烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖抗氧化活性影響的研究

李俊健，林錦銘，林 蕾，古晉典，查應(yīng)洪，黎 攀，杜 冰,*

1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院 (廣州 510642) 2.紅河群鑫石斛種植有限公司 (屏邊 661200)

據(jù)《中國藥典》記錄，鐵皮石斛因其表皮呈鐵綠色而得名，為蘭科石斛屬植物，其干燥莖一直以來作為我國中醫(yī)常用藥，具有極高的藥用價值，且資源極為稀缺，有“藥中黃金”之稱。鐵皮石斛富含多糖、生物堿、氨基酸和多種礦物元素[1-4]，中醫(yī)上具有安定精神、補五臟滋陰益精等藥效，現(xiàn)代藥理研究表明鐵皮石斛具有增強免疫力、抗氧化、抗腫瘤、抗疲勞等多種功能活性[5]。多糖作為鐵皮石斛的主要有效成分，已被實驗驗證具有抗氧化[6]、增強免疫力[7]、緩解糖尿病[8]、抗腫瘤[9]等功能。

當(dāng)前對石斛的研究主要集中在石斛多糖的提取和純化方法、結(jié)構(gòu)鑒定及功能活性等方面。查學(xué)強等[10]研究了鐵皮石斛多糖對羥基自由基、超氧陰離子自由基的清除作用，結(jié)果表明：石斛多糖對兩種自由基均有不同程度的清除作用。Meng等[11]研究對比了曬干、熱風(fēng)干燥、真空干燥、紅外輻射干燥及冷凍干燥等主流干燥方式對鐵皮石斛多糖結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和抗氧化活性的影響，實驗結(jié)果表明:熱風(fēng)干燥對水溶性多糖含量的保留和抗氧化活性優(yōu)于其他處理方式。馬厚麗等[12]探究了干燥溫度對鐵皮石斛顆粒多糖溶出率和溶出速度的影響及其機理，研究結(jié)果顯示：在一定的溫度范圍內(nèi)，較低的干燥溫度有利于鐵皮石斛顆粒減少收縮，保持內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，美拉德和焦糖化反應(yīng)速率降低，同時在石斛內(nèi)部的細(xì)胞組織產(chǎn)生一定的空隙，從而促進(jìn)其多糖的溶出。鐵皮石斛的干燥是石斛產(chǎn)業(yè)加工的第一步，過高的烘干溫度會降低干制品的品質(zhì)[11],目前國內(nèi)外關(guān)于烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖抗氧化活性影響的研究仍然較少。

本實驗提取不同烘干溫度下的鐵皮石斛莖多糖測定其得率，同時測定其對1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，羥基自由基(-OH)，超氧陰離子(O2-)的清除率來作為其抗氧化能力的指標(biāo)，為鐵皮石斛莖的綜合開發(fā)提供了參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮鐵皮石斛莖，紅河群鑫石斛有限公司；DPPH，Aladdin；抗壞血酸、濃硫酸、苯酚、無水乙醇、三氯甲烷、正丁醇、乙酸乙酯、丙酮等試劑，均為分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

101-0BS 型數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱，廣州央申科技儀器有限公司；RE-52 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海維普生化儀器廠；N-1100 型離心機，南京普析通用有限公司；SHZ-III型循環(huán)水式真空泵，南寧信達(dá)實驗儀器技術(shù)有限公司；HH-4 型數(shù)顯恒溫水槽，常州市大雅數(shù)學(xué)儀器有限公司；UV-1601 型紫外分光光度計，日本島津公司；DFY-200C/200g 型食品級粉碎機，浙江利聞科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1鐵皮石斛莖多糖的提取與純化

將鐵皮石斛莖鮮條剪至長度約為1 cm，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，分別以40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃烘干至恒重，再用食品級粉碎機粉碎成100目細(xì)粉。將80 g樣品放入蒸餾瓶中并加入500 mL去離子水，水浴80 ℃加熱4 h，冷凝回流過濾后得到鐵皮石斛莖粗多糖溶液。采用Sevag法[13]除蛋白，在50 ℃條件下利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去Sevag試劑；剩余液體用去離子水在4 ℃冰箱里透析至電導(dǎo)率降為1，加入5倍體積的無水乙醇沉淀24 h；4 000 r/min轉(zhuǎn)速離心后，沉淀物依次用乙酸乙酯和丙酮沖洗，沉淀重新用去離子水溶解并冷凍干燥，得到鐵皮石斛莖純多糖。

1.3.2多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸比色法[14]測定鐵皮石斛莖多糖含量；以葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，分光光度490 nm下的吸光值為縱坐標(biāo)。

1.3.3鐵皮石斛莖多糖對DPPH自由基清除能力的測定

參照王玲[15]的實驗方法測定鐵皮石斛莖多糖對DPPH自由基的清除能力。

1.3.4鐵皮石斛莖多糖對羥基自由基清除能力的測定

參照Wang等[16]的實驗方法測定鐵皮石斛莖多糖對羥基自由基的清除能力。

1.3.5鐵皮石斛莖多糖對超氧陰離子自由基清除能力的測定

根據(jù)張娥珍[17]的實驗方法加以改進(jìn)以測定鐵皮石斛莖多糖對超氧陰離子自由基的清除能力。將不同烘干溫度提取純化后的待測多糖配制成濃度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL的溶液，吸取2.25 mL的0.05 mol/L Tris-HCl緩沖液于25 ℃下預(yù)熱20 min，加入0.5 mL不同濃度的鐵皮石斛莖多糖溶液和0.2 mL 25 mmol/L鄰苯三酚溶液，迅速混勻后于25 ℃下反應(yīng)3 min，用3 mol/L鹽酸終止反應(yīng)，以Tris-HCL溶液調(diào)零，在320 nm處測定吸光度，空白對照組用相同體積的蒸餾水作為替代。鐵皮石斛莖多糖對超氧陰離子自由基的消除率可表示為：

式中：A1為蒸餾水吸光度；A2表示樣品吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖得率的影響

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 不同烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖得率的影響

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1，不同烘干溫度下提取的鐵皮石斛多糖得率結(jié)果如圖2。由圖2可知，在40 ℃～80 ℃溫度范圍內(nèi)，隨著烘干溫度的升高，鐵皮石斛莖多糖提取率反而下降，多糖得率由45.93%降低至34.22%，說明在一定溫度范圍內(nèi)，烘干溫度越高鐵皮石斛莖多糖提取得率越低，可能與烘干溫度過高影響石斛的組織結(jié)構(gòu)使其收縮和多糖結(jié)構(gòu)被破壞有一定的關(guān)系。

2.2 烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖對DPPH自由基抗氧化活性的影響

由圖3可以看出，鐵皮石斛莖多糖溶液對DPPH自由基的清除率與烘干溫度和鐵皮石斛莖多糖溶液的濃度有關(guān)。同一溫度下烘干所得的鐵皮石斛莖制作而成的多糖溶液，其濃度越高，對DPPH自由基的清除率越強；在40 ℃～80 ℃溫度范圍內(nèi)，鐵皮石斛莖多糖濃度相同，烘干溫度越低，鐵皮石斛莖多糖的DPPH自由基清除率越高。

圖3 鐵皮石斛莖多糖對DPPH自由基的清除率

2.3 烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖對羥基自由基抗氧化活性的影響

由圖4可知，鐵皮石斛莖多糖溶液的羥自由基抗氧化活性與鐵皮石斛莖的烘干溫度和鐵皮石斛莖多糖溶液的濃度相關(guān)。當(dāng)多糖溶液質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL時，烘干溫度由40 ℃上升至80 ℃，清除率由56.44%降低至37.5%。鐵皮石斛莖多糖濃度相同時，烘干溫度越低，鐵皮石斛莖多糖的羥自由基抗氧化活性越強。而在同一烘干溫度下，隨著多糖質(zhì)量濃度的提高，羥基自由基的清除能力增強。

圖4 鐵皮石斛莖多糖對羥基自由基的清除率

2.4 烘干溫度對鐵皮石斛莖多糖對超氧陰離子自由基抗氧化活性的影響

由圖5可知，鐵皮石斛莖多糖溶液的超氧陰離子自由基清除率與鐵皮石斛莖的烘干溫度和鐵皮石斛莖多糖溶液的濃度相關(guān)。當(dāng)多糖溶液質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL時，烘干溫度由40℃上升至80℃，清除率由49.02%降低至29.02%。鐵皮石斛莖多糖濃度相同時，烘干溫度越低，鐵皮石斛莖多糖的超氧陰離子自由基抗氧化活性越強。而在同一烘干溫度下，隨著多糖溶液濃度的提高，超氧陰離子自由基的清除能力增強。

圖5 鐵皮石斛莖多糖對超氧陰離子自由基的清除率

3 結(jié)論

本實驗在3種不同抗氧化體系下評價不同烘干溫度下的鐵皮石斛莖多糖的提取率與抗氧化活性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，烘干溫度會對鐵皮石斛莖多糖的提取率和抗氧化活性造成影響，在40 ℃～80 ℃溫度范圍內(nèi)，烘干溫度越高，多糖的提取率和抗氧化活性就越低。當(dāng)烘干溫度為40 ℃時，鐵皮石斛莖多糖提取率最高達(dá)45.93%，此溫度下提取的多糖抗氧化活性最強，同時多糖溶液質(zhì)量濃度也與對自由基的清除能力存在線性的劑量關(guān)系，但是與對照組抗壞血酸還存在著一定差距。隨著烘干溫度的上升，多糖得率下降，抗氧化活性隨之降低。但是過低的烘干溫度會使烘干時間大幅上升，烘干過程中容易造成石斛的腐爛，多元化的干燥方式值得被研究，同時不同的烘干溫度下提取到的多糖結(jié)構(gòu)與抗氧化活性之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步的研究。本研究為進(jìn)一步研究鐵皮石斛的加工對活性成分影響和石斛的產(chǎn)品開發(fā)提供了參考。