啤酒花廢棄枝葉的營養(yǎng)成分及抗氧化活性研究

白姍姍，劉博奧，劉玉梅(新疆大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，新疆烏魯木齊830046)

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啤酒花廢棄枝葉的營養(yǎng)成分及抗氧化活性研究

白姍姍，劉博奧，劉玉梅
(新疆大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，新疆烏魯木齊830046)

摘要：比較了新疆種植的札一和馬可波羅2種啤酒花廢棄枝葉的主要營養(yǎng)成分、礦物元素含量及乙醇提取物的抗氧化活性。結(jié)果表明，2種啤酒花廢棄枝葉中總蛋白質(zhì)、粗脂肪、總多糖、總黃酮、總多酚以及微量元素的含量差異明顯，除總蛋白外，馬可波羅品種的其他營養(yǎng)成分含量均明顯高于札一，兩者的礦物元素含量中以Fe含量最高，Sr次之。以羥基自由基清除能力和DPPH自由基清除能力為考核指標(biāo)，考察了2個(gè)品種啤酒花廢棄枝葉70 %乙醇提取物的抗氧化活性，結(jié)果表明，在兩種抗氧化體系中提取物均表現(xiàn)出一定的抗氧化活性，其中，DPPH自由基的清除能力要高于羥基自由基的清除能力，但均低于對(duì)照品合成抗氧化劑BHT。

關(guān)鍵詞：啤酒花廢棄枝葉；抗氧化；DPPH自由基；羥基自由基

啤酒花(Humulus Lupulus L.)為桑科葎草屬多年生草質(zhì)蔓生藤本植物，學(xué)名蛇麻，屬于單性花，雌雄異株，其雌性球穗花序簡稱酒花[1]，主要用于啤酒釀造工業(yè)，能夠賦予啤酒特殊香味并具有防腐的特性[2]，被稱為“啤酒的靈魂”。啤酒花作為重要的藥用植物，具有健胃消食、安神利尿的功效，可以治療失眠、頭痛，緩解精神緊張，促進(jìn)消化[3]。我國藥典上記載啤酒花可用于治療肺結(jié)核、風(fēng)濕病、麻風(fēng)病等[4-5]。由于啤酒花的特殊風(fēng)味和殺菌功效，也逐漸應(yīng)用于啤酒釀造和制藥以外的保健品、食品和化妝品等工業(yè)[6]。

啤酒花的主要產(chǎn)地是北緯30～60度的美洲、亞洲和歐洲[7]，甘肅和新疆是我國的主要產(chǎn)地，除少量出口外，主要銷售國內(nèi)各啤酒廠[8-9]。啤酒花采摘期間會(huì)有大量的枝葉被廢棄，已有研究發(fā)現(xiàn)，啤酒花廢棄枝葉的提取物具有潛在的抗菌和抗氧化活性[10]，是目前尚未開發(fā)的農(nóng)副產(chǎn)品，對(duì)其研究和利用具有重要意義[11]。本文分析了新疆大面積種植的香型啤酒花札一和高酸型啤酒花馬可波羅采收后廢棄枝葉中的營養(yǎng)成分，并對(duì)其醇提物清除羥基自由基和DPPH自由基的抗氧化活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以期為啤酒花廢棄枝葉的進(jìn)一步開發(fā)利用提供新的思路。

1　材料與方法

1.1材料、試劑及儀器

原料：新疆三寶樂農(nóng)業(yè)科技有限公司種植的札一和馬可波羅2個(gè)品種的啤酒花廢棄枝葉。

試劑：2,2-二苯基-1-三硝基苯肼自由基(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，簡稱DPPH)，Sigma-Aldrich公司；2,6-二叔丁基對(duì)甲酚(BHT)，亞油酸，鄰二氮菲，硫酸亞鐵，雙氧水，氯化亞鐵，濃硫酸，苯酚等均為分析純，購于當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)試劑商店。

儀器設(shè)備：KQ-100VED型三頻數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；BS210S型天平，德國賽多利斯；電熱恒溫培養(yǎng)箱，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；UV-5300PC型紫外/可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；Anke. TGL-16G型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；HH-S4型數(shù)顯恒溫水浴，金壇市醫(yī)療儀器廠生產(chǎn)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1水分含量的測定

采用直接干燥法[12]。

1.2.2蛋白質(zhì)含量的測定

采用常量凱氏定氮法[13]。

1.2.3脂肪含量的測定

采用索氏提取法[13]。

1.2.4微量元素的測定

參照王瑤等[14]的方法，將樣品炭化、消化后使用ICP-MS法測定其微量元素含量。

1.2.5總多糖、總黃酮和總多酚含量的分析

1.2.5.1樣品處理

測定總多糖、總黃酮和總多酚時(shí)樣品溶液的制備：將啤酒花廢棄枝葉干燥粉碎后備用，準(zhǔn)確稱取用石油醚脫脂后的樣品1.0000 g，用15 mL 70 %乙醇溶劑萃取，每次萃取30 min(期間超聲波輔助提取15 min)；真空抽濾，濾渣重復(fù)提取2次。過濾后合并濾液，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中用70 %乙醇定容，混合均勻，供總多糖、總黃酮和總多酚含量的分析，測定時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的稀釋處理。

1.2.5.2多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法[13]。

1.2.5.3總黃酮含量的測定

采用AlCl3比色法[15]。

1.2.5.4總多酚含量的測定

參考Vinson等的方法，采用福林酚比色法(Folin-Ciocalteu)測定[16]。

1.2.6羥基自由基的清除能力評(píng)價(jià)

采用鄰二氮菲-Fe2+-H2O2法[17]，鄰二氮菲可與Fe2+生成穩(wěn)定的橙色絡(luò)合物，在536 nm處有最大吸收峰。H2O2-Fe2+體系通過Fenton反應(yīng)產(chǎn)生·OH，鄰二氮菲-Fe2+水溶液可以被·OH氧化為鄰二氮菲-Fe3+，其最大吸收峰消失。當(dāng)體系中存在抗氧劑時(shí)，會(huì)使Fe2+轉(zhuǎn)換為Fe3+的反應(yīng)受到抑制，因此可以通過比色法監(jiān)測A536 nm的變化來反映抗氧化劑的抗氧化能力[18]。

清除率E(%)=[(Ab-Ac)/(Ad-Ac)]×100。

式中：E為羥基自由基清除率；Ab為加樣品時(shí)溶液的吸光度；Ac為本底吸光度(以0.01 %的H2O2代替樣品溶液)；Ad為未加樣品時(shí)溶液的吸光度。

1.2.7DPPH自由基的清除能力評(píng)價(jià)

采用DPPH法[19]，DPPH在有機(jī)溶劑中以一種穩(wěn)定的含氮自由基的形式存在，其甲醇溶液呈深紫色，在515～517 nm處有最大吸收峰。當(dāng)有抗氧化劑存在時(shí)，孤對(duì)電子被配對(duì)，吸收光譜強(qiáng)度就會(huì)消失或減弱，其清除率活性的高低可通過測定加入抗氧化劑前后吸收光譜減弱的程度來評(píng)價(jià)[20]。

清除率D(%)=[1-Ai/Aj]×100。

式中：D為DPPH自由基清除率；Ai為加樣品時(shí)溶液的吸光度；Aj為未加樣品時(shí)溶液的吸光度。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果均采用Microsoft Excel或OriginPro 8.6專業(yè)軟件來處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（means±standard deviation）。

2　結(jié)果與分析

2.1葡萄糖、總黃酮和總多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用苯酚-硫酸法對(duì)上述配置的系列葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液在487.5 nm下進(jìn)行吸光值測定，以葡萄糖濃度- A487.5 nm吸光值進(jìn)行線性回歸，見圖1A，得到回歸方程：A487.5 nm= 9.2783C+0.0246，R2=0.9998，線性范圍0.01～0.08 mg/mL；采用蘆丁比色法，以蘆丁濃度- A510 nm吸光值作圖，見圖1B，得到線性回歸方程，為總黃酮濃度A510 nm=13.9373 C-0.0011，相關(guān)系數(shù)R2=0.9999，線性范圍8.728～69.824mg/L；采用福林酚比色法，以沒食子酸濃度-A760 nm吸光值作圖，見圖1C，得到回歸方程，為總多酚濃度C=8.4531 A760 nm-0.45325，相關(guān)系數(shù)R2=0.9978，線性范圍0.88～10.63 mg/L。

2.2啤酒花廢棄枝葉中各成分的含量

以水分、總蛋白質(zhì)、粗脂肪、總多糖、總黃酮、總多酚、礦物元素等7個(gè)考察指標(biāo)對(duì)比了札一和馬可波羅2種啤酒花中的成分含量，結(jié)果見表1。

表1　不同品種的啤酒花廢棄枝葉中各成分的含量　(w/w,%)

由表1可以看出，2種啤酒花廢棄枝葉各成分含量有一定的差異，馬可波羅品種的水分、粗脂肪、總黃酮、總多酚、總多糖含量均高于札一。而札一的總蛋白質(zhì)含量高于馬可波羅。此基本營養(yǎng)成分中，2種樣品的總蛋白質(zhì)含量較多，總多酚和總黃酮含量較少。

圖1　葡萄糖(A)、總黃酮(B)和總多酚(C)的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3啤酒花廢棄枝葉中礦物元素的含量

測定了Be、V、Ga、Rb、Cs、Sr、Ba、Li、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb共19種元素的含量，見表2。

表2　不同品種的啤酒花廢棄枝葉中礦物元素的對(duì)應(yīng)含量　(mg/kg)

由表2可看出，2種啤酒花廢棄枝葉中的微量元素含量存在較大的差異，通過比較可知，除了Sr之外，所測得所有元素均為札一高于馬可波羅。其中，F(xiàn)e在2個(gè)樣品中含量最高。

Fe是動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的微量營養(yǎng)元素，在動(dòng)物體生理代謝活動(dòng)過程中起重要作用，缺Fe會(huì)導(dǎo)致貧血，免疫力降低，增加細(xì)菌和寄生蟲感染的敏感性[21]。與常見的飼草苜蓿和玉米秸稈相比，啤酒花廢棄枝葉中的Fe含量是苜蓿葉的3.3倍左右，是玉米秸稈的2.0倍左右（苜蓿葉和玉米秸稈中Fe的含量分別為454.33 μg/g[22]、759 μg/g[23]）。

啤酒花廢棄枝葉中Sr的含量僅次于Fe，含量較高。Sr是生物體內(nèi)的一種必需微量元素，是骨骼的重要組成部分，它的攝取主要來自飲食、飲用水和藥物，主要通過腸胃吸收進(jìn)入血液循環(huán)[24]。此外，2個(gè)樣品均含有豐富的Cu、Zn、Mn、Co等微量元素，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。

2.4啤酒花廢棄枝葉提取體外物抗氧化活性評(píng)價(jià)

2.4.1清除羥基自由基能力的評(píng)價(jià)

羥基自由基是一種氧化能力很強(qiáng)的活性氧自由基，可引起機(jī)體組織器官病變[25]。在體外實(shí)驗(yàn)體系中，通過評(píng)價(jià)羥基自由基清除能力來選擇抗氧化劑具有重要意義。樣品的清除能力通常以清除體系中50 %羥基自由基的最小濃度EC50（半數(shù)清除率）來衡量。EC50值越小，樣品清除羥基自由基能力越強(qiáng)（見圖2a）。

圖2　啤酒花廢棄枝葉的70 %乙醇提取物清除·OH自由基(a) 和DPPH自由基(b)的清除率曲線

由圖2a可知，札一和馬可波羅均具有一定的清除羥基自由基的能力。馬可波羅清除羥基自由基的能力大于札一，但兩者均弱于對(duì)照品合成抗氧化劑BHT。

2.4.2清除DPPH自由基能力的評(píng)價(jià)

DPPH清除實(shí)驗(yàn)是一種應(yīng)用廣泛的抗氧化能力評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)為靈敏度高、重現(xiàn)性好，且方法較為簡易，可以很好地評(píng)估自由基清除劑的活性[26-27]。清除活性通常以清除體系中50 % DPPH自由基的半數(shù)清除率EC50來衡量，該值越小的樣品，清除DPPH自由基的能力越強(qiáng)（見圖2b）。

由圖2b可知，2個(gè)樣品的提取物均具有清除DPPH自由基的作用，且隨著質(zhì)量濃度的增加，清除能力均逐漸增加。札一啤酒花提取物的清除能力相對(duì)較弱，馬可波羅啤酒花提取物的清除率隨濃度的變化與BHT的變化趨勢極為相近，但清除率低于對(duì)照品BHT。

表3為2種提取物清除羥基自由基和DPPH自由基能力的半數(shù)清除率。結(jié)果表明，2種酒花廢棄枝葉的半數(shù)清除率EC50值均高于對(duì)照品BHT，且清除羥基自由基的EC50值明顯高于清除DPPH自由基的EC50值，說明上述提取物對(duì)羥基自由基的清除能力要弱于對(duì)DPPH自由基的清除能力。

表3　2種啤酒花廢棄枝葉的70 %乙醇提取物清除·OH 和DPPH自由基的半數(shù)清除率(EC50值)

3　結(jié)論

以新疆種植的啤酒花札一和馬可波羅的廢棄枝葉為原料，對(duì)其中的營養(yǎng)成分進(jìn)行測定。結(jié)果顯示，香型啤酒花札一的總蛋白質(zhì)含量較高，而高酸型啤酒花馬可波羅的粗脂肪、總多糖、總黃酮和總多酚的含量均高于札一。使用ICP-MS的方法分析了2種啤酒花廢棄枝葉中的19種微量元素的含量，通過比較發(fā)現(xiàn)，除Sr之外，其他測定元素含量均為札一高于馬可波羅。通過清除羥基自由基和清除DPPH自由基的抗氧化研究發(fā)現(xiàn)，啤酒花廢棄枝葉的乙醇提取物具有清除羥基自由基和DPPH自由基的能力，且對(duì)羥基自由基的清除能力要弱于對(duì)DPPH自由基的清除能力；樣品濃度越高，清除效果越強(qiáng)，但2種體系的清除能力均低于合成抗氧化劑BHT。

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Nutritional Ingredients and Antioxidant Activity of Abandoned Hop Branches and Leaves

BAI Shanshan, LIU Boao and LIU Yumei
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University, Urmuqi,Xinjiang 830046, China)

Abstract：The main nutritional components, mineral elements content, and the antioxidant activity of ethanol extracts of the abandoned branches and leaves of two kinds of hops including Marco Polo and SA-1 planted in Xinjiang were compared. The results suggested that, there were significant difference in the content of total proteins, fats, polysaccharides, flavonoids, polyphenols and trace elements between Marco Polo and SA-1 (their content in Marco Polo evidently higher than that in SA-1 except total proteins), and Fe content was the highest in trace elements in both Marco Polo and SA-1 (Sr content comes second). The scavenging capability of hydroxyl free radicals and DPPH free radicals were used as the evaluating indexes to evaluate the antioxidant activity of 70 % ethanol extracts of both the two hop species. The results suggested that, ethanol extracts of both the two hop species exhibited certain antioxidant activities, and DPPH radicals scavenging capability was stronger than hydroxyl free radicals scavenging capability, however, their antioxidant activities were still lower than BHT.

Key words：abandoned hop branches and leaves; antioxidant ability; DPPH free radicals; Hydroxyl free radicals

作者簡介：白姍姍(1991-)，女，甘肅人，在讀碩士研究生，研究方向：分析化學(xué)，E-mail：1434246205@qq.com。

收稿日期：2015-11-27

DOI：10.13746/j.njkj.2015446

中圖分類號(hào)：TS262.5；TS262.52；TS262.54

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-9286（2016）03-0061-04

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2016-01-28；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160128.1507.008.html。