溫度對(duì)生姜多糖提取率及抗氧化活性的影響

楊曉杰，王世佳，李旭業(yè)

(1.齊齊哈爾大學(xué) 生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006； 2.黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

多糖存在于動(dòng)物、植物及微生物細(xì)胞壁中[1]。大量研究表明多糖除了有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤的生物學(xué)效應(yīng)外,還有抗衰老、降血糖、抗凝血和抗氧化等作用,且其對(duì)機(jī)體毒副作用小[2]。生姜(ZingiberofficinaleRoscoe)為姜科植物姜的新鮮根莖,以砂質(zhì)深厚肥沃土壤最宜生長(zhǎng)[3]。生姜有明顯抗氧化、清除自由基、抗衰老、降血脂、治療心腦血管疾病等藥用保健功能[4]。自由基生物學(xué)和自由基醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展表明，自由基與衰老、心血管疾病、癌癥、帕金森綜合癥等各種急性和慢性疾病密切相關(guān)。因此，探討新的植物多糖新資源對(duì)自由基的清除作用具有重要意義[5]。前人采用超聲法、水提法提取生姜多糖，研究表明生姜多糖具有抗疲勞作用，且隨多糖濃度的升高而增強(qiáng)。而對(duì)多糖提取中不同提取溫度對(duì)生姜多糖的提取率及抗氧化活性的影響未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用熱水浸提法提取生姜多糖，比較不同提取溫度所得生姜多糖的提取率及抗氧化活性差異，為今后生姜多糖資源的開(kāi)發(fā)和高效利用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)[6]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

生姜：購(gòu)于齊齊哈爾蔬菜批發(fā)市場(chǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

石油醚(批號(hào)為20160513)：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；蒽酮(批號(hào)為20130228)、三氯乙酸(批號(hào)為20130322)：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；濃硫酸(批號(hào)為20150109)：天津市振興化工試劑酸廠；鐵氰化鉀(分析純)：上海試劑一廠。

1.3 儀器與設(shè)備

721分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；電子天平(型號(hào)為CP225D) 德國(guó)賽多利斯公司；離心機(jī)(型號(hào)為L(zhǎng)80-2) 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；冷凍干燥機(jī)(FD-1A-50) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 生姜多糖提取工藝流程

生姜切片曬干粉碎→石油醚脫脂→在時(shí)間(2.5 h)、料水比(1∶25)相同的條件下以不同溫度(60，70，80，90，100 ℃)進(jìn)行熱水浸提→脫蛋白→醇沉→冷凍干燥→粗多糖[7]。

2.2 生姜多糖提取率的計(jì)算

多糖提取率(%)=(測(cè)定的多糖濃度×糖液體積×稀釋倍數(shù))/姜粉末質(zhì)量×100%[8]。

2.3 體外抗氧化活性的測(cè)定

2.3.1 總還原能力測(cè)定

將冷凍干燥所得生姜粗多糖溶解為不同的濃度(1，2，3，4，5 mg/mL)。分別取出2 mL加入0.5 mL的磷酸緩沖液(pH為7.4)和1.5 mL的鐵氰化鉀(0.3%)，將上述混合物水浴(50 ℃)10 min。然后加入1 mL三氯乙酸(10%)靜置10 min，從上述體系中再取出2 mL混合物，加入0.5 mL的三氯化鐵(0.3%)靜置5 min后在700 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其OD值。以VC做為陽(yáng)性對(duì)照，蒸餾水為空白對(duì)照進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定。

2.3.2 清除DPPH能力測(cè)定

按上述濃度進(jìn)行多糖溶液的配制，取各濃度的多糖溶液2 mL，分別加入2 mL的DPPH溶液(0.1 mol/L)。以VC作為陽(yáng)性對(duì)照，向其中加入乙醇2 mL?？瞻捉M用蒸餾水代替，加入乙醇和蒸餾水各2 mL，避光反應(yīng)20 min。進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在517 nm下測(cè)定其OD值。

清除率E(%)=(A對(duì)照-A樣品)/A對(duì)照×100%。

2.3.3 清除羥自由基能力測(cè)定

取各濃度的多糖溶液2 mL，分別加入2 mL硫酸亞鐵溶液(6 mmol/L)、2 mL水楊酸(6 mmol/L)、2 mL過(guò)氧化氫溶液(6 mmol/L)。以VC作為陽(yáng)性對(duì)照。將混合溶液水浴(37 ℃)0.5 h后于510 nm 波長(zhǎng)下測(cè)其OD值。

3 結(jié)果與分析

3.1 提取溫度對(duì)生姜多糖提取率的影響

不同溫度提取的生姜多糖的提取率結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同提取溫度下生姜多糖的提取率Fig.1 Extraction rate of ginger polysaccharide at different extraction temperatures

由圖1可知，在料水比和時(shí)間相同的情況下，不同溫度所得多糖提取率不同。生姜多糖的提取率大小依次為90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃，提取率分別為7.28%，7.01%，5.32%，3.22%，3.02%。因此，90 ℃為熱水浸提法提取生姜多糖的最適提取溫度。其中90 ℃與80 ℃所得提取率相比差異不顯著(P>0.05)，與70 ℃比較則表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)，而與60，100 ℃相比差異極顯著(P<0.01)。

3.2 提取溫度對(duì)體外抗氧化活性的影響

3.2.1 總還原能力

不同溫度下所得生姜多糖的總還原能力結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同溫度所得生姜多糖的總還原能力比較Fig.2 Comparison of total reducing ability of ginger polysaccharide obtained at different temperatures

由圖2可知，不同提取溫度所得多糖均有一定的還原能力。且隨著多糖濃度的增大，不同提取溫度所得多糖的總還原能力也不斷增強(qiáng)，總還原能力的強(qiáng)弱依次為80 ℃>90 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃。

3.2.2 清除DPPH能力

不同提取溫度下所得多糖清除DPPH的能力見(jiàn)圖3。

圖3 不同提取溫度所得生姜多糖清除DPPH能力Fig.3 Removal of DPPH of ginger polysaccharide extracted at different extraction temperatures

由圖3可知，不同溫度下所得生姜多糖對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼均有一定的清除能力，且隨多糖濃度的增加而增強(qiáng)。其中，90 ℃時(shí)多糖的清除能力最好，在多糖濃度為5 mg/mL時(shí)清除率達(dá)60.23%。清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼能力的強(qiáng)弱依次為90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃。

3.2.3 清除羥自由基能力

不同提取溫度下所得多糖清除羥自由基的能力見(jiàn)圖4。

圖4 不同提取溫度所得生姜多糖清除羥自由基能力Fig.4 Removal of hydroxyl radical of ginger polysaccharide extracted at different extraction temperatures

由圖4可知，生姜多糖對(duì)羥自由基同樣也具有一定的清除能力，且隨多糖濃度的增加而增強(qiáng)。羥自由基的清除能力以溫度為90 ℃時(shí)最強(qiáng)，在多糖濃度為5 mg/mL時(shí)清除率達(dá)66.79%。清除羥自由基能力的強(qiáng)弱依次為90 ℃>70 ℃>80 ℃>100 ℃>60 ℃。

4 結(jié)論

王瑤、劉長(zhǎng)健、陳丹丹、張晶等[9-12]的研究表明：改變提取條件對(duì)植物多糖的提取率及抗氧化活性均有一定程度的影響。如張晶以提取率和氧化活性為指標(biāo)，確定了40 ℃為桔梗多糖最適提取溫度。王瑤以提取率和抗氧化活性為指標(biāo)確定了1∶20為熱水浸提法提取桔梗多糖的最適料水比。本研究所得生姜多糖提取率雖低于劉全德等[13]采用的微波超聲協(xié)同萃取法，但是高于候英梅等的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著提取溫度的不斷升高，生姜多糖的提取率也不斷升高。但是當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，多糖的提取率呈下降趨勢(shì)。分析原因可能是由于高溫破壞糖苷鍵使多糖變性[14]。對(duì)于抗氧化活性指標(biāo)來(lái)說(shuō)，在清除羥自由基、清除DPPH的測(cè)定中，90 ℃所得多糖均表現(xiàn)出較強(qiáng)活性。雖然在總還原能力的測(cè)定中80 ℃的總還原能力略高于90 ℃，但是綜合各方面的因素考慮認(rèn)為90 ℃為熱水浸提法提取生姜多糖的最適溫度。本研究為生姜多糖的開(kāi)發(fā)和有效利用提供了一定的實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。

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