基于玉米醇溶蛋白（zein）-海藻酸鈉構(gòu)建木犀草素輸送體系及果蔬保鮮研究

摘 要：本研究以玉米醇溶蛋白和海藻酸鈉為原料，通過反溶劑法制備了負(fù)載木犀草素的復(fù)合顆粒溶液，并評價其對圣女果的保鮮效果。結(jié)果表明，當(dāng)木犀草素與zein比例為1∶50時，顆粒的得率為78.19%，對木犀草素的包埋率為73.87%。體外抗氧化活性結(jié)果表明，與游離木犀草素相比，顆粒包埋可以提高木犀草素的抗氧化活性。對圣女果的保鮮效果結(jié)果表明，與游離木犀草素相比，包埋能夠減少圣女果的水分含量損失，提高圣女果維生素C的含量，減緩圣女果硬度的損失，說明顆粒包埋有利于提高木犀草素的保鮮效果。本研究為果蔬保鮮提供了一條新途徑，為生物活性的研究提供新的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉納米顆粒；木犀草素；抗氧化性活性；果蔬保鮮

Study on the Construction of Luteolin Transport System Based on Zein and Sodium Alginate and Preservation on

Fruit and Vegetable

LIANG Shiru， MENG Xinyi， HUANG Xinyi， HUANG Jinwei， ZHANG Hongyu， MA Juanjuan*

（Guangzhou Institute of Industry and Commerce， Foshan 528000， China）

Abstract： In this study， zein and sodium alginate were used as raw materials to prepare luteolin loaded composite particle solution by antisolvent method， and its fresh-keeping effect on cherry tomatoes was evaluated. The results showed that when the ratio of luteolin to zein was 1∶50， the particle yield was 78.19% and the embedding rate was 73.87%. The results of antioxidant activity in vitro showed that compared with free luteolin， particle embedding could improve the antioxidant activity of luteolin. The results showed that compared with free luteolin， embedding could reduce the loss of water content， increase the content of vitamin C in tomato and slow down the loss of tomato hardness， indicating that particle embedding was beneficial to improve the preservation effect of luteolin. This study provides a new way for fruit and vegetable preservation and a new theoretical basis for the study of biological activity.

Keywords： zein-sodium alginate nanoparticles; luteolin; antioxidant activity; fruit and vegetable fresh-keeping

現(xiàn)代食品行業(yè)越來越注重食品組分對人類健康的影響，大量的功能性活性物質(zhì)被應(yīng)用于食品及藥用行業(yè)，木犀草素作為一種廣泛存在于植物中的黃酮類化合物，具有豐富的生物活性，如抗氧化、抗炎、抗菌及抗病毒等[1]。然而其水溶性差、穩(wěn)定性低、代謝快、半衰期短以及生物利用度低等缺點(diǎn)，限制了木犀草素在食品行業(yè)中的應(yīng)用[2]。因此，現(xiàn)代食品行業(yè)迫切需要制備一種食品級功能性成分荷載體系，來提高生物活性物質(zhì)在食品加工、儲存、消化吸收利用過程中的穩(wěn)定性。而玉米醇溶蛋白（zein）是玉米加工過程中的副產(chǎn)物，來源豐富，具有獨(dú)特的溶解性和自組裝性質(zhì)，利用反溶劑法使其自組裝形成膠體顆粒，在制備輸送載體領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。利用生物大分子與蛋白之間的相互作用對顆粒性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，制備穩(wěn)定性好、包埋率高的輸送載體。相關(guān)研究表明，利用zein與殼聚糖復(fù)合形成穩(wěn)定的納米顆粒輸送載體，可以明顯提高槲皮素的溶解性和穩(wěn)定性[4]。目前有關(guān)zein與海藻酸鈉荷載木犀草素輸送體系的研究較少，尤其在果蔬保鮮領(lǐng)域[5]。本文利用zein與海藻酸鈉構(gòu)建木犀草素輸送體系，并以圣女果為果蔬代表，研究其在果蔬保鮮方面的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米醇溶蛋白（Sigma），海藻酸鈉（合肥千盛生物科技有限公司），木犀草素（麥克林），無水乙醇（天津市富宇精細(xì)化工有限公司），氫氧化鈉（西隴科學(xué)股份有限公司），DPPH（合肥巴斯夫生物科技有限公司），2，6-二氯靛酚（上海譜振生物科技有限公司），愈創(chuàng)木酚（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），新鮮的圣女果（市售），其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

磁力攪拌器，紹興市越城區(qū)宸美儀器設(shè)備商行；N-1000S-SB2100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海泉杰儀器有限公司；FA2104電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；DGJ-10C冷凍干燥器（普通型），上海博登生物科技有限公司；TDL-40臺式高速離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒的制備

準(zhǔn)確稱取1 g玉米醇溶蛋白4份，按照木犀草素與玉米醇溶蛋白的質(zhì)量比為1∶25、1∶50、1∶75、1∶100，稱取一定量的木犀草素，然后分別加入

40 mL體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇溶液，避光放入磁力攪拌器攪拌30 min，稱取4份0.5 g海藻酸鈉溶于100 mL蒸餾水，然后在攪拌條件下將zein-木犀草素溶液緩慢滴加到海藻酸鈉溶液中，最后利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇直至樣品體積為50 mL，再放入離心機(jī)3 500 r·min-1離心10 min，取上清液備用。按上述方法制備不含木犀草素的玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉樣品作為空白對照組，將制備的膠體顆粒置于冰箱或冷凍干燥保存?zhèn)溆肹6]。

1.3.2 木犀草素包埋率和顆粒得率的測定

將不同質(zhì)量比的木犀草素與zein復(fù)合膠體顆粒冷凍干燥，稱重后記錄重量M，zein、海藻酸鈉、木犀草素的總重量記為m，復(fù)合膠體顆粒得率=M/m×100%。木犀草素的包封率：首先利用乙醇將凍干顆粒表面的木犀草素溶解，收集上清液，然后在攪拌條件下將顆粒溶于70%乙醇溶液中萃取，離心后取上清液，利用紫外分光光度計在348 nm處測定吸光值[7]，根據(jù)繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算顆粒中木犀草素的含量，木犀草素包埋率=顆粒中木犀草素的含量/木犀草素添加量×100%。

1.3.3 pH值對顆粒穩(wěn)定性的影響

將制備的zein-木犀草素-海藻酸鈉溶液利用NaOH（0.1 mol·L-1）或HCl（0.1 mol·L-1）調(diào)pH值至3、4、5、6、7、8，觀察顆粒的穩(wěn)定性。

1.3.4 DPPH自由基清除能力的測定

利用蒸餾水稀釋荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒，使其中木犀草素的濃度為50.000 μg·mL-1、25.000 μg·mL-1、12.500 μg·mL-1、6.260 μg·mL-1、3.125 μg·mL-1。以等濃度的游離木樨草素為對照，維生素C為陽性對照，空白顆粒為空白組。取2 mL樣品溶液和2 mL DPPH自由基溶液混合，讓混合物在室溫避光條件下反應(yīng)30 min[8]，隨后用紫外可見分光光度計測定其在517 nm的吸光度，每組進(jìn)行3個平行實驗，DPPH自由基清除率的計算公式為

DPPH自由基清除率=（A0-A1）/A0×100%（1）

式中：A1為樣品吸光值；A0為DPPH吸光值。

1.3.5 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒對圣女果保鮮效果的研究

挑選外表皮無損壞、無軟化現(xiàn)象的新鮮圣女果。將圣女果平均分組，分別用不同的溶液浸泡圣女果10 min，撈出擦干[9]，將試樣放置于室溫25 ℃條件下貯藏7 d，從第1天開始，每隔2 d測定一次，每次隨機(jī)取3個果實，測試數(shù)據(jù)取平均值。用水浸泡的記為空白對照組；用游離木犀草素溶液浸泡的記為A組，設(shè)置濃度分別為12.5 μg·mL-1、25 μg·mL-1、50 μg·mL-1，記為A12.5、A25、A50；用玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉空白顆粒溶液浸泡的記為B組，設(shè)置濃度分別為12.5 μg·mL-1、25 μg·mL-1、50 μg·mL-1，記為B12.5、B25、B50；用木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉溶液浸泡的記為C組，設(shè)置濃度分別為12.5 μg·mL-1、25 μg·mL-1、50 μg·mL-1，記為C12.5、C25、C50，觀察不同濃度的樣品對于各項保鮮指標(biāo)的影響。

（1）硬度的測定。對圣女果兩側(cè)上、中、下部位使用物性測試儀測定硬度，設(shè)定測前速度1 mm·s-1，測試速度2 mm·s-1，測試深度1 cm，取各組數(shù)據(jù)的平均值作為硬度測定結(jié)果。

（2）失重率的測定。失重率的測定采用稱重法[10]，測定并記錄各組圣女果原始質(zhì)量W1（g），第1天、3天、5天、7天各測定1次質(zhì)量，記為W2（g），失重率的計算公式為

η=（W1-W2）/W1×100%（2）

（3）維生素C含量的測定。采用2，6-二氯靛酚方法[11]對圣女果中維生素C含量進(jìn)行測定。

（4）過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性的測定。采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶活性。在試管中依次加入2.9 mL 0.05 mol·L-1磷酸緩沖液、1.0 mL 2% H2O2、1.0 mL 0.05 mol·L-1愈創(chuàng)木酚，再加入0.1 mL 酶液，立即于34 ℃水浴中保溫3 min，然后迅速稀釋1倍，470 nm波長下比色，每隔1 min記錄1次吸光度，共記錄5次，以每分鐘內(nèi)吸光度變化0.01為1個酶活性單位（U·g-1）。以加熱煮沸5 min的酶液作為對照。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)均為平行3次試驗測定的平均值，采用Excel數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行圖表制作。利用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，P＜0.05代表有顯著性影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒的包埋率和得率

利用反溶劑法制備荷載木犀草素的玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒，在自組裝過程中，木犀草素通過疏水相互作用和氫鍵包埋在顆粒內(nèi)部。從圖1可以看出，隨木犀草素添加量的增加，顆粒得率沒有顯著變化（P＞0.05）。根據(jù)方法1.3.2繪制木犀草素標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.014 6x+0.022 2，R2=0.999 3。從圖1可以看出當(dāng)木犀草素與zein的質(zhì)量比為1∶50時，木犀草素的包埋率達(dá)到最大值；當(dāng)木犀草素與zein的質(zhì)量比為1∶25時，由于木犀草素的添加量過多，超出了顆粒的包埋能力，使更多的木犀草素黏附于顆粒表面，顆粒的聚集速度加快，使木犀草素析出，導(dǎo)致包埋率降低。綜合考慮，選擇木犀草素與zein質(zhì)量比1∶50進(jìn)行后續(xù)實驗。

2.2 pH值對顆粒穩(wěn)定性的影響

復(fù)合膠體顆粒主要是通過zein與海藻酸鈉之間的相互作用形成。pH值對顆粒穩(wěn)定性的影響如圖2所示。當(dāng)pH值在3～5時，沒有沉淀生成；當(dāng)pH值超過6時，開始出現(xiàn)沉淀，木犀草素逐漸析出。這是因為pH值較低時，zein顆粒表面帶正電荷，zein-海藻酸鈉之間的靜電作用較強(qiáng)，阻止顆粒的聚集沉淀。當(dāng)pH值增大到超過zein的等電點(diǎn)時，zein表面的電荷減少，導(dǎo)致zein-海藻酸鈉之間的相互作用減弱，使顆粒出現(xiàn)沉淀。

2.3 DPPH自由基清除能力的測定

從圖3可以看出，隨著濃度增加，維生素C、zein-木犀草素、游離木犀草素及zein對DPPH自由基的清除率整體呈上升趨勢，但當(dāng)濃度為

50.000 μg·mL-1時，空白顆粒及荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒的自由基清除率降低。這可能是因為當(dāng)?shù)鞍诐舛仍龃髸r，溶液混濁度增加，影響了溶液的顯色，導(dǎo)致清除率降低。從圖中可以看出空白顆粒對DPPH自由基的清除率顯著低于游離木犀草素及荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒（P＜0.05），說明空白顆粒對DPPH自由基的清除率貢獻(xiàn)度較小。與游離木犀草素相比，顆粒包埋可以提高木犀草素對自由基的清除能力，這是因為顆粒包埋有利于提高木犀草素的溶解性，增大木犀草素的有效作用濃度。綜上所述，顆粒包埋有利于提高木犀草素的抗氧化活性。

2.4 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒對圣女果保鮮效果的研究

2.4.1 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒對圣女果感官的影響

對比貯藏前后果實外觀、色澤的差異（圖4）發(fā)現(xiàn)，貯藏期間所有圣女果的外觀均發(fā)生了明顯變化。貯藏前果實整體呈現(xiàn)鮮亮的紅色，果實飽滿，貯藏

7 d后，圣女果整體呈現(xiàn)暗紅色，部分從飽滿狀態(tài)逐漸變?yōu)榘櫩s形態(tài)，均出現(xiàn)果實品質(zhì)下降、外表腐爛的現(xiàn)象。其中，空白水處理的圣女果表面凹陷，表皮皺縮；A組圣女果出現(xiàn)腐敗和病蟲現(xiàn)象，A50組圣女果有較嚴(yán)重的變色現(xiàn)象，部分圣女果顏色變黃，表皮皺縮，當(dāng)游離木犀草素濃度為25 μg·mL-1時，部分圣女果出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，其他濃度處理的圣女果多個果實表皮出現(xiàn)萎蔫的現(xiàn)象；B組出現(xiàn)了較嚴(yán)重的果實表面凹陷和表皮萎蔫現(xiàn)象，尤其B50組圣女果外觀有發(fā)黃現(xiàn)象，部分圣女果開始腐爛，B25組圣女果表面呈現(xiàn)輕微萎縮；C組整體沒有出現(xiàn)開裂、腐爛現(xiàn)象，個別果實存在表面縮皺和輕微凹陷現(xiàn)象，C50組個別圣女果出現(xiàn)菌斑，其中C25組圣女果外觀明顯好于其他組。該外觀圖與圣女果的硬度變化趨勢基本一致（圖5），25 μg·mL-1 zein-木犀草素處理的圣女果硬度最高。綜上所述，顆粒濃度過高時，圣女果外觀品質(zhì)下降，可能是因為高濃度顆粒為微生物的生長繁殖提供能量來源，另外，木犀草素濃度越高，其對圣女果的保鮮效果越差，可能是因為木犀草素在高濃度下會激發(fā)圣女果內(nèi)酶的活性，導(dǎo)致圣女果變質(zhì)。與游離木犀草素相比，顆粒包埋有利于改善木犀草素的保鮮效果。因此選擇木犀草素濃度為25 μg·mL-1對應(yīng)的顆粒進(jìn)行后續(xù)實驗。綜上所述，顆粒包埋在一定程度上可以改善果蔬外觀，在一定的濃度范圍內(nèi)具有較好的保鮮效果。

2.4.2 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒對圣女果失重率的影響

圣女果在采摘后仍有生命活動，在酶和激素的作用下仍會發(fā)生一系列的生理變化，導(dǎo)致水分流失，從而造成其重量的損失，導(dǎo)致果實品質(zhì)下降和衰老腐爛，失去商品價值，因此失重率是衡量圣女果品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[12]。從圖6可以看出，隨著貯藏時間的延長，圣女果的失重率均呈上升趨勢，其中未處理圣女果的失重最嚴(yán)重，在貯藏第7天時失重率達(dá)到7.06%。與空白處理組相比，樣品處理可以不同程度的降低圣女果的失水率。儲藏7 d后，玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉空白顆粒（以下簡稱“空白顆?！保┤芤禾幚斫M與空白組圣女果的失水率沒有顯著性差異，但短期儲藏可以減少圣女果的水分損失率，說明空白顆粒對圣女果的保鮮效果主要依靠空白顆粒在圣女果表面形成的保護(hù)膜，但長時間儲藏效果較差。經(jīng)顆粒包埋后圣女果的水分損失率為5.37%，略高于游離木犀草素處理組，這可能因為包埋影響了部分木犀草素的溶出，但總體趨勢說明顆粒包埋在一定程度上可以提高木犀草素的保鮮效果。

2.4.3 荷載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒對圣女果過氧化物酶活性的影響

酶活性可作為判斷傷害程度的指標(biāo)，酶活性越高，說明果蔬損壞越嚴(yán)重。從圖7可以看出，圣女果POD活性在貯藏過程中呈逐漸升高的趨勢，這是因為果蔬采后活性氧的過度積累和膜質(zhì)過氧化作用，促使POD加速清除活性氧的能力。貯藏7 d后，與空白組相比，經(jīng)zein空白顆粒處理的圣女果中POD酶活性升高，說明空白顆粒對圣女果沒有降低酶活性的作用，在短時間內(nèi)對圣女果的保鮮是因為在其表面形成的保護(hù)膜，而不是因為顆粒的抗氧化活性；經(jīng)游離木犀草素和顆粒處理的圣女果，其POD酶活性有不同程度的降低，與游離木犀草素相比，包埋對于降低酶活的效果較好，說明木犀草素可以通過抗氧化活性改善圣女果的保鮮效果。綜上所述，經(jīng)過包埋后的木犀草素更加有利于降低POD酶活性，說明對其保鮮效果更好。

2.4.4 荷載木犀草素zein-海藻酸鈉對圣女果維生素C含量的影響

從圖8可以看出，空白組（水）中維生素C在貯藏1～5 d呈現(xiàn)上升趨勢，維生素C含量從10.727 mg/100 g上升至13.450 mg/100 g，這是因為水中貯藏能夠促進(jìn)果蔬維生素C合成，隨后由于空氣氧化，維生素C含量急劇下降。純玉米醇溶蛋白顆粒處理組維生素C含量在貯藏期間沒有發(fā)生顯著性變化（P＞0.05）。純游離木犀草素處理組維生素C含量在前5 d總體呈現(xiàn)下降趨勢（從10.229 mg/100 g降低到8.602 mg/100 g），但第5天后可能由于果蔬代謝合成，維生素C含量上升到10.342 mg/100 g。經(jīng)zein-木犀草素處理的圣女果中維生素C含量呈先降低后升高的趨勢在，貯藏7 d后，其維生素C含量顯著高于游離木犀草素和空白顆粒及水處理組（P＜0.05）。由此可見，zein-木犀草素顆粒對圣女果貯藏期間維生素C含量的保持效果最好，可能原因是zein-木犀草素處理會形成一層薄膜覆蓋在圣女果表面，限制果實與外部環(huán)境的氣體交換，有效減少氧氣和水分的滲透，從而減緩果實中維生素C的氧化速度，降低果實中維生素C的流失速率。此外，木犀草素本身具有一定的抗氧化性，有助于減緩果實中維生素C的氧化過程。這種抗氧化性可能會增強(qiáng)zein-木犀草素薄膜對果實的保護(hù)效果，有助于維持維生素C含量。

3 結(jié)論

本文利用反溶劑法制備荷載木犀草素zein-海藻酸鈉納米顆粒，并研究包埋對木犀草素抗氧化活性及保鮮效果的研究。結(jié)果表明，在酸性條件下顆粒比較穩(wěn)定，當(dāng)木犀草素與zein的質(zhì)量比為1∶50時，顆粒對木犀草素的包埋率可達(dá)73.87%，顆粒的得率為78.19%，包埋有利于提高木犀草素對DPPH自由基的清除能力。通過保鮮實驗發(fā)現(xiàn)，負(fù)載木犀草素玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉顆粒主要通過改善圣女果的感官品質(zhì)，降低失重率，降低硬度的損失，增加維生素C含量，降低過氧化物酶活性來達(dá)到保鮮效果。同時顆粒包埋在一定程度上可以提高木犀草素的保鮮效果，其作用機(jī)制可能是顆粒自身形成保護(hù)膜與木犀草素抗氧化活性的共同作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉淼.木犀草素抗食源性病原菌的作用機(jī)制及其脂質(zhì)體的制備研究[D].西安：陜西科技大學(xué)，2021.

[2]慶偉霞.木犀草素及木犀草苷納米載藥體系的構(gòu)建[D].開封：河南大學(xué)，2016.

[3]WANG L J，YIN S W，WU L Y，et al.Fabrication and characterization of Pickering emulsions and oil gels stabilized by highly charged zein/chitosan complex particles （ZCCPs）[J].Food Chemistry，2016，213（15）：462-469.

[4]MA J J，YU Y G，YIN S W，et al.Cellular uptake and intracellular antioxidant activity of zein/chitosan nanoparticles incorporated with quercetin[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2018，66（48）：12783-12793.

[5]安豐豪，曹煜婕，姜珊珊，等.反溶劑法制備玉米醇溶蛋白-海藻酸鈉復(fù)合微粒研究[J].中國果菜，2021，41（11）：26-30.

[6]朱美如，潘貫珠.玉米醇溶蛋白-蘆丁復(fù)合納米顆粒制備Pickering乳液及其特性研究[J].糧食與油脂，2018，31（5）：43-47.

[7]王智儀，郭佳佳，曹智威，等.花生殼中提取木犀草素及其含量測定[J].生物化工，2021，7（3）：61-63.

[8]李婷，劉蕾，黃敏，等.負(fù)載姜黃素的玉米醇溶蛋白-羧甲基殼聚糖納米復(fù)合物的制備表征、體外消化及其抗氧化活性[J].現(xiàn)代食品科技，2022，38（12）：110-117.

[9]孟令偉，王洪江，劉偉，等.玉米醇溶蛋白涂膜液對南國梨保鮮效果的研究[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2018，30（5）：63-66.

[10]何珊.殼聚糖/玉米醇溶蛋白復(fù)合涂膜材料的制備及在藍(lán)莓保鮮中的應(yīng)用[D].長春：長春大學(xué)，2022.

[11]國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測定：GB 5009.86—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[12]連歡，魏雯雯，楊相政.殼聚糖-植物提取物復(fù)合涂膜對櫻桃圣女果保鮮效果的影響[J].保鮮與加工，2022，22（9）：1-6.

基金項目：2022年廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項資金（pdjh2022b0613）。

作者簡介：梁仕茹（1999—），女，廣東湛江人，本科。研究方向：生物活性物質(zhì)提取。

通信作者：馬娟娟（1989—），女，山東濰坊人，博士，助教。研究方向：天然產(chǎn)物的開發(fā)利用。E-mail：1104971692@qq.com。