花椒醇提物抗氧化性分析及應(yīng)用

王 孟,呂 倩，董林娟

(1.陜西服裝工程學(xué)院,陜西 咸陽 712046；2.陜西省渭南市食品藥品檢驗(yàn)所，陜西 渭南 714000)

在我國花椒籽的產(chǎn)量十分豐富，但是利用率相對(duì)較低，一般情況下，花椒籽會(huì)被用作燃料或者是肥料，花椒籽是一種天然的物質(zhì)，其內(nèi)部可能含有大量的活性物質(zhì)，但是對(duì)其活性例如抗氧化性的研究相對(duì)較少，目前對(duì)于花椒籽的研究相對(duì)較為局限，研究內(nèi)容也相對(duì)較少?；ń纷褖赫コ傻闹参镉统尸F(xiàn)出了深褐色，說明花椒籽是一種天然的優(yōu)質(zhì)原料，也是一種急需開發(fā)的重要資源[1]。該研究通過實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)花椒醇提物進(jìn)行提取，對(duì)其抗氧化性進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其在食物保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行討論，為拓寬花椒籽的附加價(jià)值奠定基礎(chǔ)。

1 材料與儀器

為了對(duì)花椒醇提物的抗氧化性進(jìn)行分析，研究所采用的花椒籽生產(chǎn)于四川金陽縣，同時(shí)還從冷鮮肉連鎖店購置了冷凍的豬后腿肉。

主要的試劑有成都市科龍化工試劑廠所生產(chǎn)的氫氧化鈉、如吉生物科技所生產(chǎn)的胃蛋白酶、北京生物科技有限公司生產(chǎn)的牛肉膏、上海原液生物科技有限公司所生產(chǎn)的堿性蛋白酶。

主要儀器包括:電子天平，Sartorius CP225D型；滅菌器，SYQ-DSX-280B型；工作臺(tái)，SW-CJ型；培養(yǎng)箱，HZQ-A型；干燥劑，SCIENTZ-12N型；離心機(jī)，ST16R型；光度計(jì)，3100型；水浴鍋，HH-2型；pH計(jì),BP-20型；冰箱,BCD-224型；電加熱套,ZDHW型；蒸發(fā)器,52AA型；粉碎機(jī),FW177型；清潔器,KQ5200DB型。

2 花椒醇提物的提取及生物活性研究

首先對(duì)花椒籽進(jìn)行脫色處理，將脫色后的花椒籽殘?jiān)胖糜跓?，按? ∶10的比例加入乙醇浸泡24 h，乙醇的濃度分別為60%、70%、80%、95%，在浸泡24 h以后，使用超聲提取的方法提取三次，然后對(duì)提取液進(jìn)行合并處理，將合并后的提取液放置于真空濃縮設(shè)備中，對(duì)其進(jìn)行真空濃縮處理，直至提取液中沒有乙醇味散出為止。然后用超純水洗下燒杯壁上的物質(zhì)，將這部分物質(zhì)也放置到真空濃縮設(shè)備中進(jìn)行處理，處理以后放置于提取液中。對(duì)真空濃縮后的提取液進(jìn)行干燥處理，此時(shí)就可以得到不同濃度的醇提物，將醇提物放置于冰箱中，冰箱設(shè)置溫度為-20 ℃，放置于冰箱中主要是為了對(duì)醇提物進(jìn)行保鮮。

為了研究花椒醇提物的抗氧化能力，首先需要對(duì)花椒醇提物的成分進(jìn)行研究，成分的研究參考相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)花椒醇提物中是否含有黃酮、蛋白酶以及多肽等物質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，對(duì)花椒醇提物的總酚含量進(jìn)行測定，對(duì)花椒醇提物的總黃酮含量進(jìn)行計(jì)算，這一步的研究可以為其抗氧化性出現(xiàn)的原因進(jìn)行合理的解釋，同時(shí)，還可以為花椒醇提物其它類型的研究奠定基礎(chǔ)[2]。

為了研究花椒醇提物的抗氧化性，首先取少量的花椒醇提物放置于燒杯，然后使用pH值為10.5的氨水將花椒醇提物溶解，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將溶解后的溶液pH值調(diào)節(jié)到7左右，然后使用蒸餾水進(jìn)行定容稀釋。稀釋后的溶液分為6種類型，濃度分別為0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、0.4 mg/mL、0.6 mg/mL、0.8 mg/mL、1.0 mg/mL，對(duì)每個(gè)濃度溶液的抗氧化性進(jìn)行三次測定。在對(duì)溶液進(jìn)行測定的過程中，使用普魯士藍(lán)法對(duì)溶液的總還原能力進(jìn)行測定，使用相關(guān)文獻(xiàn)中的方法對(duì)其總氧化能力進(jìn)行測定，并測試在695 nm處溶液的吸光值[4]。

為了研究花椒醇提物在食物保鮮中的應(yīng)用，將當(dāng)日購買的豬后腿肉進(jìn)行滅菌處理，滅菌處理時(shí)間為15 min，然后將肉切成5 g左右的肉塊，將肉塊分為5組進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，這5組肉塊中分別放入濃度為0.5%的花椒醇提物、濃度為1.5%的花椒醇提物、濃度為2.5%的花椒醇提物、濃度為0.04%的Nisin溶液超純水，每組試驗(yàn)中加入溶液的質(zhì)量和肉塊的總質(zhì)量為300毫克，浸泡的時(shí)間為5 min。浸泡以后，將肉塊取出，放置5 ℃左右的冰箱中進(jìn)行冷藏。

每隔3 h將肉塊取出，對(duì)其理化指標(biāo)以及微生物含量進(jìn)行測定，每個(gè)指標(biāo)都平行測定三次，求平均值，以此保障測定結(jié)果的合理性及準(zhǔn)確性。

3 花椒醇提物抗氧化性分析

3.1 還原能力測定實(shí)驗(yàn)

花椒籽醇提物總還原能力的測定結(jié)果如圖1所示，對(duì)圖1進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著花椒醇提物濃度的增大，其還原能力也在逐漸增大，總還原能力從強(qiáng)到弱排序?yàn)閂C>PG>80%EE>70%EE>60%EE>95%EE，與花椒醇提物相比，VC和PG兩種物質(zhì)的吸光值相對(duì)較高，證明花椒醇提物雖然具有一定的還原能力，但是其還原能力相對(duì)較低，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[5]。

3.2 DPPH自由基能力測定實(shí)驗(yàn)

花椒醇提物消除DPPH自由基能力的測定結(jié)果如圖2所示，通過對(duì)圖2進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在濃度為0.01 mg/mL～0.1 mg/mL的范圍內(nèi)，隨著花椒醇提物濃度的不斷升高，其消除能力也在逐漸增強(qiáng)，其消除能力的排序結(jié)果為VC>60%EE >80%EE>95%EE>70%EE。由此可見，VC在消除DPPH自由基方面能力相對(duì)較強(qiáng)，在濃度0.02 mg/mL時(shí)就已達(dá)到飽和值。其IC50的測定結(jié)果小于0.01 mg/mL。60%EE 、70%EE、80%EE、95%EE的IC50測定結(jié)果分別為0.065 mg/mL、0.088 mg/mL、0.075 mg/mL、0.087 mg/mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，花椒醇提物具有很強(qiáng)的DPPH自由基消除能力，且隨著花椒醇提物濃度的逐漸升高，消除DPPH自由基的能力也在逐漸增強(qiáng)，這主要是因?yàn)榛ń反继嵛镏泻写罅康狞S酮和多酚，黃酮和多酚都屬于活性物質(zhì)，具有較強(qiáng)的DPPH自由基消除能力。

圖1 花椒醇提物還原能力測定結(jié)果Fig.1 Determination of reducing ability of alcohol extract

圖2 花椒醇提物消除DPPH自由基能力圖Fig.2 Capability of eliminating DPPH free radicals by alcohol extract of Zanthoxylum bungeanum

3.3 ABTS自由基能力測定實(shí)驗(yàn)

花椒醇提物消除ABTS自由基的能力如圖3所示，通過圖3可以發(fā)現(xiàn)，VC、PG以及各種濃度的花椒醇提物隨著濃度的逐漸升高，其消除ABTS自由基的能力也在逐漸的增強(qiáng)，不同濃度的醇提物在消除ABTS自由基方面能力差異不大，但是均高于PG，當(dāng)濃度為1 mg/mL時(shí)，其消除ABTS自由基的能力就達(dá)到了PG的兩位，基本與VC一致。通過對(duì)IC50數(shù)值進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，60%濃度的花椒醇提物消除ABTS自由基的效果相對(duì)較好，其次是70%濃度的花椒醇提物和80%濃度的花椒醇提物，95%濃度的花椒醇提物IC50數(shù)值為0.57 mg/mL，這證明花椒醇提物具有很強(qiáng)的消除ABTS自由基的能力，這也主要是因?yàn)榛ń反继嵛镏泻写罅康狞S酮和多酚，較低濃度的醇提物中黃酮和多酚的含量相對(duì)較多，消除ABTS自由基的能力也就相對(duì)較強(qiáng)。

圖3 花椒醇提物消除ABTS自由基能力圖Fig.3 Capacities of ABTS free radicals eliminated by alcohol extract of Zanthoxylum bungeanum

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，花椒醇提物具有一定的還原作用，但是還原能力相對(duì)較弱，花椒醇提物消除DPPH自由基的能力相對(duì)較強(qiáng)，消除ABTS自由基的能力也相對(duì)較強(qiáng)，證明花椒醇提物具有很強(qiáng)的抗氧化作用，其中60%濃度的花椒醇提物在消除DPPH自由基能力方面，其IC50的測定數(shù)值為0.065 mg/mL，證明60%濃度的花椒醇提物在消除DPPH自由基的能力最強(qiáng)，同時(shí)，60%濃度花椒醇提物在消除ABTS自由基方面，其IC50數(shù)值相對(duì)降低，證明60%濃度的花椒醇提物在消除ABTS方面效果較好，綜合而言，60%濃度的花椒醇提物抗氧化作用較強(qiáng)。

花椒醇提物產(chǎn)生抗氧化作用的主要原因在于花椒醇提物會(huì)中含有大量黃酮和多酚，黃酮和多酚都屬于活性物質(zhì)，因此，具有相對(duì)較強(qiáng)的抗氧化作用，同時(shí)，60%濃度的花椒醇提物中黃酮和多酚的含量最高，因此，60%濃度的花椒醇提物抗氧化作用最強(qiáng)。

4 花椒醇提物在食物保鮮中的應(yīng)用研究

4.1 抑菌能力實(shí)驗(yàn)

為了研究花椒醇提物是否能用于食品保鮮領(lǐng)域，則需要對(duì)花椒醇提物的抑菌能力進(jìn)行研究，抑菌能力越強(qiáng)，證明花椒醇提物在食物保鮮領(lǐng)域應(yīng)用的效果就越強(qiáng)[6]。同時(shí)還需要對(duì)不同濃度花椒醇提物的抑菌效果進(jìn)行研究，以此發(fā)現(xiàn)在食品保鮮領(lǐng)域應(yīng)用的最佳花椒醇提物濃度。

不同濃度花椒醇提物的抑菌能力測定結(jié)果如表1所示，通過對(duì)表1進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，70%濃度的花椒醇提物對(duì)于大腸桿菌的抑制效果最好，抑菌的直徑可以達(dá)到16.74 mm，95%濃度的花椒醇提物抑制大腸桿菌的效果次之，60%濃度的花椒醇提物和80%濃度的花椒沉積物并沒有產(chǎn)生抑制大腸桿菌的效果。在抑制金黃色葡萄球菌方面，60%濃度的花椒沉積物效果較好，95%濃度的花椒醇提物效果次之，80%濃度的花椒醇提物并沒有產(chǎn)生抑制該細(xì)菌的效果。在抑制沙門氏菌方面，60%濃度的花椒醇提物效果較好，其抑菌直徑可以達(dá)到17.38 mm，70%濃度的花椒醇提物和95%濃度的花椒醇提物并沒有產(chǎn)生抑制該細(xì)菌的效果。在抑制枯草芽孢桿菌方面，80%濃度花椒醇提物效果相對(duì)較好，抑菌的直徑可以達(dá)到17.73 mm，四種濃度的花椒醇提物都已經(jīng)發(fā)揮了抑制枯草芽孢桿菌的效果。

表1 花椒醇提物抑菌能力Tab.1 Bacteriostasis of alcohol extracts from Zanthoxylum bungeanum

4.2 抑菌能力結(jié)論

不同濃度的花椒醇提物在抑制不同菌種方面都可以發(fā)揮很好的作用。通過分析發(fā)現(xiàn)，不同濃度的花椒醇提物在抑制細(xì)菌方面產(chǎn)生了一定的差異，這種差異的產(chǎn)生導(dǎo)致不能確定何種濃度的花椒醇提物才具有最好的抑菌能力，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)榛ń反继嵛镏心承┗钚猿煞州^為復(fù)雜，這些活性成分的抑菌機(jī)理也各不相同，例如，如果活性成分中含有酚羥基，酚羥基就可以與蛋白質(zhì)相結(jié)合，進(jìn)而使得蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了破壞，細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)會(huì)產(chǎn)生解體，進(jìn)而產(chǎn)生了抑菌效果。在另一方面，不同濃度的花椒醇提物極性也各不相同，溶解物質(zhì)的能力也存在一定的差異，不同細(xì)菌對(duì)于不同物質(zhì)具有不同的敏感性，因此試驗(yàn)中，不同濃度的化學(xué)沉積物抑制各種細(xì)菌的能力也產(chǎn)生了一定的差異。

5 結(jié)論

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，花椒醇提物具有很強(qiáng)的抗氧化能力，不同濃度花椒醇提物的抗氧化能力不同，60%濃度的花椒醇提物抗氧化作用最強(qiáng)，這主要是因?yàn)榛ń反继嵛镏泻幸欢康狞S酮以及多酚，兩種物質(zhì)具有很強(qiáng)的抗氧化能力，同時(shí)60%濃度的花椒醇提物中黃酮和多酚的含量最高，因此該濃度下的花椒醇提物抗氧化作用最強(qiáng)，在另一方面，花椒醇提物就一定的抑菌效果，不同濃度的花椒醇提物對(duì)于不同類型細(xì)菌的抑制能力各不相同，因此，花椒醇提物可以在食品保鮮領(lǐng)域得到推廣以及應(yīng)用。