谷物如小麦、荞麦、玉米和大米等或高淀粉含量的果蔬如马铃薯、甘薯和芋艿等是人类的主要能量和营养来源,其中,大米、小麦和玉米占世界食物来源的50%,大米是亚太地区17个国家、南北美洲9个国家以及非洲8个国家的主食。随着世界人口数量的增加,农业发展将越来越迅速,2017年,世界范围内玉米、小麦和大米的产量已分别达到了10.3亿、7.5亿、5.0亿万吨。这些农产品除了提供人们所需的碳水化合物、蛋白质和脂肪外,还提供了维生素、矿物质以及酚酸化合物。随着农产品的消耗,将会产生越来越多的副产物如麸皮等,这将成为酚酸的重要来源。
酚酸广泛存在于植物的根茎叶等部位,在植物组织中大部分以结合态形式存在。不同作物中酚酸构成如表1-3所示。
表1-3 不同作物中酚酸的构成
一、大米中的酚酸
大米主要由胚乳、胚芽和麸皮构成,胚乳约占总重量的80%,胚芽和麸皮因品种和产地而异,通常约占10%。大米中含有大量的苯甲酸和肉桂酸类衍生物,主要是阿魏酸及其二聚体(见表1-4),还含有单宁类物质。植物中酚酸化合物多存在于麸皮层,因而粗大米的抗氧化活性要高于精制大米。此外,有色大米抗氧化和清除自由基活性要高于白色大米,黑米因其高含量的酚酸而被认为是最有营养的大米。碾磨、烹饪以及浸泡等加工过程会造成酚酸的损失,且加工越精细,损失越严重。
表1-4 大米中的酚酸化合物
(续上表)
二、小麦中的酚酸
小麦是世界主要谷物之一,用于制作面条、面包、饼干等。小麦胚乳、麸皮及胚芽分别占总重量的81%~84%、14%~16%、2%~3%。麸皮中的酚酸对人类营养和健康有重要影响。酚酸在小麦中以游离态、结合态或化合态的方式存在(见表1-5),但游离态含量很少,多与细胞壁多糖紧密相连。小麦种类不同,所含的酚酸种类也不一样,但发现的酚酸多为阿魏酸、对香豆酸和香草酸,只有少量的丁香酸和原儿茶酸。
表1-5 小麦中的酚酸化合物
(续上表)
三、玉米中的酚酸
玉米是世界主要的粮食作物之一,其含有大量酚酸(见表1-6),其中黄玉米中分离出的酚酸有对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、对香豆酸等。
阿魏酸及阿魏酸二聚体在玉米麸皮中含量最高,而在玉米胚乳和胚芽中含量较低。玉米麸皮主要由多糖和纤维素构成,其中多糖占细胞壁构成的50%以上,主要由木糖和阿拉伯糖组成。肉桂酸在脱淀粉玉米麸皮中的含量达4%~5%,主要为阿魏酸和对香豆酸,其通过酯键与多聚物相连。玉米在不同生长阶段酚酸含量不同。
表1-6 玉米中的酚酸化合物
(续上表)
四、马铃薯中的酚酸
马铃薯是欧美等发达国家食用最多的蔬菜,同时在发展中国家其消费量也在快速增长。作为主食,与其他蔬菜和消费量低很多的食物相比,马铃薯具有独特的作用。
马铃薯块茎中酚类化合物丰富,其含量占干重的0.1%~0.3%,主要存在于皮层之间。马铃薯中的酚酸有咖啡酸、原儿茶酸、绿原酸、桂皮酸等,其中主要酚酸为原儿茶酸、咖啡酸和绿原酸。不同品种马铃薯块茎中酚酸的成分及含量存在差异(见表1-7),此外,不同的生长环境如温度、光照、降雨量等也会影响马铃薯中总酚和单体酚酸含量。
表1-7 不同品种马铃薯块茎中的酚酸含量
(续上表)
数据来源:蔡力创,等.不同产地马铃薯果肉与皮中总酚和单体酚类物质的测定与比较.食品科学,2012(33).
五、其他作物中的酚酸
除上述四种主要作物外,在许多其他作物如甘薯、黑麦、燕麦等中也发现了相当含量的酚酸(见表1-8),酚酸对这些作物制品的营养、抗氧化等特性有重要影响。
表1-8 其他作物中的酚酸