麥麩多糖理化特性與抗氧化性分析

王軍，王忠合，章斌，伍振西

（韓山師范學(xué)院生物系，廣東潮州521041）

麥麩多糖理化特性與抗氧化性分析

王軍，王忠合*，章斌，伍振西

（韓山師范學(xué)院生物系，廣東潮州521041）

采用超聲波法提取麥麩粗多糖，研究其理化性質(zhì)、總糖含量、清除自由基能力及抗氧化性等特性。實驗結(jié)果表明，麥麩粗多糖含有淀粉和蛋白質(zhì)的多糖，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到42.48%，具有一定的清除羥自由基、超氧陰離子和亞硝酸根離子的能力，對雞蛋卵黃和小鼠肝臟自發(fā)性脂質(zhì)過氧化具有一定的抑制作用。

麥麩；多糖；抗氧化；清除自由基

多糖作為一類重要的生物活性物質(zhì)，具有抗病毒、抗腫瘤、降血脂、提高免疫力等多種生物功能[1-3]，不但能治療機(jī)體的免疫系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p傷的癌癥，還能治療多種免疫缺損疾病，如慢性病毒性肝炎和某些細(xì)菌和病毒引起的慢性疾病，還能治療風(fēng)濕病之類的自身疾病，有的多糖還能誘導(dǎo)干擾素的產(chǎn)生，等等。國內(nèi)外諸多文獻(xiàn)[4-7]對植物中多糖的分離純化與結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行了大量的研究證明，從植物或微生物等提取的天然多糖，具有來源廣泛、毒副作用低、安全性高、免疫增強(qiáng)功能廣泛等優(yōu)點，是一種理想的免疫增強(qiáng)劑。

麥麩是小麥加工的主要副產(chǎn)物，含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等，廣泛用于飼料工業(yè)、食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)等領(lǐng)域[8]。麥麩中的葡聚糖、木聚糖、纖維素、阿魏酸、植酸等生理活性物質(zhì)，具有飽水性、穩(wěn)定性及抗腫瘤、抗氧化等功能活性，它能防治許多疾病，如抑制大腸癌的發(fā)生，預(yù)防糖尿病、高血壓等[9-10]。隨著人們健康意識的不斷提高，麥麩中的功能因子越來越受到人們的重視，因此，深入研究麥麩的開發(fā)與利用具有較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本實驗采用超聲波法制備麥麩粗多糖，并深入分析其理化特性及抗氧化性，旨在為麥麩及其多糖的開發(fā)利用提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

小麥麥麩 購于當(dāng)?shù)厥袌?，粉碎過40目篩，貯存于-20℃中備用；小白鼠昆明種，購于汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院；木瓜蛋白酶 酶活力60～70萬單位/g，廣州遠(yuǎn)天酶制劑廠；濃硫酸、苯酚、硫代巴比妥酸、硫酸亞鐵、三氯乙酸、正丁醇、鄰苯三酚、亞硝酸鈉、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、氯化鈉、雙氧水、葡聚糖、無水乙醇等均為國產(chǎn)分析純。

UV-2800紫外可見分光光度計：尤尼科（上海）儀器有限公司；Anke TFL-16G臺式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；KQ-100DV型數(shù)控超聲波清洗器：江蘇省昆山市超聲儀器有限公司；AUW120型電子天平：SHIMADZU（日本）公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 麥麩粗多糖的制備

參照文獻(xiàn)[11]中的方法，韓山師范學(xué)院生物系食品加工實驗室自制。

1.2.2 理化特性的研究

參照文獻(xiàn)[12]中的方法分別進(jìn)行溶解性、苯酚-硫酸反應(yīng)、碘-碘化鉀反應(yīng)、斐林試劑反應(yīng)、三氯化鐵反應(yīng)、茚三酮反應(yīng)、雙縮脲反應(yīng)、280 nm紫外吸收光譜。

1.2.3 總糖含量的測定

采用苯酚－硫酸法測定樣品中總糖的含量，取50mg麥麩粗多糖溶于100mL水中，稀釋10倍，再取1mL置于10m L具塞試管中，加水補至2.0m L，按標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作步驟[13]比色測定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程（如圖1所示）：A=6.195C-0.006 4，（R2=0.995 5）求得樣品溶液中多糖濃度，計算多糖含量。

式中：C為總糖的濃度，（mg/mL）；V為樣品溶液的體積，mL；K為稀釋倍數(shù)；m為樣品重量，mg。

1.2.4 對超氧陰離子的清除作用

采用鄰苯三酚自氧化法[6-7]測定麥麩多糖對超氧陰離子的清除作用，取9mLpH 8的0.01mol/L磷酸鹽緩沖液與1mL麥麩多醣溶液混合，于25℃恒溫15min，取混合液于比色皿中加入45mmol/L的鄰苯三酚（用0.01mol/L鹽酸配置）0.1mL，搖勻，反應(yīng)3min，在波長420 nm處測定吸光度值A(chǔ)1。以0.1mL蒸餾水代替鄰苯三酚所測得的吸光度為A2；以1.0mL蒸餾水代替樣品溶液所測得的吸光度為A3。按照下式計算對超氧陰離子的清除率P：

1.2.6 對卵黃脂質(zhì)過氧化的抑制作用

采用依賴雞蛋卵黃的脂質(zhì)過氧化模型計算樣品抑制率[16]，新鮮卵黃用0.1mol/L的PBS溶液（pH7.4）按1∶1配成懸液，再稀釋25倍，磁力攪拌30min。向試管中加入卵黃懸液0.5mL；然后依次加入濃度分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mg/mL的樣液1.0mL（對照管加入相同體積的PBS）、25mmol/L的硫酸亞鐵0.5mL，并用0.1mol/L的PBS補至4.0mL，置于37℃水浴中，振蕩50min。取出后加入20%三氯乙酸1m L，靜置10min后，以3 000 r/min離心15min，取上清液4 m L加入0.8%硫代巴比妥酸（TBA）2mL，塞緊管口，于沸水浴中反應(yīng)15min，最后在532 nm處測定樣品的吸光度值，取平均值并根據(jù)以下公式計算樣品抑制率。

式中：A0為對照液吸光度值；A1為樣品液吸光度值。

1.2.7 對小鼠肝臟自發(fā)性脂質(zhì)過氧化的抑制作用

小鼠禁食過夜后斷頭放血處死，迅速取出肝臟組織，置于冷生理鹽水中，沖洗后制成5%的組織勻漿[17]，向每支試管中加入5%的組織勻漿1.5mL，再加入不同濃度的樣液0.2mL（對照組用生理鹽水代替），用生理鹽水補充至2.0mL，混勻后于（37±0.5）℃恒溫震蕩1.5h，加入20%三氯乙酸1.5mL終止反應(yīng)。3 500 r/min離心10min，取上清液2mL，加入0.67%硫代巴比妥酸（TBA）1.5mL，95℃水浴保溫處理15min，取出后冷卻，于532 nm處測定樣品的吸光度值，計算丙二醛（MDA）的生成抑制率。

1.2.8 對亞硝酸根的清除作用

分別向每支25mL具塞刻度試管中加入1.0mL亞硝酸鈉溶液（約5μg亞硝酸鈉），依次加入樣液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL，搖勻，37℃保溫30min，再加入對

1.2.5 對羥自由基的清除效果

取三支試管，在試管中依次加入0.5mL 9.1mmol/L水楊酸—乙醇溶液，0.5 mL麥麩多糖溶液，0.5 mL 9mmol/L的Fe2+溶液，3.5mL蒸餾水，最后加入5mL 88mmol/L的H2O2啟動Fenton反應(yīng)，搖勻后于510 nm處測定吸光度A1；取0.5mL的蒸餾水代替9mmol/L的Fe2+溶液所測得的吸光度為A2；取0.5mL的蒸餾水代替酶解物所測得的吸光度為A3。按照下式[15]計算羥自由基清除率P：氨基苯磺酸溶液（4 g/L），混勻，靜置5 min后各加入1mL鹽酸萘乙二胺溶液（2 g/L），加水至刻度，混勻，靜置15min，于波長538 nm處測定吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算亞硝酸根離子的含量N殘留。同時做空白實驗[18]，求得空白組樣品中亞硝酸根離子的含量N空白，按照下式計算亞硝酸根離子的清除率：

1.3 實驗數(shù)據(jù)處理

實驗平行測定三次，實驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差SD表示，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化性質(zhì)

麥麩粗多糖呈現(xiàn)淺黃色，塊狀，無臭無味，無揮發(fā)性，易溶于熱水，不溶于高濃度乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。麥麩粗多糖化學(xué)特性鑒定結(jié)果如表1所示。

由表1可知，苯酚-硫酸呈陽性表明有糖存在；碘-碘化鉀反應(yīng)呈陽性，表明有淀粉存在；三氯化鐵反應(yīng)呈陰性，表明不含酚類物質(zhì)；斐林試劑反應(yīng)呈陽性，表明有還原性糖存在；茚三酮反應(yīng)、雙縮脲反應(yīng)和紫外吸收光譜表明含有蛋白質(zhì)；采用苯酚-硫酸法測定總糖含量為46.62%。

2.2 麥麩多糖對超氧陰離子的清除作用

超氧陰離子是活性氧之一，可轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌淖杂苫撬醒踝杂苫那吧?，過量的超氧陰離子對生物體的危害較大[19]。麥麩多糖對超氧陰離子的清除作用如圖2所示。

從圖2中可知，麥麩多糖清除超氧陰離子的能力隨著多糖濃度的增大而增高，根據(jù)圖中模擬方程可求得其清除超氧陰離子的IC50值為83.97mg/mL，這表明麥麩多糖對超氧陰離子有一定的清除效果。

2.3 麥麩多糖對羥自由基的清除作用

羥自由基是高反應(yīng)自由基，反應(yīng)距離短，速度快，攻擊力強(qiáng)，幾乎能與細(xì)胞中任何分子發(fā)生反應(yīng)。它可介導(dǎo)脂質(zhì)氧化，蛋白質(zhì)解聚、聚合，核酸斷裂和多糖裂解等生化反應(yīng)，引發(fā)組織細(xì)胞病變，導(dǎo)致各種疾病發(fā)生和加速機(jī)體衰老，是已知的最活潑的活性氧自由基[20]。減少此類自由基可預(yù)防衰老，心血管疾病，并具有防癌抗癌的作用。麥麩多糖對羥自由基的清除效果如圖3所示。

由圖3可知，在Fenton反應(yīng)體系中添加麥麩多糖可清除羥自由基，麥麩多糖對羥自由基的清除率隨濃度的增加而增強(qiáng)，根據(jù)圖中模擬方程求得其IC50值為1.42mg/m L，這表明麥麩多糖具有較好的清除羥自由基的能力。

2.4 麥麩多糖對亞硝酸根的清除作用

亞硝酸鹽易引起食物中毒，食入0.3 g～0.5 g的亞硝酸鹽即可引起中毒甚至死亡。麥麩多糖對亞硝酸根的清除效果如圖4所示。

從圖4可知，麥麩多糖溶液對亞硝酸根離子具有清除作用，隨著樣液濃度的增大，清除效果逐漸增大，其IC50值為197.27mg/mL，其清除能力較小，低于不溶性膳食纖維的清除能力[21]，這可能與麥麩多糖離子表面的電荷有關(guān)。

2.5 麥麩多糖抗脂質(zhì)過氧化的作用

脂質(zhì)過氧化物是生物膜和亞細(xì)胞膜中磷脂質(zhì)所含多元不飽和脂肪酸被自由基損傷、氧化形成的過氧化產(chǎn)物，可引起膜損傷、酶抑制、溶酶體釋放、蛋白質(zhì)交聯(lián)、DNA和RNA結(jié)構(gòu)破壞等生化毒性反應(yīng)，造成機(jī)體衰老和多種疾病[22]。麥麩多糖對卵黃和小鼠肝臟脂質(zhì)過氧化的抑制效果如圖5和圖6所示。

隨著麥麩多糖濃度的不斷增大，其對卵黃和小鼠肝臟自發(fā)性脂質(zhì)過氧化的抑制作用也逐漸增強(qiáng)，其IC50值分別為7.80mg/mL和3.72mg/mL，麥麩粗多糖可有效地抑制脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生的丙二醛（MDA），從而呈現(xiàn)抗脂質(zhì)過氧化的能力。

高脂血癥和動脈硬化的發(fā)生及形成與機(jī)體的脂質(zhì)過氧化所造成的損傷有關(guān)，血脂濃度過高，能量代謝和氧氣的需求量水平提高，在呼吸鏈中產(chǎn)生超氧陰離子自由基的幾率增加，并通過脂質(zhì)過氧化等作用，使肝臟膽固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白發(fā)生氧化修飾和過氧化物MDA修飾，增生的平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞通過攝取被氧化修飾的血脂而轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞，從而加速脂質(zhì)條紋的形成[19，20，23]。麥麩多糖通過抑制過氧化脂質(zhì)的形成，調(diào)節(jié)肝臟的脂質(zhì)代謝，對小鼠的高血脂癥和動脈硬化的形成和發(fā)展具有預(yù)防作用。

3 結(jié)論

1）麥麩粗多糖易溶于熱水，不溶于高濃度乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，含有淀粉、蛋白質(zhì)和還原性糖，不含酚類物質(zhì)，總糖含量達(dá)46.62%。

2）麥麩多糖可清除超氧陰離子、羥自由基和亞硝酸根，其IC50值分別為83.97、1.42、197.27mg/mL。

3）麥麩多糖對卵黃和小鼠肝臟自發(fā)性脂質(zhì)過氧化作用具有明顯的抑制效果，其IC50值分別為7.80mg/mL和3.72mg/m L。

4）麥麩多糖具有較強(qiáng)的清除自由基和抗氧化能力，可添加于食品中制備具有較強(qiáng)保健效果的功能性食品，也可用于延長食品的貯藏期等方面。

[1] Zhang M,Cui S,Cheung P,et al.Antitumor polysaccharides from mushrooms:a review on their isolation process,structural characteristics and antitumor activity[J].Trends in Food Science& Technology,2007,18(1):4-19

[2]鐘耀廣,林楠,王淑琴,等.香菇多糖的抗氧化性能與抑菌作用研究[J].食品科技,2007,7(6):141-144

[3] Van Laere K M, Hartemink R, Bosveld M, et al. Fermentation ofplant cell wall derived polysaccharides and their correspondingoligosaccharides by intestinal bacteria[J]. Journal of Agricultural andFood Chemistry, 2000, 48(5): 1644-1652

[4] Sun Y X.Structure and biological activities of the polysaccharides from the leaves,roots and fruits of Panax ginseng CA Meyer:An overview[J].Carbohydrate Polymers,2011,85(3):490-499

[5]孔倩,周婷,武改蘭,等.南瓜水溶性多糖的制備及硫酸酯化初步研究[J].食品科學(xué),2009,30(16):73-77

[6] You L J,Gao Q,Feng M Y,et al.Structural characterization of polysaccharides from Tricholoma matsutake and their antioxidant and antitumor activities[J].Food Chemistry,2013,138(4):2242-2249

[7] Kong F L,Zhang M W,Kuang R B,et al.Antioxidant activities of different fractions of polysaccharide purified from pulp tissue of litchi(Litchi chinensis Sonn.)[J].Carbohydrate Polymers,2010,81(3):612-616

[8] Palmarola-Adrados B,Chotěborská P,Galbe M,et al.Ethanol production from non-starch carbohydrates of wheat bran[J].Bioresource Technology,2005,96(7):843-850

[9]王忠合,黃晉榮.麥麩中抗氧化性物質(zhì)的提取技術(shù)[J].食品科技, 2007,32(11):202-206

[10]Mandalari G,Faulds C B,Sancho A I,et al.Fractionation and characterisation of arabinoxylans from brewers 'spent grain and wheat bran[J].Journal of Cereal Science,2005,42(2):205-212

[11]王忠合,鐘麗嫻.麥麩活性多糖的提取,組成及其抗氧化性研究[J].食品工業(yè)科技,2009,30(7):115-119

[12]孫勇民.酸漿宿萼水溶性多糖的分離純化及理化性質(zhì)分析[J].食品研究與開發(fā),2007,28(7):118-121

[13]Dubois M,Gilles K A,Hamilton J K,et al.Colorimetric method for determination of sugars and related substances[J].Analytical Chemistry,1956,28(3):350-356

[14]俞梅蘭,余燕影,曹樹穩(wěn).槲皮素自氧化作用影響其超氧陰離子自由基清除能力的研究[J].食品工業(yè)科技,2006,27(3):75-78

[15]Hu C,CaiY Z,Li W,et al.Anthocyanin characterization and bioactivity assessment of a dark blue grained wheat(Triticum aestivum L. cv.Hedong Wumai)extract[J].Food Chemistry,2007,104(3):955-961

[16]魯曉翔,唐津忠.紫背天葵中總黃酮的提取及其抗氧化性研究[J].食品科學(xué),2007,28(4):145-148

[17]Yuan X P, Wang J, Yao H, et al. Free radical-scavenging capacityand inhibitory activity on rat erythrocyte hemolysis of feruloyloligosaccharides from wheat bran insoluble dietary fiber[J]. LWTFoodScience and Technology, 2005, 38(8): 877-883

[18]王忠合.醬油渣不溶性膳食纖維的制備及其功能特性研究[J].中國釀造,2009,203(2):105-108

[19]Yu L L,Zhou K Q,W Parry J.Inhibitory effects of wheat bran extracts on human LDL oxidation and free radicals[J].LWT -Food Science and Technology,2005,38(5):463-470

[20]Seifried H E,Anderson D E,Fisher E I,et al.A review of the interaction among dietary antioxidants and reactive oxygen species [J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2007,18(9):567-579

[21]Dongowski G.Interactions between dietary fibre -rich preparations and glycoconjugated bile acids in vitro[J].Food Chemistry,2007, 104(1):390-397

[22]Yin HY,Xu LB,Porter NA.Free radical lipid peroxidation:mechanisms and analysis[J].Chemical Reviews,2011,111(10):5944-5972

[23]Tripathi R,Mohan H,Kamat J.Modulation of oxidative damage by natural products[J].Food Chemistry,2007,100(1):81-90

Study on the Physicochemical and Antioxidant Properties of Polysaccharides from Wheat Bran

WANG Jun，WANG Zhong-he*，ZHANG Bin，WU Zhen-xi
（Department of Biology，Hanshan Normal University，Chaozhou 521041，Guangdong，China）

In this paper，the polysaccharides were extracted from wheat bran by ultrasonic-assisted enzymatic technology，and physicochemical properties，total sugar content，free radical-scavenging ability and antioxidant properties were also investigated.Results showed that wheat bran polysaccharides contained some starch and protein，and the total sugar content reached 42.48%.Moreover，wheat bran polysaccharides could scavenge hydroxyl free radical，superoxide anion and nitrite ion，and had good antioxidant properties in lipid peroxidation models of egg yolk and mouse liver.

wheat bran；polysaccharide；antioxidant property；radical-scavenging ability

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.07.005

2013-12-24

廣東省自然科學(xué)基金項目（S2013040015478）；廣東省高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃項目（編號：2013LYM0056）；韓山師范學(xué)院博士啟動項目（QD20130516&QD20140324）；韓山師范學(xué)院一般項目（LY201306）；潮州市科技計劃項目（2013X05&2013X06）

王軍（1981—），女（漢），講師，博士，研究方向：食品加工副產(chǎn)物的綜合利用。

*通信作者：王忠合（1980—），男，講師，博士，研究方向：食品加工與安全控制。