蜂胶抗氧化作用研究进展

摘要:本文介绍了蜂胶化学成分的基本组成、抗氧化作用机理及其影响因素。

关键词:蜂胶;抗氧化作用;影响因素

乞永艳 骆尚骅 刘富海（中国农科院蜜蜂研究所,北京香山 100093）

油脂及脂肪含量高的食品极易因脂肪酸发生氧化反应而导致食品酸败,酸败的食品不仅风味和品质遭到破坏,使厂家和商家的经济利益蒙受损失,更重要的是食用酸败的食品会威胁消费者的健康,导致心脑动脉粥样硬化、癌症并加速人体老化等[1]。而延缓和防止油脂酸败最有效的方法之一是加入抗氧化剂,随着对合成抗氧化剂危害性认识的深入[2],人们正在试图开发和利用各种天然抗氧化剂,研究最多的是中草药提取物、黄酮类化合物和香辛料提取物[3]。目前,在欧美市场上,迷迭香和茶叶等的天然提取物已形成商品大量使用。我国也正在寻找和研究适合我国国情的天然抗氧化剂资源,蜂胶以其神奇的疗效和黄酮等天然抗氧化物的含量丰富而成为被人们看好的一种天然抗氧化剂。

1 蜂胶的来源及其化学组成

蜂胶是工蜂从植物的新生枝条、叶、芽或树皮等组织上采集到树脂状分泌物后混入其上颚腺等腺体的分泌物和蜂蜡等加工而成的芳香性胶状物,含有与胶源植物相类似的大量有效成分[4]。蜂胶的化学组成很复杂,已从中分离鉴定出的成分有黄酮类、萜烯类、醌类、酯类、醇类、酚类、醚类、有机酸和大量的氨基酸、酶类、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素E和维生素A以及矿物质等。含有大量的黄酮类、萜烯类化合物是蜂胶的重要特征,现已从蜂胶中分离鉴定的黄酮化合物有30余种,包括白杨素、柚柏杨素、芹菜素、金合欢素、槲皮素、高良姜素、芦丁、山萘酚、山萘甲黄素、鼠李素、松属素等,其中5,7-二羟基-3,4-二甲基黄酮和5-羟基4,7-二甲氧基双氢黄酮是蜂胶的特有成分[5]。

2 蜂胶抗氧化作用机理

2.1 黄酮类化合物抗氧化机理

蜂胶中起抗氧化作用的主要成分之一是黄酮类化合物,这类物质以C6-C3-C6为基本骨架(见附图),不同之处是3号碳原子及苯核上取代基的种类和位置不同以及γ-吡酮环发生变化[6]。蜂胶抗氧化活性强弱与这些因素有关,且主要是通过螯合金属离子和清除自由基而起到抗氧化的作用。胡春等人认为在猪油及其它油脂系统中,以微量金属离子催化的自动氧化是引起系统氧化的主要原因[7],许多黄酮化合物都具有3-羟基-4-羰基、5-羟基-4-羰基或连二酚基的结构,此结构可通过与溶液中金属离子螯合而具有抗氧化性。Yanishlieva N.等人(1984)以猪油作脂系统模型,证明加入1%或5%的蜂胶可明显抑制氧化作用,0.004%～0.09%的蜂胶氧化稳定性与其浓度呈正比,还测定了单一组份(0.01%或0.05%)的抗氧化效果,证明松属素、高良姜素、柯因和柚木柯因无抑制氧化的作用,莰菲醇有中度抑制作用,栎精能强烈抑制氧化,但他认为蜂胶中栎精含量非常低(约2%),不能完全解释蜂胶强烈的抗氧化作用,他们推测一定存在具有抗氧化作用的其它化合物。1986年,他用薄层分析法证明了蜂胶的抗氧化作用是各抗氧化组份协同作用的结果[8]。

胡春等人认为黄酮化合物B环上3'4'-邻二羟基是具有清除自由基生物活性的关键结构,其它位上的羟基起一定作用[7]。白凤梅等引用Rafat等人的研究结果分析认为黄酮类化合物清除自由基的作用是通过自身供氢氧化实现的。邻位羟基的存在可使一个羟基供氢氧化成羰基之后易于与邻位的羟基形成分子内氢键,使氧化后的物质稳定,从而中断自由基导致的链反应,而α-β双键所决定的平面结构加强了分子的稳定性[8]。

2.2 蜂胶中其它成分的抗氧化作用机理

黄酮类化合物是蜂胶中具有多种生物活性的重要物质之一,也是目前研究较多、认识较深刻的主要一类化合物,但有关资料显示,蜂胶中众多的其它类化合物也有抗氧化作用。有机酸中的油酸、亚油酸、棕榈酸等本身是不饱和脂肪酸,易被氧化,可降低介质中的含氧量,延缓食品成分的被氧化;而阿魏酸、咖啡酸等分子结构中含有酚羟基的有机酸可消除自由基,抑制氧化反应和自由基反应;吴东方等(1995～1996)还证实阿魏酸钠具有保肝和抗肝脂质过氧化作用;咖啡酸酯类还具有抑制肿瘤的作用[4]。糖类中的果糖也有明显的抗氧化作用;氨基酸中的蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸等能与金属离子螯合,削弱金属离子的促氧化作用;有π电子的半胱氨酸和酪氨酸等以及含硫的氨基酸都有良好的抗氧化效果,碱性氨基酸则能与不饱和脂肪酸化合,从而抑制油脂的自动氧化[10]。蜂胶中还有部分成分虽有抗氧化作用,但是近年来才将其作为抗氧化剂加以研究,关于其抗氧化机理还无可靠的定论。

3 影响蜂胶抗氧化作用的因素

3.1 蜂胶原料

蜂胶中各类化合物的含量随树种、产地、采胶季节等因素不同而有所变化,Bankova等(1982)测知保加利亚南部产蜂胶样品中总黄酮含量达35.0%,其中乔松素21.4%,高良姜素5.0%,白杨素4.8%;罗国安等(1985)测得中国产蜂胶样品中总黄酮平均含量为10.31%±0.29%;日本蜂胶协会(1992)测得粗蜂胶总黄酮含量为10.83%,其中乔松素6.00%,高良姜素1.05%,白杨素1.60%[4]。因此,为了保证蜂胶乙醇提取物有稳定、良好的抗氧化效果,要综合考虑这些影响因素。

3.2 蜂胶中黄酮类化合物的分子结构

蜂胶之所以有抗氧化作用是因为具有抗氧化活性的化合物,虽然蜂胶中黄酮类化合物种类较多,但并不是所有的黄酮化合物都有抗氧化活性,只有分子结构满足一定条件时才能表现出较强的作用,其中最主要的是羟基化程度和羟基的位置,且一般认为B环中的邻-二羟基起着主要作用。分子中酚羟基的数目或位置不同,彼此间的极性也不同,利用这一特性可以选择适当极性的溶剂系统来提取抗氧化活性较高的成分。在我们的研究中,采用45%和75%的乙醇溶液提取的蜂胶配成相同浓度(0.024%),对猪肉的保鲜作用相同,也充分证明乙醇浓度不同时,对蜂胶其它成分的提取率虽有影响,但对其抗氧化组份的提取率是相同的。

3.3 提取溶剂

蜂胶能以粗胶、水提取物(APE)和醇提取物的形式被使用,有研究者认为蜂胶的水提取物比醇提取物抗氧化效果好,且主要是由于其中咖啡酸和咖啡酸苯乙酯的含量高,其抗氧化活性也是由于这些成分能够清除自由基,因而能阻止体内嗜中性白细胞产生活性氧自由基和限制由超氧阴离子导致的过氧化脂质的过量增加[10～12]。蜂胶水提取物多用于研究蜂胶对人体的医疗作用;作为食品添加剂研究和使用时多采用蜂胶的醇提取物。

3.4 蜂胶的浓度

我们以猪肉、猪油、核桃仁和色拉酱等较易被氧化的底物为试材,研究了蜂胶浓度对其抗氧化作用的影响,结果发现,在一定浓度范围内,其抗氧化作用随蜂胶浓度增大而增强,蜂胶含量为0.05%、0.1%、0.5%、1%和5%时,第20d(天)时,油炸核桃仁的过氧化值分别为0.28%、0.23%、0.14%、0.11%和0.07%,而对照样品在第8天时过氧化值已超过0.25%,达到0.29%。

3.5 作用底物

作为抗氧化剂的蜂胶早已成功地用于水成品、肉类和果蔬的保鲜。Rzhavskaya等(1976)将蜂胶乙醇浸提液加到贮存于冰箱的白鱼组织中,发现其抗氧化活性比等量BHT高2倍;Kaczm arek等(1982)用猪油、亚麻油和菜籽油为底物,结果是0.05%的蜂胶提取物的抗氧化作用大约相当于丙基没食子酸盐的一半[4];我们的试验结果表明对于油炸核桃仁,0.1%的EEP的抗氧化能力是相同浓度BH T的1.5倍,在色拉酱中,蜂胶的抗氧化作用表现得更明显,测定常温贮存8个月的色拉酱的过氧化值,对照样品为0.24%,0.05%BH T处理的样品为0.22%,而用0.05%、0.1%蜂胶处理的样品的过氧化值为0.026%和0.019%,远远低于对照样品和BH T处理的样品。

3.6 温度

将75%乙醇提取的蜂胶液170℃加热1h(小时)后,加到猪油中,发现其抗氧化效果与未加热的没有很大差异;在猪油和核桃仁中使用蜂胶,于40±2℃保存20d(天),其抗氧化效果仍比BH T高,说明蜂胶中起抗氧化作用的活性成分在高温短时间或低温长时间处理后活性不受影响,具有较好的热稳定性。

3.7 增效剂的作用

采用维生素C、维生素E和柠檬酸等增效剂能增强蜂胶的抗氧化作用,我们的试验表明0.05%的蜂胶中加入增效剂后,抗氧化作用明显增强,其作用效果与0.5%的蜂胶(未用增效剂)相当。

4 结语

蜂胶具有杀菌消炎、净化血液、排除毒素和增强免疫等功效,能够预防和治疗肿瘤、息肉、糖尿病、心脑血管病、微循环障碍等疾病,这些医疗价值早已被人们认可[5]。关于其抗氧化作用,国内外也正在掀起研究和利用的热潮,并且许多研究已证明蜂胶之所以有很好的医疗作用,在很大程度上是因其抗氧化作用所致。但是,若想将其作为抗氧化剂来代替合成抗氧化剂在食品加工业中广泛应用,还有许多工作要做,如固定的提取方法、不同底物的使用剂量、作用性能等。虽然实际上我们已摄入了大量的这些化合物,且并未发现其毒害作用,相反还有很好的医疗作用,但是依照食品添加剂的要求,仍然要进行急性和慢性毒理实验,这也需要一个过程。

正如其它天然抗氧化剂一样,蜂胶优良的抗氧化性能是勿庸置疑的,但是对其抗氧化效果的评价以及有关参数的制定还需一定时间。同时蜂胶的抗氧化作用是多种成分共同作用的结果,对单独一种成分的分离及其性质的认识也需通过大量工作才能完成。但是可以肯定蜂胶是一种很有前途的疗效性抗氧化剂,随着人们对其认识和研究的深入,经过足够时间的考验和考察,蜂胶有可能因其资源丰富、效果显著、提取方便等优点而成为很有前途的天然抗氧化剂新资源。

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