玉米須多糖的提取工藝優(yōu)化及抗氧化活性研究

田 龍

玉米須多糖的提取工藝優(yōu)化及抗氧化活性研究

田 龍

(南陽(yáng)師范學(xué)院，南陽(yáng) 473061)

研究了玉米須多糖的提取工藝條件和抗氧化活性。通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了最佳工藝參數(shù)，即超聲處理次數(shù)350～450次，超聲波功率300 W，浸提時(shí)間在5～6 h，乙醇體積分?jǐn)?shù)約60%。并按200、400 mg/kg給老年大鼠連續(xù)灌胃30 d，測(cè)血清MDA含量，腦和肝組織脂褐質(zhì)(Lf)含量，皮膚和肝組織羥脯氨酸(HYP)含量及血清SOD，CAT，GSH－Px活性。結(jié)果表明:兩劑量組均能明顯降低老年大鼠血清MDA含量及腦和肝組織Lf含量，明顯提高血清SOD，CAT，GSH－Px活性及皮膚HYP含量。

玉米須多糖 分離提取 抗氧化

玉米須為禾本科玉蜀植物玉米的花柱和柱頭［1］，藥理研究證明玉米須有顯著的利尿效果［2］和降血糖作用［3］，近年來(lái)臨床上用其提取物治療糖尿病、高血壓、肝炎、膽道結(jié)石、鼻炎及哮喘等癥［4－5］。

玉米須多糖具有一定的免疫活性［5－6］。本試驗(yàn)對(duì)玉米須葉多糖進(jìn)行超聲強(qiáng)化提取，研究了其最佳工藝條件，并對(duì)其抗氧化活性進(jìn)行了研究，為玉米須的綜合開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1．1 原料與試劑

成熟期玉米須，取自河南西峽縣;葡聚糖干燥固體、氯仿、正丁醇、乙醇、碘 －碘化鉀溶液、苯酚、硫酸、茚三酮、無(wú)水甲醇、石油醚、無(wú)水乙醚等均為分析純。丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷光甘肽過(guò)氧化物酶(GSH－Px)、脂褐質(zhì)(Lf)及羥脯氨酸(Hyp)測(cè)定試劑盒均為南京建成生物工程研究所產(chǎn)品。

1．2 試驗(yàn)儀器

LG10－2－4A離心機(jī):北京醫(yī)用離心機(jī)廠;JY92－11超聲波細(xì)胞粉碎機(jī):寧波新芝科器研究所;YB－752型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):上海蘇豪智能系統(tǒng)有限公司;722型光柵分光光度計(jì):上海第三分析儀器廠。

1．3 試驗(yàn)動(dòng)物

選21～22月齡Wistar大鼠(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院供給)36只，體重360～510 g，按體重隨機(jī)分為多糖大、小劑量組及老年大鼠對(duì)照組，每組12只。另選5月齡大鼠12只，體重180～220 g，作為青年大鼠對(duì)照組。每組均雌雄各半。

1．4 玉米須多糖分離提取的工藝流程

玉米須預(yù)處理:取適量新鮮玉米須，105℃消毒，80℃烘干至恒重，粉碎成60目粉，封存于玻璃瓶中，待用。

玉米須打漿→超聲波預(yù)處理→75℃水浴浸提→合并濾液→蒸發(fā)濃縮離心→取上清液用95%乙醇沉淀→Sevag法多次去除蛋白質(zhì)→95%乙醇沉淀→靜置過(guò)夜取沉淀物→分別用無(wú)水乙醇脫水、丙酮、乙醚相繼洗滌→玉米須粗多糖→添加不同濃度的乙醇→分別收集沉淀物→用無(wú)水乙醇、丙酮、乙醚相繼洗滌沉淀物→冷凍干燥→玉米須多糖→分析檢測(cè)。

1．5 玉米須多糖的理化檢驗(yàn)

碘－碘化鉀反應(yīng)［7］:測(cè)定提取物中是否含有淀粉。

茚三酮反應(yīng)［8］:測(cè)定提取物中是否含有雜質(zhì)蛋白質(zhì)及氨基酸。

紫外光檢測(cè)［8］:檢測(cè)提取物中是否仍含有核酸，蛋白質(zhì)。

Molisch試劑反應(yīng)［9］:測(cè)定提取物中是否含有多糖類(lèi)物質(zhì)。

1．6 玉米須多糖的純度

采用苯酚－硫酸法測(cè)定。

1．7 試驗(yàn)方法

多糖用時(shí)以生理鹽水配成所需濃度。

多糖按照200、400 mg/kg每天灌胃1次，連續(xù)3 d，對(duì)照組給予等量生理鹽水，均放置動(dòng)物室內(nèi)常規(guī)飼養(yǎng)。于第31天每組10只大鼠腹腔注射戊巴比妥鈉30m g/kg麻醉，自腹主動(dòng)脈取血，按試劑盒測(cè)定方法測(cè)血清M DA含量及SOD，CAT和GSHPx活性，取腦和肝臟測(cè)Lf含量及皮膚和肝臟測(cè)Hyp含量。

2 結(jié)果與分析

2．1 超聲波預(yù)處理次數(shù)對(duì)玉米須多糖得率與純度的影響

試驗(yàn)選定超聲的次數(shù)分別為 80、200、300、400、500次(1次4 s，包括2 s反應(yīng)，2 s間隙)。得出不同超聲波次數(shù)提取的玉米須多糖的純度及得率，見(jiàn)圖1、圖2。

由圖1、圖2可知，超聲波的功率恒定在400 W的條件下，超聲次數(shù)增加，純度與得率呈現(xiàn)遞增趨勢(shì);在200次呈現(xiàn)出突躍現(xiàn)象;在400～450次后，增加趨緩，之后則看不出明顯效果;高于500次后，其得率反而呈遞減趨勢(shì)?？梢?jiàn)隨著處理次數(shù)的增多，得率反而下降。原因可能是超聲波具有較強(qiáng)的機(jī)械剪切作用，長(zhǎng)時(shí)間的作用會(huì)使大分子的多糖斷裂，從而在后處理的過(guò)程中損失增大而影響多糖的提出率造成負(fù)面的影響。故取350～450次范圍。

2．2 超聲波功率對(duì)玉米須多糖得率與純度的影響

輸出功率和頻率決定超聲波場(chǎng)的強(qiáng)度。試驗(yàn)所用超聲波發(fā)生器的頻率固定，而輸出功率可變。增大輸出功率可加快水的循環(huán)速度，強(qiáng)化傳質(zhì);同時(shí)使細(xì)胞的破碎程度增加，有利于多糖的提取。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)功率過(guò)大時(shí)，容器內(nèi)會(huì)發(fā)生局部瞬時(shí)升溫現(xiàn)象。

由圖3、圖4可知，超聲波的功率對(duì)多糖的純度與得率有一定的影響，在功率為300 W時(shí)，多糖提取的純度與得率有明顯的提高，但高于400 W之后開(kāi)始下降，得率與純度的變化趨勢(shì)大致相同。

2．3 浸提時(shí)間對(duì)玉米須多糖得率與純度的影響

據(jù)報(bào)道，大多數(shù)多糖的提取，如對(duì)香菇多糖與海帶多糖等的研究發(fā)現(xiàn)，熱水浸提加水量多在1∶7～1∶9范圍內(nèi)［10－11］?？偟膩?lái)說(shuō)，過(guò)少的水量不利于多糖的徹底提取，但過(guò)多的加水量則不利于之后雜質(zhì)的去除，同時(shí)濃縮時(shí)浪費(fèi)能源。結(jié)合本試驗(yàn)條件，料液比為1∶8時(shí)是既經(jīng)濟(jì)又高效，以下均采用此條件。

浸提時(shí)間對(duì)玉米須多糖得率與純度的影響見(jiàn)圖5、圖6。可知，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米須多糖的得率和純度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì);但是在5 h后，得率開(kāi)始緩慢下降;純度在6 h后開(kāi)始下降。下降的主要原因可能是，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米須內(nèi)其他雜質(zhì)開(kāi)始溶解到水里，使得率及純度值均有所下降，綜合考慮，浸提時(shí)間在5～6 h為佳。

2．4 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)玉米須多糖沉析的影響

不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)玉米須多糖沉析的影響，見(jiàn)表1。乙醇的體積分?jǐn)?shù)對(duì)提取多糖的得率影響很大［12］，一般在低濃度下，沉淀下來(lái)的主要是高分子的多糖，如纖維素等以及粗雜蛋白等雜質(zhì);而在乙醇體積分?jǐn)?shù)約50% ～60%的時(shí)候，沉淀下來(lái)的主要是中等分子質(zhì)量的多糖，而雜蛋白的含量相對(duì)來(lái)說(shuō)少一些;在更高的濃度下沉淀下來(lái)的主要是分子質(zhì)量比較小的多糖和低聚糖。

表1 乙醇濃度對(duì)玉米須多糖得率和純度的影響

2．5 玉米須多糖的鑒別與分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，取試驗(yàn)條件如下進(jìn)行多糖提取:浸提時(shí)間6 h、水浴用水量1∶8、超聲波次數(shù)為450次、超聲波功率為300 W、乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，去蛋白后并強(qiáng)化去除雜質(zhì)后經(jīng)冷凍干燥所得的玉米須多糖為白色粉末，得率為2．04%、純度達(dá)到88．68%。并對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行理化分析檢測(cè)，見(jiàn)表2。

表2 玉米須多糖的鑒別與分析

2．6 對(duì)老年大鼠血清 MDA含量及 SOD、CAT和GSH－Px活性的影響

對(duì)老年大鼠血清MDA含量及SOD、CAT和GSH－Px活性的影響，見(jiàn)表3。從表3可以看出，老年大鼠血清MDA含量明顯高于青年大鼠對(duì)照組，而SOD、CAT和GSH－Px活性明顯低于青年大鼠對(duì)照組，表明老年大鼠體內(nèi)代謝異常。多糖兩劑量組均能明顯降低老年大鼠血清 MDA含量，并能提高SOD、CAT和GSH－Px活性，與老年大鼠對(duì)照組比較具有顯著意義。

表3 多糖對(duì)老年大鼠血清MDA、SOD、CAT和GSH－Px的影響(n=10)

2．7 對(duì)老年大鼠腦及肝組織Lf含量的影響

對(duì)老年大鼠腦及肝組織Lf含量的影響，見(jiàn)表4。從表4可知，老年大鼠對(duì)照組腦及肝組織中Lf含量明顯高于青年大鼠對(duì)照組，表明隨著老年大鼠體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)增強(qiáng)，脂褐質(zhì)累積增加。多糖兩劑量組均能使老年大鼠腦及肝組織中Lf含量明顯降低。

表4 多糖對(duì)老年大鼠腦及肝組織Lf含量的影響(n=10)

2．8 對(duì)老年大鼠皮膚及肝組織Hyp含量的影響

對(duì)老年大鼠皮膚及肝組織Hyp含量的影響，見(jiàn)表5。由表5可知，老年大鼠對(duì)照組與青年大鼠對(duì)照組比較，皮膚Hyp含量明顯降低，但肝臟Hyp含量無(wú)明顯改變。多糖兩劑量組均能明顯提高老年大鼠皮膚Hyp含量，而對(duì)肝組織Hyp含量無(wú)明顯影響。

表5 多糖對(duì)老年大鼠腦及肝組織Hyp含量的影響(n=10)

3 討論及結(jié)論

采用超聲波對(duì)玉米須多糖的提取進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理，考查了超聲波次數(shù)，超聲功率和浸提時(shí)間3個(gè)因素對(duì)多糖純度和得率的影響，制得了純度較高的玉米須多糖。經(jīng)鑒定和分析提取的玉米須多糖產(chǎn)物不含淀粉、蛋白質(zhì)和核酸，主要成分為多糖類(lèi)物質(zhì)。

隨著機(jī)體的衰老，體內(nèi)組織細(xì)胞中自由基代謝平衡失調(diào)，機(jī)體對(duì)自由基的防御能力下降［6］。過(guò)量自由基可使生物膜脂質(zhì)雙層中的不飽和脂肪酸過(guò)氧化，而形成脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物，從而使膜結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生障礙。過(guò)氧化脂質(zhì)的代謝產(chǎn)物MDA，進(jìn)一步與磷脂酞乙醇胺和蛋白質(zhì)交聯(lián)，生成無(wú)活性的脂褐質(zhì)，沉積于組織細(xì)胞，使RNA持續(xù)性降低，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，最后導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)法維持正常代謝而死亡。體內(nèi)自由基清除有賴(lài)于SOD、CAT和GSH－Px等抗氧化酶的活性。羥脯氨酸是膠原蛋白特有的氨基酸之一，其含量可比較準(zhǔn)確地反映老年皮膚的老化程度［13］。

試驗(yàn)表明，多糖能明顯降低老年大鼠血清M DA含量及腦和肝組織Lf含量，并明顯提高老年大鼠血清SOD、CAT和GSH－Px活性，亦能使老年大鼠皮膚Hyp含量明顯增高，表明多糖具有抗氧化作用，其機(jī)制可能與改善自由基代謝有關(guān)。

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Optimization of Corn Silk Polysaccharide Extraction Technique and Study on its Antiaging Action

Tian Long
(Nanyang Normal University，Nanyang 473061)

In this paper，the optimized extraction of corn silk polysaccharide and antiaging action was studied，and the best technological parameter was determined through the single factor experiment and the orthogonal test，namely，supersonic processing number of times was 350－450，ultrasonic wave power was 300W，the proposed soa-king time was 5－6h，and ethyl alcohol density was approximately 60%．200 and 400mg/kg were given to the old rats every day for thirty days．The content of malon－dialdehyde(MDA)in serum，the contents of lipofuscin(Lf)in brain and liver，the content of hydrooxyproline(Hyp)in skin and liver and the activity of superoxide dismutase(SOD)，catalase(CAT)and glutathione peroxidase(GSH－Px)in serum were examined．The results showed that polysaccharide could significantly decrease the content of MDA in serum and the Lf content in brain and liver，but obviously increase the activity of SOD，CAT，GSH －Px in serum and the content of Hyp in skin of the old rats．

corn silk polysaccharide，extraction，antiaging action

O629．12

A

1003－0174(2011)10－0098－05

2010－10－16

田龍，1977年出生，碩士，講師，食品生物技術(shù)