电子自旋共振技术及其在食品脂质氧化检测中的应用进展

电子自旋共振(electron spin resonance,ESR)技术是以含未成对电子的物质如自由基、过渡金属离子、三重态分子等为检测对象的光谱分析技术。因其能通过检测未成对电子而分析有机导体、金属化合物、化学物质的光合作用,故其广泛应用于物理、化学、医学、生物等研究领域。又因ESR技术可对食品成分发生物理、化学变化产生的自由基进行定性和定量分析,故其在食品检测领域也具有广泛的应用。本文首先介绍了食品中的脂质氧化、ESR技术的原理、自旋捕获法及捕获剂的选择依据,明确了脂质氧化早期可产生自由基与基于自旋捕获法的ESR技术可定性、定量自由基之间的关系。在此基础上,重点综述了畜禽肉制品、水产品、植物油脂等富脂食品在加工、贮藏过程中,ESR技术检测其脂质是否发生氧化反应及氧化反应程度的研究进展。为ESR技术在食品脂质氧化检测中的广泛应用提供理论依据。     

基于ESR光谱技术检测食品中自由基的探究

检测食品自由基的技术有很多种,包括了分光光度法、电化学法、电子顺磁共振技术等。本文通过ESR光谱技术检测干燥食品、冷冻食品以及饮料等,探究ESR光谱技术在食品自由基检测中的应用。     

电子自旋共振波谱法评价花生油氧化稳定性的可行性研究

为探究花生油加速氧化过程中的自由基链式反应,利用电子自旋共振波谱法(ESR)研究花生油的加速氧化过程,结果发现加速氧化过程中产生大量的烷基自由基(R·)以及少量的烷氧基(RO·)和过氧化自由基(ROO·)。对ESR法与Rancimat法(经典油脂氧化稳定性测定方法)进行比较研究,分别利用这两种方法测定添加不同抗氧化剂花生油的氧化稳定性,发现ESR法的滞后时间(Lagtime)和Rancimat法的诱导时间(IP)结果一致,即加入0.02%TBHQ和0.01%柠檬酸(CA)的花生油中自由基生成量最少,滞后时间最长,且诱导时间最长。此外,滞后时间与诱导时间之间具有良好的线性关系,回归方程为[Lagtime]=79.724[IP]-165.630(R2=0.9688)。综上所述,ESR法可预测Rancimat法的结果,也可作为一种评价花生油氧化稳定性的方法。     

氧化还原体系引发MMA在羊毛上接枝的探讨

本文通过经不同处理后的羊毛纤维与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体接枝增重率的测定,接枝前后羊毛纤维的红外光谱分析,扫描电镜观察及ESR技术检测溶液和羊毛中的自由基,肯定了过氧化氢-乙二醛氧化还原体系可以引发甲基丙烯酸单体,通过自由基反应与羊毛发生接枝。羊毛纤维参加接枝反应的基团可能是—NH_2、—OH、—SH等。     

ESR仪器在啤酒酿造中的应用

ESR作为啤酒抗氧化性能的评价工具。它可以监控啤酒酿造过程自由基的变化，预测成品酒的风味保鲜期，对啤酒风味稳定性进行全面评价。     

饮料抗氧化指数（BAX）——评价啤酒风味稳定性的有利工具

为预测啤酒风味稳定性,使用ESR（电子自旋共振）光谱检测lag—time已被用作标准化方法。研究证实由于在分析过程中自旋捕集试剂（PBN）引起pH值升高导致lag—time检测偏离氧化风味稳定性真实结果。为此,又开发了一种新的EAP检测方法,一种新的评价风味稳定性的指数——饮料抗氧化指数（BAX）,作为EAP检测的补充。BAX提供了不依赖于SO2含量的啤酒中抗氧化组分与氧化组分之间相互作用的信息,以及储藏过程中现有抗氧化潜能的消耗速率。在本研究中,BAX检测用于证明金属离子、pH、酒花a-酸、美拉德反应中间产物、辅料如大麦对啤酒风味稳定性的影响。     

人造奶油氧化稳定性的研究进展

脂质的氧化不仅会降低食品的营养价值,而且会产生不良风味、有害成分。人造奶油是油水体系,其氧化稳定性特点与纯油体系有很大的不同。综述了关于人造奶油氧化稳定性的研究现状,对人造奶油的氧化假说、氧化影响因素和抗氧化剂应用等方面进行了介绍,旨在为延长人造奶油货架期以及加强油包水型乳液的氧化稳定性提供一定的参考。     

蛋白质氧化影响乳液稳定性研究进展

乳液在食品工业中应用十分广泛,通常可以作为营养与风味物质的良好载体。作为乳液天然稳定剂的蛋白质在食品加工和贮藏过程中会不可避免地发生氧化,进而影响乳液稳定性。近年来,食品蛋白质氧化对乳液稳定性造成的影响已经受到了越来越多的关注。本文首先分析了蛋白质乳液的形成机制以及影响乳液稳定性的主要因素,随后重点探讨了蛋白质柔性对蛋白质乳液稳定性的影响,进而从蛋白质柔性的角度,阐述蛋白质氧化影响乳液稳定性的机理,可为蛋白质乳液的开发及其在食品体系中的应用提供一定的理论参考。     

基于ESR技术检测水产品加工过程中的氧化物质

以扇贝、鲍鱼、杂色蛤、牡蛎为主要原料,采用电子自旋共振波谱(ESR)技术检测原料在加工过程中的氧化物质。以扇贝为研究对象,以POBN为捕获剂,采用2种自旋捕获方案,即:方案1,将原料匀浆,按比例加入POBN(终浓度为40 mmol/L),热处理后,ESR检测;方案2,原料热加工处理后,匀浆,按比例加入POBN(终浓度为40 mmol/L),置于37℃水浴中保温30 min,ESR检测,同时以加热时间,加热温度为变量,检测不同加工条件对脂类自由基生成的影响。在最优方案条件下,以畜禽肉(猪肉、鸡肉、牛肉)作为对照,比较鲍鱼、杂色蛤、牡蛎加工过程中的氧化物生成。研究结果表明,方案1在相同时间,自由基氧化物生成量随加热温度的升高而增多;相同温度下,自由基氧化物生成量随加热时间的增长而增多;方案2在相同时间内,自由基氧化物生成量随温度的升高和时间的延长而增加,2 h后逐渐减少。采用筛选的最优方案(方案1),3种贝类整体比畜禽肉产生的自由基氧化物多,其中牡蛎的氧化物生成最多。本研究结果对于水产品加工过程中有效控制氧化物生成提供一定的理论参考依据。     

过氧化氢挑战实验:一种新的近似实时检测啤酒风味稳定性的方法

这是一种非常重要的整体分析方法,它能够可靠地检测啤酒的老化。作为一种推论,它指出过氧化氢挑战实验(PCT)是一种可供电子自旋共振(ESR)选择的方法。PCT的原理是通过过氧化氢滴定啤酒来模拟啤酒氧化,啤酒所需要的过氧化氢越多,它抵抗氧化和风味老化的能力就越强。PCT能够给啤酒提供一种有价值,并且接近实时,高效率的啤酒风味稳定性检测方法。PCT执行起来比较方便,且其检测结果与ESR检测结果具有相关性,能够预测啤酒老化后的风味特征。     

鼠尾草酸抑制油酸甲酯热氧化反应作用研究

食用油热加工过程中油脂氧化劣变 对人体健康存在风险,有效控制油脂氧化劣变,对提升食品安全水平具有重要意义。针对鼠尾草酸（Carnosic acid,CA）如何有效抑制油酸甲酯热氧化反应这一科学问题,利用国标法、液相色谱（High Performance Liquid Chromato- graphy ,HPLC）、电子顺磁共振（Electron Spin Resonance,ESR）分析CA对油酸甲酯热氧化反应的抑制作用。结果表明,加入抗氧化剂能够显著降低油酸甲酯主要特性指标游离脂肪酸（Free fatty acids ,FFA）、酸价（Acid value,AV）、过氧化值（Peroxide value ,POV）、p-茴香胺值（p-anisidine value ,PAV）、总氧化值（Total oxidation value ,TOTOX值）和抑制主要醛类羰基化合物和自由基的产生。其中CA对油酸甲酯FFA、AV和自由基的抑制作用效果略好于TBHQ,而在POV、PAV、TOTOX和醛类羰基化合物方面稍逊于TBHQ。电子顺磁共振分析表明CA比TBHQ对油酸甲酯中自由基含量的抑制效果更为明显。研究表明加入抗氧化剂可以提高油酸甲酯的热氧化稳定性,其作用效果可与TBHQ媲美。     

低温等离子体对动物源食品中脂质氧化作用研究进展

低温等离子体作为一种新兴非热杀菌技术, 具有广谱杀菌作用, 在食品杀菌保鲜领域已有广泛的应用研究, 因其含有大量活性自由基,在杀死微生物同时能够促进脂质和蛋白质氧化,对产品品质造成一定影响。本文重点概述了低温等离子体处理对牛肉、鸡肉、猪肉、水产品、油脂和乳脂等产品中脂质氧化作用; 总结了处理时间、处理功率、处理电压、贮藏时间以及样品中不饱和脂肪酸含量等因素对脂质氧化的作用。为降低低温等离子体处理对脂质氧化的促进作用,减弱因脂质氧化对产品品质造成的负面影响,添加抗氧化成为一种有效的途径,因此,本文针对添加天然抗氧化剂降低低温等离子体处理食品中脂质氧化程度的研究内容进行概括总结以及研究前景展望。通过低温等离子体处理条件对动物源食品中脂质氧化影响进行概述, 以及抗氧化措施总结和展望,可为低温等离子体在食品保鲜领域的深入研究以及工业应用提供理论参考。     

Improved Electron Spin Resonance Spectroscopy with Different Sample Treatments to Identify Irradiated Sprout Seeds

Irradiation helps to reduce microbial load in sprout seeds and prevents the outbreak of sprout-related foodborne illness. In food materials of plant origins, irradiation produces free radicals in cellulose and crystalline sugars which could serve as irradiation detection markers in electron spin resonance (ESR) analysis. In the present research, radiation-induced free radicals were studied in the seeds of alfalfa and broccoli irradiated at 0, 2, 4, and 6 kGy. The effect of three different sample pretreatments, namely freeze-drying, alcoholic extraction, and nitric acid extraction (5, 10, and 15 %), was also investigated. Freeze-dried and alcoholic-extracted samples lacked radiation-induced ESR spectral characteristics. However, the sample treatment with 5 % nitric acid was found most appropriate to obtain clear evidence of irradiation. These findings indicate the possible need for different sample pretreatments for clear or improved ESR spectral features.     

降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究

本文建立了卷烟烟气中的气相自由基和固相自由基的检测方法,系统地研究了卷烟烟气气相和固相自由基的测定方法和降低卷烟烟气中自由基含量的工艺和技术,系统地进行了低自由基卷烟及其对照样品的生物医学评价工作。研究结果表明:以PBN为自旋捕捉剂捕集气相自由基用ESR检测的方法和以剑桥滤片捕集固相自由基用ESR检测的方法来分别检测气相自由基和固相自由基的方法是可行的。对研制的活性碳复合滤嘴卷烟烟气自由基进行了测定,结果表明:同对照卷烟相比,试验卷烟烟气气相自由基清除率最高时可达69.1%;优化了自由基清除剂配方,确定了在增塑剂中加入1.50%的SRM溶液制成醋纤活性碳复合滤嘴再制成卷烟的工艺方法生产低自由基低焦油5mg中南海卷烟,其烟气气相自由基清除率一般可稳定达到41.2%。系统地进行了低自由基卷烟及其对照样品的生物医学评价工作,包括急性中毒试验、生殖毒性试验、免疫功能试验、致突变性试验等,所检测的各项功能性指标均表明,低自由基卷烟的毒性明显低于同品牌的普通卷烟。      

Application of electron spin resonance (ESR) spectrometry in nutraceutical and food research

Electron spin resonance (ESR) spectroscopy is able to directly measure the chemical species with unpaired electrons and has been widely used in a number of research fields. This review focused on its application in nutraceutical and food research. Current status of ESR in free radical scavenging capacity estimation, food oxidative stability evaluation, Cu(2+) chelating capacity determination were summarized. Also discussed was the potential of ESR spin-label oximetry technique in examination of lipid peroxidation and oxygen diffusion-concentration products in liposomes, oxygen transport and depletion, and membrane structure and dynamic properties. In addition, ESR application in identifying and estimating irradiated foods including meat, fruits, vegetables, spices, cereal grains, and oil seeds was reviewed. Finally, the potential use of ESR technique in investigating microstructure change, phase transition and viscosity related properties during food formulation, processing, and storage was briefly mentioned, along with its potential in determination of radio-stability of food components. This review may provide some fundamental knowledge of ESR and its application in nutraceutical and food research.     

抗氧化肽延缓油脂氧化作用机制研究进展

油脂的氧化会引起食品质量劣变,影响其风味、色泽以及营养成分,寻找延缓油脂氧化的方法始终是产业发展的研究热点。抗氧化肽属于新型的抗氧化剂,然而其作用机制尚未完全了解。为推进肽在油脂体系中作用机制的认识,基于油脂氧化机理,系统梳理了抗氧化肽对油脂氧化各阶段诱因的抑制机制,主要归结于其多种功能的复杂相互作用,这些功能包括抑制活性氧生成,清除自由基,螯合促氧化金属离子,降低过氧化物的反应性。抗氧化肽清除自由基的抗氧化效果主要依赖其氨基酸残基组成,其中非极性氨基酸残基通过自由基加成作用,延缓油脂氧化起始期;极性不带电氨基酸残基通过将氢原子转移,形成抗氧化自由基来延迟油脂氧化的增长期;极性带正电荷氨基酸残基可以吸引负电荷自由基,如超氧阴离子自由基;相反地,极性带负电荷氨基酸残基可以通过排斥负电荷自由基从而减少金属离子促油脂氧化作用。     

Stability of patulin in a juice-like aqueous model system in the presence of ascorbic acid

In the present study, the stability of patulin in an aqueous juice-like model system was investigated. At acidic pH, the presence of ascorbic acid reduced the stability of patulin. After 34 days, patulin was reduced to 30% of its initial concentration in the presence of ascorbic acid compared to 68–71% in samples without ascorbic acid. Conditions during storage (presence of light, oxygen and/or metal ions) influenced the stability of patulin. Furthermore, it was possible to induce degradation of patulin by either generating hydroxyl radicals or by adding the rather stable radical diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Data from the present study indicate that patulin is decomposed by free radicals generated by oxidation of ascorbic acid to dehydroascorbic acid. Rapid oxidation of ascorbic acid in the presence of oxygen, catalysed by free metal ions, resulted in a decrease of patulin. After complete oxidation of ascorbic acid, no further patulin degradation was observed. In contrast, slow oxidation of ascorbic acid in the presence of metal-chelators induced a continuous, slow oxidation of patulin. Due to low oxygen content in the headspace of a food package, addition of ascorbic acid to products such as apple juice, prior to filling, cannot be considered as an effective decontamination strategy.     

顺磁共振测定姜油树脂的DPPH 自由基清除率

应用电子顺磁共振(ESR)方法测定姜油树脂对DPPH 自由基的清除效果,结果表明：当姜油树脂中姜辣素与DPPH 自由基的物质的量比达到2.0 时,5min 后就检测不出DPPH 自由基;姜辣素与DPPH 自由基物质的量比为0.25 时,可以清除50% 的DPPH 自由基。     

Oxidative stability of processed pork. Assay based on ESR-detection of radicals

The tendency to radical formation as an early event in lipid oxidation was used to characterise the oxidative stability of processed pork in an assay based on the spin trapping technique and electron spin resonance (ESR) spectroscopy. Pork cooked at different temperatures was evaluated, and it was found that heating at 95 °C resulted in higher radical formation than heating at 70 °C or at 120 °C. The tendency to formation of radicals (identified as carbon-centered radicals from the hyperfine coupling constants) was found to correlate with the rate of oxygen depletion as measured electrochemically, and the ESR assay should be further explored as a tool for the prediction of oxidative stability of meat products.