靜磁場(chǎng)對(duì)黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

張　嬌,吳松海*,陳文學(xué),王　妨

(1.天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 海口 570228)

胡椒為胡椒科胡椒屬攀援狀藤本，素有香料之王的美譽(yù)，原產(chǎn)自印度，現(xiàn)廣泛栽培于熱帶國(guó)家，在我國(guó)福建、廣東、海南、廣西和云南均有種植[1-2]。胡椒的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，富含多種維生素及微量元素、胡椒堿和揮發(fā)油等物質(zhì)，是一種重要的調(diào)味劑和防腐劑，并且具有一定的醫(yī)療保健作用。在許多亞洲國(guó)家，胡椒經(jīng)常用于治療風(fēng)濕、頭痛、寒痰、咳嗽、腹瀉、消化不良和痛經(jīng)等癥[3-4]。研究表明，胡椒中主要的活性化學(xué)物質(zhì)胡椒堿具有一定的抗氧化性能[5-6]，而磁場(chǎng)對(duì)許多生物活性物質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，例如，恒定磁場(chǎng)可以有效提高柑橘皮中活性物質(zhì)的提取率，旋磁場(chǎng)可增加廣棗總黃酮乙醇提取液抗人紅細(xì)胞氧化作用功效，強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)能鈍化草莓過(guò)氧化物酶[7-12]。但關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)胡椒提取物抗氧化活性的影響卻鮮有報(bào)道。本研究利用交叉學(xué)科的原理和方法，初步探究靜磁場(chǎng)作用對(duì)黑胡椒提取物抗氧化活性的影響，為靜磁場(chǎng)在黑胡椒有效成分提取及開(kāi)發(fā)這一領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1.1試驗(yàn)材料與試劑

黑胡椒,購(gòu)于天津市場(chǎng)。

DPPH和鐵氰化鉀，分析純，Sigma公司;三氯乙酸、三氯化鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉和無(wú)水乙醇，分析純，天津虔誠(chéng)偉業(yè)公司。

1.1.2試驗(yàn)設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋，上海申順生物科技有限公司；電子分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；磁鐵；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海申生科技有限公司；循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)易有限公司；超聲波掃頻清洗機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司；真空干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，UV1700-1 800，上海鳳凰光學(xué)科儀有限公司；離心機(jī)，L420 ，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1樣品預(yù)處理

將黑胡椒置于50 ℃真空干燥24 h，待冷卻后，粉碎，過(guò)60目篩，取篩下物留作樣品。

1.2.2靜磁場(chǎng)輔助下的浸提過(guò)程

1.2.2.1先超聲波后磁場(chǎng)提取

稱取5.0 g樣品于250 mL三角瓶中，加入100 mL的無(wú)水乙醇，浸泡12 h后在頻率40 kHz、功率200 W的超聲波條件下常溫浸提1 h，然后分別放入0.45、0.10和0 T的靜磁場(chǎng)中再浸提1 h。提取結(jié)束后用真空泵抽濾，然后真空干燥，冷卻備用。

1.2.2.2先磁場(chǎng)后超聲波提取

稱取5.0 g樣品于250 mL三角瓶中，加入100 mL的無(wú)水乙醇，浸泡12 h后分別放入0.45、0.10和0 T的靜磁場(chǎng)中浸提1 h，然后在頻率40 kHz、功率200 W的超聲波條件下常溫浸提1 h。提取結(jié)束后用真空泵抽濾，然后真空干燥，冷卻備用。

1.2.2.3回流方法下不同磁場(chǎng)的提取

稱取5.0 g樣品于250 mL蒸餾瓶中，加入100 mL的無(wú)水乙醇，在蒸餾瓶上接入冷凝管，然后將蒸餾瓶置于靜磁場(chǎng)中(0、0.10和0.45 T)，在加熱微沸的條件下冷凝回流提取12 h。提取結(jié)束后用真空泵抽濾，然后真空干燥，冷卻備用。

1.2.3靜磁場(chǎng)輔助下的抗氧化性測(cè)定過(guò)程

1.2.3.1磁場(chǎng)預(yù)處理樣品

將未經(jīng)磁場(chǎng)處理只用超聲法提取所得的黑胡椒提取物分別在0、0.15、0.30、0.45 T的靜磁場(chǎng)下靜置12 h，然后進(jìn)行抗氧化活性的測(cè)定。

1.2.3.2磁場(chǎng)直接作用于抗氧化性測(cè)定過(guò)程

將未經(jīng)磁場(chǎng)處理只用超聲法提取所得的黑胡椒提取物直接在靜磁場(chǎng)下進(jìn)行抗氧化性的測(cè)試，所用磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0 、0.15 、0.30和0.45 T。

1.2.4抗氧化性測(cè)定方法

1.2.4.1對(duì)DPPH自由基清除能力測(cè)定[13]

移取0.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的樣品于試管中，加入1.4 mL 0.1 mmol/L的DPPH乙醇溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的乙醇稀釋到3 mL，在暗處放置30 min，然后在517 nm處比色測(cè)定。

DPPH的清除率=(1-A樣品/A空白)×100%

(1)

式(1)中，A樣品為樣品管的吸光率，A空白為空白管的吸光率。

1.2.4.2還原能力測(cè)定[14]

移取0.2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的樣品于試管中，加入1 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鐵氰化鉀溶液，用磷酸鹽緩沖溶液(0.2 mol/L，pH值為6.6)定容至2 mL，混合后在50 ℃下水浴20 min，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的三氯乙酸1 mL，于4 000 r/min離心10 min，取上清液2 mL，加入2 mL蒸餾水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的三氯化鐵400 μL，混勻后在700 nm處比色，測(cè)定體系的吸光度A1。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1　靜磁場(chǎng)輔助浸提過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

靜磁場(chǎng)輔助浸提過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響如圖1所示。

圖1　靜磁場(chǎng)輔助浸提過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響Fig.1　Effect of static magnetic field on DPPH radical scavenging activity of black pepper extracts when static magnetic field acted on the extracting process

由圖1可見(jiàn)，不同提取方法所獲得的黑胡椒提取物對(duì)DPPH自由基的清除能力無(wú)顯著性差異，并且浸提過(guò)程中外加靜磁場(chǎng)對(duì)胡椒提取物清除DPPH自由基的能力基本沒(méi)有影響。

靜磁場(chǎng)輔助浸提過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物還原能力的影響如圖2所示。

圖2　靜磁場(chǎng)輔助浸提過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物還原能力的影響Fig.2　Effect of static magnetic field on reducing power of black pepper extracts when static magnetic field acted on the extracting process

由圖2可見(jiàn)，回流浸提所得的黑胡椒提取物其還原能力要高于超聲浸提所得的提取物，但不論是回流提取法還是超聲提取法，在過(guò)程中加入靜磁場(chǎng)都會(huì)使提取物的還原能力降低。不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)對(duì)黑胡椒提取物還原能力的影響呈現(xiàn)不規(guī)律性：采用先超聲后磁場(chǎng)提取和磁場(chǎng)輔助回流提取2種方法時(shí)，0.45和0.10 T磁場(chǎng)均使黑胡椒提取物的還原能力下降，但其影響沒(méi)有顯著性差異；采用先磁場(chǎng)后超聲提取法時(shí)，0.45 T磁場(chǎng)使得提取物的還原能力顯著降低，0.10 T磁場(chǎng)的影響卻并不明顯。

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)靜磁場(chǎng)作用于浸提過(guò)程時(shí)，黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力基本不受影響，但其還原能力會(huì)出現(xiàn)一定程度的下降，所以靜磁場(chǎng)作用于浸提過(guò)程會(huì)在一定程度上抑制黑胡椒提取物的抗氧化活性，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少或避免提取過(guò)程受到過(guò)多磁場(chǎng)的影響。

2.2　靜磁場(chǎng)預(yù)處理對(duì)黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

將單用超聲法提取的樣品在不同強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)下靜置12 h，然后進(jìn)行清除DPPH自由基能力的測(cè)試，所得結(jié)果如圖3所示。

圖3　靜磁場(chǎng)預(yù)處理對(duì)黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響Fig.3　Effect of static magnetic field on DPPH radical scavenging activity of black pepper extracts when static magnetic field acted on extracts preconditioning

由圖3可見(jiàn)，在靜磁場(chǎng)下靜置12 h之后，黑胡椒提取物對(duì)DPPH自由基的清除率有明顯的下降，并且磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，清除率下降的越明顯，這表明靜磁場(chǎng)的預(yù)處理會(huì)抑制黑胡椒提取物對(duì)DPPH自由基的清除能力。

將單用超聲法提取的樣品在不同強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)下靜置12 h，然后進(jìn)行還原能力的測(cè)試，所得結(jié)果如圖4所示。

圖4　靜磁場(chǎng)預(yù)處理對(duì)黑胡椒提取物還原能力的影響Fig.4　Effect of static magnetic field on reducing power of black pepper extracts when static magnetic field acted on extracts preconditioning

由圖4可見(jiàn)，在靜磁場(chǎng)下靜置12 h之后，黑胡椒提取物的還原能力出現(xiàn)一定程度的下降：當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15 T時(shí)，黑胡椒提取物的還原能力與無(wú)磁場(chǎng)時(shí)相比稍有下降但變化并不明顯，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增大到0.30 T時(shí)，其還原能力出現(xiàn)了明顯的下降，之后繼續(xù)增大磁場(chǎng)強(qiáng)度，黑胡椒提取物還原能力的下降趨于平緩。

試驗(yàn)結(jié)果表明，靜磁場(chǎng)作用于黑胡椒提取物的預(yù)處理過(guò)程時(shí)，黑胡椒提取物的抗氧化活性有明顯的下降，并且磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，下降越明顯。所以在黑胡椒產(chǎn)品儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間受到磁場(chǎng)影響，以保證黑胡椒提取物的抗氧化活性。

2.3　靜磁場(chǎng)輔助抗氧化活性測(cè)定過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

將測(cè)定樣品清除DPPH自由基能力的試驗(yàn)置于不同強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)下進(jìn)行，所得結(jié)果如圖5所示。

圖5　靜磁場(chǎng)輔助抗氧化性測(cè)定過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響Fig.5　Effect of static magnetic field on DPPH radical scavenging activity of black pepper extracts when static magnetic field acted on the antioxidant activity detection process

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15 T時(shí)，黑胡椒提取物對(duì)DPPH自由基的清除率同無(wú)磁場(chǎng)條件下完全一致，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到0.3 T時(shí)，黑胡椒提取物對(duì)DPPH自由基的清除率明顯下降，之后隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的繼續(xù)增大，清除率也繼續(xù)降低。這表明在較低的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，靜磁場(chǎng)對(duì)黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力基本沒(méi)有影響，但當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定水平之后，靜磁場(chǎng)對(duì)黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力具有明顯的抑制作用。

將測(cè)定樣品還原能力的試驗(yàn)置于不同強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)下進(jìn)行，所得結(jié)果如圖6所示。

圖6　靜磁場(chǎng)輔助抗氧化性測(cè)定過(guò)程對(duì)黑胡椒提取物還原能力的影響Fig.6　Effect of static magnetic field on reducing power of black pepper extracts when static magnetic field acted on the antioxidant activity detection process

由圖6可見(jiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15 T時(shí)，測(cè)得的吸光度值最大，表明此時(shí)黑胡椒提取物的還原能力最高，之后隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度繼續(xù)增大，提取物的還原能力逐漸下降，但均高于無(wú)磁場(chǎng)的對(duì)照組。

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)靜磁場(chǎng)作用于抗氧化活性測(cè)定過(guò)程時(shí)，黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力受到了抑制，但其還原能力卻增強(qiáng)了。這主要是因?yàn)檫€原能力由黑胡椒提取物被鐵氰化鉀氧化來(lái)表征，試驗(yàn)在水系環(huán)境下進(jìn)行，有研究表明磁場(chǎng)可以通過(guò)改變水系的性質(zhì)來(lái)提高鐵氰化鉀還原反應(yīng)的速率[15]，所以宏觀表現(xiàn)為黑胡椒提取物的還原能力增強(qiáng)。當(dāng)黑胡椒提取物被用作抗氧化劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)其抗氧化過(guò)程的具體機(jī)理來(lái)有選擇性的回避或引入磁場(chǎng)。

3　討論

綜上所述，靜磁場(chǎng)對(duì)黑胡椒提取物抗氧化活性的影響主要表現(xiàn)為抑制作用，但不同強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)對(duì)其抗氧化活性的影響呈現(xiàn)不規(guī)律性。這可能是因?yàn)橐环矫娲艌?chǎng)可以改變水相或有機(jī)相溶液的表面張力及粘度[16-18]，在浸提過(guò)程中磁場(chǎng)可以通過(guò)改變?nèi)軇┬再|(zhì)來(lái)影響溶劑與提取物中活性成分的相互作用，改變活性成分的提取率，從而影響提取物的抗氧化活性；另一方面，在磁場(chǎng)作用下，抗氧化活性物質(zhì)的構(gòu)象、構(gòu)型和功能基團(tuán)產(chǎn)生了變化[19-21]，而這些變化均會(huì)不同程度的影響黑胡椒的抗氧化活性。

本試驗(yàn)初步探究了靜磁場(chǎng)作用于不同過(guò)程對(duì)黑胡椒中抗氧化活性物質(zhì)的影響，其具體的作用機(jī)理還有待進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]ARAVIND R,EAPEN S J,KUMAR A,etal.Screening of endophytic bacteria and evaluation of selected isolates for suppression of burrowing nematode (RadopholussimilisThorne) using three varieties of black pepper (PipernigrumL.)[J].Crop Protection,2010,29: 318-324

[2]鄔華松,楊建峰,林麗云.中國(guó)胡椒研究綜述[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42(7): 2 469-2 480

[3]侯文潔,張衛(wèi)剛,薛文嬌.胡椒中胡椒堿的提取工藝研究[J].中國(guó)調(diào)味品,2008,(5): 55-58

[4]SINGH R,SINGH N,SAINI B S,etal.In vitro antioxidant activity of pet ether extract of black pepper[J].Indian Journal of Pharmacology,2008,40(4): 147-151

[5]莫崢嶸,張岐.胡椒堿的抗氧化活性及穩(wěn)定性研究[J].海南師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006,19(1): 52-54

[6]劉屏,索婧俠,于騰飛.胡椒堿藥理作用的研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥物應(yīng)用與監(jiān)測(cè),2007，(3): 7-9

[7]周孟清，高宇.磁場(chǎng)條件下柑橘皮中活性物質(zhì)提取研究[J].飼料與畜牧，2009,(10):47-49

[8]金江濤,鄭必勝,肖凱軍.強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)對(duì)草莓過(guò)氧化物酶的鈍化及對(duì)草莓汁的殺菌效果研究[J].食品工業(yè)科技,2010，(3): 99-105

[9]YANG J,DUAN L,GUO S.Antibacterial and adsorption properties of hydroxypropyl chitosan enhancing with constant magnetic field [J].Science and Technology of Food Industry,2010，31(5)：94-97

[10]ERASLAN G,BILGILI A,AKDOGAN M,etal.Studies on antioxidant enzymes in mice exposed to pulsed electromagnetic fields [J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2007,66: 287-289

[11]SALAMINO F,MINAFRA R,GRANO V,etal.Effect of extremely low frequency magnetic fields on calpain activation [J].Bioelectromagnetics,2006,27: 43-50

[12]劉美艷，張瑩輝，覃建民，等.三種廣棗總黃酮提取液及其與旋磁場(chǎng)聯(lián)用抗人紅細(xì)胞氧化作用的研究[J].包頭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,21(4): 347-348

[13]LI X,LI X,ZHOU A.Evaluation of antioxidant activity of the polysaccharides extracted from Lycium barbarum fruits in vitro[J].European Polymer Journal,2007,43: 488-497

[15]王曉玲，鄒立壯，于清江，等.磁場(chǎng)對(duì)鐵氰化鉀與抗壞血酸反應(yīng)速率的影響[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2001，13(2):163-166

[16]韋成良.磁場(chǎng)對(duì)磁性液體粘度的影響[J].廣西物理,2009,30(4): 42-43

[17]馬榮駿，馬偉.在磁場(chǎng)作用下用乙酰胺萃取五價(jià)砷[J].濕法冶金，1998，66(2)：42-44

[18]崔國(guó)剛，孫巍，吳松海，等.磁場(chǎng)對(duì)丙酮-水-甲基異丁基酮萃取的影響[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2007,24(3): 218-221

[19]KIMURA T,KAWAI T,SAKAMOTO Y.Magnetic orientation of poly (ethylene terephalate)[J].Polymer,2000,41: 809-812

[20]劉勇，賈紹義，吳松海.不同磁場(chǎng)對(duì)過(guò)氧化氫酶活性及酶促反應(yīng)的影響[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，42(10): 897-900

[21]KAWAI T,KIMURA T,OGAWA S,etal.Magnetic orientation of isotactic polypropylene[J].Polymer,2000,41: 155-159