1 天然提取物国际发展动向
由于西方国家不合理的饮食结构,脂肪和蛋白质摄入过多,超体重者和高血脂、高血压患者比较普遍,所以欧美一直十分强调低热量、低脂肪食品和添加剂的开发。以糖醇类食糖替代物生产无蔗糖(sugarfree)甜食品,用菊粉等生产的代脂肪食品,还有用中碳链脂肪酸合成的低热量脂肪等,在国际上均占有领先地位。但过去很长一段时间对采用具有生理活性的天然提取物并不十分重视和提倡。东方亚洲国家素有药食同源的传统,注重保健、功能食品的开发。功能性食品添加剂,特别是一些天然提取物的明显功效得到国际的公认。因此,大量保健功能食品以食物补充剂进入美国和国际市场。近年在环保、安全、回归大自然的影响下,西方国家也不甘落后,致力于天然提取物的开发,对中国传统的食药两用的植物也开展了深入的研究。目前已有不少天然提取的功能性食品添加剂从欧美进入中国市场。
1.1 2000年和2002年两届欧洲健康食品添加剂配料展览
参展企业400多家。从展出的产品看,天然提取物非常突出。如展台中有植物提取物74处、植物化学品31处、天然抗氧剂75处、食纤维44处、大豆异黄酮38处。展出产品中比较热门的有:标示有妇女保健、降低血脂、改善心血管疾病、改善骨质疏松四大功能的大豆异黄酮;有护眼功能的叶黄素;消除自由基抗氧化活性高于维生素E100倍的蕃茄红素等。2002年6月在美国IFT的展出包括食物补充剂、含有生理活性物质的功能性饮料和食品、植物提取的天然色素和抗氧剂、果蔬加工品(脱水物和微粉)、生物合成的功能低聚糖和肽等。其中较典型的功能性天然提取物有:
1.1.1 大豆异黄酮
由豆粕提取,美国玉米深加工企业CARGILL推出了大豆异黄酮的饮料和口嚼片;ADM公司展出了各种用大豆蛋白制取的仿真肉制品(素肉)。在大豆异黄酮的功能方面,除了确认有改善妇女更年期综合症、预防心血管疾病和骨质疏松外,最近的动物试验表明,大豆异黄酮由于其抗氧化活性,能抑制皮肤成皮细胞的老化和降低皮肤癌症发生的危险。
1.1.2 蕃茄红素
由蕃茄中提取得的一种高效抗氧化剂,其抗氧化活性为维生素E的100倍,存在于蕃茄和少数红色水果如西瓜中。目前国际上竞相培殖高蕃茄红素的蕃茄品种。以色列一家公司较早把蕃茄红素推向市场。罗氏公司在这次IFT展会上推出了罗氏蕃茄红素,作为功能性添加剂加到果汁、饮料、乳制品、肉制品、沙拉等食品中使用。巴斯夫推出了一种称为LYCOVIT的合成蕃茄红素,能用于油溶性和各种水溶性食品。此产品正在FDA申报审批中。
1.1.3 绿茶提取物
学术报告中多次论及茶多酚的抗氧化、抑菌等功效。试验证明绿茶提取物具有降低血清低密度胆固醇、防止蛋白质被氧化变质、预防心血管疾病和减低癌症危险的作用;会上有ITO.EN公司展出的绿茶提取物,称其具有降胆固醇、抗过敏、抑菌等功效,在蛋白质食品中添加能防止蛋白质被氧化。
1.1.4 叶黄素
由植物金盏花中提取的天然黄色素。叶黄素有8种异构体,难以人工合成。叶黄素对老年眼睛退行性疾病黄斑变性有预防作用。上世纪末,美国KEMIN公司是生产纯叶黄素的唯一的公司。在2000年德国HI展会上,美国KEMIN公司宣布,为满足市场对叶黄素的需求,将叶黄素的生产能力提高一倍。这次2002IFT展会上,除了KEMIN以外,又有ROSSPRODUCT,SUNSWEETGROWERS,
COUNTRYPUREFOOD三家公司,均展出了含有叶黄素的有益于眼睛健康的饮料。
1.2 美国FDA食品添加剂安全办公室公布的公认安全食品(GRAS)品种
自2001年1月至12月,美国由企业申报并经审查的公认安全食品品种,14种添加剂中有7种为天然提取物:
1.2.1 葡萄籽皮提取物(GRNno.93) 果汁和果味饮料抗氧剂,其用量为固形物的210ppm。
1.2.2 凝固水解马铃薯蛋白(GRNno.86) 用于一般食品,包括肉制品,作为其他蛋白质的替代品,以完善产品的水结合、乳化和赋形的功效。
1.2.3 阿拉伯半乳聚糖(GRNno.84) 用于一般食品包括肉类和禽类制品,以改善多种技术效果。
1.2.4 D2塔格糖(d2tagatoseGRNno.78) 一种已酮糖,用于无食糖的碳酸饮料和快餐、无糖口香糖、低热量方便饮料、糖衣、冷冻牛乳甜食、各种派、硬糖、软糖、粉状甜味食物替代品。根据食品的保湿结构和稳定性,选择适当用量。
1.2.5 十八(烷)醇(GRNno.69) 用于人造奶油、食用氢化油以及需用半固体和固体脂肪改善产品结构的食品。用量为食品中脂肪含量的10%。
1.2.6 小虾(shrimp)壳聚糖(GRNno.73) 用于一般食品,作为改善食品加工的多种技术效果。
1.2.7 山嵛酸(二十二碳烷酸)(GRNno.69) 用于人造奶油、食用氢化油以及需用半固体和固体脂肪改善产品结构的食品。用量为食品中脂肪含量的8%。
1.3 日本对功能食品的开发和推广
日本厚生省于1991年实施特定专用保健食品FOSHU管理办法。已经批准的保健食品的主要功能特点及所含有的活性添加剂的大致情况见表1。
2002年8月在西安由中国食品科学技术学会主持召开的/功能食品科技与发展国际研讨会0上参加会议的有我国包括台湾地区、日本、美国、加拿大的专家学者150人左右。主要新技术新产品的报告绝大多数是天然物或其提取物。如植物异黄酮和骨质疏松症、酶法提取蕃茄红素、灵芝抗癌机制、枇杷叶提取物改善动物糖代谢、美国加州杏仁多功能山药的抗氧化活性、白黎芦醇对骨代谢的影响、生物合成伽玛氨基丁酸、竹叶抗氧剂、香椿萃取液对人类精子运动能力的研究。
2 正确认识天然提取物
应该注意:天然物并非均无毒性。普遍认为从植物中提取的天然色素比较安全。但是我国已经批准使用的40多个天然色素中只有甜菜红、越桔红辣椒红、焦糖色、蜜蒙黄、萝卜红、黑加伦红、红曲米茶黄素、柑桔黄等品种的用量不受限制,其余大部份品种均有最大使用量的限制(最大使用量是经过严格的毒理学评价程序确定的安全限量)。其中紫草红最大使用量为0.1g/kg,与合成色素胭脂红、新红的限量相同;姜黄素最大使用量规定为0.01g/kg,比合成色素日落黄、柠檬黄的最大使用量0.1g/kg要低十倍,说明姜黄素的毒性高于合成的黄色素。世贸卫生及植物卫生措施委员会2004年3月12日通报B日本厚生省因食品安全的理由,拟将38种品
添加剂从现有非合成食品添加剂的名单中撤消。这38种中除少数酶制剂以外,主要是天然提取物,而且其原料植物不是常规的食用植物。我国卫生部也规定有几十种中草药原料不得用于保健食品。因此,必须注意天然提取物的来源。用传统的可食用植物提取的功能性添加剂在毒理学方面比较安全消费者也容易接受。这可能是国际上一些功能性添加剂产品走红的原因。
3 近年国内外几种具有开发前景的食用植物提取物
3.1 绿茶提取物茶多酚
含可溶性固形物50%~60%,主要成份是黄烷醇(儿茶素,占65.80%)、黄酮醇及配糖物、无色花青素、酚酸、缩酚酸、氧化态聚合酚等。我国早在上世纪八十年代以茶多酚抗氧剂投入市场,有少量出口,但国内销量不大。现代医学证明,茶多酚具有抗癌、抗病毒、抗菌、抗辐射、降脂、降压、防龋齿、消臭等功能。目前已经批准用茶多酚为原料生产的保健品有调节血脂、免疫、调节血糖、耐缺氧、减肥、防龋齿等数十种。浙江省已经将绿茶提取物开发成准字号预防心血管疾病的药物。在国外,较多宣传的是绿茶提取物(greenteaextract),而不常提茶多酚(teapolyphenol)。近年不论在欧洲的HI或在美国IFT等国际展会上,以及澳大利亚的商业电视中,经常可以看到/绿茶提取物22抗氧化剂0的宣传标语。我国茶多酚经二十多年的研发,作为食品抗氧剂,既有水溶性又有油溶性,也能生产作为医药原料的高纯度产品。如杭州东方茶业科技公司开发的茶多酚,其含量90%以下的叫茶多酚;纯度达98%的叫儿茶素,已出口国外。此外该公司还开发了茶多糖、茶色素,还有超微保健绿茶粉,保留了嫩绿茶的营养和风味,可作为各类食品的配料。新近据报道,罗氏公司决定在上海投资建厂,年产40吨纯儿茶素,作为高效天然抗氧剂、预防心血管疾病的功能性添加剂和药物,以能溶于水的白色结晶茶维力teavigo上市。日本厚生省于2003年将高纯度绿茶儿茶素批准为调节三甘酯、体脂肪的功能性添加剂,用于特定专用保健食品FOSHU。总之,绿茶提取物的抗氧化保健功能已为世界各国所公认。在当今世界大力发展功能食品和饮料的今天,我国作为世界茶叶大国,应大有文章可做。
3.2 葡萄皮及籽的提取物葡萄皮提取物即葡萄皮红,主要成份有锦葵素芍药素、翠雀素、花青素配糖体等。我国使用卫生标准规定最高使用量为1g/kg,可用于配制酒、饮料、冰棍等,当时只作为着色剂使用,并未考虑其功能。近代研究表明:从葡萄中提取的多酚包括花色苷和类黄酮,均有较好的抗氧化功能,有益于预防冠心病和小动脉的硬化。此外,国内外研究发现葡萄中含有一种白黎芦醇(resveratrol),是葡萄受微生物侵袭而产生的一种植物抗毒素,有抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌的活性,并具有防止低密度脂蛋白(LDL)氧化,抑制血小板凝集的作用。它主要存在葡萄皮中,是带有云杉新苷(piceid)的葡萄糖配糖体。在红葡萄酒中含128ppm,而在白葡萄酒中只含0.220.6ppm。中国农大食品学院采用溶剂抽提、真空浓缩、大分子树脂吸附分离纯化,获得纯度90%以上的白梨芦醇。美国FDA2002年批准葡萄籽和葡萄皮提取物(GRNno.93),可用作果汁和果味饮料抗氧剂,以预防其变质,其用量为总浓缩物的210ppm。葡萄籽提取物主要为原花青素(OPC),2000年美国爱可力集团有每粒含OPC25mg的葡乐安保健品在北京上市法国SEPPIC公司在2000年德国HI展览会上展出PROVINOLS的从红葡萄酒中提炼的抗氧剂,含有不少于95%的红葡萄酒多酚,不含酒精和任何溶剂和载体,水溶性,适用于健康食品和膳食补充剂。总之,葡萄所含抗氧化物质主要存在于葡萄皮和籽中,果肉中含量较少。而葡萄酒或葡萄汁生产主要用的是果肉,皮和籽成为渣滓。一般在压榨后的渣滓中,皮约占渣滓的45%。据报道我国葡萄种植面积500万亩,酿酒用品种为72万亩,2001年产葡萄348.5万吨。国际上葡萄主要用来酿酒,世界葡萄酒产量2676万吨,其次为葡萄汁和鲜食。而我国则以鲜食为主,葡萄酒年产在30万吨左右。从葡萄加工的废弃物提取葡萄皮红,应有较好的发展前景。现在北京、上海、天津、西安、山东等地均有国产葡萄提取物作为保健品上市。
3.3 大豆异黄酮
isoflavons是大豆生长的次生代谢产物。1995年H.Adlecreutz首次报道了异黄酮具有类似动物雌激素的作用,引起广泛关注。大豆异黄酮共12种,分为游离型大豆苷元和结合型糖苷两类。苷元中的主要活性成份为染料木素(genestein)和大豆黄酮(daidzein);结合型糖苷主要含的是染料木苷(genistein)和大豆黄酮苷(daidzin),它们在体内能酶解成染料木素和大豆黄酮,所以同样具有较高的实用效果。一般从大豆提取的大豆异黄酮主要是结合型,游离状态的只占百分之几。大豆中所含异黄酮因品种、地区、温度、成熟度等因素的影响,有很大差异。南方大豆异黄酮平均含量189.9mg/100g,东北及北方春大豆异黄酮含量平均为332.91mg/100g。经国内外大量研究表明,大豆异黄酮的主要生理功能为:预防骨质疏松;抗癌;预防心血管病;缓解更年期综合症。最近的动物试验表明,由于大豆异黄酮的抗氧化活性,能抑制皮肤成皮细胞的老化和抑制皮肤癌症发生的危险。
2000年在德国法兰克福的欧洲健康食品配料展上,大豆异黄酮是最热门的课题。参展企业中,有德、美、英、法、荷、比、日、以色列、西班牙等国家的38家企业,展出了大豆异黄酮的样品和资料。美国ADM公司大字标题指出:异黄酮有四大功能,即妇女的保健、心脏病的保健、降低血脂、改善骨质疏松。法国色列斯达的营养保健品部在展台前分发大豆异黄酮的功能饮料。1999年功能食品和饮料进入美国市场。至今美国有300多个品种,年销售额20亿美元。2002年6月IFT展出的热点之一也是大豆异黄酮。美国著名的玉米深加工企业CARGILL,推出了大豆异黄酮的饮料和口嚼片。2003年11月在北京中国食品添加剂秋季展览会上,日本PIC2BIO公司展出了商品名称VitalinZ大豆异黄酮,作为健康补助食品上市。其配料包括大豆异黄酮、大豆皂甙、大豆肽、维生素E、C和低聚糖,并标明消除氧自由基活力为184285u/g,建议服用量每天123小包(每包为1.8g)。商品包装为108g(1.8gx60小包)包装盒,售价每盒12000日元。近年我国大豆异黄酮研发速度甚快,全国有山东三维、石家庄华北制药、哈高科豆企食品公司等几十家企业生产大豆异黄酮。估计生产能力达20吨,并有部份出口。产品纯度一般在10%~40%,高的达95%。其中大豆苷50%,染料木苷40%。低纯度品市场价1500元/kg。目前上市商品主要是经卫生部批准的多种保健食品。2003年12月26日由中国轻工联合会组织专家,对北京化工大学和北京康阳科技服务中心完成的/大豆提取浓缩蛋白和分离提取大豆异黄酮等功能因子相结合的新技术0进行了鉴定。该技术采用豆粕原料,经多级乙醇逆流连续萃取获得浓缩蛋白,(溶剂单耗40kg/t,比常规萃取200kg/t低5倍),然后用乙酸乙酯从大豆糖浆中萃取大豆异黄酮及大豆皂苷等功能成份,最后再用多种溶剂从混合萃出物中分出大豆异黄酮及其他功能成份,实现大豆资源的全面合理利用。浓缩蛋白收率对豆粕60%,纯度70%;大豆异黄酮提取率90%,纯度90%。目前已在山东三维建成日处理豆粕30吨,年产浓缩蛋白6000吨。40%大豆异黄酮30吨的生产设施。据中国食品报2003年12月20日报道,陕西荔北集团投资2100万元,年产纯度40%的大豆异黄酮12吨生产线正式投产。据报道,国际市场对大豆异黄酮需求1500吨/年,销售额2~3亿美元。
3.4 番茄红素Lycopene
番茄红素和胡萝卜素同属于类胡萝卜素。它是一种由11个共轭及两个非共轭的碳2碳双键组成的直链碳氢化合物。主要存在于番茄、西瓜等食物中。过去因番茄红素不会转化成维生素A而不被人们重视。由于近年发现番茄红素具有极强的抗氧化、消除体内自由基的作用,其清除单线态氧的速度常数是目前常用抗氧剂VE的100倍,具有有效阻止低密度脂蛋白(低密度胆固醇)的氧化、防止皮肤受紫外线伤害、抑制癌细胞增加和扩散、预防前列腺癌的发生等多种优越的生理功能。因此,引起各方面的重视。国外报道蕃茄红素和其他化合物猝灭单线态氧的速度常数,对照如表2:
国际上FAO/WHO,JECFA,FDA以及欧盟,均已将番茄红素列入食品添加剂使用品种。2001年9月日本可口可乐公司推出一种名为WATERSALAD的含番茄红素的红色功能饮料。番茄红素是功能性添加剂,又是饮料的着色剂。其配料含果汁、果糖、膳食纤维、麦芽糖醇、酸度调节剂乳酸钙、三氯蔗糖,还有维生素C、B6、B12、叶酸等标明每100ml饮料含有热量17kcal、蛋白质0.1g、脂肪0、钠1mg、维生素C4mg、膳食纤维300mg。2002年IFT展会上,罗氏公司推出了罗氏蕃茄红素,可作为功能性添加剂加到果汁、饮料、乳制品肉制品等食品中使用。巴斯夫推出了一种称为LY2COVIT的合成蕃茄红素,能用于油溶性和各种水溶性食品。此产品正在FDA申报审批中。据报道,2003年世界番茄红素市场销售额约6002800万美元。我国新疆的气候地理条件适宜番茄生长,果实水份低,番茄红素含量高。新疆全区有蕃茄酱生产能力达60万吨,是番茄红素最好的生产基地。石河子鸿博公司采用江南大学提取技术建立了番茄红素生产装置。北京联大使用番茄下脚皮渣,经预处理用超临界二氧化碳萃取,获得总胡萝卜素含量比用丙酮2乙醚萃取高出30%,其中番茄红素占90%,也在新疆建立了番茄红素生产装置。其他地区也在开发番加红素产品,如广州优宝利用新疆番茄粉开发的番茄红素胶囊,己经卫生部批准为抗氧养颜保健食品,2001年上市。
3.5 植物甾醇
植物甾醇phytosterol及酯、植物甾烷醇phy2tostanol及酯,包括豆甾醇、菜油甾醇、b2谷甾醇等,大量存在于坚果、谷物种子、油料及松脂油中。各种食物植物甾醇含量如下B(mg/100g)小麦69、玉米177、高梁177、银杏26.4、核桃108、芝麻714、向日葵534、花生220、油菜籽308、大豆61、蚕豆124、赤豆76。工业上植物甾醇是油脂加工的副产品,从油脚和脱臭馏出物中分离。很多研究报告指出,经常食用植物甾醇含量高的植物油如玉米油,对调节血脂、降低胆固醇有重要功效。玉米油和一般常用食用油相比,不仅富含维生素E和人体必需多不饱和脂肪酸,而且含有降胆固醇的功能成份。亚油酸能降胆固醇和低密度脂蛋白的含量,这是众所周知的。而玉米油不但含亚油酸较高,且含有很多植物甾醇(固醇)。研究指出,植物甾醇具有竞争性地阻碍小肠吸收胆固醇,使胆固醇排出体外的作用,因而有降低血中胆固醇和预防心血管疾病的功效。玉米油含甾醇1441mg/100g,比葵花籽油496mg/100g及大豆油436mg/100g均高,其中B2谷甾醇占60.3%,燕麦甾醇10.5%。甾醇是降血脂用药物类固醇的原料,甾醇和其他药物复配的谷甾醇片有良好的降血脂及血清胆固醇作用。日本已批准植物甾醇为调节因子的特定专用保健食品FOSHU的功能性添加剂。美国FDA发布的健康公告称B/植物甾醇phytosterol及酯、植物甾烷醇phytostanol及酯,能通过降低血中胆固醇水平而有助于减少冠心病的危险。每天从膳食中摄入1.3g植物甾醇或3.4g植物甾烷醇能达到明显降低胆固醇的作用0。在美国各种植物甾醇巳被批准为公认安全食品。芬兰ForbesMedi2Tech公司推出的一种植物甾醇叫ForbesWoodSterol,是从木材造纸副产品塔尔油(TallOil)中提取,纯度达95%以上,为白色粉状结晶。据该公司介绍.每天服用122g就有降低胆固醇的作用。
我国有丰富的植物甾醇资源,应能开发更多天然安全可靠调节血脂的功能性食品添加剂。以上介绍的只是国际上较普遍的几个品种。其实每个国家均有其自身的特有资源和一些特殊的功能添加剂。我国地域广阔,北寒南热,有山有海,植物的种类丰富。各地均有一些传统认为既是食用植物,又是防病抗病的健康食品,有待我们去研究其功能因子,开发具有中国特色的食用植物提取物,以极大地丰富我国的功能性添加剂的品种和市场。