藜麥粉的抗氧化能力及體外降糖降脂特性研究

佐兆杭，徐炳政，宮 雪，龐惟俏，王 穎，3，4，5

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2.青島瑯琊臺集團股份有限公司，山東 青島 266400；3.國家雜糧工程技術(shù)中心，黑龍江大慶 163319；4.糧食副產(chǎn)物加工與利用教育部工程研究中心，黑龍江 大慶 163319；5.黑龍江省農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量安全重點實驗室，黑龍江 大慶 163319）

藜麥（Chenopodium quinoaWilld）是一種與傳統(tǒng)谷物相比具有更高營養(yǎng)價值的天然食物資源，正在成為當前和未來保證人類健康和安全的高品質(zhì)食品[1]。藜麥不僅含有種類豐富的礦物質(zhì)、維生素、亞油酸，其含有的高品質(zhì)蛋白含有大量含硫氨基酸[2]，具有較強的清除自由基能力、降糖降脂功效、抗炎抗乳糜瀉和抗心血管疾病等多種生理功能[3-5]，是聯(lián)合國國際糧農(nóng)組織（FAO）認證的唯一一種可以滿足人類所有基本營養(yǎng)需求的植物，被譽為最適宜人體的“全營養(yǎng)食品”[6-7]。

評價提取物的抗氧化性被認為是分離其所含具有抗氧化性的植物化學(xué)物質(zhì)之前的重要步驟[8]?？寡趸瘎┨砑拥绞称分锌梢詼p少酸敗，延緩有毒氧化產(chǎn)物的形成，保持營養(yǎng)品質(zhì)，延長保質(zhì)期[9]。藜麥作為天然抗氧化劑受到關(guān)注，因其可能在抑制組織和膜內(nèi)的自由基和氧化鏈反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[10-11]。PA?KO等[12]研究表明，藜麥具有較高的清除自由基能力。相啟森等[13]研究發(fā)現(xiàn)，藜麥乙醇提取物具有良好的體外抗氧化活性，并能夠有效抑制自由基引發(fā)的亞油酸過氧化和牛血清白蛋白氧化降解。此外，PA?KO等[14]研究還發(fā)現(xiàn)，藜麥可減少脂質(zhì)過氧化并增強大鼠血液及部分臟器的抗氧化能力。

2017年，第八版國際糖尿病聯(lián)盟（IDF）數(shù)據(jù)集顯示，全球約有4.25億糖尿病患者，預(yù)計到2045年，全球糖尿病患者人數(shù)將增至7億[15-16]。由于高流行性、高發(fā)病率及高死亡率，糖尿病目前已成為第七大死亡原因[17-18]。研究表明，長期攝入高糖高脂飲食導(dǎo)致體內(nèi)糖脂代謝紊亂，是誘發(fā)糖尿病的主要原因之一[19-20]。通過使用體外酶測定抗高血糖和抗高血脂活性以及使用肥胖、高血糖小鼠模型測定降糖降脂效果，可以評估藜麥抑制2型糖尿病風(fēng)險的潛力[21]。葡萄糖苷酶和胰脂肪酶分別是消化復(fù)合碳水化合物和吸收甘油三酯脂質(zhì)的重要酶，而藜麥中酚含量顯示出對其強烈的抑制作用[22]。SHI等[23]研究發(fā)現(xiàn)，藜麥蛋白水解物能抑制3T3-L1細胞分化過程中脂質(zhì)的積累。劉盈盈等[24]研究藜麥對糖尿病模型小鼠降糖效果，結(jié)果表明，藜麥可有效降低小鼠的空腹血糖值，同時降低血清中果糖胺水平，并提高胰島素水平。

目前對于藜麥的研究主要集中在對不同產(chǎn)地、不同品種以及不同加工（熟化）方式對藜麥的物化特性、營養(yǎng)成分及功能特性方面，對于不同制粉工藝加工出的藜麥的抗氧化和降糖降脂特性的研究較少。因此，本研究探究對比脫皮制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝對藜麥抗氧化活性和降糖降脂生理功能的影響，旨在為藜麥的脫皮加工提供理論依據(jù)，推進藜麥加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

供試材料為青海白色甜藜麥原糧籽粒，購買于青海海西海杭生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（2,2-azinobis-（3-ethylbenzth iazoline-6-sulphonate，ABTS）、2,4,6-三吡啶基三嗪（TPTZ）、α-葡萄糖苷酶、胰脂肪酶、抗壞血酸（Vc）（美國Sigma公司）；T-AOC試劑盒（南京建成生物工程研究所）；福林酚、丙酮、高氯酸、無水乙醇、鹽酸、氫氧化鈉（均為分析純）（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

XQ200型多功能高速粉碎機（上海廣沙工貿(mào)有限公司）；GL-20G-II離心機（北京冠普佳科技有限公司）；UV2500型紫外可見分光光度計（天美科學(xué)儀器有限公司）；AUW220D電子天平（沈陽科瑞永興化玻儀器有限公司）；DHG-9000電熱鼓風(fēng)烘箱（吳江市永聯(lián)機械設(shè)備廠）。

1.3 方法

1.3.1 藜麥粉的制備方法藜麥原糧粉（FP）制備：藜麥→清理→粉碎→過篩→藜麥原糧粉。

藜麥脫皮粉（PP）制備：藜麥→清理→脫皮→粉碎→過篩→藜麥脫皮粉。

藜麥原糧粉制備操作要點[25]：選擇顆粒飽滿、無蟲害、無霉變的藜麥加水調(diào)節(jié)水分，潤麥水分調(diào)節(jié)為15%，潤麥時間24 h。將藜麥置于MLU-202型磨粉機中粉碎，粉碎后粉末分別過0.180 mm網(wǎng)篩，篩下物即為所需的藜麥原糧粉，出粉率為84.0%。

藜麥脫皮粉制備操作要點：選擇顆粒飽滿、無蟲害、無霉變的藜麥加水調(diào)節(jié)水分，潤麥水分調(diào)節(jié)為15%，潤麥時間24 h。用脫皮機除去藜麥外表的麩皮，脫皮率控制在8%左右。將藜麥置于MLU-202型磨粉機中粉碎，將粉碎后的粉末分別過0.180 mm網(wǎng)篩，篩下物即為所需的藜麥脫皮粉，出粉率為76.4%。

1.3.2 藜麥提取物的制備將1.0 g藜麥原糧粉樣品用45 mL 60%乙醇在溫度50℃、100 W條件下超聲提取1 h，混合物在3 800×g條件離心15 min，過濾混合物，殘渣用70%丙酮提取一次，合并2次上清液在40℃下真空濃縮，于4℃保存?zhèn)溆?。藜麥脫皮粉提取方法同上。將提取液稀釋成不同梯度溶液?.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL），設(shè)置Vc為陽性對照，分析體外抗氧化效果。將提取液稀釋成不同梯度溶液（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g/mL），分析體外降糖降脂效果。

1.3.3 總酚含量測定參考DINI等[26]的方法略有改動。吸取100 μL提取液，與1 mL Folin-Ciocalteu試劑混勻，加入3 mL 10% Na2CO3，加蒸餾水至10 mL，室溫靜置1 h，在765 nm處測定吸光度。

1.3.4 總黃酮含量測定吸取5 mL提取液，與0.5 mL 5%的NaNO2溶液混勻，室溫靜置6 min，然后加入0.5 mL的10% Al（NO3）3溶液，搖勻后靜置6 min，加入4 mL 4% NaOH搖勻，加60%乙醇至25 mL，室溫下反應(yīng)20 min，在510 nm波長處測定吸光度[27]。

1.3.5 皂苷含量測定吸取80 μL提取液，加0.4 mL 5%香草醛-冰醋酸和1.2 mL高氯酸，密封后65℃水浴加熱20 min。冷卻后，加10 mL的冰乙酸，混合均勻，在波長550 nm處測定吸光度[28]。

1.3.6 總抗氧化能力測定采用T-AOC試劑盒測定，結(jié)果表示為U/g。

1.3.7 清除DPPH自由基的能力參考張雪春等[29]的方法略有改動。用DPPH和乙醇配制濃度為2×10-4mol/L的DPPH溶液，于4℃保存?zhèn)溆?。將不同質(zhì)量濃度的提取物（50 μL）加入到100 μL的DPPH溶液中?；旌暇鶆颍谑覝仂o置30 min（避光），在517 nm處測定吸光度A1；同時測定4 mL 2×10-4mo1/L DPPH自由基溶0.5 mL的60%乙醇混合液的吸光值A(chǔ)C。

1.3.8 清除ABTS自由基的能力在0.2 mL提取液中加入7.8 mL ABTS+·溶液于比色皿中，充分混合，于波長734 nm處測定吸光值A(chǔ)1，用樣品溶劑乙醇代替樣品測定空白組A0，以PBS緩沖液代替ABTS+·溶液，測定吸光值

1.3.9 羥自由基清除率測定吸取提取液4.0 mL，加入2 mL 6 mmol/L FeSO4溶液、2 mL 8 mmol/L水楊酸溶液和2 mL 6 mmol/L H2O2溶液，搖勻后室溫靜置30 min，在510 nm處測定其吸光度[31]。

式中，A0為空白管的吸光度；A1為樣品管的吸光度；A2為蒸餾水時的吸光度。

1.3.10 超氧陰離子自由基清除能力將樣品提取 液、30 mmol/L PMS、338 mmol/L NADH和72 mmol/L NBT溶 解 在pH為7.4的0.1 mmol/L PBS緩 沖液中，靜置反 應(yīng)5 min后，在560 nm處 測定吸光度[32]。

式中，A1為對照組的吸光度；A2為樣品的吸光度。

1.3.11 體外降糖試驗取20 mg/mL的樣品溶液150 μL，加入125 μL α-葡萄糖苷酶溶液（0.02 mg/mL）后在37℃下靜置10 min，加入300 μL 1.0 mol/L HCl，加入200 μL碘液（0.01 mol/L）混合顯色。加蒸餾水稀釋至5 mL。用PBS緩沖液作為空白組，測定吸光度[33]。

式中，Asb表示樣品空白吸光度；Asc表示樣品對照吸光度；Ab表示陰性空白吸光度；Ac表示陰性對照吸光度。

1.3.12 體外降脂試驗參考楊龍佳等[34]的方法略有改動。在錐形瓶內(nèi)加入2.5 mL 0.5 mol/L的磷酸緩沖液（pH=7.4）、4 mL 0.229 g/mL的PVA-油乳化液、1 mL不同質(zhì)量濃度提取液。37℃水浴5 min，加入2 mg/mL胰脂肪酶1 mL，15 min后加乙醇15 mL終止反應(yīng)，用PBS緩沖液作為對照管中提取液。

式中，A1表示樣品吸光度；A2表示對照吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

平行試驗3次，通過SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用Duncan's多重比較進行顯著性分析（P＜0.05），采用Excel、Origin軟件繪制相關(guān)圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 總酚、總黃酮和皂苷含量

由表1可知，F(xiàn)P粉的總酚、總黃酮和皂苷的含量均顯著高于PP（P＜0.05）；藜麥皮中含有大量皂甙，其味苦而辛辣，采用脫皮的方法可有效除去皂甙[35]。GóMEZ-CARAVACA等[36]研究指出，對藜麥不同程度的脫皮會降低其酚類和皂苷類物質(zhì)含量，脫皮程度越大，其含量越低；HEMALATHA等[37]研究表明，藜麥原糧粉的總黃酮含量高于脫皮粉，這與本研究結(jié)果一致；熊成文等[38]研究發(fā)現(xiàn)，皂苷主要集中在藜麥籽粒的外殼中，種皮皂苷含量達99.2 mg/g。

表1 總酚、總黃酮和皂苷含量Tab.1 Total phenol，total flavonoids and saponin content mg/g

2.2 總抗氧化能力

由圖1可知，隨樣品提取物濃度的增大，其總抗氧化能力隨之增大，F(xiàn)P提取物的總抗氧化能力顯著高于PP提取物（P＜0.05）。對照品Vc總抗氧化能力顯著高于FP和PP提取物（P＜0.05），藜麥提取物具有較強的總抗氧化能力。FP及PP提取物的總抗氧化能力差異可能在于總酚、總黃酮含量以及總酚和總黃酮的存在方式不同。

圖1 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的總抗氧化能力Fig.1 Total antioxidant capacity of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

2.3 DPPH自由基清除率

由圖2可知，F(xiàn)P提取物的DPPH自由基清除率顯著高于PP提取物（P＜0.05），并隨提取物質(zhì)量濃度的增加而增大。對照品Vc的DPPH自由基清除能力顯著高于FP和PP提取物（P＜0.05），但FP提取物對DPPH自由基清除率仍達89.5%，表明藜麥具有較強的DPPH自由基清除能力。AJAYI等[39]提出藜麥葉提取物中的酚類化合物可能是其抗氧化潛力的原因。ABDERRAHIM等[40]研究進一步發(fā)現(xiàn)，酚類物質(zhì)含量直接影響到提取物的DPPH自由基清除率，且自由酚比結(jié)合酚對DPPH自由基清除率的影響更大。

圖2 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的DPPH自由基清除率Fig.2 DPPH radical scavenging ratio of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

2.4 ABTS自由基清除率

不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的ABTS自由基清除率如圖3所示。

圖3 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的ABTS+·清除率Fig.3 ABTS+·scavenging ratio of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

從圖3可以看出，F(xiàn)P提取物的ABTS+·清除率顯著高于PP提取物（P＜0.05），并隨提取物質(zhì)量濃度的增加而增大。FP和PP提取物的ABTS+·清除能力顯著低于對照品（P＜0.05），但FP提取物仍具有一定的ABTS+·清除能力。程安瑋等[41]對4種豆類的ABTS+·清除率進行研究，發(fā)現(xiàn)豆類中游離態(tài)提取物的ABTS+·清除率明顯低于結(jié)合態(tài)提取物。MADHUJITH等[42]研究得出，大麥中結(jié)合態(tài)多酚的自由基清除能力高于游離態(tài)多酚。因此，推測藜麥經(jīng)過脫皮處理后，其酚類物質(zhì)存在方式發(fā)生改變，導(dǎo)致ABTS+·清除率降低。

2.5 羥自由基清除率

從圖4可以看出，F(xiàn)P提取物·OH清除率顯著高于PP提取物（P＜0.05），并隨提取物質(zhì)量濃度的增加而增大。對照品Vc與FP和PP提取物的·OH清除能力差異顯著（P＜0.05），但FP提取物對·OH最大清除率仍達90.4%，表明藜麥具有較強的·OH清除能力。喬麗華等[43]研究表明，·OH清除率和總酚含量及提取物濃度呈正相關(guān)；SOVRANI等[44]研究發(fā)現(xiàn)，脫皮程度越大，小麥粉的酚類物質(zhì)含量及抗氧化活性越低。由此推測，藜麥經(jīng)過脫皮處理后，其酚類物質(zhì)含量減少，導(dǎo)致·OH清除率降低。

圖4 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的羥自由基清除率Fig.4 Hydroxyl radical scavenging ratio of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

2.6 超氧陰離子自由基清除率

由圖5可知，F(xiàn)P提取物的O2-·清除率顯著高于PP提取物（P＜0.05），且隨提取物質(zhì)量濃度的增加而增大。對照品Vc與FP和PP提取物清除O2-·的能力差異顯著（P＜0.05），但FP提取物對O2-·最大清除率仍達86.5%，表明藜麥具有較強的O2-·清除能力。程安瑋等[41]研究表明，O2-·清除率與游離態(tài)類黃酮的含量呈正相關(guān)。推測藜麥經(jīng)過脫皮處理后，其游離態(tài)類黃酮的含量減少，導(dǎo)致O2

圖5 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的超氧陰離子自由基清除率Fig.5 Superoxide anion radical scavenging ratio of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

-·清除率降低。

2.7 α-葡萄糖苷酶抑制率

α-葡萄糖苷酶是復(fù)合碳水化合物消化的重要酶，可以通過抑制其活性來抑制淀粉的分解，將葡萄糖的吸收速率降低，從而抑制餐后血糖升高。通過使用體外酶活性測定來評估降糖效果，可以作為藜麥降低2型糖尿病風(fēng)險的酶學(xué)依據(jù)[21]。從圖6可以看出，隨著藜麥提取物質(zhì)量濃度增大，F(xiàn)P與PP對酶的抑制率逐漸增強；低質(zhì)量濃度的藜麥提取物對酶的抑制作用表現(xiàn)為負值，表明其對酶有活化作用。IC50值越小表明其抑制能力越強，當酶活力為1 U/mL時，F(xiàn)P的IC50值（0.34 g/mL）顯著小于PP（0.48 g/mL）（P＜0.05），表明FP體外降糖活性高于PP。TANG等[45]研究發(fā)現(xiàn)，藜麥中的酚類和黃酮類物質(zhì)能夠抑制消化系統(tǒng)中的α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶，KWON等[46]研究證實了葡萄糖苷酶抑制活性與酚類物質(zhì)有關(guān)。因此，推測可能與含有的酚類化合物及其組成差異相關(guān)。

圖6 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的α-葡萄糖苷酶抑制率Fig.6 α-glucosidase inhibition ratio of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

2.8 胰脂肪酶抑制率

胰脂肪酶是吸收甘油三酯脂質(zhì)的重要酶，胰脂肪酶抑制劑可有效抑制脂肪酶對脂肪的分解作用，從而減少脂肪吸收、降低血脂水平和控制體質(zhì)量，因此，通過體外酶測定評估的降脂效果，可以作為藜麥降低肥胖、心腦血管疾病風(fēng)險的酶學(xué)依據(jù)。由圖7可知，隨著藜麥提取物質(zhì)量濃度增大，F(xiàn)P與PP對胰脂肪酶的抑制率逐漸增強；FP的最低抑制率大于PP。且當酶活力為1 U/mL時，F(xiàn)P的IC50值（0.28 g/mL）顯著小于PP（0.41 g/mL）（P＜0.05），F(xiàn)P的體外降脂活性高于PP。劉莉等[47]研究證實，植物多酚類物質(zhì)對α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶具有較強的抑制作用。GAWLIK-DZIKI等[11]進一步研究表明，藜麥酚類成分具有抗氧化性抑制脂肪酸酶活性等作用。由此可推測，藜麥對胰脂肪酶表現(xiàn)出的抑制作用可引起血脂水平降低，進而減少心血管等相關(guān)疾病發(fā)病率及并發(fā)癥。

圖7 不同質(zhì)量濃度藜麥原糧粉和脫皮粉的胰脂肪酶抑制率Fig.7 Pancrelipase inhibition ratio of quinoa raw grain powder and peeling powder in different mass concentrations

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，脫皮處理會降低藜麥粉提取物的總酚、總黃酮及皂苷含量（P＜0.05）。FP提取物中的總多酚、總黃酮和皂苷含量均高于PP。同時PP提取物的總抗氧化能力、DPPH、ABTS+·、·OH和O2

-·清除能力均顯著低于FP提取物（P＜0.05），但仍具有較強的自由基清除能力及抗氧化活性。FP和PP提取物對α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶均有抑制作用，可通過抑制酶活性降低血糖血脂水平，從而在一定程度上具有預(yù)防糖尿病及心血管相關(guān)疾病的潛力。本研究證實，脫皮處理后的藜麥粉仍保留了較強的抗氧化活性和降糖降脂生理功能，為藜麥加工利用及其功能成分的開發(fā)提供了理論依據(jù)，有利于推進藜麥加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但本研究依舊有一定局限性，例如，關(guān)于不同制粉工藝得到的藜麥粉，其降糖降脂機制仍需要通過細胞試驗和動物試驗等手段進行更深入的探討。