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      黑小麥麩皮抗氧化活性成分提取及其抗氧化能力評(píng)價(jià)

      2021-01-28 07:19:02于章龍謝颯英孫元琳郭園園劉峰娟
      糧油食品科技 2021年1期
      關(guān)鍵詞:麩皮酚類(lèi)總酚

      于章龍 ,劉 瑞 ,宋 昱 ?,謝颯英 ,蔡 岳 ,孫元琳,郭園園,劉峰娟

      (1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 棉花研究所,山西 運(yùn)城 044000;2. 運(yùn)城學(xué)院 生命科學(xué)系,山西 運(yùn)城 044000;3. 河津市通河食品有限公司,山西 運(yùn)城 044000)

      麩皮是谷物加工的副產(chǎn)物,主要由皮層和糊粉層所組成。在實(shí)際制粉工藝中,提取胚和胚乳后的殘留物統(tǒng)歸為麩皮,約占籽粒重量的22%~25%左右[1]。麩皮中的維生素、礦物質(zhì)等較胚乳含量豐富,且富含多種生理活性物質(zhì),其中酚類(lèi)物質(zhì)研究是熱點(diǎn)之一[2-3]。麩皮中主要酚類(lèi)物質(zhì)包括酚酸、黃酮、木酚素等。酚酸主要為阿魏酸,約占麩皮的 0.4%~0.7%,黃酮約占麩皮的0.2%[4-6]。大量研究證明,谷物中的酚類(lèi)化合物作為重要的膳食抗氧化組分,對(duì)預(yù)防人類(lèi)機(jī)體氧化應(yīng)激和心血管疾病具有突出的防護(hù)作用[7-8]。全谷物攝入對(duì)慢性疾病的預(yù)防作用主要?dú)w功于膳食纖維及其與之共價(jià)鍵連接的酚酸類(lèi)物質(zhì),被稱為“膳食纖維-酚類(lèi)抗氧化劑復(fù)合物”[9]。而此類(lèi)活性物質(zhì)主要存在于谷物麩皮中。黑小麥?zhǔn)侵阜N子的顏色較深,呈藍(lán)、紫、紫黑、黑等顏色小麥的統(tǒng)稱,是目前研究機(jī)構(gòu)采取不同的育種手段而培育出來(lái)的特型優(yōu)質(zhì)小麥。黑小麥麩皮中不僅富含酚酸、黃酮且富含花青素[10-11]。本研究以黑小麥麩皮為原料提取抗氧化活性成分并對(duì)其抗氧化活性進(jìn)行評(píng)價(jià),為黑小麥副產(chǎn)物的深加工及利用提供理論參考。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      運(yùn)黑14207麩皮:山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所制??;1,1-二苯代苦味?;杂苫?、2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯噻唑啉-6-磺酸二銨鹽、福林試劑、沒(méi)食子酸,均為分析純:天津市大茂化學(xué)試劑廠。

      1.2 主要儀器設(shè)備

      UV-9000S 可見(jiàn)-紫外分光光度計(jì):上海元析儀器有限責(zé)任公司;2XZ-4B型真空冷凍干燥機(jī):浙江臨海市永昊真空設(shè)備有限公司;KS-100AL超聲清洗機(jī):深圳市潔康洗凈電器有限公司;RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海亞榮生化儀器廠;JMFB70*30實(shí)驗(yàn)室小麥磨粉機(jī):中儲(chǔ)糧公司。

      1.3 試驗(yàn)方法

      1.3.1 運(yùn)黑14207麩皮制備

      按照GB/T20571—2006標(biāo)準(zhǔn)磨粉,并獲得試驗(yàn)材料麩皮。然后,將麩皮于-18 ℃下放置24 h,再經(jīng)真空冷凍干燥24 h后放入自封袋冷藏備用。

      1.3.2 溶劑配制及萃取方法

      分別配制50%、75%、100%甲醇、乙醇、丙酮溶液,以蒸餾水為對(duì)照。

      準(zhǔn)確稱取麥麩20 g,按照料液比1∶10分別與上述溶液混合,40 kHz功率超聲輔助提取30 min,然后進(jìn)行抽濾,在0.09 Mpa、65 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)獲得提取液,再將提取液倒入平面玻璃器皿中,放置12 h后放入冰箱冷凍24 h,最后進(jìn)行冷凍干燥,稱重并計(jì)算得率。凍干樣品真空包裝冷藏備用。

      1.3.3 提取物總酚含量測(cè)定

      參照 Folin-Ciocalteu試劑法并稍作修改[12]。以沒(méi)食子酸(GAE)為標(biāo)準(zhǔn)品,總酚含量以每100 mg提取物(干基)中所含相當(dāng)于沒(méi)食子酸的質(zhì)量表示樣品中總酚含量(Total phenolic, TP)。

      準(zhǔn)確移取100 μL標(biāo)準(zhǔn)液、500 μL斐林試劑液和 6 mL蒸餾水于小試管中,1 400 r/min震蕩1 min,對(duì)照樣為純水。

      加入2 mL15%Na2CO3溶液,繼續(xù)1 400 r/min震蕩0.5 min。然后用蒸餾水定容至10 mL。避光靜止2 h,然后在750 nm處測(cè)量吸光值。

      總酚提取能力(Total phenolic extraction capacity, TPEC)=EY×TP×100。定義為溶液提取總酚能力。

      1.3.4 提取物對(duì)DPPH自由基清除力測(cè)定

      測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[13-14]并稍作修改,清除力以半數(shù)抑制率IC50值計(jì)。

      稱取樣品干物質(zhì) 0.2 g于錐形瓶,用 50 mL 75%乙醇溶解,密封超聲波輔助溶解,制備樣品濃度為4 mg/mL溶液。稱取0.2 g DPPH溶解于50 mL 75%乙醇,稀釋至濃度為0.04 mg/mL,避光保存。

      將上述溶液各取5 mL等比例混合,避光靜置30 min后于517 nm處測(cè)定吸光值。樣品對(duì)DPPH清除率I%按照下式計(jì)算:

      A-樣品和DPPH混合液的吸光度值

      A1-陽(yáng)性空白(無(wú)DPPH溶液)吸光度值

      A0-陰性空白(無(wú)樣品溶液)的吸光度值

      將上述濃度為4 mg/mL樣品溶液分別配制成濃度為0.3、0.6、1.2、1.8、2.4、4 mg/mL的樣品液,然后與 DPPH溶液等比例混合,避光靜置30 min后測(cè)吸光度值。

      抗氧化物提取能力(Antioxidants extraction capacity determined by DPPH, AEC)按照下式計(jì)算。

      1.3.5 提取物對(duì)ABTS自由基清除力測(cè)定

      測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[15-16]并稍作修改,清除力以半數(shù)抑制率IC50值計(jì)。

      稱取樣品干物質(zhì)0.2 g于錐形瓶中,用50 mL的蒸餾水溶解,超聲波輔助溶解,溶液澄清透明時(shí)停止,將樣品液稀釋為0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12 mg/mL。

      取1 mL樣品溶液與1.5 mL ABTS自由基溶液混合,靜置6 min,于420 nm處測(cè)定吸光值。清除率、IC50(ABTS)和AECABTS計(jì)算方法同1.3.4。

      1.3.6 數(shù)據(jù)處理

      采用origin 75作圖,利用SPSS V13.0軟件處理數(shù)據(jù),結(jié)果采用方差分析(ANOVA)和鄧肯檢驗(yàn),半數(shù)抑制率IC50采用SPSS V13.0進(jìn)行計(jì)算。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同溶劑麩皮提取物得率

      麩皮中含有主要營(yíng)養(yǎng)成分為膳食纖維 35%~50%、淀粉 10%~15%、粗蛋白 12%~18%、脂肪3%~5%。由圖1可知,不同溶劑對(duì)麩皮提取物得率不同,75%乙醇溶劑得率最高,為10.72%,且與其他組差異顯著。純丙酮得率最低,為1.15%。而蒸餾水組提取物得率較高,可能是因?yàn)榈矸奂按值鞍兹芙廨^多。不同得率反應(yīng)了不同溶劑可提出的可溶性物質(zhì)含量不同。同時(shí)也可以看出,純甲醇、純乙醇溶劑提取得率相對(duì)較低。整體而言,不同濃度丙酮組提取率較低。

      圖1 不同溶劑麩皮提取物得率Fig.1 Extraction rates of bran extracts in different solvents

      2.2 不同溶劑麩皮提取物總酚含量及提取能力

      一般而言,游離型和結(jié)合型酚類(lèi)物質(zhì)為可溶性酚類(lèi),束縛型酚類(lèi)物質(zhì)則為不溶性酚類(lèi),以酯鍵、糖苷鍵和醚苷鍵等形式與其他物質(zhì)相結(jié)合[17]。由圖 2可知 50%乙醇提取組總酚含量最多,為2.9 mgGAE/100 mg,但與對(duì)照蒸餾水組差異不顯著。100%丙酮提取組總酚含量最少,為1.14 mg/100 mg。由圖3可知,蒸餾水的總酚提取能力最強(qiáng),且與其他各溶劑組差異顯著。50%、75%甲醇提取組和 50%、75%乙醇提取組總酚能力相對(duì)較強(qiáng),且它們之間差異不顯著。100%丙酮提取組最弱。綜合圖2、圖3結(jié)果可知,50%乙醇更適于黑麥麩皮中總酚提取。

      圖2 不同溶劑麩皮提取物總酚含量Fig.2 Total phenolic content of bran extracts with different solvents

      圖3 不同溶劑麩皮提取物總酚提取能力Fig.3 Total phenolic extraction capacity of bran extracts with different solvents

      2.3 DPPH 自由基清除率IC50值和AEC值

      DPPH是一種穩(wěn)定的有機(jī)自由基,被廣泛應(yīng)用于體外評(píng)價(jià)天然產(chǎn)物的抗氧化性,尤其是酚類(lèi)物質(zhì),通過(guò)測(cè)定酚酸對(duì)DPPH自由基的清除能力可以評(píng)估其抗氧化性的強(qiáng)弱[18]。不同溶劑麩皮提取物對(duì) DPPH自由基清除率 IC50值見(jiàn)圖 4,IC50值越低,酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)DPPH自由基的清除能力越強(qiáng),抗氧化性越強(qiáng)。由圖 4可知,50%乙醇提取物對(duì)DPPH自由基清除能力最強(qiáng),但與75%乙醇和75%丙酮組差異不顯著。蒸餾水提取物對(duì)DPPH自由基清除能力最弱。

      圖4 不同溶劑麩皮提取物對(duì)DPPH自由基清除率IC50值Fig.4 IC50 value of DPPH radical scavenging rate of bran extracts with different solvents

      從圖 5可看出,50%和 75%乙醇提取物對(duì)DPPH的AEC值最高,且與其他組差異顯著。說(shuō)明其提取效果最好。

      圖5 不同溶劑麩皮提取物對(duì)DPPH抗氧化物提取能力Fig.5 DPPH antioxidant capacity of bran extracts with different solvents

      2.4 ABTS 自由基清除率IC50值和AEC值

      由圖 6可知,75%丙酮 IC50值最小,為0.042 mg/mL,所以其提取物對(duì)ABTS自由基清除能力最強(qiáng)。而75%甲醇IC50值最大,為0.052 mg/mL,清除能力最弱。但總體而言,各組對(duì)ABTS自由基清除率IC50值之間差異并不是很顯著。

      圖6 不同溶劑麩皮提取物對(duì)ABTS自由基清除率IC50值Fig.6 IC50 value of ABTS radical scavenging rate of bran extracts with different solvents

      以ABTS計(jì)的抗氧化物提取能力,其值越高,提取效果越好,由圖7可以看出75%甲醇提取效果最好,且與其他組差異顯著。50%乙醇次之,75%丙酮提取效果最弱。

      2.5 相關(guān)性分析

      圖7 不同溶劑麩皮提取物對(duì)ABTS抗氧化物提取能力Fig.7 ABTS antioxidant capacity of bran extracts with different solvents

      為了研究黑小麥麥麩提取物多酚含量及抗氧化性之間的關(guān)系,對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果如表 1所示??偡雍浚═P)與 TPEC和AECABTS呈極顯著正相關(guān),與AECDPPH呈顯著正相關(guān),說(shuō)明 TP對(duì) AECABTS影響更大,黑小麥麩皮提取物的抗氧化性主要來(lái)源于多酚。TPEC和AECDPPH和AECABTS呈極顯著正相關(guān),證明溶劑對(duì)總酚提取能力的水平與對(duì)DPPH和ABTS抗氧化物提取能力一致。

      表1 相關(guān)性分析Table 1 Corr elation analysis

      3 結(jié)論與討論

      可食植物中天然存在的大部分多酚都是以游離或結(jié)合(與多糖或蛋白通過(guò)酯鍵和醚鍵)的形式存在[19-20]。在谷物中主要以結(jié)合態(tài)存在形式為主,且80%以上存在于谷物的麩皮和胚乳中[21-22]。游離型酚類(lèi)化合物通常可直接溶解在有機(jī)溶劑中,所以一般選用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等提取。由于細(xì)胞壁的影響,提取游離型酚類(lèi)化合物后的殘?jiān)腥杂写罅坎蝗艿姆宇?lèi)化合物,所以結(jié)合型酚類(lèi)化合物通常是指有機(jī)溶劑提取后的殘留物經(jīng)酸水解、堿水解或酶水解后提取得到的酚類(lèi)物質(zhì)。

      本研究通過(guò)提取黑小麥麩皮抗氧化活性成分并對(duì)其抗氧化能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。50%乙醇提取總酚含量最高,為2.86 mg/100 mL;蒸餾水總酚提取能力最強(qiáng),三種有機(jī)溶劑濃度為50%和75%時(shí)的提取能力都比純有機(jī)溶劑強(qiáng),可知黑小麥麩皮多酚屬于中等極性物質(zhì);50%乙醇 DPPH IC50值最小,對(duì)DPPH自由基的清除能力最強(qiáng),DPPH抗氧化物提取能力 75%乙醇提取效果最佳;75%丙酮ABTS IC50值最小,對(duì)ABTS自由基清除能力最強(qiáng),ABTS抗氧化物提取能力 75%甲醇提取效果最佳;黑小麥麩皮提取物總酚含量及總酚提取能力水平與對(duì)DPPH和ABTS抗氧化物提取能力一致。因此,不同溶劑提取物的抗氧化能力不同,綜合比較可知50%乙醇更適于黑小麥麩皮抗氧化活性成分提取。

      所以,本研究酚類(lèi)物質(zhì)提取物主要為游離型酚類(lèi)化合物,且由于溶劑提取法提取的麩皮多酚粗提液中雜質(zhì)較多,會(huì)對(duì)其多酚含量及其活性評(píng)價(jià)造成干擾,因此有必要對(duì)其多酚粗提液進(jìn)行純化,去除蛋白質(zhì)和糖分等雜質(zhì),再結(jié)合其它輔助方法來(lái)提高得率,從而得到純度更高的多酚類(lèi)物質(zhì),科學(xué)地評(píng)價(jià)黑麥麩皮多酚的生物活性。

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