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第18頁(yè)共18頁(yè)天然食品抗氧化劑的研究及其進(jìn)展作者:薛水漢班級(jí):精細(xì)10-1班學(xué)號(hào):10113070***摘要:本文概括了天然食品抗氧化劑的一些主要研究進(jìn)展及成果,關(guān)于它們的種類一些簡(jiǎn)要的介紹,一些提取方法和分離方法的工藝流程,還有它們各自的優(yōu)點(diǎn)、作用及其之間協(xié)同效應(yīng)。并且還介紹了它們的應(yīng)用在那些領(lǐng)域以及它們的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:天然抗氧化劑食品發(fā)展前景提取隨著食品工業(yè)的發(fā)展,食品添加劑工業(yè)的技術(shù)也在進(jìn)步,帶動(dòng)了食品添加劑的研發(fā)、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的長(zhǎng)足發(fā)展??寡趸瘎┦侵改芊乐故称烦煞忠蜓趸鴮?dǎo)致變質(zhì)的一類添加劑。廣泛應(yīng)用于食品工業(yè),消費(fèi)量逐年增加。由于食品在加工和貯存過(guò)程中,將會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)、生物變化,其中氧化反應(yīng)尤為突出,所以抗氧化劑是一種重要的食品添加劑劑??寡趸瘎┌磥?lái)源分為合成抗氧化劑和天然抗氧化劑兩大類,目前主要使用合成抗氧化劑,由于合成食品抗氧化劑具有毒性的問(wèn)題,近年來(lái)開發(fā)和利用天然抗氧化劑已經(jīng)成為了當(dāng)今食品科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)。本文主要講一些主要的天然的食品抗氧化劑近年來(lái)的研究及其進(jìn)展。1、新型食品抗氧化劑阿魏酸1.1阿魏酸的簡(jiǎn)介阿魏酸的化學(xué)名稱4-羥基-3-甲氧基肉桂酸,是植物界普遍存在的一種酚酸,具有很好的抗氧化活性,對(duì)過(guò)氧化氫、超氧自由基、羥自由基、亞硝基都有強(qiáng)列的清除作用。故可用作食品抗氧化劑。1.2阿魏酸的提取以當(dāng)歸為原料,用60%的乙醇作為提取劑,乙醇與原料的比為8∶1,在溫度為95℃中回流3小時(shí)即可,然后用液相色譜儀對(duì)其進(jìn)行分析,判定有阿魏酸后,收集其洗脫液,除雜后濃縮即得產(chǎn)品。1.3用當(dāng)歸提取阿魏酸優(yōu)點(diǎn)中藥當(dāng)歸在我國(guó)具有豐富的資源,而且從當(dāng)歸中提取阿魏酸方法簡(jiǎn)單、安全,由于阿魏酸毒性低,且已有一些國(guó)家批準(zhǔn)其作為食品添加劑。相信它在食品工業(yè)中的應(yīng)用會(huì)有廣闊的前景。2、燕麥抗氧化劑的研究進(jìn)展2.1燕麥抗氧化劑的簡(jiǎn)介燕麥不但含有配備合理、利用率高的蛋白質(zhì),而且富含可溶性膳食纖維和多不飽和脂肪、維生素及礦物質(zhì)等,因此長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是一種營(yíng)養(yǎng)豐富且具保健作用的食品原料。除此之外,許多研究也證實(shí),燕麥還是天然抗氧化劑的重要來(lái)源之一。近年來(lái),燕麥的抗氧化活性已成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家研究的熱點(diǎn)之一,其中利用異丙醇提取燕麥抗氧化劑的技術(shù)成熟,成本較低,并極有可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。2.2燕麥抗氧化劑的種類及提取2.2.1酚酸目前,在燕麥中已發(fā)現(xiàn)的酚酸有:咖啡酸、阿魏酸、香豆酸、安息香酸、香草酸、芥子酸、原兒茶酸、水楊酸、沒(méi)食子酸、丁香酸、苯乙酸。燕麥酚酸的存在形式有三種:游離型的酚酸;可溶性的酯;和蛋白質(zhì)、糖等組成不溶性的化合物。現(xiàn)已分離出了燕麥的阿魏酸、咖啡酸及其這兩種酸的酯,酚酸的典型提取、分離方法為一下流程:原料碾碎→加入甲醇、丙酮、水,溶解→不溶性的殘?jiān)?N的NaOH溶液→離心離析→可溶性的酚酸等混合物→去除有機(jī)溶劑→水溶液→調(diào)節(jié)pH值至2→正己烷→去除脂肪的溶液→加入乙醚、乙酸乙酯→可溶性的酚酸→氣-液色譜分析。2.2.2酚酸的衍生物:燕麥生物堿通過(guò)甲醇提取后,可以得到燕麥的生物堿,發(fā)現(xiàn)提取的生物堿超過(guò)了25種,再通過(guò)高效液相色譜、核磁共振等技術(shù)對(duì)這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,最終得出了五種燕麥生物堿的全部結(jié)構(gòu),并將它們命名為燕麥生物堿A、B、C、D、E,今年來(lái)有分析出兩種燕麥生物堿(A1、A2)。A1(即燕麥生物堿B)為N-[4′-羥基-3′-甲氧基-(順)-肉桂?;鵠-5-羥基鄰氨基苯甲酸;A2為N-[4′-羥基-3-甲氧基-(順)-肉桂?;鵠-5-羥基-4-甲氧基鄰氨基苯甲酸。并通過(guò)亞油酸氧化系統(tǒng)中氧氣的消耗實(shí)驗(yàn)測(cè)定了A1、A2的抗氧化能力。2.2.3生育酚生育酚含有一條飽和的側(cè)鏈,生育三烯酚則含有一條不飽和的側(cè)鏈,同時(shí)生育酚和生育三烯酚的區(qū)別還在于分子中的苯并二氫吡喃環(huán)的甲基化程度不同。這些結(jié)構(gòu)上的差異決定了它們具有不同的抗氧化活性。典型的提取方法是用甲醇或氯仿和2-丙醇等有機(jī)溶劑對(duì)燕麥進(jìn)行提取,提取物干燥后,再用正己烷溶解,最后通過(guò)高效液相色譜和熒光分析法對(duì)生育酚進(jìn)行分離和鑒定。2.2.4類黃酮化合物目前,對(duì)燕麥黃酮化合物的研究甚少。經(jīng)分析,燕麥中含有的黃酮主要有三種:5、7、4′-三羥基黃酮;3′、4′、5、7-四羥基黃酮;4′、5、7-三羥基-3′、5′-二甲氧基黃酮;黃烷醇有:山萘酚和檞皮素;苷類物質(zhì)有:5、7、4′-三羥基黃酮-6-碳-葡糖苷、5、7、4′三羥基黃酮-8-碳-葡糖苷、山萘酚-3-氧-蕓香苷、檞皮素-3-氧-蕓香苷。目前,一般是根據(jù)類黃酮的極性和水溶性的大小選擇合適的溶劑進(jìn)行提取。利用柱層析、高效液相色譜、超臨界萃取等技術(shù)進(jìn)行分離。對(duì)這些物質(zhì)的鑒定主要是采用紫外分光光譜、質(zhì)譜、紅外吸收光譜、核磁共振等技術(shù)進(jìn)行分析。還有其他一些,就不一一介紹了。2.3燕麥抗氧化劑研究發(fā)展方向盡管燕麥抗氧化劑有許多潛在的用途,但受多種因素的影響,開發(fā)天然純燕麥抗氧化劑至今仍沒(méi)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn),使得燕麥抗氧化劑的應(yīng)用范圍受到很大的限制。因此必須加強(qiáng)對(duì)燕麥抗氧化劑的研究,開發(fā)出既經(jīng)濟(jì)又有效的方法或工藝提取、制造高純度的燕麥抗氧化劑,并使其廣泛地應(yīng)用于食品和藥品及其他生物制品的生產(chǎn)制造。開發(fā)天然燕麥抗氧化劑既避免了人工合成的抗氧化劑的潛在危險(xiǎn),又可提高食品、藥品的質(zhì)量,提高人們的健康水平,保護(hù)生態(tài)環(huán)境不受污染,因此具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。3、甘草抗氧化劑的研究進(jìn)展3.1甘草抗氧化劑的簡(jiǎn)介甘草是一種補(bǔ)益中草藥,甘草抗氧化劑是多種黃酮類和類黃酮類物質(zhì)的混合物,主要有甘草黃酮、3-(2.,4.-二羥基苯基)-4-甲氧基-5(3-甲基丁基)-6-羥基香豆酮、甘草異黃酮A。甘草異黃酮B等。現(xiàn)在甘草抗氧化劑以作為商品化的天然抗氧化劑而被應(yīng)用在食用油脂及含油食品上。3.2甘草抗氧化劑的研究概況甘草作為看氧化劑的研究始于1978年,在比較24種中草藥的抗氧活性研究中發(fā)現(xiàn),甘草的極性溶劑萃取物在亞油酸甲酯底物中具有良好的抗氧化效果,后來(lái)對(duì)其抗氧化劑的制作方法、有效成分及與其他抗氧化劑的協(xié)同作用進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其主要有效成分有酚類等中性親脂成分、含有有機(jī)酸等的酸性成分以及含有酚羥基的黃酮類化合物。后來(lái)又利用柱層析和薄層色譜法從甘草中分離純化出8種黃酮類物質(zhì),其黃酮類物質(zhì)混合物比單種黃酮類物質(zhì)的抗氧化活性高得多,且其效果可以與人工合成的抗氧化劑BHT相媲美。接著又發(fā)現(xiàn)黃酮類物質(zhì)對(duì)其他的抗氧化劑也有較好的協(xié)同效應(yīng)。3.3甘草抗氧化劑的展望甘草抗氧化劑除具有抗氧化作用外,還具有一定的抑菌、消炎、解毒、除臭等多種功能。隨著科技的進(jìn)步和研究的深入,甘草將發(fā)揮更大的作用。我國(guó)作為擁有甘草資源的大國(guó),在綜合利用的同時(shí),進(jìn)一步開發(fā)甘草及其提取物在食品領(lǐng)域的應(yīng)用,尤其是功能性食品方面,將有廣闊的發(fā)展前景。4、天然抗氧化劑茶多酚的研究進(jìn)展4.1茶多酚的簡(jiǎn)介茶多酚又叫茶單寧、茶鞣質(zhì),是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱,包括黃烷醇類(兒茶素)花色苷類(花青素和花白素)、黃酮類、黃酮醇類、酚酸類及縮酚酸類物質(zhì)等。茶多酚為一類含有多酚羥基的化學(xué)物質(zhì),可提高機(jī)體的免疫力,具有抗癌、抗衰老、清除人體自由基、降血壓、降血脂、降血糖、殺菌、抗病毒、抗腫瘤等一系列功效,具有很強(qiáng)的抗氧化作用,因此是一種很有前途的天然食品抗氧化劑。茶多酚作為天然抗氧化劑不但具有安全性高、無(wú)毒副作用等優(yōu)點(diǎn),而且抗氧化能力也優(yōu)于VE、VC等同類天然抗氧化劑因此已成為人們研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。4.2茶多酚的提取4.2.1茶多酚提取工藝的介紹茶多酚作為天然高效抗氧化劑,隨著市場(chǎng)的需求的增加,其工業(yè)分離工藝研究就越重要了。目前在實(shí)驗(yàn)室的小試分離工藝研究較多,主要有金屬鹽沉淀法和有機(jī)溶劑萃取法。然而這些小試工藝在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)率低,過(guò)程不穩(wěn)定,溶劑耗量大,成本高,工藝操作參數(shù)缺乏研究依據(jù),所以導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)難以進(jìn)行?,F(xiàn)在采用茶湯預(yù)處理后的多級(jí)逆流萃取、真空濃縮、純化沉析、低溫真空干燥的新工藝,經(jīng)中試放大以用于茶多酚的工業(yè)生產(chǎn),其收率高,純度高,溶劑耗量少,成本低。4.2.2茶多酚的工藝流程本工藝采用熱水浸提茶湯,對(duì)茶湯進(jìn)行離心澄清分離和膜分離處理后,用乙酸乙酯進(jìn)行多級(jí)逆流萃取。萃取相真空濃縮,再經(jīng)噴霧干燥可得低純度茶多酚。對(duì)濃縮液進(jìn)一步純化沉析,低溫真空干燥可得高純度茶多酚。4.3茶多酚的應(yīng)用前景茶多酚是具有極大開發(fā)價(jià)值的食品天然抗氧化劑,目前已廣泛地應(yīng)用于食品、藥理等行業(yè)中,此外在日用化工(如化妝品、牙膏、浴液、爽口液等)方面也應(yīng)用廣泛。但是目前還存在急需解決的問(wèn)題:一是茶多酚極性極強(qiáng),在油脂加工和使用過(guò)程中存在溶解性差,進(jìn)而影響功能的發(fā)揮等問(wèn)題;二是茶多酚自身容易被氧化產(chǎn)生新的自由基和具有較強(qiáng)性能的物質(zhì),當(dāng)其積累到一定程度時(shí)有可能抵消茶多酚的抗氧化功能。目前主要通過(guò)茶多酚的酯化、甲基化等改性手段來(lái)解決上述問(wèn)題??傮w上來(lái)說(shuō),茶多酚具有很好開發(fā)前景、應(yīng)用前景和市場(chǎng)前景。5、類胡蘿卜素提取及其穩(wěn)定性的研究5.1類胡蘿卜素的簡(jiǎn)介類胡蘿卜素是一類呈黃色、橙紅色或紅色的多烯類物質(zhì),一般由8個(gè)類異戊二烯單位組成,分子式一般為C40H56,類胡蘿卜素可分3類:1:胡蘿卜素,羥類化合物,特點(diǎn)是溶于石油醚。最常見的有蕃茄紅素和,β,γ-胡蘿卜素。2:葉黃素,亦稱\o"胡蘿卜醇"胡蘿卜醇,是胡蘿卜素的非酸性氧\o"衍生物"衍生物。常見的有隱黃質(zhì)、玉米黃質(zhì)、葉黃素、辣椒紅、辣椒玉紅素、蝦青素、\o"蝦紅素"蝦紅素、海膽烯酮、蒲公英黃質(zhì)、新黃質(zhì)、檸黃質(zhì)、紫菌紅素丁等。3:類胡蘿卜素酸,胡蘿卜素的羧酸衍生物,能溶于\o"堿"堿溶液。例如:藏花素、胭脂樹橙和紅酵母紅素等。其有很多功能,如能夠抗氧化、癌癥、能預(yù)防夜盲癥、著色力強(qiáng)等。近年來(lái),類胡蘿卜素在臨床醫(yī)學(xué),食品、保健的應(yīng)用越來(lái)越多,目前,類胡蘿卜素作為食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑,已經(jīng)得到FDA、歐洲共同體、WHO等國(guó)際組織的認(rèn)可。5.2類胡蘿卜素的生產(chǎn)方法目前生產(chǎn)類胡蘿卜素的方法有:化學(xué)合成法;直接從植物中提??;微生物發(fā)酵法?;瘜W(xué)合成法已經(jīng)比較成熟,但是合成色素不具備同種類的天然色素那樣的生理功能,而且隨著毒理學(xué)和分析檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,合成色素的安全性也受到質(zhì)疑。從植物中提取主要以果蔬為原料,但存在成本高、工藝復(fù)雜、提取效果低等問(wèn)題。以下主要介紹直接從植物中提取的方法和微生物發(fā)酵法。5.2.1有機(jī)溶劑提取方法原材料的收集→前處理→有機(jī)溶劑浸提→洗滌→溶劑回收→分離純化→粗制品→制粉或制劑。提取過(guò)程中要注意原料與有機(jī)溶劑的比例,適當(dāng)提高浸提的溫度,一般用丙酮、石油醚、乙醚、乙醇、正己烷的做提取劑。有機(jī)溶劑提取法涉及到很多有機(jī)溶劑,溶劑殘留多,產(chǎn)品需要高度純化。一般以植物和微生物為提取原料,工藝相對(duì)于人工化學(xué)合成的要簡(jiǎn)單。5.2.2油浸提法如杜氏藻的油法提取工藝流程為:藻細(xì)胞的收集→除去絮凝劑→油浸提→油回收→產(chǎn)品。其中,在藻細(xì)胞的收集中需要用到絮凝劑和過(guò)濾系統(tǒng),絮凝劑在后續(xù)工序中要除去。油浸提時(shí)需要加抗氧化劑并控制好反應(yīng)罐的溫度。經(jīng)常使用的油劑有:花生油、米油、向日葵油等。5.2.3超臨界CO2萃取法此法的優(yōu)點(diǎn)是不接觸有機(jī)溶劑,比較安全,并且減少了光、熱、氧等因素對(duì)類胡蘿卜的影響,主要注意選擇適當(dāng)?shù)奶崛毫?。這是目前比較流行的方法。5.2.4微生物發(fā)酵法微生物的篩選和鑒定→微生物擴(kuò)大培養(yǎng)→微生物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)特征→微生物產(chǎn)類胡蘿卜素的最佳培養(yǎng)條件和最佳培養(yǎng)基的確定→類胡蘿卜素的提取以及最優(yōu)提取工藝的確定→提取物的分析檢測(cè)→提取物的定性和定量。5.3類胡蘿卜素的分析檢測(cè)方法類胡蘿卜素的分離、定性、定量分析是從事類胡蘿卜素研究工作的基本方法。天然類胡蘿卜素生產(chǎn)的大致過(guò)程:原料的收獲→色素提取→皂化純化→層析分離→光譜鑒定→定量測(cè)定。所涉及到的分析檢測(cè)技術(shù)和光譜技術(shù)。色譜技術(shù)包括柱色譜、薄層色譜、高效液相色譜、超臨界流體色譜;光譜技術(shù)包括紫外可見光普、紅外光譜、質(zhì)譜和核磁共振譜。5.4類胡蘿卜素的后加工方法對(duì)類胡蘿卜素產(chǎn)品進(jìn)行加工處理,使之容易貯藏、運(yùn)輸和銷售。近年來(lái)主要有如下幾種加工處理方法:制粉、結(jié)晶、有溶液產(chǎn)品、水可分散產(chǎn)品、乳劑產(chǎn)品、膠體產(chǎn)品、懸浮液體。5.5類胡蘿卜素的發(fā)展前景類胡蘿卜素在自然界中廣泛存在,是一類有特殊生理功能和藥理功能的有機(jī)化合物,對(duì)于人類健康有著非常重要的作用。但人體不能自己合成,需要從外界攝取,因此類胡蘿卜素的制備尤顯重要,然而人工合成的類胡蘿卜素不具有特殊的生理和藥理功能,故天然類胡蘿卜素的提取更為重要,更具有發(fā)展前景和廣闊的市場(chǎng),當(dāng)然隨著人類對(duì)類胡蘿卜素產(chǎn)品需求的增大,提取工序、后加工工序和相關(guān)的工程都需要更加深入的研究。6、天然高分子抗氧化劑的研究進(jìn)展6.1天然高分子抗氧化劑的簡(jiǎn)介抗氧化劑按其來(lái)源可分為內(nèi)源性抗氧化劑和外源性抗氧化劑,內(nèi)源性抗氧化劑是人體自身產(chǎn)生的抗氧化劑,如超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)等。外源性抗氧化劑是指人體從外界攝取的抗氧化劑,其中大部分屬于天然化合物。在天然高分子抗氧化劑中,超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等的結(jié)構(gòu)與功能已經(jīng)較為清晰;金屬硫蛋白、血紅蛋白、短肽及多糖等也具有抗氧化活性。目前,一些天然酶的模擬物,即小分子和高分子金屬配合物也具有抗氧化活性。其中,高分子金屬配合物不但可模擬天然酶的核心結(jié)構(gòu),也可模擬天然酶高分子環(huán)境的輔助作用。在許多天然植物類食品、中草藥就具有抗氧化活性,因此,從中提取有效小分子(如多酚、黃酮類、氨基酸類等)與高分子化合物(如酶、蛋白、多糖類等)具有非常重要的意義6.2天然高分子抗氧化劑的主要種類6.2.1酶超氧化物歧化酶(SOD)是一種含有金屬的活性蛋白酶,按其所含金屬輔基不同可分為含銅鋅,含錳和含鐵蛋白酶。超氧化物歧化酶可將超氧陰離子催化歧化生成氧和過(guò)氧化氫,故超氧化物歧化酶又稱為氧的特異酶。過(guò)氧化氫酶(TAC)是具有最高轉(zhuǎn)換數(shù)(與底物反應(yīng)速率)的酶之一,也是生物氧化過(guò)程中建立起來(lái)的生物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一,廣泛存在于各類生物體中,并在食品、醫(yī)藥、紡織、環(huán)保等行業(yè)具有重要的應(yīng)用。目前,過(guò)氧化氫酶可從各種動(dòng)物組織和微生物中提取,過(guò)氧化氫酶不僅可以歧化過(guò)氧化氫分解為水和氧氣,而且還有分解其他過(guò)氧化物的作用。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)是體內(nèi)清除過(guò)氧化氫的重要酶,廣泛存在于動(dòng)物的肝、腎、心、肺等器官的線粒體和細(xì)胞質(zhì)中。由于其結(jié)構(gòu)中含硒,故又名硒谷胱甘肽過(guò)氧化物酶,其活性中心是硒半胱氨酸,活性大小可以反映機(jī)體硒水平。它在催化谷胱甘肽氧化成氧化型谷胱甘肽的反應(yīng)中,消耗過(guò)氧化氫和ROOH,將其還原成無(wú)毒的醇和水,削弱脂質(zhì)過(guò)氧化作用。其可防止脂類過(guò)氧化來(lái)延緩細(xì)胞老化,在預(yù)防衰老方面起到重要的作用。6.2.2蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)具有優(yōu)良的乳化特性,其在清除生物體內(nèi)過(guò)量自由基、抑制膜脂質(zhì)過(guò)氧化方面具有重要意義。氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成片段,普遍具有生物抗氧化活性。氨基酸和蛋白質(zhì)的抗氧化活性多與巰基含量或類似于酶的活性有關(guān)。具有抗氧化活性的蛋白質(zhì)有金屬硫蛋白(MT)、血紅蛋白(Hb)、銅藍(lán)蛋白(CER)、白蛋白(Albumin)和轉(zhuǎn)鐵蛋白(TRF)和乳鐵蛋白(LF)等。金屬硫蛋白(MT)是一類富含半胱氨酸和金屬的低分子蛋白質(zhì),MT通過(guò)與羥基自由基和氧自由基反應(yīng)而起到清除自由基的作用,是體內(nèi)清除自由基能力最強(qiáng)的1種蛋白質(zhì),其清除羥基自由基的能力約為SOD的100倍,在體內(nèi)可以作為補(bǔ)體抗氧化劑。MT對(duì)氧自由基和過(guò)氧化亞硝酸鹽具有清除作用。血紅蛋白(Hb)不易被氧化一方面是因?yàn)榧t細(xì)胞中存在少量的抗氧化劑(如CAT、SOD),另一方面是因?yàn)镠b自身具有一定的抗氧化能力。Hb及Hb-蛋白質(zhì)復(fù)合物(如肝球蛋白)等具有類似于過(guò)氧化物酶的活性,可清除H2O2或有機(jī)氫過(guò)氧化物,但Hb有時(shí)表現(xiàn)為助氧劑,可能是其分子中鐵原子的作用。為了增強(qiáng)Hb的抗氧化性,可對(duì)Hb進(jìn)行化學(xué)修飾,以降低Hb的氧親和力。銅藍(lán)蛋白(CER)具有亞鐵氧化酶活性,能氧化各種多胺和多酚,其抗氧化作用主要是防止Fe2+和Cu2+催化羥基形成羥基自由基。CER-Cu2+具有鐵氧化酶的活性,能將Fe2+氧化成Fe3+,防止Fenton反應(yīng)的發(fā)生,同時(shí)生成的CER-Cu2+能將氧完全還原成水,不生成活性氧中間體。白蛋白(Albumin),又稱清蛋白,是一類能溶于水且相對(duì)穩(wěn)定的球狀蛋白質(zhì),存在于動(dòng)物組織、體液和某些植物的種子中。重要的白蛋白包括血清蛋白、乳清蛋白、卵清蛋白、麥清蛋白、豆清蛋白及有毒的蓖麻蛋白。清蛋白結(jié)合Cu2+后能抑制羥基自由基的生成,結(jié)合膽紅素后能有效清除1O2和O2?及氧自由基。筆者課題組發(fā)現(xiàn),牛血清白蛋白(BSA)結(jié)合氨基酸席夫堿金屬配合物對(duì)羥基自由基有良好的清除性能。鐵蛋白分為轉(zhuǎn)鐵蛋白(TRF)和乳鐵蛋白(LF)與鐵有較強(qiáng)的親和性,是一種強(qiáng)抗氧化劑,能有效清除OCl-。TRF是血漿中主要的含鐵蛋白質(zhì),LF是一種糖蛋白,廣泛存在于乳汁、唾液、淚液等外分泌液或血漿、中性粒細(xì)胞中。它在人類初乳中含量最高。LF是一種具有多種生物學(xué)功能的蛋白質(zhì),它不僅參與鐵的轉(zhuǎn)運(yùn),而且具有抗微生物、抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等功能,被認(rèn)為是一種新型抗菌、抗癌藥物和極具開發(fā)潛力的食品、化妝品添加劑,美國(guó)食品藥品管理局早已允許LF作為食品添加劑用于運(yùn)動(dòng)、功能性食品。6.2.3多肽隨著營(yíng)養(yǎng)學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn),介于蛋白質(zhì)和氨基酸間的肽類,由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),與氨基酸和蛋白質(zhì)相比較,食用安全性更高,具有極強(qiáng)的活性和多樣性,且其抗氧化性更為顯著。通常把這類具有抑制生物大分子過(guò)氧化或清除體內(nèi)自由基功效的生物活性肽稱為抗氧化活性肽(簡(jiǎn)稱抗氧化肽,Antioxidantpeptide)。其中有肌肽(Crnosine)、谷胱甘肽(GSH)、其他短肽。抗氧化肽的抗氧化活性是由其分子供氫的能力和自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性決定的。通過(guò)捕捉自由基反應(yīng)鏈的過(guò)氧化自由基,阻止或減弱自由基鏈反應(yīng)的進(jìn)行,氫原子給予自由基后,本身成為自由基中間體,此中間體越穩(wěn)定越易形成,其前體就越易清除自由基,則其抗氧化能力越強(qiáng)。隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展,將有越來(lái)越多的抗氧化肽被開發(fā),并將其作為功能性基料或添加劑應(yīng)用于食品、化妝品和醫(yī)藥工業(yè)。6.2.4多糖多糖是一類由醛糖或酮糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的天然高分子,按來(lái)源主要分為動(dòng)物多糖(糖原、殼聚糖、肝素、硫酸軟骨素以及透明質(zhì)酸等)、植物多糖(人參多糖、刺五加多糖等)和微生物多糖(茶新菇、金針菇多糖等)。它們可直接或間接地清除生物體內(nèi)過(guò)剩的氧自由基而起到增強(qiáng)體質(zhì)和延緩衰老的作用。天然多糖抗氧化機(jī)制主要是加強(qiáng)DNA的復(fù)制與合成,提供必需的微量元素與營(yíng)養(yǎng)來(lái)延長(zhǎng)動(dòng)物的生長(zhǎng)期;提高動(dòng)物對(duì)非特異性刺激的抵抗能力,通過(guò)調(diào)節(jié)和增強(qiáng)免疫功能達(dá)到抗衰老作用;通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、核酸、糖和脂質(zhì)的代謝,抗脂質(zhì)過(guò)氧化與抑制脂褐質(zhì)(lipofuscin)形成,提高機(jī)SOD比活性,清除LPO和MDA、抑制單胺氧化酶B(MAO-B)的活性作用以發(fā)揮抗衰老功能。目前,發(fā)現(xiàn)一些多糖衍生物也具有抗氧化活性。除此以外還有其他的一些高分子抗氧化劑,就不叫一一介紹了。6.3天然高分子抗氧化劑的發(fā)展前景有關(guān)自由基清除劑的研究主要是從官能團(tuán)的角度展開的,大部分抗氧化劑為小分子化合物,但小分子作為抗氧化劑本身存在例如小分子的水溶性差、體內(nèi)循環(huán)時(shí)間短等缺點(diǎn)。高分子抗氧化劑有諸多優(yōu)勢(shì),不僅能降低抗氧化劑的用量,而且能提高抗氧化活性,同時(shí)也能提高其在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。因此,高分子抗氧化劑日益受到關(guān)注。隨著對(duì)高分子抗氧化劑研究的不斷深入,將有更多更有效的高分子抗氧化劑被發(fā)現(xiàn)和利用,進(jìn)而推動(dòng)醫(yī)藥和保健品行業(yè)的發(fā)展。7、天然迷迭香抗氧化劑的研究進(jìn)展7.1天然迷迭香抗氧化劑的簡(jiǎn)介迷迭香是唇形科迷迭香屬植物,原產(chǎn)地中海地區(qū),系常綠灌木,它耐旱忌澇,喜歡溫暖濕潤(rùn)的氣候環(huán)境,目前,在我國(guó)南方正廣泛種植,有人提出根據(jù)迷迭香的產(chǎn)量、生活習(xí)性、抗病酚型的抗氧化效能等基因差異,通過(guò)控制基因來(lái)培育迷迭香為迷迭香產(chǎn)業(yè)化提供了優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的原料。迷迭香抗氧化劑是從植物中提取的具有抗氧化活性的一系列物質(zhì)構(gòu)成的混合物。工業(yè)生產(chǎn)的抗氧化劑其外觀有多種形式,如粉狀和液狀。迷迭香抗氧化劑的主要成分是二萜酚類、黃酮類和少量的三萜類化合物。經(jīng)HPLC-MS的分析的方法從迷迭香中分離出27種化合物,在經(jīng)UV和MS結(jié)合分析鑒定了其中22種化合物。即酚酸類:香草酸、咖啡酸、阿魏酸和迷迭香酸;雙萜類:鼠尾草酚、迷迭香二醛、鼠尾草酸、鼠尾酸甲酯、迷迭香酚、表迷迭香酚、表異迷迭香酚,表迷迭香酚甲醚和表異迷迭香酚乙醚;黃酮類:橙皮素、芹菜素、芫花素、4c,7-二甲氧基白楊素、薊黃素、4c,5,7,8-四羥基黃酮、高車前苷、6-羥基木犀草素-7-葡萄糖苷等。有氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提取物活性最高的是鼠尾草酸、迷迭香酸、鼠尾草酚、咖啡酸、迷迭香酚、迷迭香二醛、芫花素、和薊黃素。7.2天然迷迭香抗氧化劑的提取方法7.2.1溶劑萃取法用迷迭香葉子提取抗氧化劑時(shí),有幾種生產(chǎn)工藝,一般經(jīng)過(guò)預(yù)處理,如發(fā)酵水解處理,使細(xì)胞壁破碎,從而大量釋放活性物質(zhì),提高提取率。此外還需除去精油,常用的方法是水蒸氣蒸餾法,然后用萃取的方法提取抗氧化劑。采用水蒸氣蒸餾法往往會(huì)有較高的精油殘留,不飽和化合物受熱或水解,影響產(chǎn)品質(zhì)量;分子蒸餾法可提濃抗氧化劑的有效活性成分和除去芳香化合物、有色化合物等,但蒸餾載體的存在會(huì)影響抗氧化提取物的溶解度;有機(jī)溶劑提取法,對(duì)抗氧化劑的活性部分缺乏有效的選擇性,提取效率低,同時(shí)會(huì)有少量溶劑殘留在抗氧化劑中,而食品工業(yè)對(duì)溶劑的殘留有一定的限制,此法還存在著揮發(fā)性化合物可能損失的缺點(diǎn)。研究結(jié)果表明,用甲醇和乙醇提取的得率高于其他溶劑。7.2.2超臨界流體萃?。⊿CFE)法針對(duì)溶劑萃取法的缺點(diǎn)則可考慮用超臨界流體萃取法。它利用液態(tài)CO2作為萃取溶劑,CO2具有好的溶解性能、低的化學(xué)反應(yīng)性,低毒、不燃、價(jià)格低、能循環(huán)使用,在提取物中不會(huì)留下不希望的殘留物等許多優(yōu)點(diǎn)。用超臨界流體萃取法提取時(shí),需要選取適宜的提取條件,工作量較大,例如利用膠束電動(dòng)色譜法(MEKC),快速獲得提取物分離的條件,實(shí)現(xiàn)超臨界流體萃取的調(diào)節(jié),以得到高質(zhì)量的提取物。經(jīng)試驗(yàn)得出最佳工藝條件為,其一,20MPa、60℃下,不需加入改性劑則可獲得較理想的抗氧化劑產(chǎn)品;其二,30MPa、35℃、CO220L/h、2h,則可得到較理想的產(chǎn)物。7.2.3過(guò)熱水萃取法用大于100℃的水進(jìn)行提取,有機(jī)物在過(guò)熱水中的溶解遠(yuǎn)大于室溫時(shí)的水。將一個(gè)內(nèi)裝4g新鮮迷迭香葉子的10mL提取器放入恒溫槽內(nèi)保持恒溫。提取壓力約為2MPa,由針型閥控制,脫氧水以2mL/min的流量泵入系統(tǒng),分別在125、150、175℃下進(jìn)行30min。通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)為熱水能從迷迭香中快速提取抗氧化合物,提取率高于水蒸氣餾法。此工藝需水量大,但能耗成本較低。7.2.4其他方法例如,日本專利報(bào)道,將除去精油的迷迭香葉子,用極性和非極性的混合溶劑提取,提取液經(jīng)活性炭處理,脫去葉綠素,過(guò)濾,蒸去溶劑,得到固體物用乙醇溶解,加入食用油,減壓蒸去乙醇和加入乳化劑即得有分散型迷迭香抗氧化劑。美國(guó)專利報(bào)道,粉碎的迷迭香葉子,用極性溶劑乙醇提取,提取液和碳6~12的脂肪酸甘油酯混合,減壓蒸去乙醇,加入非極性溶劑己烷稀釋此溶液,靜置、過(guò)濾、減壓蒸去己烷,得到抗氧化劑含量為2%~7%的油分散型迷迭香抗氧化劑產(chǎn)品。中國(guó)專利報(bào)道,用丙酮等有機(jī)溶劑與迷迭香混合,回流提取,濃縮至浸膏,水蒸氣蒸餾浸膏得到迷迭香精油和殘留物,用乙醇溶解此殘留物,經(jīng)冷凍分離、過(guò)濾,得上層清液和沉淀物,并分別用活性炭進(jìn)行脫色處理。該法將有效成分進(jìn)行了分組,分別得到兩種抗氧化劑,的率約為10%。以上只介紹部分專利的情況,迷迭香抗氧化劑的生產(chǎn)工藝雖然各有不同,但都存在相似之處。7.3天然迷迭香抗氧化劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域7.3.1在油脂及食品工業(yè)中的應(yīng)用為了延長(zhǎng)油脂的儲(chǔ)存期和防止其腐敗,在動(dòng)、植物油脂中均需添加一定量的抗氧化劑。迷迭香抗氧化劑被廣泛的直接用于油脂中,以防止油脂中變質(zhì)。一般迷迭香抗氧化劑在油脂中的添加量是0.02%~0.04%。迷迭香抗氧化劑廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中,如魚類、油炸食品、臘腸、牛肉、漢堡包、豬油、大豆油等,在豬油和大豆油中,使用效果高于BHT和VE,以及在在火雞餡中顯示出抗氧化、護(hù)色的明顯效果。此外,迷迭香抗氧化劑在食用色素的顏色上,其抗氧化穩(wěn)定作用亦十分明顯。7.4天然迷迭香抗氧化劑的應(yīng)用前景從迷迭香抗氧化劑的大量研究成果中,可以看出迷迭香抗氧化劑既具有抗氧化作用,又具有抗微生物作用,且對(duì)人體無(wú)害,已成為當(dāng)代公認(rèn)的第三代食品抗氧化劑。隨著人民生活水平的不斷提高,食品工業(yè)對(duì)于天然迷迭香抗氧化劑的需求將會(huì)迅速增長(zhǎng)。并且我國(guó)具有比較廣闊地方適宜迷迭香生長(zhǎng),特別是南方地區(qū),有利于發(fā)展迷迭香的種植和生產(chǎn),若能發(fā)展迷迭香的生產(chǎn)基地,不僅能滿足國(guó)內(nèi)的需求,在國(guó)際市場(chǎng)上,也會(huì)有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和及其良好的發(fā)展前景。8、天然復(fù)配抗氧化劑的研究進(jìn)展8.1何為天然復(fù)配抗氧化劑所謂的天然復(fù)配抗氧化劑就是從兩種或兩種以上天然動(dòng)植物或代謝物中提取出來(lái)的通過(guò)協(xié)同作用表現(xiàn)出更強(qiáng)抗氧化性的復(fù)合物。天然復(fù)配抗氧化劑是針對(duì)在單獨(dú)使用某種抗氧化劑時(shí),結(jié)構(gòu)的單一性可能使其抗氧化性受到局限。采用復(fù)配技術(shù)可以可以達(dá)到提高抗氧化性能、降低使用成本的目的。8.2天然復(fù)配抗氧化劑的成分天然黃酮類化合物廣泛存在于植物中,是主要的抗氧化成分,也稱為生物類黃酮。包括黃酮、異黃酮、黃酮醇、異黃酮醇、黃烷酮、異黃烷酮等。酚類化合物是一族結(jié)構(gòu)中含有酚的化合物,主要有茶多酚、羥基酪醇、松脂醇、乙酰松脂醇、鞣花酸、木質(zhì)素、羥基肉桂酸兒茶素等?;钚远嗵嵌嗵鞘怯?0個(gè)以上多種單糖聚合而成的高分子物質(zhì)。如鼠尾藻多糖、青竹梅多糖、人參多糖、銅藻多糖、藍(lán)莓多糖、生姜多糖黃瓜多糖、大蒜多糖、獼猴桃多糖、大棗多糖、等。還有維生素皂苷、單寧類等等其他成分。8.3幾種協(xié)同的天然復(fù)配抗氧化劑8.3.1茶多酚與VC、VE及類胡蘿卜素的協(xié)同抗氧化作用茶多酚是一種很好的抗氧化劑,與VC連用有很好的協(xié)同作用。經(jīng)研究,茶多酚和VC在豬油乳化體系中,它們具有較好的協(xié)同作用。茶多酚和VE間的協(xié)同作用是茶多酚可以使VE再生。類胡蘿卜素是VA的前體,有著獨(dú)特的生理功能,茶多酚能夠保護(hù)β-胡蘿卜素,通過(guò)提高其保存率來(lái)發(fā)揮協(xié)同作用,增強(qiáng)抗氧化效果。8.3.2維生素與其他物質(zhì)的抗氧化協(xié)同作用VA、VC、VE(生育酚)及其衍生物,不僅他們之間具有抗氧化增效作用,而且與非維生素物質(zhì)之間也具有抗氧化協(xié)同作用。研究表明,VC與VE可以交換電子從而使VE維持正常水平不斷發(fā)揮抗氧化作用,即VC與VE間的協(xié)同作用就是VC再生了VE。而維生素C作為酸性物質(zhì),能夠鈍化促進(jìn)自動(dòng)氧化的金屬離子,或與酚型抗氧化劑起協(xié)同作用。采用Schaal烘箱法研究菜籽多酚與VC在棉籽油中的抗氧化效果及其在棉籽油中的抗氧化協(xié)同增效作用,結(jié)果表明:菜籽多酚與VC按比例3∶7復(fù)配,在棉籽油中具有非常明顯的協(xié)同增效作用。8.4天然復(fù)配抗氧化劑的研制其一,以陳皮提取物、。甘草提取物、卵磷脂、抗壞血酸和檸檬酸為原料研制出一種復(fù)合型抗氧化劑,通過(guò)響應(yīng)面分析,該復(fù)配抗氧化劑的最佳配比為陳皮抗氧化劑:甘草抗氧化劑:卵磷脂:抗壞血酸:檸檬酸=3∶6∶0.2∶0.1∶0.2,在添加量為0.02%時(shí),該天然復(fù)配抗氧化劑的抗氧化性高于單一組分的抗氧化性,同時(shí)也高于合成抗氧化劑BHT的抗氧化性。其二,以槐米、甘草提取物復(fù)配抗氧化劑在月餅和香腸中的抗氧化應(yīng)用。結(jié)果表明,復(fù)方槐米抗氧化劑在月餅中的最佳配比為甘草:槐米=1:∶1,在香腸中的最佳配比為甘草:槐米=2∶1,月餅和香腸的保質(zhì)期比添加人工合成抗氧化劑的保質(zhì)期延長(zhǎng)一個(gè)月。其三、以生姜提取物為主要原料,另取茶葉、荸薺皮提取物、檸檬酸、抗壞血酸等組合為二組分的生姜復(fù)配抗氧化劑,對(duì)食用油的抗氧化性進(jìn)行測(cè)定比較。結(jié)果表明,抗油脂氧化能力最強(qiáng)的二組分的組成為:生姜提取物和茶葉提取物,最佳質(zhì)量配比為1.35∶1。當(dāng)該天然生姜復(fù)配抗氧化劑的使用量為0.18%時(shí),其抗氧化性能高于0.02%的BHT、0.01%的PG。8.5天然復(fù)配抗氧化劑的前景以復(fù)配抗氧化劑取代合成抗氧化劑是今后食品工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),但是,我國(guó)目前對(duì)復(fù)配抗氧化劑的研究?jī)H停留在初級(jí)提取、復(fù)配階段并未形成一定的規(guī)模,因此,在某些方面還有待深入研究。9、其他研究9.1從植物中提取的方法如從刺梨果或沙棘果提取天然抗氧化劑,其步驟為:第一步:選用無(wú)蟲無(wú)蛀的刺梨果或沙棘果,去除雜質(zhì),用凈水沖洗后晾干備用;第二步:將洗凈干燥的刺梨果或沙棘果用粉碎機(jī)粉碎后,40~80目篩網(wǎng),將得到的粉末放置在干燥環(huán)境中備用;第三步:將第二步得到的粉末按料液比為1︰4~6加入到50~95vol%乙醇中,浸泡1~3h后,微波萃取1~2h,萃取溫度為20℃~60℃,微波頻率915MH~2450MHz,得到黃褐色半固體溶液;第四步:將第三步得到的溶液離心后過(guò)濾去除殘?jiān)?,得到黃褐色液體;第五步:將第四步得到的液體用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮并回收乙醇,得到深黃褐色液體;第六步:將第五步得到的液體冷凍干燥,得到淡黃色粉末即為天然食品抗氧化劑。此方法優(yōu)點(diǎn)為:可有效地保護(hù)食品中的功能成分;提取成本降低。9.2從動(dòng)物中提取如從羊脾臟提取提取液,其步驟為:脾臟內(nèi)容物從被膜中刮出,按1︰2的比例加入5mol,pH=710的磷酸鹽緩沖液(PB),在組織搗碎勻漿機(jī)中勻漿3min,在(4℃)中以7500r/min離心30min,取上清液的脾臟提取液,以20000g離心20min,取上清液再以50000r/min離心1h得上清夜,脾臟提取液用截留分子量為100000D的中空纖維超濾器進(jìn)行超濾,得濾上物為分子量在10萬(wàn)以上的脾臟提取液,接著測(cè)定羊肉的TBA值。然后進(jìn)行測(cè)驗(yàn)其效果,最終結(jié)果表明經(jīng)稀釋的羊脾臟提取液對(duì)加鹽絞碎羊肉的氧化有明顯的抑制作用。10、天然食品抗氧化劑的發(fā)展前景目前國(guó)內(nèi)天然食品抗氧化劑產(chǎn)量不足,加上如今是一個(gè)追求食品安全與可持續(xù)發(fā)展的綠色時(shí)代。以天然食品抗氧化劑取代化學(xué)合成抗氧化劑是今后食品抗氧化劑工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),開發(fā)實(shí)用、高效、成本低廉的天然抗氧化劑仍是研究重點(diǎn)。而我國(guó)中草藥和茶葉是非常豐富的天然抗氧化劑資源,黃酮和茶多酚作為天然抗氧化劑顯示了良好的應(yīng)用范圍,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新型、經(jīng)濟(jì)、安全、綠色、低耗能的提取方法將不斷得到應(yīng)用,各種安全綠色的天然食品抗氧化劑將成為主導(dǎo)食品抗氧化劑。綜上所述,天然食品抗氧化劑具有很好的發(fā)展和應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn):[1]信維平,孫建華,張褔娟.新型食品抗氧化劑阿魏酸的提取及應(yīng)用的研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2006,21(6):126-128.[2]縱偉,趙光遠(yuǎn),張文葉.阿魏酸研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑,2006,:71-74.[3]歐仕益,張穎,張景等.堿解麥麩制備阿魏酸的研究[J].食品科學(xué).2002,33(08):162-165.[4]王蓓.麥麩中阿魏酸提取及純化技術(shù)的研究[D].陜西科技大學(xué),碩士學(xué)位論文,2012.[5]金汝城,李貴文,馬素麗等.當(dāng)歸中阿魏酸提取工藝的優(yōu)化研究[J].中成藥,2008,30(4):516-519.[6]鄧勝國(guó),鄧澤元.燕麥抗氧化劑的研究進(jìn)展[J].廣州食品工業(yè)科技,2004,20(3):162-165.[7]左錦靜,陳復(fù)生,趙翾.甘草抗氧化劑的研究進(jìn)展[J].糧油加工與食品機(jī)械,2004,(8):44-45.[8]周向軍,高義霞,謝天柱等.天然抗氧化劑茶多酚的研究進(jìn)展[J].資源開發(fā)與市場(chǎng),2010,26(11):1034-1036.[9]王玉春.茶多酚的提取方法及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,22(3):51-55.[10]姜守剛,蔣建勤,王建營(yíng)等.茶多酚的提取分離和分析鑒定研究[J].藥學(xué)進(jìn)展,2005,29(2):72-77.[11]潘麗軍,姜紹通,黃樹新.天然食品抗氧化劑茶多酚的工業(yè)分離工藝研究[A].97北京國(guó)際食品加工及包裝技術(shù)討論會(huì)論文集[C],中國(guó)北京,1997.[12]李福枝,劉飛,曾曉希等.天然類胡蘿卜素的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2007,28(09):227-231.[13]周麗,梁新樂(lè),勵(lì)建榮.類胡蘿卜素抗氧化作用研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2003,24(2):21-23.[14]劉緒廣.類胡蘿卜素提取及其穩(wěn)定性的研究[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),碩士學(xué)位論文,2008.[15]羅璇,鐘曉凌,王金華等.紅酵母產(chǎn)類胡蘿卜素提取工藝的優(yōu)化研究[J].生物技術(shù),2007

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