粒徑對(duì)麩皮多酚及其抗氧化活性的影響

王小平，張廣峰，雷激*，劉剛，葉丹，孫曼兮，陳麗娟

1(西華大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，四川 成都，610039)2(四川省食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院(東區(qū)食品中心)，四川 成都，610000)

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粒徑對(duì)麩皮多酚及其抗氧化活性的影響

王小平1，張廣峰1，雷激1*，劉剛2，葉丹1，孫曼兮1，陳麗娟1

1(西華大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，四川 成都，610039)2(四川省食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院(東區(qū)食品中心)，四川 成都，610000)

為比較不同粒徑麩皮的多酚含量及抗氧化活性，該實(shí)驗(yàn)采用不同有機(jī)溶劑分別對(duì)麩皮的游離多酚和結(jié)合多酚進(jìn)行提取，并測(cè)定最佳提取條件下不同粒徑麩皮的多酚含量、抗氧化活性及阿魏酸含量。結(jié)果表明：游離多酚和結(jié)合多酚提取的最佳溶劑分別為體積分?jǐn)?shù)80%丙酮和乙酸乙酯，其提取液的多酚含量及對(duì)DPPH·清除能力都是最高的。不同粒徑麩皮其多酚含量和黃酮含量都有顯著差異，結(jié)合多酚、結(jié)合黃酮、總多酚和總黃酮的含量都隨粒徑減小而顯著降低，而游離多酚、游離黃酮含量顯著增加(P<0.05)，不同粒徑麩皮的抗氧化活性強(qiáng)弱與相應(yīng)的多酚含量變化一致；麩皮中的阿魏酸主要存在于結(jié)合多酚中，且隨粒徑的減小其含量呈極顯著降低(P<0.01)。綜上可知，粒徑對(duì)麩皮中的多酚及抗氧化活性有顯著影響。

麩皮；多酚；抗氧化活性；阿魏酸

小麥?zhǔn)鞘澜绺鲊?guó)主要糧食作物之一，年消費(fèi)量巨大，麩皮是小麥加工過(guò)程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，麩皮產(chǎn)量占小麥消費(fèi)量的20%以上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)小麥的年產(chǎn)量超過(guò)1.2億t，麩皮的產(chǎn)量可達(dá)3 000萬(wàn)t[1]。由于麩皮口感粗糙，難以食用等問(wèn)題，絕大部分被當(dāng)作飼料來(lái)使用，目前食品領(lǐng)域?qū)熎さ木C合利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，利用率不到20%[2]。研究發(fā)現(xiàn)，麩皮中含大量的多酚類(lèi)物質(zhì)，它被證實(shí)具有抗氧化活性，能有效預(yù)防高血脂、高血糖、心腦血管疾病、腫瘤等慢性疾病[3]。關(guān)于麩皮多酚的研究, 主要涉及提取方法和性質(zhì)，其中提取方法主要有溶劑法、超臨界流體法、超聲波輔助提取法等，溶劑法常用的提取溶劑包括水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。根據(jù)多酚的存在形態(tài)將其分為游離態(tài)多酚和結(jié)合態(tài)多酚，游離態(tài)多酚可通過(guò)選擇合適的溶劑直接萃取后進(jìn)行定量(比色法或色譜法)分析，而結(jié)合態(tài)多酚由于被細(xì)胞壁物質(zhì)束縛而無(wú)法被溶劑直接萃取，故結(jié)合態(tài)多酚只有先采用合適的水解方式(堿、酸、酶)使其釋放為游離態(tài)再進(jìn)行萃取分析[4]。

本實(shí)驗(yàn)選擇小麥麩皮作為原材料，選擇多酚化合物為研究對(duì)象，對(duì)多酚化合物的提取溶劑進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳提取溶劑；并對(duì)不同粒徑麩皮的多酚性質(zhì)進(jìn)行研究。本實(shí)驗(yàn)的目的旨在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用麩皮資源，為研制和生產(chǎn)新型的高品質(zhì)麩皮食品提供理論依據(jù)，進(jìn)而提高麩皮綜合利用率。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

麩皮，四川巴中龍頭食品有限公司；阿魏酸標(biāo)準(zhǔn)品、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品，中國(guó)食品藥品檢定研究院；乙腈(HPLC級(jí))，西隴化工股份有限公司；焦性沒(méi)食子酸、VC、冰乙酸、丙酮、甲醇和乙醇(分析純)，成都市科龍化工試劑廠；其他試劑都為分析純。

HK-02A萬(wàn)能粉碎機(jī)，廈門(mén)旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；BS-1E恒溫振蕩器，蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；TDZ5-WSTDZ5-WS離心機(jī)，湖南長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；1220液相色譜儀，安捷倫科技(中國(guó))有限公司；UV2800紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1麩皮分級(jí)處理

麩皮除雜質(zhì)→干燥(50℃、2 h)→粉碎(1 min，25 000 r/min)→物料依次過(guò)篩(200目→120目→80目→30目)

麩皮經(jīng)過(guò)粉碎后，首先將其過(guò)200目分樣篩，取篩下物記為200目麩皮，篩上物再過(guò)120目分樣篩，取篩下物記為120目麩皮，以同樣方法再依次過(guò)80目、30目分樣篩，得80目、30目麩皮。

1.2.2提取多酚的溶劑篩選

游離多酚：分別稱(chēng)取3份2 g粉碎后麩皮于離心管中，分別加入30 mL體積分?jǐn)?shù)80%甲醇、80%乙醇、80%丙酮，振搖30 min后離心(2 800×g，10 min)，取上清液，重復(fù)提取3次，合并上清液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至有機(jī)溶劑揮發(fā)完全，并用甲醇溶液定容至50 mL，即得游離多酚提取液。

結(jié)合多酚：取2份80%丙酮提取游離多酚后的殘?jiān)娓?40 ℃)，滴入20 mL 2 mol/L NaOH水解2 h，接著用濃HCl調(diào)整pH值為2～3，離心(4 390×g，15 min)，取上清液，分別加入50 mL乙醚和乙酸乙酯萃取，重復(fù)萃取3次，合并溶液后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)蒸干，用70%甲醇溶解殘?jiān)⒍ㄈ葜?0 mL，即得結(jié)合多酚提取液[5]。

1.2.3不同粒徑麩皮多酚含量測(cè)定

分別稱(chēng)取2 g 粒徑為30、80、120、200目的麩皮，于離心管中，用最佳提取溶劑對(duì)它們的游離多酚和結(jié)合多酚進(jìn)行提取，提取方法同1.2.2。

1.2.4多酚含量測(cè)定

對(duì)1.2.2和1.2.3的提取液采用Folin-Ciocalteu比色法[6]測(cè)定多酚含量，以焦性沒(méi)食子酸為參照標(biāo)準(zhǔn)品，樣品總多酚等于游離多酚和結(jié)合多酚之和。

1.2.5黃酮含量測(cè)定

1.2.3的提取液采用采用NaNO2-Al(NO3)3法[6]測(cè)定黃酮含量。取1 mL提取液，用體積分?jǐn)?shù)30%乙醇溶液補(bǔ)充至約12.5 mL，加入0.7 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%NaNO2，搖勻，放置5 min后加入0.7 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%Al(NO3)3，6 min后再加入5mL 1 mol/L NaOH溶液及30%乙醇補(bǔ)足體積至25 mL，混勻后置于室溫下避光反應(yīng)10 min，于510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，樣品的黃酮含量以100 g干基中所含蘆丁的毫克數(shù)表示(mg/100 g)，樣品總多黃酮等于游離黃酮和結(jié)合黃酮之和。

1.2.6淀粉含量測(cè)定

不同粒徑麩皮的淀粉含量測(cè)定參照GB5006進(jìn)行測(cè)定。

1.2.7抗氧化活性測(cè)定

對(duì)1.2.3的提取液采用以下方法進(jìn)行抗氧化能力的測(cè)定。樣品的抗氧化活性以VC為標(biāo)準(zhǔn)品，即樣品抗氧化活性以1 g干基中相當(dāng)于VC的毫克數(shù)表示(mg/g)。

DPPH·清除能力：取1.0 mL提取液置10 mL離心管中，加入3.0 mL的DPPH·溶液，室溫避光反應(yīng)30 min，同時(shí)以無(wú)水乙醇為空白，于517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值；OH·清除能力：參照文獻(xiàn)[7]進(jìn)行測(cè)定；ABTS+清除能力：ABTS+工作液配制，取 7.4 mmol/L ABTS溶液2 mL和 2.6 mmol/L K2S2O8溶液2 mL進(jìn)行混合，室溫、避光條件下放置12 h后，用無(wú)水乙醇稀釋40～50倍(A734 nm=0.7±0.02)，得ABTS+工作液。取1.0 mL提取液于離心管中，加入ABTS+工作液4mL，搖勻靜置6 min后，于734 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度；總還原力：參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行測(cè)定。

1.2.8阿魏酸測(cè)定

對(duì)1.2.3的提取液采用高效液相色譜法測(cè)定阿魏酸含量，色譜條件：Kromasil C18色譜柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；檢測(cè)溫度42 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm；進(jìn)樣量10 μL；流動(dòng)相:乙腈，3%乙酸水溶液，梯度洗脫程序見(jiàn)文獻(xiàn)[9]。

1.2.9數(shù)據(jù)分析

2　結(jié)果與分析

2.1多酚提取試劑篩選

多酚形式提取溶劑多酚含量/[mg·(100g)-1]DPPH·清除能力/(mg·g-1)80%甲醇59.27±2.71a1.45±0.03a80%乙醇64.52±2.34b1.43±0.04a游離80%丙酮98.19±3.17c1.65±0.05b結(jié)合乙醚155.36±5.29d2.33±0.10c乙酸乙酯158.11±2.41d3.30±0.08d

注：不同字母表示同列參數(shù)之間有顯著差異(P<0.05)，表2、表3同。

多酚是廣泛存在于可食性植物組織中的一類(lèi)植物化學(xué)物質(zhì)，它被證實(shí)具有抗氧化活性，能有效預(yù)防高血脂、高血糖、心腦血管疾病、腫瘤等慢性疾病[10]。從表1可得，用不同溶劑提取麩皮的游離和結(jié)合多酚時(shí)，其多酚含量及對(duì)DPPH·清除能力都有顯著差異, 以80%丙酮為提取游離多酚時(shí)，多酚含量最高為98.19 mg/100 g，80 %乙醇次之，80 %甲醇最低為59.27 mg/100g，并且多酚含量與對(duì)DPPH·清除能力呈顯著正相關(guān)(r=0.893，P<0.05)，這表明酚類(lèi)化合物是麩皮中主要的抗氧化物質(zhì)之一；以乙醚和乙酸乙酯分別提取麩皮結(jié)合多酚時(shí)，其多酚含量沒(méi)有顯著差異，但是乙酸乙酯的提取液對(duì)DPPH·清除能力顯著高于乙醚的提取液，這可能因?yàn)橐宜嵋阴ヌ崛〕鰜?lái)的多酚較純[11]。結(jié)果表明，以80%丙酮、乙酸乙酯分別提取麩皮游離多酚、結(jié)合多酚較合適。

2.2不同粒徑麩皮多酚和黃酮含量

目前對(duì)粉碎后麩皮的多酚研究大多集中于超微粉碎[12]，但由于超微粉碎成本高不能應(yīng)用于中小型工廠的生產(chǎn)中，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用普通粉碎機(jī)對(duì)麩皮進(jìn)行粉碎并將其依次通過(guò)不同目徑的分樣篩，對(duì)其篩下物進(jìn)行研究，這樣更切合工廠的實(shí)際生產(chǎn)。

圖1　不同粒徑麩皮淀粉的含量Fig.1　Starch content from different particle size of wheat bran

由表2可知，通過(guò)普通粉碎過(guò)篩后的不同粒徑麩皮多酚含量和黃酮含量都有顯著差異，說(shuō)明不同粒徑麩皮其功能成分含量是有差異的。多酚含量隨粒徑的變化趨勢(shì)與黃酮一樣，特別是結(jié)合多酚和結(jié)合黃酮，其相關(guān)系數(shù)為0.993(n=4，P<0.01)這與文獻(xiàn)報(bào)道一致[13]，這是因?yàn)榇蟛糠贮S酮屬于多酚類(lèi)，它們?cè)邴熎ぶ写嬖诘男问郊靶再|(zhì)差異不大。游離多酚和游離黃酮隨麩皮粒徑的減小含量顯著增加；而結(jié)合多酚和結(jié)合黃酮隨粒徑的減小含量顯著降低，這是因?yàn)橛坞x多酚可以直接被有機(jī)溶劑提取出來(lái)，其含量取決于被提取物的表面積大小，因此粒徑越小提取出的游離多酚越多；麩皮中的結(jié)合多酚主要以化學(xué)鍵結(jié)合在其中的膳食纖維上，而淀粉中結(jié)合多酚含量很少[14-15]；麩皮中的淀粉含量較高，為51%～63%[16]，且粉碎還能使包埋在膳食纖維中的淀粉顆粒釋放出來(lái)[17]，造成如圖1所示的結(jié)果，即粒徑越小的麩皮其淀粉含量越多，因而結(jié)合多酚含量越少，黃酮同理。由表2還可知，在一定粒徑范圍類(lèi)，游離的多酚和黃酮明顯低于結(jié)合的多酚和黃酮，特別是結(jié)合黃酮高于游離黃酮的1～2倍；結(jié)合多酚和結(jié)合黃酮分別與總多酚、總黃酮呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.988、0.973(n=4，P<0.05)，說(shuō)明結(jié)合態(tài)的多酚和黃酮決定了總多酚、總黃酮的含量，這與文獻(xiàn)報(bào)道的糧食類(lèi)結(jié)合態(tài)多酚占有較大比例的觀點(diǎn)一致[18-19]。

表2　不同粒徑麩皮多酚及黃酮的含量±s，n=3)

2.3不同粒徑麩皮抗氧化活性

多酚化合物是自然界中存在的一種非常重要的天然抗氧化劑，可以通過(guò)清除自由基，絡(luò)合金屬離子，作用于體內(nèi)抗氧化酶，再生及協(xié)同增效體內(nèi)抗氧化劑和提高機(jī)體免疫力等多種方式直接和間接實(shí)現(xiàn)抗氧化作用。由表3可知，粒徑對(duì)麩皮抗氧化活性有顯著影響，隨粒徑變化對(duì)3種自由基(DPPH·、ABTS+、OH·)清除能力和總還原力的變化趨勢(shì)是一致的。游離多酚抗氧化活性隨粒徑的減小而增加，結(jié)合多酚抗氧化活性隨粒徑的減小而降低，相同粒徑麩皮的結(jié)合多酚抗氧化活性顯著高于游離多酚，這個(gè)變化趨勢(shì)與多酚含量的變化一致，再次證明多酚是一種強(qiáng)抗氧劑。麩皮多酚對(duì)3種自由基清除能力存在差異，對(duì)自由基清除能力由大到小為ABTS+>DPPH·>·OH，這與多酚性質(zhì)和對(duì)不同自由基清除的機(jī)理相關(guān)；總還原力最高的是30目結(jié)合多酚的4.05 mg/g，最低的是200目結(jié)合多酚的1.44 mg/g，這與多酚含量有明顯關(guān)系，總還原力的測(cè)定，實(shí)質(zhì)上是檢測(cè)物質(zhì)是否為良好的電子供應(yīng)者的過(guò)程，還原力強(qiáng)的物質(zhì)供應(yīng)的電子除可以還原氧化性物質(zhì)外，也可與自由基反應(yīng)，使自由基成為穩(wěn)定的物質(zhì)，因此還原能力能夠反映被測(cè)物抗氧化活性高低。

表3　不同粒徑麩皮的抗氧化活性±s，n=3)

2.4不同粒徑麩皮阿魏酸含量

本實(shí)驗(yàn)對(duì)游離多酚中的阿魏酸進(jìn)行了測(cè)定，但是都沒(méi)有檢測(cè)出，這是因?yàn)樾←滬熎ぶ械陌⑽核嶂饕ㄟ^(guò)酯鍵或醚鍵與多糖、木質(zhì)素交聯(lián)在一起，或自身酯化成二阿魏酸，一般很少以游離形式存在[20]，所以在游離多酚中未檢測(cè)出阿魏酸。一般要利用堿或酶打斷酯鍵使細(xì)胞壁中酯化了的阿魏酸釋放出來(lái)，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)通過(guò)堿水解麩皮能使結(jié)合在細(xì)胞壁中的阿魏酸得以釋放，即在結(jié)合多酚中檢測(cè)出阿魏酸。

圖2　不同粒徑麩皮阿魏酸含量Fig.2　Ferulic acid content from different particle size of wheat bran注：不同字母表示不同粒徑麩皮阿魏酸有極顯著差異(P<0.01)。

由圖2可知，隨粒徑的減小阿魏酸含量呈現(xiàn)極顯著的降低，200目的麩皮其阿魏酸含量?jī)H為5.50 mg/100 g，僅為30目的142.17 mg/100 g的1/26，這原因與結(jié)合多酚一樣，粒徑越小含有的膳食纖維少，所結(jié)合的阿魏酸也越少。阿魏酸與結(jié)合多酚、總多酚呈顯著的正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.993、0.957(n=4、P<0.05)，由此說(shuō)明阿魏酸是麩皮多酚最重要的化合物之一。

3　結(jié)論

(1)選用不同的有機(jī)溶劑分別對(duì)游離多酚和結(jié)合多酚進(jìn)行提取結(jié)果發(fā)現(xiàn)：以體積分?jǐn)?shù)80%丙酮提取麩皮游離多酚，以乙酸乙酯提取麩皮結(jié)合多酚效果最好。

(2)不同粒徑麩皮的多酚含量及黃酮含量有顯著差異，粒徑越小兩者的結(jié)合態(tài)含量越低，而游離態(tài)越多，且兩者的結(jié)合態(tài)含量高于游離態(tài)；多酚提取液的抗氧化活性與多酚含量呈顯著正相關(guān)。

(3)在麩皮游離多酚中未檢測(cè)出阿魏酸，而在結(jié)合多酚中檢測(cè)出較高含量的阿魏酸，且隨麩皮粒徑的減小，其含量呈現(xiàn)極顯著降低，含量最高的是30目麩皮，為142.17 mg/100 g。

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Effect of particle size on phenols and antioxidant activities of wheat bran

WANG Xiao-ping1, ZHANG Guang-feng1,LEI Ji1*, LIU Gang2,YE Dan1, SUN Man-xi1, CHEN Li-juan1

1(Food and Bioengineering College,Xihua University,Chengdu 610039,China)2(Sichuan Institute for Food and Drug Control (East Food Center),Chengdu 610000,China)

Several organic solvents were used to extract polyphenol in wheat bran, and antioxidant activities among different particle size of wheat bran were studied. The results showed that the best extraction solvent for free phenolic acid and bound phenolic were 80% acetone and andethyl acetate, the polyphenol content and DPPH· scavenging ability were the highest. Different particle size of wheat bran had significant influence in polyphenol and flavonoid levels. The content of compound phenolic acid, bound flavonoid, total phenolic acid and total flavonoid decreased obviously with wheat bran particle size decreased, while free phenolic acid and free flavonoid increased obviously, and the trend in antioxidant property was similar with that of polyphenol content. Ferulic acid mainly existed in bound phenolic, and its content reduced significantly with the reduction of particle size in wheat bran. In conclusion, particle size of wheat bran had remarkable influences on its phenol level and antioxidant activity.

wheat bran;phenolic acid;antioxidant activity;ferulic acid

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201609028

碩士研究生(雷激教授為通訊作者,E-mail:121175698@qq.com)。

四川省科技廳(2014NZ0078，2015ZYZF0107);四川省經(jīng)信委(2015ZYZF0107);西華大學(xué)人才基金(R0910507);西華大學(xué)食品生物技術(shù)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金，西華大學(xué)創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(ycjj2015022)

2016-01-20，改回日期：2016-02-29