1 天然提取物國際發展動向
由于西方國家不合理的飲食結構,脂肪和蛋白質攝入過多,超體重者和高血脂、高血壓患者比較普遍,所以歐美一直十分強調低熱量、低脂肪食品和添加劑的開發。以糖醇類食糖替代物生產無蔗糖(sugarfree)甜食品,用菊粉等生產的代脂肪食品,還有用中碳鏈脂肪酸合成的低熱量脂肪等,在國際上均占有領先地位。但過去很長一段時間對采用具有生理活性的天然提取物并不十分重視和提倡。東方亞洲國家素有藥食同源的傳統,注重保健、功能食品的開發。功能性食品添加劑,特別是一些天然提取物的明顯功效得到國際的公認。因此,大量保健功能食品以食物補充劑進入美國和國際市場。近年在環保、安全、回歸大自然的影響下,西方國家也不甘落后,致力于天然提取物的開發,對中國傳統的食藥兩用的植物也開展了深入的研究。目前已有不少天然提取的功能性食品添加劑從歐美進入中國市場。
1.1 2000年和2002年兩屆歐洲健康食品添加劑配料展覽
參展企業400多家。從展出的產品看,天然提取物非常突出。如展臺中有植物提取物74處、植物化學品31處、天然抗氧劑75處、食纖維44處、大豆異黃酮38處。展出產品中比較熱門的有:標示有婦女保健、降低血脂、改善心血管疾病、改善骨質疏松四大功能的大豆異黃酮;有護眼功能的葉黃素;消除自由基抗氧化活性高于維生素E100倍的蕃茄紅素等。2002年6月在美國IFT的展出包括食物補充劑、含有生理活性物質的功能性飲料和食品、植物提取的天然色素和抗氧劑、果蔬加工品(脫水物和微粉)、生物合成的功能低聚糖和肽等。其中較典型的功能性天然提取物有:
1.1.1 大豆異黃酮
由豆粕提取,美國玉米深加工企業CARGILL推出了大豆異黃酮的飲料和口嚼片;ADM公司展出了各種用大豆蛋白制取的仿真肉制品(素肉)。在大豆異黃酮的功能方面,除了確認有改善婦女更年期綜合癥、預防心血管疾病和骨質疏松外,最近的動物試驗表明,大豆異黃酮由于其抗氧化活性,能抑制皮膚成皮細胞的老化和降低皮膚癌癥發生的危險。
1.1.2 蕃茄紅素
由蕃茄中提取得的一種高效抗氧化劑,其抗氧化活性為維生素E的100倍,存在于蕃茄和少數紅色水果如西瓜中。目前國際上競相培殖高蕃茄紅素的蕃茄品種。以色列一家公司較早把蕃茄紅素推向市場。羅氏公司在這次IFT展會上推出了羅氏蕃茄紅素,作為功能性添加劑加到果汁、飲料、乳制品、肉制品、沙拉等食品中使用。巴斯夫推出了一種稱為LYCOVIT的合成蕃茄紅素,能用于油溶性和各種水溶性食品。此產品正在FDA申報審批中。
1.1.3 綠茶提取物
學術報告中多次論及茶多酚的抗氧化、抑菌等功效。試驗證明綠茶提取物具有降低血清低密度膽固醇、防止蛋白質被氧化變質、預防心血管疾病和減低癌癥危險的作用;會上有ITO.EN公司展出的綠茶提取物,稱其具有降膽固醇、抗過敏、抑菌等功效,在蛋白質食品中添加能防止蛋白質被氧化。
1.1.4 葉黃素
由植物金盞花中提取的天然黃色素。葉黃素有8種異構體,難以人工合成。葉黃素對老年眼睛退行性疾病黃斑變性有預防作用。上世紀末,美國KEMIN公司是生產純葉黃素的唯一的公司。在2000年德國HI展會上,美國KEMIN公司宣布,為滿足市場對葉黃素的需求,將葉黃素的生產能力提高一倍。這次2002IFT展會上,除了KEMIN以外,又有ROSSPRODUCT,SUNSWEETGROWERS,
COUNTRYPUREFOOD三家公司,均展出了含有葉黃素的有益于眼睛健康的飲料。
1.2 美國FDA食品添加劑安全辦公室公布的公認安全食品(GRAS)品種
自2001年1月至12月,美國由企業申報并經審查的公認安全食品品種,14種添加劑中有7種為天然提取物:
1.2.1 葡萄籽皮提取物(GRNno.93) 果汁和果味飲料抗氧劑,其用量為固形物的210ppm。
1.2.2 凝固水解馬鈴薯蛋白(GRNno.86) 用于一般食品,包括肉制品,作為其他蛋白質的替代品,以完善產品的水結合、乳化和賦形的功效。
1.2.3 阿拉伯半乳聚糖(GRNno.84) 用于一般食品包括肉類和禽類制品,以改善多種技術效果。
1.2.4 D2塔格糖(d2tagatoseGRNno.78) 一種已酮糖,用于無食糖的碳酸飲料和快餐、無糖口香糖、低熱量方便飲料、糖衣、冷凍牛乳甜食、各種派、硬糖、軟糖、粉狀甜味食物替代品。根據食品的保濕結構和穩定性,選擇適當用量。
1.2.5 十八(烷)醇(GRNno.69) 用于人造奶油、食用氫化油以及需用半固體和固體脂肪改善產品結構的食品。用量為食品中脂肪含量的10%。
1.2.6 小蝦(shrimp)殼聚糖(GRNno.73) 用于一般食品,作為改善食品加工的多種技術效果。
1.2.7 山崳酸(二十二碳烷酸)(GRNno.69) 用于人造奶油、食用氫化油以及需用半固體和固體脂肪改善產品結構的食品。用量為食品中脂肪含量的8%。
1.3 日本對功能食品的開發和推廣
日本厚生省于1991年實施特定專用保健食品FOSHU管理辦法。已經批準的保健食品的主要功能特點及所含有的活性添加劑的大致情況見表1。
2002年8月在西安由中國食品科學技術學會主持召開的/功能食品科技與發展國際研討會0上參加會議的有我國包括臺灣地區、日本、美國、加拿大的專家學者150人左右。主要新技術新產品的報告絕大多數是天然物或其提取物。如植物異黃酮和骨質疏松癥、酶法提取蕃茄紅素、靈芝抗癌機制、枇杷葉提取物改善動物糖代謝、美國加州杏仁多功能山藥的抗氧化活性、白黎蘆醇對骨代謝的影響、生物合成伽瑪氨基丁酸、竹葉抗氧劑、香椿萃取液對人類精子運動能力的研究。
2 正確認識天然提取物
應該注意:天然物并非均無毒性。普遍認為從植物中提取的天然色素比較安全。但是我國已經批準使用的40多個天然色素中只有甜菜紅、越桔紅辣椒紅、焦糖色、蜜蒙黃、蘿卜紅、黑加倫紅、紅曲米茶黃素、柑桔黃等品種的用量不受限制,其余大部份品種均有最大使用量的限制(最大使用量是經過嚴格的毒理學評價程序確定的安全限量)。其中紫草紅最大使用量為0.1g/kg,與合成色素胭脂紅、新紅的限量相同;姜黃素最大使用量規定為0.01g/kg,比合成色素日落黃、檸檬黃的最大使用量0.1g/kg要低十倍,說明姜黃素的毒性高于合成的黃色素。世貿衛生及植物衛生措施委員會2004年3月12日通報B日本厚生省因食品安全的理由,擬將38種品
添加劑從現有非合成食品添加劑的名單中撤消。這38種中除少數酶制劑以外,主要是天然提取物,而且其原料植物不是常規的食用植物。我國衛生部也規定有幾十種中草藥原料不得用于保健食品。因此,必須注意天然提取物的來源。用傳統的可食用植物提取的功能性添加劑在毒理學方面比較安全消費者也容易接受。這可能是國際上一些功能性添加劑產品走紅的原因。
3 近年國內外幾種具有開發前景的食用植物提取物
3.1 綠茶提取物茶多酚
含可溶性固形物50%~60%,主要成份是黃烷醇(兒茶素,占65.80%)、黃酮醇及配糖物、無色花青素、酚酸、縮酚酸、氧化態聚合酚等。我國早在上世紀八十年代以茶多酚抗氧劑投入市場,有少量出口,但國內銷量不大。現代醫學證明,茶多酚具有抗癌、抗病毒、抗菌、抗輻射、降脂、降壓、防齲齒、消臭等功能。目前已經批準用茶多酚為原料生產的保健品有調節血脂、免疫、調節血糖、耐缺氧、減肥、防齲齒等數十種。浙江省已經將綠茶提取物開發成準字號預防心血管疾病的藥物。在國外,較多宣傳的是綠茶提取物(greenteaextract),而不常提茶多酚(teapolyphenol)。近年不論在歐洲的HI或在美國IFT等國際展會上,以及澳大利亞的商業電視中,經常可以看到/綠茶提取物22抗氧化劑0的宣傳標語。我國茶多酚經二十多年的研發,作為食品抗氧劑,既有水溶性又有油溶性,也能生產作為醫藥原料的高純度產品。如杭州東方茶業科技公司開發的茶多酚,其含量90%以下的叫茶多酚;純度達98%的叫兒茶素,已出口國外。此外該公司還開發了茶多糖、茶色素,還有超微保健綠茶粉,保留了嫩綠茶的營養和風味,可作為各類食品的配料。新近據報道,羅氏公司決定在上海投資建廠,年產40噸純兒茶素,作為高效天然抗氧劑、預防心血管疾病的功能性添加劑和藥物,以能溶于水的白色結晶茶維力teavigo上市。日本厚生省于2003年將高純度綠茶兒茶素批準為調節三甘酯、體脂肪的功能性添加劑,用于特定專用保健食品FOSHU。總之,綠茶提取物的抗氧化保健功能已為世界各國所公認。在當今世界大力發展功能食品和飲料的今天,我國作為世界茶葉大國,應大有文章可做。
3.2 葡萄皮及籽的提取物葡萄皮提取物即葡萄皮紅,主要成份有錦葵素芍藥素、翠雀素、花青素配糖體等。我國使用衛生標準規定最高使用量為1g/kg,可用于配制酒、飲料、冰棍等,當時只作為著色劑使用,并未考慮其功能。近代研究表明:從葡萄中提取的多酚包括花色苷和類黃酮,均有較好的抗氧化功能,有益于預防冠心病和小動脈的硬化。此外,國內外研究發現葡萄中含有一種白黎蘆醇(resveratrol),是葡萄受微生物侵襲而產生的一種植物抗毒素,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,是帶有云杉新苷(piceid)的葡萄糖配糖體。在紅葡萄酒中含128ppm,而在白葡萄酒中只含0.220.6ppm。中國農大食品學院采用溶劑抽提、真空濃縮、大分子樹脂吸附分離純化,獲得純度90%以上的白梨蘆醇。美國FDA2002年批準葡萄籽和葡萄皮提取物(GRNno.93),可用作果汁和果味飲料抗氧劑,以預防其變質,其用量為總濃縮物的210ppm。葡萄籽提取物主要為原花青素(OPC),2000年美國愛可力集團有每粒含OPC25mg的葡樂安保健品在北京上市法國SEPPIC公司在2000年德國HI展覽會上展出PROVINOLS的從紅葡萄酒中提煉的抗氧劑,含有不少于95%的紅葡萄酒多酚,不含酒精和任何溶劑和載體,水溶性,適用于健康食品和膳食補充劑。總之,葡萄所含抗氧化物質主要存在于葡萄皮和籽中,果肉中含量較少。而葡萄酒或葡萄汁生產主要用的是果肉,皮和籽成為渣滓。一般在壓榨后的渣滓中,皮約占渣滓的45%。據報道我國葡萄種植面積500萬畝,釀酒用品種為72萬畝,2001年產葡萄348.5萬噸。國際上葡萄主要用來釀酒,世界葡萄酒產量2676萬噸,其次為葡萄汁和鮮食。而我國則以鮮食為主,葡萄酒年產在30萬噸左右。從葡萄加工的廢棄物提取葡萄皮紅,應有較好的發展前景。現在北京、上海、天津、西安、山東等地均有國產葡萄提取物作為保健品上市。
3.3 大豆異黃酮
isoflavons是大豆生長的次生代謝產物。1995年H.Adlecreutz首次報道了異黃酮具有類似動物雌激素的作用,引起廣泛關注。大豆異黃酮共12種,分為游離型大豆苷元和結合型糖苷兩類。苷元中的主要活性成份為染料木素(genestein)和大豆黃酮(daidzein);結合型糖苷主要含的是染料木苷(genistein)和大豆黃酮苷(daidzin),它們在體內能酶解成染料木素和大豆黃酮,所以同樣具有較高的實用效果。一般從大豆提取的大豆異黃酮主要是結合型,游離狀態的只占百分之幾。大豆中所含異黃酮因品種、地區、溫度、成熟度等因素的影響,有很大差異。南方大豆異黃酮平均含量189.9mg/100g,東北及北方春大豆異黃酮含量平均為332.91mg/100g。經國內外大量研究表明,大豆異黃酮的主要生理功能為:預防骨質疏松;抗癌;預防心血管病;緩解更年期綜合癥。最近的動物試驗表明,由于大豆異黃酮的抗氧化活性,能抑制皮膚成皮細胞的老化和抑制皮膚癌癥發生的危險。
2000年在德國法蘭克福的歐洲健康食品配料展上,大豆異黃酮是最熱門的課題。參展企業中,有德、美、英、法、荷、比、日、以色列、西班牙等國家的38家企業,展出了大豆異黃酮的樣品和資料。美國ADM公司大字標題指出:異黃酮有四大功能,即婦女的保健、心臟病的保健、降低血脂、改善骨質疏松。法國色列斯達的營養保健品部在展臺前分發大豆異黃酮的功能飲料。1999年功能食品和飲料進入美國市場。至今美國有300多個品種,年銷售額20億美元。2002年6月IFT展出的熱點之一也是大豆異黃酮。美國著名的玉米深加工企業CARGILL,推出了大豆異黃酮的飲料和口嚼片。2003年11月在北京中國食品添加劑秋季展覽會上,日本PIC2BIO公司展出了商品名稱VitalinZ大豆異黃酮,作為健康補助食品上市。其配料包括大豆異黃酮、大豆皂甙、大豆肽、維生素E、C和低聚糖,并標明消除氧自由基活力為184285u/g,建議服用量每天123小包(每包為1.8g)。商品包裝為108g(1.8gx60小包)包裝盒,售價每盒12000日元。近年我國大豆異黃酮研發速度甚快,全國有山東三維、石家莊華北制藥、哈高科豆企食品公司等幾十家企業生產大豆異黃酮。估計生產能力達20噸,并有部份出口。產品純度一般在10%~40%,高的達95%。其中大豆苷50%,染料木苷40%。低純度品市場價1500元/kg。目前上市商品主要是經衛生部批準的多種保健食品。2003年12月26日由中國輕工聯合會組織專家,對北京化工大學和北京康陽科技服務中心完成的/大豆提取濃縮蛋白和分離提取大豆異黃酮等功能因子相結合的新技術0進行了鑒定。該技術采用豆粕原料,經多級乙醇逆流連續萃取獲得濃縮蛋白,(溶劑單耗40kg/t,比常規萃取200kg/t低5倍),然后用乙酸乙酯從大豆糖漿中萃取大豆異黃酮及大豆皂苷等功能成份,最后再用多種溶劑從混合萃出物中分出大豆異黃酮及其他功能成份,實現大豆資源的全面合理利用。濃縮蛋白收率對豆粕60%,純度70%;大豆異黃酮提取率90%,純度90%。目前已在山東三維建成日處理豆粕30噸,年產濃縮蛋白6000噸。40%大豆異黃酮30噸的生產設施。據中國食品報2003年12月20日報道,陜西荔北集團投資2100萬元,年產純度40%的大豆異黃酮12噸生產線正式投產。據報道,國際市場對大豆異黃酮需求1500噸/年,銷售額2~3億美元。
3.4 番茄紅素Lycopene
番茄紅素和胡蘿卜素同屬于類胡蘿卜素。它是一種由11個共軛及兩個非共軛的碳2碳雙鍵組成的直鏈碳氫化合物。主要存在于番茄、西瓜等食物中。過去因番茄紅素不會轉化成維生素A而不被人們重視。由于近年發現番茄紅素具有極強的抗氧化、消除體內自由基的作用,其清除單線態氧的速度常數是目前常用抗氧劑VE的100倍,具有有效阻止低密度脂蛋白(低密度膽固醇)的氧化、防止皮膚受紫外線傷害、抑制癌細胞增加和擴散、預防前列腺癌的發生等多種優越的生理功能。因此,引起各方面的重視。國外報道蕃茄紅素和其他化合物猝滅單線態氧的速度常數,對照如表2:
國際上FAO/WHO,JECFA,FDA以及歐盟,均已將番茄紅素列入食品添加劑使用品種。2001年9月日本可口可樂公司推出一種名為WATERSALAD的含番茄紅素的紅色功能飲料。番茄紅素是功能性添加劑,又是飲料的著色劑。其配料含果汁、果糖、膳食纖維、麥芽糖醇、酸度調節劑乳酸鈣、三氯蔗糖,還有維生素C、B6、B12、葉酸等標明每100ml飲料含有熱量17kcal、蛋白質0.1g、脂肪0、鈉1mg、維生素C4mg、膳食纖維300mg。2002年IFT展會上,羅氏公司推出了羅氏蕃茄紅素,可作為功能性添加劑加到果汁、飲料、乳制品肉制品等食品中使用。巴斯夫推出了一種稱為LY2COVIT的合成蕃茄紅素,能用于油溶性和各種水溶性食品。此產品正在FDA申報審批中。據報道,2003年世界番茄紅素市場銷售額約6002800萬美元。我國新疆的氣候地理條件適宜番茄生長,果實水份低,番茄紅素含量高。新疆全區有蕃茄醬生產能力達60萬噸,是番茄紅素最好的生產基地。石河子鴻博公司采用江南大學提取技術建立了番茄紅素生產裝置。北京聯大使用番茄下腳皮渣,經預處理用超臨界二氧化碳萃取,獲得總胡蘿卜素含量比用丙酮2乙醚萃取高出30%,其中番茄紅素占90%,也在新疆建立了番茄紅素生產裝置。其他地區也在開發番加紅素產品,如廣州優寶利用新疆番茄粉開發的番茄紅素膠囊,己經衛生部批準為抗氧養顏保健食品,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,大量存在于堅果、谷物種子、油料及松脂油中。各種食物植物甾醇含量如下B(mg/100g)小麥69、玉米177、高梁177、銀杏26.4、核桃108、芝麻714、向日葵534、花生220、油菜籽308、大豆61、蠶豆124、赤豆76。工業上植物甾醇是油脂加工的副產品,從油腳和脫臭餾出物中分離。很多研究報告指出,經常食用植物甾醇含量高的植物油如玉米油,對調節血脂、降低膽固醇有重要功效。玉米油和一般常用食用油相比,不僅富含維生素E和人體必需多不飽和脂肪酸,而且含有降膽固醇的功能成份。亞油酸能降膽固醇和低密度脂蛋白的含量,這是眾所周知的。而玉米油不但含亞油酸較高,且含有很多植物甾醇(固醇)。研究指出,植物甾醇具有競爭性地阻礙小腸吸收膽固醇,使膽固醇排出體外的作用,因而有降低血中膽固醇和預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%,燕麥甾醇10.5%。甾醇是降血脂用藥物類固醇的原料,甾醇和其他藥物復配的谷甾醇片有良好的降血脂及血清膽固醇作用。日本已批準植物甾醇為調節因子的特定專用保健食品FOSHU的功能性添加劑。美國FDA發布的健康公告稱B/植物甾醇phytosterol及酯、植物甾烷醇phytostanol及酯,能通過降低血中膽固醇水平而有助于減少冠心病的危險。每天從膳食中攝入1.3g植物甾醇或3.4g植物甾烷醇能達到明顯降低膽固醇的作用0。在美國各種植物甾醇巳被批準為公認安全食品。芬蘭ForbesMedi2Tech公司推出的一種植物甾醇叫ForbesWoodSterol,是從木材造紙副產品塔爾油(TallOil)中提取,純度達95%以上,為白色粉狀結晶。據該公司介紹.每天服用122g就有降低膽固醇的作用。
我國有豐富的植物甾醇資源,應能開發更多天然安全可靠調節血脂的功能性食品添加劑。以上介紹的只是國際上較普遍的幾個品種。其實每個國家均有其自身的特有資源和一些特殊的功能添加劑。我國地域廣闊,北寒南熱,有山有海,植物的種類豐富。各地均有一些傳統認為既是食用植物,又是防病抗病的健康食品,有待我們去研究其功能因子,開發具有中國特色的食用植物提取物,以極大地豐富我國的功能性添加劑的品種和市場。