25]与蛋白质结合在一起。这种结合不仅会导致核桃酚类物质提取量的降低[21],核桃蛋白的溶解度下降[18],而且也会影响不同非共价键与核桃蛋白相结合的酚类物质的抗氧化活性[26]。由此可见,核桃种皮脱除的干净与否及其在核桃粕中残留的多少会影响核桃蛋白的功能性及抗氧化性。
 
多肽分子的供氢能力和其自身的结构稳定性决定了其抗氧化活性,影响因素包括相对分子质量、氨基酸序列、氨基酸侧链基团、金属盐络合等。核桃多肽通过捕捉自由基反应链的过氧化自由基,阻止或减弱自由基链反应的进行,原子给予自由基后,本身成为自由基中间体,此中间体越稳定越易形成,其前体就越易清除自由基,则抗氧化能力越强。核桃多肽的制备一般采用酶解的方式,研究人员尝试采用碱性蛋白酶、中性蛋白酶、复合蛋白酶水解核桃蛋白,不同的酶制剂酶解产物的抗氧化性显著不同。一般采用以羟基自由基的清除率、超氧阴离子自由基的清除率及还原能力为抗氧化性能考察指标。孔令明等[27]优化碱性蛋白酶酶解核桃蛋白制备抗氧化活性肽的工艺条件,结果表明,经优化酶解条件之后的核桃多肽还原能力、羟基自由基的清除率和超氧阴离子自由基的清除率分别为55.34%、55.93%和47.85%。陈永浩等[28]采用7种蛋白酶对核桃蛋白分别进行单酶酶解,并与双酶复合酶解进行比较,同时考察不同酶解方式对酶解产物抗氧化活性的影响。结果表明,碱性蛋白酶单酶酶解核桃蛋白,产物的抗氧化性显著高于其他处理方式,对DPPH自由基清除能力的IC50值仅为3.23mg/mL;碱性蛋白酶分别与中性蛋白酶、木瓜蛋白酶组合可以显著提高酶解产物清除超氧阴离子自由基的活性。此外,科研人员也在酶辅助水解的条件下探索其他处理方式对核桃多肽抗氧化性的影响研究[29-30]。虽然目前关于核桃多肽的抗氧化性研究有一定的进展,但是研究内容仍以不同酶制剂酶解产物的综合抗氧化能力作为评价酶解条件的依据,而对核桃蛋白在不同性质的酶制剂酶解降解机制探索的较少。此外,产物的抗氧化性评价指标不统一,导致不同的研究对象的抗氧化性结果无法进行有效的评价。
 
3核桃内种皮的抗氧化作用
 
核桃内种皮是核桃仁外的一层薄膜,略有苦涩味。虽然核桃内种皮只占核桃仁质量的5%,但是核桃内种皮中酚类含量占整个核桃仁的93%~97%,其在防止核桃仁中的油脂发生氧化从而延长货架期方面有重要的作用[31]。核桃中的酚类化合物主要是酚酸和单宁。很多研究报道核桃中的多酚类物质具有对人体有益的抗衰老和抗氧化作用[4,6]。万政敏等[32]采用HPLC对核桃内种皮中的多酚类物质进行了分析研究,结果表明:核桃内种皮中的酚酸类物质检测到17种,含量最高的是没食子酸,为146.2mg/100g,含量最少的是阿魏酸,为6.1mg/100g;黄酮类物质检测到8种,标样中芦丁的含量最高,为187.6mg/100g。核桃仁中对人体有益的多酚类物质主要集中在内种皮部分,而在无种皮的核桃仁中酚酸类物质的种类和含量都明显减少,黄酮类物质的种类和种皮中的相比虽然差别不大,但是含量也明显减少。此外,由于酚类化合物在油脂中的低溶解性,只有少量存留在油脂中,主要以VE为主。Arranz等[33]在核桃油多酚物质的研究中发现,核桃油中的总酚物质含量较低,为0.32mg/g。因此,酚类物质在核桃油中的抗氧化作用几乎可以忽略。目前,从核桃内种皮多酚物质的研究成果可以看出,核桃内种皮作为核桃仁加工过程中必然产生的副产物,其中的多酚物质使其有了新的价值。当然,要想让核桃内种皮这一废弃物换发新的活力,核桃仁多酚的种类、含量、存在形式、稳定性等需要进一步深入的研究。
 
4问题与展望
 
核桃因其营养丰富,具有多种保健功能而深受消费者的喜爱。然而,核桃产品的开发和应用却远远落后于大豆。围绕核桃仁的抗氧化作用,科研人员进行了研究。但是,笔者认为研究内容还存在以下不足:①围绕核桃内种皮多酚物质的研究,主要集中在多酚物质的组成、含量、提取方法及其抗氧化性等方面。然而,内种皮作为核桃加工的副产物,对其进行适当处理,将其开发成天然抗氧化剂运用在各类加工食品中以提高食品的抗氧化性和保藏期,这方面的研究却甚少;②核桃多肽是科研人员围绕核桃蛋白的抗氧化作用进行大量研究的目标,主要集中在酶水解产物的抗氧化性指标的测定。然而,酶解核桃蛋白的降解机制仍然不是很清楚,这就使得研究酶解产物的抗氧化指标的测定不具有说服性。
 
鉴于笔者近十年来对核桃及核桃蛋白的研究及探索,认为要充分开发和利用核桃这一优质资源,对核桃仁的抗氧化作用的研究应给予较大的关注。今后,以下几个方面可以重点研究和推广:①提倡企业推广核桃油、核桃内种皮多酚、核桃蛋白、核桃多肽、核桃乳等核桃产业链的模式,以提高核桃加工企业的利润;②核桃蛋白属优质蛋白质,但开发利用率太低,可以采用酶解或其他方式对核桃蛋白进行改性,提高核桃蛋白的功能性,以扩大其在其他食品中应用的广度;③核桃多肽方面应重点研究核桃蛋白的酶解降解机制,从而控制酶解产物的结构和性质,提高核桃多肽产品的品质;④核桃内种皮产品的开发有待于进一步的推进,使其在我国主食中发挥重要作用。

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