7種植物提取物的體外抗氧化活性比較研究

吳英華，任鳳蓮

(1.懷化醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，湖南懷化 418000;2.中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410083)

食品的保質(zhì)期往往受限于其成分的穩(wěn)定性，例如脂類的氧化反應(yīng)。天然油脂暴露在空氣中會(huì)自發(fā)地發(fā)生氧化反應(yīng)，生成低級(jí)脂肪酸、醛、酮等，產(chǎn)生惡劣的酸臭，降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，危害人體健康。目前食品工業(yè)中常用的抗氧化劑包括丁羥基茴香醚 (BHA)、二丁基羥基甲苯 (BHT)和叔丁基對(duì)苯二酚 (TBHQ)［1］。由于化學(xué)合成抗氧化劑具有一定的毒性和致癌性，因而尋找天然、高效、低毒的抗氧化劑成為了一種必然趨勢(shì)。植物是天然抗氧化劑的重要來(lái)源，過(guò)去的研究表明，茶葉、香料、水果和蔬菜的提取物已被證明是安全有效的抗氧化劑［2-5］。本實(shí)驗(yàn)利用不同的有機(jī)溶劑，研究比較了生姜根、番石榴葉、番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽等植物提取物的體外抗氧化活性。

1 材料和方法

1.1 儀器設(shè)備 752型紫外可見分光光度計(jì) (上海光譜儀器有限公司);AL204電子天平 (梅特勒-托利多儀器有限公司);恒溫水浴鍋 (鞏義市英峪予華儀器廠);數(shù)控超聲波清洗器 (昆山市超聲儀器有限公司);電熱恒溫干燥器(上海精密科學(xué)儀器有限公司);Backman-DU 800型紫外可見分光光度計(jì) (美國(guó)Beckman公司);N-1001旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海愛郎儀器有限公司);DZF-6030A真空干燥箱 (上海一恒科技有限公司);HH-S-4型電熱恒溫水浴鍋 (上海汗諾儀器有限公司);油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)量?jī)x (型號(hào)743 Rancimat，瑞士Metrohm公司);SYFM-8II型超微粉碎機(jī) (濟(jì)南松岳機(jī)器有限責(zé)任公司);SpectraMax M5型酶標(biāo)儀 (美國(guó)Molecular Devices公司);Eppendorf移液器 (德國(guó))。

1.2 試劑與材料 1，1-二苯基-2-2苦基肼 (DPPH，Sigma公司);α-生育酚對(duì)照品 (Alfa Aesar公司);沒食子酸(Sigma-Aldrich Chemical公司);鎢酸鈉 (廣東汕頭西隴化工廠)。乙醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、正己烷、石油醚、甲醇、三氯化鋁均為分析純，水為雙蒸水。

生姜Zingiber officinale L.、番石榴 Psidium guajava L.、酸橙Citrus aurantium、芝麻Sesamum indicum L.、米糠Oryza sativa均從長(zhǎng)沙農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)購(gòu)買，鑒定人任鳳蓮。小麥Triticum aestium胚芽購(gòu)自Sigma公司;金龍魚牌葵花籽油。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備 米糠、小麥胚芽和生姜根在烤箱中熱處理1 h(40℃)，橙皮、番石榴葉和籽熱處理12 h(40℃)。粉碎干燥樣品，并保存在－20℃的冰箱中。

1.3.2 抗氧化提取物 準(zhǔn)確稱取粉碎后的各樣品2 g，分別加入5種有機(jī)溶劑 (乙醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、正己烷和石油醚)500 mL，在常溫下超聲振蕩提取1 h，過(guò)濾得上清液。反復(fù)3次，合并上清液。將所得濾液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至100 mL(40℃)，得各提物液質(zhì)量濃度為20 mg/mL，并保存在－20℃下備用。

1.3.4 總多酚的測(cè)定 以沒食子酸作為對(duì)照品，進(jìn)行各植物提取液中總多酚的測(cè)定［6］。

1.3.5 總黃酮的測(cè)定 采用三氯化鋁比色法測(cè)定各植物提取液中的總黃酮量［7-8］。

1.3.6 熱穩(wěn)定性檢測(cè) 取2 mL提取物，分別在40～100℃下孵育30 min，然后使用DPPH法測(cè)定抗氧化活性;并將提取物在沸水中放置 0、30、60、90、120、150、180 min，同樣使用DPPH法測(cè)定其抗氧化活性。每一樣品平行測(cè)定5次，取其平均值。

1.3.7 Rancimat法測(cè)定提取物的抗氧化效果 往葵花籽油中分別加入0.5%、1%、2%的提取物或α-生育酚 (質(zhì)量比)，將混合物在40℃水浴攪拌30 min，靜置冷卻過(guò)濾除去油脂不溶性雜質(zhì)，樣品待用［9-10］。準(zhǔn)確稱取樣品油3.00 g置于樣品管中，使用油脂氧化穩(wěn)定性測(cè)定儀在110℃，空氣體積流量20 L/h條件下測(cè)定誘導(dǎo)時(shí)間。每一樣品平行測(cè)定5次，取其平均值。

1.3.8 統(tǒng)計(jì)分析 在顯著水平5%的情況下，采用Duncan多重范圍檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 各植物提取物的抗氧化活性分析 表1的數(shù)據(jù)顯示了使用不同溶劑的各種植物材料提取物的抗氧化活性。生姜根的石油醚提取物、橙皮和番石榴葉的乙醇提取物具有最高的抗氧化活性，清除率均值分別達(dá)到95.2%、90.8%和86.7%(P＜0.05)。不同溶劑提取下，植物提取物的抗氧化活性差異較大，以橙皮為例，乙醇提取物的清除率高達(dá)90.8%，而石油醚提取物僅為24.4%。生姜根則表現(xiàn)出相似的清除率，并均超過(guò)90%。

表1 植物提取物在不同溶劑中的抗氧化活性比較 (n=5，)

表1 植物提取物在不同溶劑中的抗氧化活性比較 (n=5，)

注:同一列中不同的英文上標(biāo)表示平均值差異顯著 (P＜0.05)，下同

生姜根 番石榴葉 番石榴籽 橙皮 芝麻種皮 米糠 小麥胚芽乙醇 93.3b±0.37 86.7a±0.39 31.2a±0.77 90.8a±0.74 75.9a±2.8 41.0b±1.0 41.9b溶 劑 抗氧化活性/%±0.49乙酸乙酯 93.7b±0.54 85.6a±0.91 20.2b±0.21 69.8b±0.63 67.8b±0.90 61.6a±0.88 59.1a±1.7三氯甲烷 91.2c±0.89 55.5c±1.0 3.1c±0.09 48.7c±0.46 51.7c±1.7 30.4c±0.87 9.7c±0.50正己烷 93.7b±0.99 50.3d±0.20 3.5c±0.60 43.4d±0.14 15.3e±1.1 10.0e±0.40 8.5c d±0.90石油醚 95.2a±0.22 64.7b±0.58 2.0d±0.03 24.4e±0.20 27.8d±0.95 12.2d±1.2 6.9d ±0.40

進(jìn)一步研究了各種植物中表現(xiàn)出最高抗氧化活性的溶劑提取液。結(jié)果表明，生姜根、橙皮和番石榴葉提取物比α-生育酚表現(xiàn)出更高的抗氧化活性 (P＜0.05)，而番石榴籽、芝麻種皮、米糠、小麥胚芽提取物的抗氧化活性低于α-生育酚 (P＜0.05)。見表2。

表2 不同植物提取物與α-生育酚的抗氧化活性比較

2.2 總多酚和總黃酮的測(cè)定 不同植物提取物的總多酚、總黃酮以及酮酚比總結(jié)于表3(每一樣品平行測(cè)定5次，計(jì)算平均值并進(jìn)行Duncan多重范圍檢驗(yàn))。番石榴葉提取物的總多酚含有量最高 (P＜0.05)，其次是生姜根、芝麻種皮和橙皮，番石榴籽最低 (P＜0.05)。不同提取物的總多酚量與其抗氧化活性密切相關(guān)。

表3 不同植物提取物中的總多酚和總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)

從總黃酮的量來(lái)看，生姜根提取物最高 (P＜0.05)，其次是番石榴葉、橙皮，番石榴籽的總黃酮量最低 (P＜0.05)。值得注意的是，生姜根、番石榴葉和橙皮提取物的總黃酮量與它們的抗氧化活性也呈正相關(guān)性 (表2)。生姜根提取物的酮酚比最高 (P＜0.05)，其次是番石榴葉 (表3)。番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽提取物的酮酚比并無(wú)顯著性差異 (P＞0.05)。

2.3 熱穩(wěn)定性研究 在40℃下孵育30 min后，所有植物提取物基本保持了原有的抗氧化活性;而當(dāng)溫度超過(guò)40℃，這一活性開始顯著下降 (P＜0.05)(表4)。當(dāng)溫度從40℃提高至100℃后 (仍孵育30 min)，生姜根、番石榴葉、番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠、小麥胚芽提取物以及α-生育酚的抗氧化活性，顯著降低了18.1%、15.6%、56.6%、32.9%、16.3%、28.9%、51.1% 和11.8%(P＜0.05)。我們注意到，α-生育酚的下降幅度(11.8%)小于所有的植物提物 (P＜0.05)。

表4 植物提取物的熱穩(wěn)定性

同時(shí)研究了在100℃中孵育0～180 min后，對(duì)各植物提取物的抗氧化活性的影響 (表5)，結(jié)果表明:生姜根的抗氧化活性依然最高 (P＜0.05)，其次是番石榴葉和α-生育酚。在熱處理后，α-生育酚的抗氧化活性顯著高于番石榴籽、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽的提取物 (P＜0.05)。當(dāng)時(shí)間延長(zhǎng)后，各提取物的抗氧化活性均顯著降低(P＜0.05)。這一結(jié)果與Mansour等［11］的研究相似。

表5 沸水孵育對(duì)植物提取物抗氧化活性的影響

在沸水中孵育180 min后，生姜根、番石榴葉、番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽提取物以及α-生育酚的抗氧化活性分別降低26.9%、26.2%、80.1%、54.7%、33.3%、54.7%和72.7%以及28.5%。這表明生姜根、番石榴葉和芝麻種皮提取物以及α-生育酚的熱穩(wěn)定性相對(duì)更強(qiáng) (保留了66.7%至73.8%不等的活性)，而其余提取物的抗氧化活性僅能保留19.9%。生姜根提取物良好的熱穩(wěn)定性非常好，即使在185℃下處理120 min后，仍能抑制亞油酸的過(guò)氧化作用［12］。

2.4 Rancimat法測(cè)定誘導(dǎo)時(shí)間 添加不同量的植物提取物和α-生育酚均能顯著延長(zhǎng)葵花籽油的誘導(dǎo)時(shí)間 (表6)。當(dāng)生姜根、番石榴葉、橙皮和米糠提取物的添加比例增加時(shí)，誘導(dǎo)時(shí)間也相應(yīng)增加;而芝麻種皮、番石榴籽和小麥胚芽提取物的誘導(dǎo)時(shí)間與添加比例成反比。當(dāng)加入2%的番石榴葉提取物后，葵花籽油的誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)11.76 h;而當(dāng)加入2%的番石榴種子提取物后，誘導(dǎo)時(shí)間最短，僅為5.11 h。加入2%的番石榴葉和生姜根提取物后，能分別使誘導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)230.6%和226.7%。添加1%的α-生育酚顯示出最長(zhǎng)的誘導(dǎo)時(shí)間，為11.86 h;而在0.5%的濃度水平下，添加芝麻種皮提取物的誘導(dǎo)時(shí)間最長(zhǎng)，為8.88 h，相較葵花籽油延長(zhǎng)了174.1%。

表6 Rancimat法測(cè)定不同植物提取物和生育酚的誘導(dǎo)時(shí)間(h)

所有植物提取液的保護(hù)因子都呈現(xiàn)出與表6類似的正向趨勢(shì)。2%的番石榴葉提取物擁有最高的保護(hù)因子，其次是2%的生姜根和橙皮提取物，它們分別提升了231%、227%和164%的保護(hù)作用。番石榴籽、米糠和小麥胚芽提取物的保護(hù)作用弱于α-生育酚。添加1%的α-生育酚顯示出比所有植物提取物更高的保護(hù)因子，而芝麻種皮提取物在0.5%的濃度水平下保護(hù)因子最高。各種植物提取物和α-生育酚對(duì)葵花籽油的保護(hù)因子見表7。

表7 Rancimat法測(cè)定不同植物提取物的保護(hù)因子

3 討論

人工合成的BHA、BHT、TBHQ等抗氧化劑在高劑量下會(huì)引起動(dòng)物明顯的肝腫大，BHT還會(huì)使肝和肺微粒體酶的活性增加［1］，因此尋找有效的天然抗氧化劑逐漸成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用不同的有機(jī)溶劑，發(fā)現(xiàn)生姜根、番石榴、橙、芝麻、水稻和小麥等植物均含有抗氧化還原活性成分，其中生姜根的石油醚提取物、橙皮和番石榴葉的乙醇提取物抗氧化活性最高;而在不同溶劑提取下，同種植物來(lái)源的提取物，抗氧化活性也有較大差異。Qian等［13］曾報(bào)道番石榴葉的50%乙醇水溶液提取物比水提取物表現(xiàn)出更高的抗氧化活性;趙永昕等［14］的研究則發(fā)現(xiàn)草棉花不同提取物抗氧化活性是完全不同的，70%乙醇提取物要大于50%乙醇提取物，兩者均遠(yuǎn)高于水提取物。

不同提取物的抗氧化活性與其總多酚、總黃酮量呈現(xiàn)正相關(guān)，其中番石榴葉提取物的總多酚量最高，生姜根提取物的總黃酮量最高;番石榴葉和生姜根提取物在2%的添加比例下，具有對(duì)葵花籽油最長(zhǎng)的誘導(dǎo)時(shí)間。這與其他學(xué)者的研究結(jié)果類似:紅藥和蔞葉提取物的抗氧化活性與其總多酚量呈高度正相關(guān)性［15-16］，枸杞葉的正丁醇、乙酸乙酯等極性溶劑提取液的總黃酮量與抗氧化活性呈極顯著正相關(guān)［17］。

熱穩(wěn)定性是提取潛在天然抗氧化劑的重要考慮因素之一。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各種植物提取物的抗氧化活性在加熱情況下，均出現(xiàn)不同程度的下降，溫度越高、熱孵育時(shí)間越長(zhǎng)，活性下降越明顯。其中，生姜根、番石榴葉和芝麻種皮提取物的熱穩(wěn)定性最佳，在沸水中孵育180 min后仍能保持66.7%至73.8%不等的活性。

植物提取物抗氧化機(jī)制在于清除自由基、降低氧化中間體、抑制酶促氧化，總多酚和總黃酮量是影響其抗氧化性的重要因素［18-19］。研究結(jié)果表明，生姜根、番石榴葉和芝麻種皮顯示比α-生育酚更好的熱穩(wěn)定性，而抗氧化性與α-生育酚類似。這表明，生姜根、番石榴葉和芝麻種皮可作為潛在的天然抗氧化劑來(lái)源，應(yīng)用于食品和醫(yī)藥工業(yè)中。

［1］Khalil A H，Mansour E H.Control of lipid oxidation in cooked and uncooked refrigerated carp fillets by antioxidant and packaging combinations［J］.J Agric Food Chem，1998，46(3):1158-1162.

［2］胡喜蘭，韓照祥，陶 瑩，等.DPPH法測(cè)定17種植物的抗氧化活性［J］.食品科技，2006，31(10):264-268.

［3］孫麗萍，王大仟，張智武.11種天然植物提取物對(duì)DPPH自由基的清除作用［J］.食品科學(xué)，2009，30(1):45-47.

［4］Dean L L，Davis J P，Shofran B G，et al.Phenolic profiles and antioxidant activity of extracts from peanut plant parts［J］.Open Nat Prod J，2008(1):1-6.

［5］Hegazy A E，Ibrahium M I.Antioxidant activities of orange peel extracts［J］.World Applied Sci J，2012，18(5):684-688.

［6］陳孝娟，顧政一，徐 芳，等.不同產(chǎn)地的石榴皮總多酚的含量測(cè)定［J］.時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2011，22(3):541-543.

［7］馬陶陶，張群林，李 俊，等.三氯化鋁比色法測(cè)定中藥總黃酮方法的探討［J］.時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2008，19(1):54-56.

［8］陳英紅，張曉熒，羅浩銘，等.苦碟子提取物中總黃酮含量測(cè)定方法的探討［J］.時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2012，23(2):313-315.

［9］陸 洋，楊波濤，陳鳳香.五種天然抗氧化劑Rancimat法對(duì)食用油的抗氧化效果評(píng)估［J］.食品工業(yè)，2009(3):3-6.

［10］劉 祥，歐錦強(qiáng)，吳 畏.Rancimat法比較茶多酚、迷迭香及BHA+BHT對(duì)棕櫚油氧化穩(wěn)定性的影響［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012，(16):310-311.

［11］Mansour E H，Khalil A H.Evaluation of antioxidant activity of some plant extracts and their application to ground beef patties［J］.Food Chem，2000，69(2):135-141.

［12］Rehman Z U，Salariya A M，Habib F.Antioxidant activity of Ginger extract in sunflower oil［J］.J Sci Food Agriculture，2003，83(7):624-629.

［13］Qian H，Nihorimbere V.Antioxidant power of phytochemicals from Psidium Guajava Leaf［J］.J Zhejiang Uni Sci，2004，5(6):676-683.

［14］趙永昕，竇 君，信學(xué)雷，等.DPPH法評(píng)價(jià)草棉花不同提取物體外抗氧化作用［J］.中成藥，2011，33(8):1416-1418.

［15］王 晶，李 麗，劉春明，等.不同紅藥提取物中總酚的測(cè)定及抗氧化活性的DPPH法評(píng)價(jià)研究［J］.遼寧中醫(yī)雜志，2011，38(3):513-515.

［16］Dasgupta N，De B.Antioxidant activity of Piper Betle L.leaf extract in vitro［J］.Food Chem，2004，88(2):219-224.

［17］牛東玲，馬婷婷，張自萍，等.寧夏枸杞葉中總黃酮含量與抗氧化活性關(guān)系［J］.寧夏大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2012，33(1):55-57.

［18］Tachakittirungrod S，Okonogi S，Chowwanapoonpohn S.Study on antioxidant activity of certain plants in Thailand:mechanism of antioxidant action of guava leaf extract［J］.Food Chem，2007，103(2):381-388.

［19］Chen H Y，Yen G C.Antioxidant activity and free radical-scavenging capacity of extracts from guava(Psidium guajava L.)leaves［J］.Food Chem，2007，101(2):686-694.