青、紅菱角皮中抗氧化物質(zhì)的提取及其活性

黃愛妮，王洪斌，梅大佐，王清章，嚴(yán)碧云，李麗琴

1.武昌工學(xué)院食品與健康研究所（武漢 430065）；2.湖北華貴食品有限公司（洪湖 433200）

菱角為一年生水生草本植物，在中國栽培歷史有3 000年。菱角皮富含多酚、黃酮、多糖、皂苷、萜類和甾體類以及生物堿類等生理活性成分，不僅有降低α-葡萄糖苷酶、保護(hù)肝活性和降糖等功能，還具有良好的抗氧化效果[1-3]。

在菱角加工過程中，菱角皮常作為下腳料被丟棄或作飼料、燃料，菱角皮資源并未得到有效的開發(fā)利用。通過超聲波輔助乙醇浸提法從青、紅菱角皮中提取活性組分，通過DPPH、ABTS+、FRAP法測(cè)定其活性組分的清除力及還原力，對(duì)菱角皮中抗氧化物質(zhì)的活性進(jìn)行研究，為菱角皮的利用提供理論基礎(chǔ)，可以在一定程度上減少菱角皮資源浪費(fèi)，提高利用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青、紅菱角皮，采于湖北洪湖，經(jīng)60 ℃烘干，用微型植物粉碎機(jī)粉碎過0.42 mm直徑篩后裝袋備用。

KQ-500DB數(shù)控超聲波清洗器（昆山美美超聲儀器有限公司）；UV-1800紫外-可見分光光度計(jì)（日本島津有限公司）；AR2140電子分析天平（奧豪斯儀器有限公司）；SHB-Ⅲ循環(huán)水式真空泵（鄭州恒巖儀器有限公司）；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）。

1.2 方法

1.2.1 菱角皮中抗氧化物質(zhì)的提取與分離

分別稱取一定量的青、紅菱角皮粉末，用95%的乙醇溶液進(jìn)行超聲波輔助提取。提取條件：料液比1∶20（g/mL）、提取溫度50 ℃、超聲功率500 W、提取時(shí)間0.5 h。將提取液進(jìn)行抽濾，合并濾液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將乙醇減壓回收，用石油醚多次萃取提取物，取上層液體依次用乙酸乙酯、正丁醇按上述操作進(jìn)行萃取，在30，35和50 ℃條件下將各萃取液減壓回收，分別得到青、紅菱角皮石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相、水相極性物質(zhì)。

1.2.2 菱角皮中抗氧化物質(zhì)含量的測(cè)定方法

1.2.2.1 黃酮含量的測(cè)定方法

黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：采用NaNO2-AlCl3-NaOH法[4-7]。準(zhǔn)確稱取5 mg蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，用60%乙醇配制成500 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取適量的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液依次稀釋至0，10，100，200，300，400和500 μg/mL，分別吸取0.25 mL的各濃度蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液于試管中，加入1.25 mL蒸餾水后，精密加入5%亞硝酸鹽溶液75 μL，振蕩搖勻，靜置反應(yīng)6 min后，加入10%硝酸鋁溶液150 μL，充分搖勻，靜置反應(yīng)6 min后，加入0.5 mL的1 mol/L的氫氧化鈉水溶液，用蒸餾水定容至2.5 mL，充分搖勻后靜置反應(yīng)15 min，以蒸餾水做空白對(duì)照，用蒸餾水調(diào)零，在510 nm處測(cè)定吸光度，建立黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：吸取0.25 mL 500 μg/mL的各組分樣品液，按上述方法測(cè)定，代入蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.2.2 多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定方法

多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定：準(zhǔn)確稱取5 mg沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品，用80%甲醇配制成500 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取適量沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)液依次稀釋至0，10，100，200，300，400和500 μg/mL，分別取50 μL的各濃度沒食子酸溶液于試管中，加入450 μL的蒸餾水，吸取2.5 mL的稀釋10倍福林酚試劑，振蕩搖勻，靜置反應(yīng)5 min后，加入2 mL飽和碳酸鈉溶液（75 g/L），充分搖勻，在30 ℃水浴避光反應(yīng)1.5 h，以蒸餾水做空白對(duì)照，用蒸餾水調(diào)零，在可見分光光度計(jì)765 nm處測(cè)定吸光度，建立多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線[8-9]。

樣品中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：吸取50 μL 500 μg/mL的各組分樣品液，按上述方法測(cè)定，代入沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.3 抗氧化活性的測(cè)定方法

1.2.3.1 DPPH清除活性的測(cè)定方法[10-11]

準(zhǔn)確稱取1 mg樣品，用二甲亞砜（DMSO）配制成1 000 μg/mL的樣品溶液。吸取適量樣品溶液稀釋至31.25，62.5，125，250，500和1 000 μg/mL，分別取0.1 mL各濃度樣品溶液，加入3 mL 0.004%的DPPH溶液，充分搖勻，室溫下避光30 min，在517 nm處測(cè)定吸光度?？瞻讓?duì)照采用無水甲醇，陽性對(duì)照采用VC溶液，用蒸餾水調(diào)零。做3組平行試驗(yàn)。

1.2.3.2 ABTS+自由基清除能力的測(cè)定方法

分別將0.038 4 g ABTS+與0.0134 g過硫酸鉀溶解于10 mL蒸餾水當(dāng)中，將兩者1∶1混合，于暗處反應(yīng)16 h后得到ABTS+自由基母液。用80%乙醇溶液將母液稀釋至734 nm處吸光度0.700～0.750，最終得到ABTS+自由基工作液。準(zhǔn)確稱取1 mg樣品，用二甲亞砜（DMSO）配制成1 000 μg/mL樣品溶液。吸取適量樣品溶液，按照二倍稀釋法稀釋樣品液至31.25，62.5，125，250，500和1 000 μg/mL；分別吸取0.1 mL各濃度樣品液，加入3.9 mL ABTS+自由基工作液，振蕩搖勻，靜置反應(yīng)6 min，在734 nm處測(cè)定吸光度[12-13]?？瞻讓?duì)照采用80%乙醇水溶液，陽性對(duì)照采用VC溶液，用蒸餾水調(diào)零。做3組平行試驗(yàn)。

1.2.3.3 FRAP活性測(cè)定

將pH 3.6，0.03 mol/L的醋酸鈉-醋酸緩沖液、0.01 mol/L的2, 4, 6-三吡啶基三嗪（TPTZ）和0.02 mol/L的FeCl3溶液按體積比10∶1∶1混勻，得到新鮮FRAP試劑。準(zhǔn)確稱取1 mg樣品，用二甲亞砜（DMSO）配制成1 000 μg/mL樣品溶液。吸取適量樣品溶液，按照2倍稀釋法稀釋樣品液至31.25，62.5，125，250，500和1 000 μg/mL，分別吸取0.1 mL各濃度樣品溶液，加入3.0 mL現(xiàn)配的新鮮FRAP試劑，混合均勻，于25 ℃水浴5 min，在593 nm處測(cè)定吸光度。以去離子水做空白樣，陽性對(duì)照采用VC溶液。做3組平行試驗(yàn)。

1.2.4 大孔樹脂柱層析分離純化

取380 mL HP20樹脂濕法裝柱，分別取8 g青菱角皮和9.8 g紅菱角皮乙酸乙酯相粉末溶于少量水蒸餾中（即樣液），將樣液加到樹脂柱的上端，靜置吸附0.5 h。依次用蒸餾水，20%，30%，40%，50%和60%乙醇溶液分別作為洗脫劑，進(jìn)行洗脫，洗脫體積800 mL，以6 mL/min流速進(jìn)行洗脫并收集洗脫液。將同體積分?jǐn)?shù)乙醇洗脫液合并成為1個(gè)樣品，洗脫劑濃度從低到高進(jìn)行洗脫并獲得不同濃度洗脫物質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 青、紅菱角皮各萃取相的得率

青菱角皮醇提物的質(zhì)量為71.8 g，占菱角皮干重的14.13%，經(jīng)不同萃取劑萃取，石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相、水相萃取物含量分別占菱角皮干重的1.26%，8.21%，1.34%和1.59%，其中乙酸乙酯相萃取物的質(zhì)量最高。紅菱角皮粉末醇提物的質(zhì)量為21 g，占紅菱角皮干重的21%，經(jīng)不同萃取劑萃取，石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相、水相萃取物分別占菱角皮干重的1%，11.1%，6.6%和2.3%，其中乙酸乙酯相萃取物的質(zhì)量最高。

2.2 乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物得率

青菱角皮乙酸乙酯相萃取物質(zhì)量為8 g，分別采用20%，30%，40%，50%和60%乙醇溶液進(jìn)行洗脫后，洗脫物得率分別為4.52%，30.69%，31.45%，21.75%和3.29%，其中40%乙醇洗脫物得率最高。紅菱角皮乙酸乙酯相萃取物質(zhì)量為9.8 g，分別采用20%，30%，40%，50%和60%乙醇溶液進(jìn)行洗脫后，洗脫物得率分別為21.28%，44.29%，21.67%，1.50%和0.83%，其中30%乙醇洗脫物得率最高。

圖2 乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物得率

2.3 黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果

2.3.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

測(cè)定的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖3。結(jié)果表明，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=0.001x+0.005 6，R2=0.999 2。式中x表示蘆丁標(biāo)準(zhǔn)液質(zhì)量濃度（μg/mL），y表示在510 nm處測(cè)得的吸光度。該標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，可用于黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。

圖3 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3.2 青、紅菱角皮各萃取相中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果

青、紅菱角皮各萃取相中黃酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖4。結(jié)果表明，青、紅菱角皮石油醚相萃取物中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，均為15.38%，青菱角皮乙酸乙酯相萃取物中黃酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于紅菱角皮，為11.88%，紅菱角皮水相萃取物中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為2.38%。青菱角皮各萃取相中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于紅菱角皮。

圖4 青、紅菱角皮各萃取相黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.3.3 乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定

乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物中黃酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖5。結(jié)果表明，青、紅菱角皮各濃度洗脫物中，黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較低，大多在25%以下。紅菱角皮60%乙醇洗脫物中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.96%，其次紅菱角皮50%乙醇洗脫物黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.38%，紅菱角皮中30%乙醇洗脫物黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%。總體而言，紅菱角皮各濃度洗脫物中黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本都高于青菱角皮。

圖5 乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.4 多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果

2.4.1 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

測(cè)定的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖6。沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=0.001x+0.001 8，R2=0.999 8。式中x表示沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)液的質(zhì)量濃度（μg/mL），y表示在765 nm處測(cè)得的吸光度。該標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性良好，可用于多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。

圖6 沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.4.2 青、紅菱角皮各萃取相中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果

青、紅菱角皮各萃取相中多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖7。結(jié)果表明，青菱角皮乙酸乙酯萃取物中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為45.54%，其次為紅菱角皮乙酸乙酯萃取物，其多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.84%，紅菱角皮水相萃取物中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為9.34%。青菱角皮各萃取相中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于紅菱角皮。

圖7 青、紅菱角皮各萃取相多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.4.3 乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果

乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物中多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖8。結(jié)果表明，青、紅菱角皮各濃度洗脫物中，多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約90%。青菱角皮50%乙醇洗脫物中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為89.71%。其次為青菱角皮40%乙醇洗脫物，多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.88%。紅菱角皮60%乙醇洗脫物中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為49.31%?？傮w而言，青菱角皮各濃度洗脫物中多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本略高于紅菱角皮。

圖8 乙酸乙酯相大孔樹脂柱層析各洗脫物多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.5 青、紅菱角皮各萃取相抗氧化活性的測(cè)定結(jié)果

2.5.1 青、紅菱角皮各萃取相對(duì)DPPH自由基的清除活性

青、紅菱角皮各萃取相對(duì)DPPH自由基的清除活性見圖9。清除率IC50值越小，表明清除能力越強(qiáng)，即抗氧化性越強(qiáng)，反之亦然。由圖9可知，青、紅菱角皮各萃取相對(duì)DPPH自由基的清除能力為乙酸乙酯相＞石油醚相＞正丁醇相＞水相，青菱角皮乙酸乙酯相萃取物清除率IC50值為22.827 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯相萃取物清除率IC50值為26.466 μg/mL；VC清除率IC50值為143.475 μg/mL。石油醚相、乙酸乙酯相萃取物的清除能力均為青菱角皮＞紅菱角皮。正丁醇、水相萃取物的清除能力為紅菱角皮＞青菱角皮。

圖9 青、紅菱角皮各萃取相對(duì)DPPH自由基的清除活性

2.5.2 青、紅菱角皮各萃取相對(duì)ABTS+自由基的清除活性

青、紅菱角皮各萃取相對(duì)ABTS+自由基的清除活性見圖10。清除率IC50值越小，表明清除能力越強(qiáng)，即抗氧化性越強(qiáng)，反之亦然。由圖10可知，青、紅菱角皮各萃取相對(duì)ABTS+自由基的清除能力為乙酸乙酯相＞正丁醇相＞石油醚相＞水相；青菱角皮乙酸乙酯相萃取物清除率IC50值為145.055 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯相萃取物清除率IC50值為158.968 μg/mL；VC清除率IC50值為159.849 μg/mL。各萃取相清除能力均為青菱角皮＞紅菱角皮，且紅菱角皮水相萃取物對(duì)ABTS+自由基的清除能力不明顯。

圖1 青、紅菱角皮各萃取相得率

圖10 青、紅菱角皮各萃取相對(duì)ABTS+自由基的清除能力

2.5.3 青、紅菱角皮各萃取相的FRAP活性

青、紅菱角皮各萃取相的FRAP活性測(cè)定結(jié)果見圖11。還原力IC50值越小，表明還原能力越強(qiáng)，即抗氧化性越強(qiáng)，反之亦然。青、紅菱角皮各萃取相的FRAP活性為乙酸乙酯相＞正丁醇相＞石油醚相＞水相；青菱角皮乙酸乙酯相還原力IC50值為25.169 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯相還原力IC50值為27.667 μg/mL，VC還原力IC50值為96.169 μg/mL。乙酸乙酯、石油醚相、正丁醇相、水相還原能力均為青菱角皮＞紅菱角皮，且紅菱角皮水相萃取物的FRAP活性不明顯。

圖11 青、紅菱角皮各萃取相的FRAP活性

2.6 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物抗氧化活性的測(cè)定結(jié)果

2.6.1 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)DPPH自由基的清除活性

青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)DPPH自由基的清除活性見圖12。清除率IC50值越小清除能力越強(qiáng)，反之亦然。由圖12可知，青菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物清對(duì)DPPH除能力依次為40%＞50%＞60%＞30%＞20%；紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)DPPH清除能力依次為20%＞40%＞30%＞60%＞50%；40%，50%和60%濃度洗脫物清除能力：青菱角皮＞紅菱角皮；20%和30%濃度洗脫物清除能力：紅菱角皮＞青菱角皮。青菱角皮乙酸乙酯相40%濃度洗脫物清除能力優(yōu)于其他濃度，清除率IC50值為50.036 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯相20%，30%和40%濃度洗脫物清除能力優(yōu)于其他濃度，清除率IC50值分別為76.604，82.419和80.605 μg/mL；VC清除率IC50值為143.475 μg/mL。

圖12 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)DPPH自由基的清除能力

2.6.2 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)ABTS+自由基的清除活性

青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)ABTS+自由基的清除活性見圖13。清除率IC50值越小清除能力越強(qiáng)，反之亦然。青菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)ABTS+清除能力依次為40%＞20%＞30%＞50%＞60%。紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)ABTS+清除能力依次為30%＞40%＞20%＞50%＞60%；青菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)ABTS+清除能力皆高于紅菱角皮。因此，青菱角皮乙酸乙酯相40%濃度洗脫物清除能力優(yōu)于其他濃度，清除率IC50值為56.58 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯相20%，30%和40%濃度洗脫物清除能力優(yōu)于其他濃度，清除率IC50值分別為79.693，72.248和78.714 μg/mL；VC清除率IC50值為159.849 μg/mL。

圖13 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)ABTS+自由基的清除能力

2.6.3 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)FRAP的還原能力

青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)FRAP的還原能力測(cè)定結(jié)果見圖14。還原力IC50值越小還原能力越強(qiáng)，反之亦然。青菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)FRAP的還原力依次為40%＞30%＞50%＞20%＞60%。紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)FRAP還原能力依次為20%＞30%＞40%＞50%＞60%；20%，30%和40%濃度洗脫物還原能力：紅菱角皮＞青菱角皮。50%和60%濃度洗脫物還原能力：青菱角皮＞紅菱角皮。青菱角皮乙酸乙酯相40%濃度洗脫物還原能力優(yōu)于其他濃度，還原力IC50值為58.173 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯相20%，30%和40%濃度洗脫物還原能力都優(yōu)于其他濃度，還原力IC50值分別為37.762，45.448和51.071 μg/mL；VC還原力IC50值為96.169 μg/mL。

圖14 青、紅菱角皮乙酸乙酯相各濃度洗脫物對(duì)FRAP的還原能力

3 結(jié)論

通過超聲波輔助乙醇對(duì)青、紅菱角皮中的抗氧化物質(zhì)進(jìn)行提取后，將得到的醇提物依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇進(jìn)行萃取，分別得到不同萃取相的抗氧化活性物質(zhì)，并采用DPPH、ABTS+自由基清除活性及FRAP活性對(duì)其活性組分進(jìn)行抗氧化活性研究。結(jié)果表明，青、紅菱角皮抗氧化組分主要分布于乙酸乙酯萃取相中；青菱角皮乙酸乙酯萃取相對(duì)DPPH、ABTS+自由基清除率及FRAP活性的IC50值分別為22.827，145.055和25.169 μg/mL；紅菱角皮乙酸乙酯萃取相對(duì)DPPH、ABTS自由基清除率及FRAP活性的IC50值分別為26.466，157.986和27.667 μg/mL。采用大孔樹脂HP20對(duì)青、紅菱角皮的乙酸乙酯相萃取物進(jìn)行分離，并測(cè)定各濃度洗脫物的抗氧化活性。結(jié)果表明，青菱角皮乙酸乙酯相萃取物在40%乙醇洗脫后抗氧化性最佳，紅菱角皮乙酸乙酯相萃取物在20%，30%和40%乙醇洗脫后的抗氧化活性較佳，青菱角皮抗氧化活性優(yōu)于紅菱角皮。

試驗(yàn)結(jié)果為回收利用菱角皮資源、提高產(chǎn)品附加值提供指導(dǎo)和理論依據(jù)，為開發(fā)菱角皮中多酚、黃酮類成分提供數(shù)據(jù)支持。