蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精包合物的表征及其抗氧化能力研究

蘇彩娟,王金水＊,劉本國,陳永生,胡立志

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450052;2.河南科技學(xué)院食品學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003)

蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精包合物的表征及其抗氧化能力研究

蘇彩娟1,王金水1＊,劉本國2,陳永生2,胡立志2

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450052;2.河南科技學(xué)院食品學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003)

采用溶液法制備蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精包合物,以提高蘆丁的水溶性,并采用紫外(UV)、紅外 (IR)、X-射線衍射 (XRD)等方法對該包合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.結(jié)果表明:該包合物在 DPPH自由基清除試驗、還原力測定和 Rancimat法中都顯示出較強(qiáng)的抗氧化能力.

蘆丁;羥丙基 -β-環(huán)糊精;包合物;抗氧化

0 前言

蘆丁 (Rutin)又名蕓香苷,是存在于植物中的一種類黃酮化合物,具有抗菌、消炎、抗輻射、抗氧化等多種生物活性,并且可以調(diào)節(jié)毛細(xì)血管壁的滲透性和降低血管的脆性[1-3].蘆丁來源廣泛,非常適合在功能性食品中添加,但蘆丁的水溶性過低,限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用.羥丙基 -β-環(huán)糊精 (HP-β-CD)是β-環(huán)糊精的醚化衍生物,較β-環(huán)糊精其水溶性大大提高 (＞500 g/L,20℃),溶血性更低,具有更高的安全性,甚至可以用于靜脈注射,美國食品藥品監(jiān)督局已經(jīng)批準(zhǔn)其在制藥和食品中應(yīng)用[4-5].作者對蘆丁 /HP-β-CD包合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并考察其抗氧化活性.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘆丁:國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;羥丙基 -β-環(huán)糊精:上海西寶生物科技有限公司;二苯代苦味酰自由基:美國 Sigma公司;其他試劑均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

TU—1810PC型紫外可見光光度計:北京普析通用儀器有限公司;7200型可見光分光光度計:尤尼柯 (上海)儀器有限公司;TENSOR 27型紅外光譜儀:德國Bruker公司;D/MAX 2500V/PC型 X—射線衍射儀:日本理光公司;Alpha1—4冷凍干燥機(jī):德國 CHR IST公司;BS124S電子分析天平:賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司;Rancimat743型食用油氧化穩(wěn)定性測定儀:瑞士萬通公司;85—2型恒溫磁力攪拌器:上海司樂儀器有限公司.

1.3 試驗方法

1.3.1 蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精包合物的制備

蘆丁/HP-β-CD包合物的制備采取溶液法,按照 Pfitzner等[6]和 Chen等[7]的方法,并加以改進(jìn).為尋求 HP-β-CD與蘆丁的最佳配比,用無水乙醇配制一定摩爾濃度的蘆丁溶液,使 HP-β-CD與蘆丁的摩爾濃度比分別為 1︰1、2︰1、3︰1、4︰1、5︰1、6︰1.室溫下 ,混合溶液用磁力攪拌器攪拌 24 h,然后轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干除去乙醇.向燒瓶內(nèi)加入 100 mL冷水使其中的殘留物充分溶解.蘆丁在冷水中的溶解度極低(0.0013%).抽濾得透明溶液,蘆丁作為殘渣留在濾膜上.將透明溶液移入已稱重的培養(yǎng)皿中(m1),冷凍干燥得黃色固體即包合物,稱量包合物與培養(yǎng)皿的總質(zhì)量 (m2).計算包合物得率98.0%、88.65%、98.97%、99.10%、99.79%.但HP-β-CD與蘆丁的摩爾濃度比太大,會降低蘆丁在包合物中的比例,所以采用 HP-β-CD與蘆丁的摩爾濃度比 4︰1制備包合物,即稱取 0.33 g蘆丁用 30 mL無水乙醇溶解,然后加入 2.8 g HP-β-CD制備包合物.

1.3.2 蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精物理混合物的制備

稱取蘆丁 0.33 g、HP-β-CD 2.8 g,室溫下在燒杯中攪拌混勻,得蘆丁與 HP-β-CD的物理混合物.

1.3.3 蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精包合物的物相表征

1.3.3.1 紫外及紅外分析

分別稱取蘆丁、HP-β-CD、蘆丁與 HP-β-CD的物理混合物及包合物各 10 mg,用無水甲醇定容到 10 mL的容量瓶中,適當(dāng)稀釋后,分別在220～500 nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行紫外吸收波長的掃描.取紅外燈干燥后的各樣品用溴化鉀壓片后,置于 TENSOR 27型紅外光譜儀中記錄其紅外光譜.1.3.3.2 X-射線衍射分析

取適量的蘆丁、HP-β-CD、蘆丁與 HP-β-CD的物理混合物及包合物,進(jìn)行 X-射線衍射,采用 Cu Ka靶,石墨單色器衍射單色化,衍射角掃描范圍為 5°～60°.

1.3.4 蘆丁 /羥丙基 -β-環(huán)糊精包合物的抗氧化能力測定

1.3.4.1 DPPH自由基清除試驗

參照文獻(xiàn)[8]的方法,分別吸取 2 mL不同濃度的樣品溶液,加入 2.0 mL 2×10-4mol/L的DPPH無水乙醇溶液,搖勻后,室溫下在黑暗處放置 30 min.以無水乙醇調(diào)零,測定 517 nm處的吸光值 A樣品.同時,測定 2.0 mL樣品溶液與 2.0 mL無水乙醇混合液在 517 nm處的吸光值A(chǔ)空白,再測定 2.0 mL DPPH溶液與 2.0 mL無水乙醇在 517 nm處的吸光值 A對照.

DPPH自由基清除率 (%)=[1-(A樣品-A空白)/A對照]×100%.

1.3.4.2 還原力測定

參照文獻(xiàn)[9]的方法,不同濃度的樣品溶液0.5 mL加入 2.5 mL磷酸鹽緩沖液 (pH 6.6,0.2 mol/L)及 2.5 mL 1%K3Fe(CN)6,于 50 ℃水浴中反應(yīng) 20 min后迅速冷卻,加入 2.5 mL 10%的三氯乙酸溶液,3 000g離心 10 min,取上清液 2.5 mL,并加入 2.5 mL蒸餾水及 0.5 mL 0.1%FeCl3溶液,混合均勻,10 min后,測定 700 nm處的吸光值.吸光值越大,則樣品的還原力越強(qiáng).

1.3.4.3 Ranci mat抗氧化能力測定

參考 Proestos等[10]的方法,分別取 3 g豬油至 Rancimat儀的樣品管,調(diào)節(jié)空氣流量為 20 L/h,設(shè)定溫度為 110℃.準(zhǔn)確稱取相同質(zhì)量的蘆丁、包合物及 BHT,用同體積的無水乙醇溶解,并將其加入到豬油樣品中,樣品的添加量為 0.02%的油樣.以豬油中添加相應(yīng)量的無水乙醇為空白,測定各樣品的誘導(dǎo)時間,并按照下式計算保護(hù)系數(shù):PF=IP樣品/IP對照.

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外及紅外分析(圖 1、圖 2)

如圖 1所示,蘆丁與蘆丁 /HP-β-CD包合物及它們的物理混合物在紫外吸收峰上沒有差異,它們的紫外特征吸收峰都在 256 nm和 358 nm處,而 HP-β-CD在掃描范圍內(nèi)沒有特征吸收峰.在圖 2中,蘆丁 /HP-β-CD包合物與 HP-β-CD的紅外圖譜非常相似,只是蘆丁在 500～1 500 cm-1之間的一些小的吸收峰幾乎被 HP-β-CD掩蓋.由紫外和紅外分析可推斷在蘆丁 /HP-β-CD包合物形成的過程中,蘆丁與 HP-β-CD以非共價鍵形式相結(jié)合.

2.2 X-射線衍射分析

圖 3中,蘆丁的衍射圖表現(xiàn)出許多尖峰表明其為結(jié)晶態(tài),而 HP-β-CD無尖峰,為無定形狀態(tài).蘆丁與 HP-β-CD制成物理混合物后,能在一定程度上使蘆丁特征結(jié)晶峰減弱,制備成包合物后,由于 HP-β-CD的作用,蘆丁的結(jié)晶峰消失.通過 X-射線衍射分析可知蘆丁在包合物中以無定形狀態(tài)存在.

圖3 HP-β-CD(1)、蘆丁 (2)、包合物 (3)和物理混合物 (4)的 X-射線圖譜

2.3 DPPH自由基清除力

研究表明,自由基與機(jī)體許多疾病的發(fā)生有關(guān).因此,研究自由基的檢測方法并探討物質(zhì)對自由基的清除作用具有重要意義[11-12].DPPH(二苯代苦味酰自由基)分析法被廣泛用于清除自由基物質(zhì)性質(zhì)的研究,DPPH在有機(jī)溶劑中是一種穩(wěn)定的自由基,其在 517 nm附近有強(qiáng)吸收 (呈深紫色).當(dāng)自由基清除劑存在時,DPPH的孤對電子被配對,其 517 nm吸收消失或減弱,通過測定吸收減弱的程度,可評價自由基清除劑的活性[13].圖 4為蘆丁及其包合物與常用的食品抗氧化劑 BHT清除DPPH自由基的能力對比.從圖 4可以發(fā)現(xiàn),雖然蘆丁形成包合物后其清除 DPPH自由基的能力降低,但仍然展現(xiàn)出較強(qiáng)的 DPPH自由基清除能力.

2.4 還原力

食用抗氧化劑抗氧化的測定主要基于不同抗氧化防御體系機(jī)理,即活性氧和羥自由基的減少、脂質(zhì)過氧化的抑制、金屬離子的螯合.在大多數(shù)情況下,抗氧化作用與氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的階段無關(guān),大多數(shù)非酶抗氧化作用 (自由基的清除、脂質(zhì)過氧化的抑制等)受氧化還原反應(yīng)的調(diào)節(jié)[14],因此本研究考察了蘆丁及其包合物對鐵離子的還原力(700 nm的吸光度越大表明還原力越強(qiáng)).隨著樣品濃度的上升,蘆丁、包合物和 BHT在 700 nm處的吸光度呈線性上升 (r2分別為 0.999、0.995和0.998 7),表明三者均具有較強(qiáng)的還原力 (圖 5),但包合物的還原力低于蘆丁和BHT.

2.5 Ranci mat法

Rancimat法的基本原理是基于向一定溫度的油樣中通入一定流量空氣,使油樣加速氧化,將氧化產(chǎn)生的揮發(fā)性小分子 (如醛、酮、酸等)導(dǎo)入裝有蒸餾水的瓶中,記錄瓶中水的電導(dǎo)率變化情況,并求出誘導(dǎo)時間.誘導(dǎo)時間越長,表明油樣抗氧化穩(wěn)定性越好[15].在圖 6中可以看出空白、包合物、蘆丁及 BHT的誘導(dǎo)時間分別為:0.84、0.92、1.43、3.81 h.包合物和蘆丁的保護(hù)系數(shù)分別為1.10和 1.70,蘆丁經(jīng)包合后其抗油脂氧化的能力下降.

3 結(jié)論

圖6 Rancimat試驗中空白 (1)、包合物 (2)、蘆丁 (3)、BHT(4)的抗氧化活性

蘆丁作為食品原料,特別是作為功能性原料在保健食品中具有廣闊的應(yīng)用前景.紫外、紅外、X-射線衍射分析表明,通過羥丙基 -β-環(huán)糊精包埋后,蘆丁的物相發(fā)生了重大改變,由于羥丙基-β-環(huán)糊精的稀釋作用,包合物的抗氧化能力低于蘆丁.但蘆丁的溶解度和熱穩(wěn)定性卻因包合而有顯著提高 (另文報道),這將拓寬其在食品工業(yè)中的應(yīng)用范圍.

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CHARACTER IZATI ON AND ANTI OXIDANTACTI V ITY OF RUTINHYDROXYPROPYL-β-CYCLODEXTR IN INCLUSI ON COMPLEX

SU Cai-juan1,WANG Jin-shui1,L IU Ben-guo2,CHEN Yong-sheng2,HU Li-zhi2
(1.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China;2.School of Food Science,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang453003,China)

In the paper,we prepared a rutin-hydroxypropyl-β-cyclodextrin(HP-β-CD)inclusion complex by solution method to i mprove the water solubility of rutin.We also carried out the structure characterization of the inclusion complex by UV spectrometry(UV),infrared spectrometry(I R),X-ray diffractometry(XRD)and so on.The results showed that the inclusion complex had high antioxidant activity in the DPPH radical scavenging assay,the deter mination of reducing power and the Rancimat test.

rutin;hydroxypropyl-β-cyclodextrin;inclusion complex;antioxidant

TS201.2

B

1673-2383(2011)01-0053-05

2010-10-27

國家“十五”科技攻關(guān)項目 (2001BA501A04);河南省高校青年骨干教師基金資助項目

蘇彩娟 (1985-),女,河南商丘人,碩士研究生,研究方向為食品生物技術(shù).

＊通信作者