植酸的性質及其抗氧化作用

植酸的性質及其抗氧化作用

植物酸（ph）以鈣、鎂、鉀等配合物的形式廣泛存在于植物種子、果皮和胚芽（1%5%），通過浸泡、交換、氨中和、離子交換和濃縮過程獲得。植酸具有很強的螯合能力,廣泛應用于化工、醫(yī)學、食品等行業(yè)。尤其在食品工業(yè)中,常用于油脂食品、酒類、飲料罐頭、水產品、新鮮果蔬,作為抗氧化劑、穩(wěn)定劑、護色劑、保鮮劑。此外,植酸的毒性極低,小白鼠口服半致死量(LD50)為4192mg/kg,比食鹽(LD50)為4000mg/kg更為安全。據(jù)研究表明,植酸還具有一定的抗癌及抗衰老功效,是一種從天然植物中提取的安全、多功能的新型食品添加劑。1植物和酸的物理特性和功能機制1.1乙醇、丙酮的溶液植酸,即環(huán)己六醇六磷酸酯,式量為660.04,其性狀為淡黃色或淡褐色粘稠液體,呈強酸性,易溶于水,95%的乙醇、丙酮,不溶于無水乙醚、苯、乙烷、氯仿,加熱則分解,濃度越高越穩(wěn)定。植酸的結構式如圖1所示:植酸分子中含有12個酸性氫原子,其離解常數(shù)與pH的關系見表11.2金屬離子絡合物絡合物植酸分子結構中有十二個羥基,六個磷酸基只有一個處在a位,其他5個均處在e位上,植酸與金屬離子絡合時,其羥基和磷酸基等活性基團,具有很強的絡合能力,與Ca2+、Mg2+等多種金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物,所形成的絡合物為白色絮狀沉淀、性質穩(wěn)定不易分解,且具有不易粘結器壁,易排除,無毒,無污染的特性。植酸與Ca2+、Mg2+離子絡合的反應化學方程式為如圖2所示:植酸通過高度絡合金屬離子的特性,達到抑制氧化、褐變反應,促進沉淀作用,緩解由此對食品帶來的負面影響,最終達到食品保鮮的目的。2種植酸用于食品保險的用途2.1植酸對水果的保護作用植酸的抗氧化特性在于它能與金屬離子發(fā)生極強的螯合作用,使促進氧化作用的金屬離子因螯合失去活性,同時釋放出氫,破壞氧化過程中產生的過氧化物,使之不能繼續(xù)形成醛、酮等產物,由此產生良好的抗氧化性。打漿是水果加工中的常規(guī)處理工序。在打漿過程中,果肉組織被破壞,細胞破碎,與空氣的接觸面積增大,果實Vc氧化損失嚴重?？寡趸瘎┠軌蚩刂扑驖{中Vc損失,植酸作為一種天然食品抗氧化劑,對水果中Vc具有保護作用。例如:刺梨果汁中添加植酸,經90℃,30min加熱殺菌處理后,果汁中Vc的保存率得到明顯提高,褐變程度明顯降低;殺菌后的果汁添加植酸,于50℃恒溫貯藏,60d果汁中Vc的損失和褐變也得到很好改善。啤酒中的氧自由基參與啤酒的老化過程,氧化是導致啤酒風味老化的主要原因之一,啤酒風味老化與羥基的出現(xiàn)有關,金屬離子是形成羥基的重要催化劑。植酸通過絡合金屬離子形成穩(wěn)定性很高的化合物,抑制氧化作用,有效延緩羥基的生成,防止和減緩氧化反應的進行。此外,添加植酸抗氧劑有利于除去有害金屬離子和高分子蛋白質的固形物,促進酵母沉降,也可以確保在無氧狀態(tài)下加快雙乙酰還原速度,維持厭氧發(fā)酵狀態(tài),最終保持啤酒新鮮爽口。油脂和油脂含量較高的食品放置一段時間后,由于油脂的氧化作用而酸敗變質,使其商品價值大為下降,而在其中加入少量植酸即可抑制其氧化和水解酸敗。如在大豆油中添加0.01%～0.2%的植酸,可使大豆油的抗氧化能力提高4倍;在花生油中加入少量的植酸,不僅可使其抗氧化能力提高40倍,而且還可抑制具有強致癌作用的黃曲霉素的生成。2.2復合營養(yǎng)的復合食品的制備酶性褐變和非酶性褐變是果蔬加工和儲藏過程中兩大難題。植酸作為添加劑能有效減緩或阻止這些反應的發(fā)生,起到護色的作用。植酸和植酸鈉對蘋果汁防止褐變和菠菜汁加工過程的護色都有較好的作用,將少量的植酸加入到面包、色拉等食品中,可以增強食品中天然色素和合成色素的穩(wěn)定性。刺梨果汁中含有1%左右單寧,作為一種特殊的多酚類物質,其中的兒茶酚在多酚氧化酶的作用下與果汁中的氧相互作用,發(fā)生酶促褐變反應生成黑色素。刺梨中的氨基酸也在酶的作用下發(fā)生褐變反應也使產品的色澤變化。刺梨中還存在著豐富的氨基化合物(氨基酸)與刺梨中的羰基化合物進行美拉德反應產生非酶促褐變,因此,添加植酸于刺梨果汁中,經90℃,30min加熱殺菌處理后,褐變程度明顯降低。褐變和霉變導致醬菜類食品發(fā)生褪色變色、維生素損失,組織結構破壞從而降低食品質量和營養(yǎng)價值,甚至產生有害物質。因此,護色和防霉成為醬腌菜食品生產中的關鍵問題。研究證實,添加0.2%的植酸保鮮液在有氧和無氧的狀況下,對腌芥菜均有較理想的抗褐變和防霉的功效。2.3低度白酒處理植酸的結構中含有六分子磷酸,完全解離時負電性很強,可與二價、三價陽離子(Ca2+、Mg2+等)結合形成不溶螯合物;堿性磷酸基團能與蛋白質中質子化的氨基酸結合,形成不溶復合物,從而能有效地去溶液中的固形物。在低度白酒生產中,當基酒降度后,酒中的醇溶性物質的析出使酒發(fā)生渾濁,分析表明,渾濁的主要原因是酒中如棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯等一些高級脂肪酸乙酯,隨著酒度的降低其溶解度降低而析出。當勾兌酒用水硬度大,金屬鹽類含量高時,渾濁現(xiàn)象就更為嚴重。這些鹽類物質和其他一些不揮發(fā)性物質,形成酒中固形物,當酒中不揮發(fā)物高時會導致酒的固形物超標。目前解決低度白酒渾濁的方法很多,如淀粉、活性炭、樹脂吸附法,微濾、超濾、分子篩等膜過濾技術等,但在解決酒的渾濁的同時,酒中呈香呈味的成份有不同程度的減少,從而打破了酒中多種香味物質之間的平衡關系,使酒的口感和協(xié)調性受到影響,造成酒口味“淡”有“水味”。利用植酸的特性,去除酒中金屬離子,阻止金屬離子對高級脂肪酸酯絮凝的促進作用,增大高級脂肪酸酯在酒中的溶解度,從而解決低度酒渾濁問題,同時,最大程度地減少酒中香味物質的損失,并且能大大降低酒的固形物,是一種較為理想的除濁降固方法。此外,水處理目前多數(shù)使用無機鹽類沉淀水中的Ca2+、Mg2+離子,利用絮凝劑、擴散劑等使其沉降,達到鍋爐用水除垢、阻垢的目的,但其使用效果并不理想。從糧食作物中提取的天然有機化合物植酸,亦稱為環(huán)己六醇六磷酸脂,具有特殊的分子結構和化學性質,利用其與金屬離子(特別是對Ca2+、Mg2+離子)較強的絡合能力及容易形成穩(wěn)定絡合物的特性,作為水處理的除垢、阻垢劑,具有特殊的效果。4農業(yè)生物處理技術的應用食品工業(yè)的快速發(fā)展對食品添加劑提出了更高的標準。國家食品工業(yè)“十·五”發(fā)展規(guī)劃明確指出,我國食品添加劑發(fā)展的方向是天然、營養(yǎng)、多功能且安全可靠,植酸無毒高效的保鮮的作用適應了這一要求。農作物麩皮中富含植酸,多在農產品加工的廢棄物、下腳料中提取,這也為