Fe3+配位對(duì)水溶性大豆多糖性質(zhì)的影響*

何瑞雪，高文宏，曾新安，朱思明

1(華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州，510640)2(廣州現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，廣東廣州，511458)

抗氧化與人類的健康密切相關(guān)，有關(guān)研究表明，各種自由基如羥基自由基、超氧陰離子自由基等所引發(fā)的氧化作用是導(dǎo)致身體中各組織器官損傷、病變的重要原因之一，人類許多疾病如癌癥、心臟病、衰老過程等均與自由基造成的氧化損傷、脂質(zhì)過氧化、抗氧化酶活力降低等有關(guān)［1－6］，抗氧化活性物質(zhì)能清除自由基并保護(hù)人體健康。此外，強(qiáng)致癌物質(zhì)亞硝胺的前體亞硝酸鹽大量存在于食物中及產(chǎn)生于食物在體內(nèi)的代謝過程中，因此，阻斷亞硝胺合成或消除亞硝胺的前體是預(yù)防癌癥的有效途徑之一［7］。

近年來，多糖鐵配合物成為研究熱點(diǎn)，它具有副作用小、易吸收等優(yōu)點(diǎn)，符合理想的口服補(bǔ)鐵劑的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是一類值得研究開發(fā)的新型補(bǔ)鐵劑［8］。豆制品副產(chǎn)物豆渣中含有大量SSPS(水溶性大豆多糖)，具有多種生物活性，如膳食纖維功能、抗氧化性、乳化及乳化穩(wěn)定性等，是一種天然的功能性成分［9］，作為廉價(jià)易得的原料，對(duì)其與Fe3+配合后得到的SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的研究具有重要意義。本文以SSPS為原料，用檸檬酸三鈉-三氯化鐵法［10］合成SSPS-Fe(Ⅲ)配合物，并對(duì)SSPS與鐵配合前后的抗氧化性質(zhì)進(jìn)行了研究，以期得到一種具有多種生物活性的新型補(bǔ)鐵劑或強(qiáng)化鐵的食品添加劑。

1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

1.1 材料與試劑

水溶性大豆多糖(江蘇欣瑞食品科技發(fā)展有限公司，純度≥80%，水分≤7.0%，粗蛋白質(zhì)≤8.0%，粗灰分≤10.0%);大豆卵磷脂;鄰菲羅啉、鹽酸、鹽酸羥胺、醋酸鈉、亞鐵氰化鉀、抗壞血酸、氫氧化鈉、三氯化鐵、檸檬酸三鈉、硫酸亞鐵、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、水楊酸、雙氧水、亞硝酸鈉、對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、檸檬酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TU－1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;TGL-20bR型高速冷凍離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠;85-2恒溫磁力攪拌器，常州澳華儀器有限公司;KQ-100DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司;1835烏氏毛細(xì)管黏度計(jì)，上海隆拓儀器廠。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的制備

稱取水溶性大豆多糖 1.920 g、檸檬酸三鈉1.000 g，用100 mL蒸餾水溶解，置于69.7℃水浴中攪拌，同時(shí)緩慢滴加2 mol/L的三氯化鐵溶液和0．2 g/mL的NaOH溶液，保持反應(yīng)液pH 8.89，當(dāng)產(chǎn)生紅棕色不溶物時(shí)停止滴加三氯化鐵溶液和氫氧化鈉溶液，繼續(xù)水浴攪拌1.41h，冷卻后離心，上清液用無水乙醇醇析，醇析所得沉淀分別用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、無水乙醇、無水丙酮洗滌，真空干燥后得 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物。

2.2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的理化性質(zhì)測(cè)定

2.2.1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物含鐵量的測(cè)定

采用鄰菲羅啉分光光度法測(cè)定SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的含鐵量，標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制參見文獻(xiàn)［11］。準(zhǔn)確稱取2.1所得的SSPS-Fe(Ⅲ)配合物0.025g，蒸餾水溶解后定容于50 mL容量瓶中，準(zhǔn)確移取0.50 mL溶液于25 mL比色管中，加入10%的HCl 0.5 mL，10%的鹽酸羥胺1 mL，放置30 min，再加入0.15%鄰菲羅啉顯色液2 mL和10%醋酸鈉溶液5 mL，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，顯色10 min后，于510 nm處測(cè)定吸光度值A(chǔ)。根據(jù)回歸方程計(jì)算Fe(Ⅲ)含量。

2.2.2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的穩(wěn)定性

取少量SSPS-Fe(Ⅲ)配合物溶于水，慢慢滴加亞鐵氰化鉀溶液，振蕩試管，觀察現(xiàn)象。

2.2.3 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的水解

將 FeCl3、FeSO4、SSPS-Fe(Ⅲ)分別溶于蒸餾水，配制成濃度為0.01 mol/L的鐵溶液［SSPS-Fe(Ⅲ)中Fe濃度為0.01 mol/L］，準(zhǔn)確量取3種溶液各20 mL，分別用0.1 mol/L的NaOH或HCl溶液滴定，同時(shí)用酸度計(jì)測(cè)定溶液的pH值，觀察現(xiàn)象。

2.2.4 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物黏度的測(cè)定

分別配制濃度為10 mg/mL的SSPS-Fe(Ⅲ)溶液及SSPS溶液，以0.8mm烏氏毛細(xì)管黏度計(jì)30℃常規(guī)測(cè)定。

2.2.5 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的還原性［12］

配制0.5 mg/mLSSPS-Fe(Ⅲ)溶液，取10 mL移入100 mL容量瓶中，分別取4份，然后各加入1%抗壞血酸溶液 1、2、3、4 mL，再加入 5 mL 0.15% 的鄰菲羅啉溶液及5 mL 10%的醋酸鈉溶液，用純水定容至刻度，搖勻，在37℃下水浴反應(yīng)，分別在不同反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)取樣，以不加SSPS-Fe(Ⅲ)的溶液為空白，在510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值A(chǔ)。

2.3 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的抗氧化活性測(cè)定

2.3.1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)羥基自由基的清除活性［13］

25 mL比色管中依次移取5 mL2 mmol/L硫酸亞鐵溶液和5 mL6 mmol/L雙氧水，混合均勻后用6 mmol/L水楊酸溶液定容至刻度，搖勻后立即測(cè)A0值。在A0值測(cè)定體系中，加入1 mL樣品溶液，搖勻后立即測(cè)A1值，以不加水楊酸溶液為樣品空白，測(cè)定A10值。清除率可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算:

2.3.2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)亞硝酸鹽的清除活性

亞硝酸鹽清除率的測(cè)定采用鹽酸萘乙二胺法:參照文獻(xiàn)［14］的方法，平行做3次求平均值，同時(shí)做空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

其中:A0為未加樣液時(shí)NaNO2的吸光度(以不加樣液及NaNO2的試劑空白為參比溶液)，A為加入樣液后NaNO2的吸光度(以不加NaNO2，加入樣液的試劑為參比溶液)。

2.3.3 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)脂質(zhì)抗氧化的活性

脂質(zhì)體的制備:稱取20 mg卵磷脂溶入5 mL的0.05 mol/L(pH 7.4)的磷酸緩沖液中，在超聲發(fā)生器中超聲處理，直至脂質(zhì)體完全溶解，所得液體為單層小體積脂質(zhì)體，置于0℃條件下保存。

脂質(zhì)過氧化的測(cè)定方法:參照文獻(xiàn)［15］的方法，平行做3次，計(jì)算樣品對(duì)脂質(zhì)體過氧化的抑制率。

其中:A模為模型管的吸光度(以不加FeSO4為參比溶液)，A樣為樣品管的吸光度(以不加FeSO4為參比溶液)。

3 結(jié)果與分析

3.1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的理化性質(zhì)

3.1.1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的含鐵量

由標(biāo)準(zhǔn)曲線 A=0.199 67c－0.000 17，R2=0.999 97得配合物含鐵量為18.1%(其中A為吸光度值，c為鐵離子濃度mg/L)。

3.1.2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的穩(wěn)定性

在SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的水溶液中滴入亞鐵氰化鉀溶液，結(jié)果不顯示Fe3+的特征反應(yīng)，表明游離的Fe3+濃度極小，不能被檢測(cè)出來，說明Fe3+基本上形成了SSPS-Fe(Ⅲ)的穩(wěn)定配合物。

3.1.3 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的水解

FeCl3開始渾濁時(shí)的pH值為2.65，出現(xiàn)大量渾濁時(shí)的pH值為6.72;FeSO4開始渾濁時(shí)的pH為3.35，出現(xiàn)大量渾濁時(shí)的pH為6.79;SSPS-Fe(Ⅲ)配合物在pH 1～14內(nèi)不沉淀。

3.1.4 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的黏度

SSPS與鐵配合后特性黏度增大(見表1)，表明多糖與鐵形成配合物后，分子質(zhì)量增大、分子形狀發(fā)生改變或分子內(nèi)部松散度增大而使黏度增大。

表1 配合物的特性黏度

3.1.5 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的還原性

由圖1可知，SSPS-Fe(Ⅲ)配合物中的鐵的溶出量及還原速度受加入還原劑抗壞血酸量的影響，隨著抗壞血酸加入量的增加，鐵的溶出量及還原速度都逐漸增大，從1 mL到3 mL，溶出量及還原速度急劇增大，4 mL后增加不大，在5.5 h左右基本達(dá)到平衡。

圖1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的還原性

3.2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物的抗氧化活性

3.2.1 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)羥基自由基的清除活性

SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS對(duì)羥基自由基的清除率如圖2所示。SSPS與SSPS-Fe(Ⅲ)對(duì)羥基自由基都有清除活性，活性隨著濃度的增加而增大，且SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)羥基自由基的清除活性比SSPS大得多。在濃度為10 mg/mL時(shí)，SSPS對(duì)羥基自由基的清除率為16.0%，SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)羥基自由基的清除率為29.6%

圖2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS對(duì)羥基自由基的清除活性

3.2.2 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)亞硝酸鹽的清除活性

SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS對(duì)亞硝酸鹽的清除率見圖3。由圖3可以看出，SSPS與SSPS-Fe(Ⅲ)對(duì)亞硝酸鈉都有清除活性，活性隨著濃度的增加而增大，且SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)亞硝酸鈉的清除活性比SSPS大。在濃度為10 mg/mL時(shí)，SSPS對(duì)亞硝酸鹽的清除率為53.9%，SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)亞硝酸鹽的清除率為67.5%，

圖3 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS對(duì)亞硝酸鈉的清除活性

3.2.3 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)脂質(zhì)抗氧化的活性

SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS對(duì)脂質(zhì)過氧化的抑制作用如圖4所示。由圖4可知，SSPS與SSPS-Fe(Ⅲ)對(duì)脂質(zhì)過氧化都有抑制作用，隨著濃度的增加抑制作用增強(qiáng)，且SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)脂質(zhì)過氧化的抑制作用明顯高于SSPS。在濃度為10 mg/mL時(shí)，SSPS對(duì)脂質(zhì)體氧化的抑制率為34.9%，SSPS-Fe(Ⅲ)配合物對(duì)脂質(zhì)體氧化的抑制率為77.9%。

圖4 SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS抑制脂質(zhì)過氧化的能力

4 結(jié)論

(1)采用檸檬酸三鈉-三氯化鐵法合成了SSPSFe(Ⅲ)配合物，F(xiàn)e3+與SSPS基本上形成了穩(wěn)定的配合物，且在pH值1～14內(nèi)不沉淀，其特性黏度比SSPS大，含鐵量為18.1%，配合物中鐵的溶出量及還原速度受加入還原劑抗壞血酸量的影響，隨著抗壞血酸加入量的增加，鐵的溶出量及還原速度都逐漸增大，可根據(jù)人體內(nèi)食物的消化特性補(bǔ)充一定量的抗壞血酸使SSPS-Fe(Ⅲ)更好地消化吸收。

(2)對(duì)SSPS-Fe(Ⅲ)配合物及SSPS的抗氧化活性的研究表明，SSPS與鐵配合后，對(duì)羥基自由基、亞硝酸鹽的清除活性及對(duì)脂質(zhì)抗氧化的活性均比SSPS好，因此，SSPS-Fe(Ⅲ)配合物有望成為一種具有多種生物活性的新型補(bǔ)鐵劑或強(qiáng)化鐵的食品添加劑。

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