酸漿宿萼中β-隱黃質體外淬滅單線態氧能力評價

蔡 靳，趙 婷，惠伯棣*，宮 平

(北京聯合大學應用文理學院，北京 100191)

酸漿宿萼中β-隱黃質體外淬滅單線態氧能力評價

蔡 靳，趙 婷，惠伯棣*，宮 平

(北京聯合大學應用文理學院，北京 100191)

目的：從酸漿(Physalis alkengiL. var.franchetii(Mast.) Makino)宿萼中制備β-隱黃質(β-cryptoxanthin)，應用微弱發光測量方法對β-隱黃質體外淬滅單線態氧的能力進行評價。方法：用正己烷萃取酸漿宿萼中的β-隱黃質酯后經皂化獲得單體，使用C18-HPLC-PDA對制備物進行定性和定量。用次氯酸鈉-雙氧水反應產生單線態氧，使用微弱發光測量儀檢測制備組分淬滅單線態氧的能力。結果：經C18-HPLC-PDA鑒定，制備物中的類胡蘿卜素主要為β-隱黃質。微弱發光測量儀的數據顯示：β-隱黃質的存在能減少次氯酸鈉-雙氧水單線態氧體系中產生的最大光子計數，且存在量效關系。0.049～0.49g/L的β-隱黃質可減少50%的最大光子計數。

宿萼；β-隱黃質；單線態氧

Abstract：Objective:To assess the ability ofβ-cryptoxanthin from the calyx ofPhysalisalkengiL. var.franchetii(Mast.)Makino to quenchin vitrosinglet oxygen. Methods:β-cryptoxanthin eater was extracted from the calyx ofPhysalisalkengiL.var.franchetii(Mast.) Makino withn-hexane and then saponified to produceβ-cryptoxanthin fraction. The fraction was identified and quantified on C18-HPLC-PDA. Based on the reaction between NaClO and H2O2, singlet oxygen was produced. Singlet oxygen quenching ability of theβ-cryptoxanthin fraction was determined on ultra-weak luminescience analyzer. Results:By C18-HPLCPDA, the prepared fraction was identified asβ-cryptoxanthin. The data from ultra-weak luminescience analyzer suggested that theβ-cryptoxanthin fraction was able to reduce the maximum number of photon generated from the reaction solution in positive correlation with its amount.β-Cryptoxanthin with an amount ranging between 0.049 g/L and 0.49 g/L resulted in a 50% reduction of maximum photon number.

Key words：calyx；β-cryptoxanthin；singlet-oxygen

酸漿(Physalis alkengiL. var.franchetii(Mast.) Makino)為茄科(Solanaceae )酸漿屬(P.alkekengi)的一種多年生草本植物，又名“紅姑娘”、“紅燈籠”等。酸漿果實為球狀漿果，外部的宿萼寬大，呈燈籠形囊狀。酸漿原產于中國，南北方均有野生品種[1]。酸漿的根及全草可入藥，被列入《本草綱目》，具有清熱、利咽、化痰、利尿等功能。酸漿的果實可生食、糖制、醋漬或制果漿，宿萼有顯著的清熱解毒功能[2]。酸漿的果實和宿萼中含有豐富的類胡蘿卜素，其中包括β-隱黃質酯[3-5]。酸漿的果實和宿萼中的β-隱黃質酯可被水解制成β-隱黃質單體。

β-隱黃質(β-cryptoxanthin)為一種天然類胡蘿卜素，其化學結構已完全明確(圖1)，系統命名為3-羥基-β-胡蘿卜素，分子式為C40H56O，平均相對分子質量為552.872[4]。近幾年的研究表明β-隱黃質具有預防心血管疾病、提高免疫力、抗癌等多種功能，可成為食源中重要的功能因子[4-5]。

圖1 β-隱黃質Fig.1 Molecular structure ofβ-cryptoxanthin

單線態氧(1O2)是處于激發態的分子氧。在許多生命活動中單線態氧都起著重要的作用，與生物膜損傷、細胞衰老和癌癥等疾病有密切關系。在本項研究中，使用次氯酸鈉-雙氧水反應體系產生單線態氧(1O2)(式(1))。該反應在產生單線態氧的同時定量釋放光子。

微弱發光測量技術[8]是將發光的生物或化學樣品置于黑暗的環境中，用靈敏度極高的光子計數器接受來自樣品的微弱光，將其轉換成電信號，從而獲得樣品的發光信息[6-9]。在本研究中，用微弱化學發光檢測儀對次氯酸鈉-雙氧水反應體系產生的光子計數，以反映單線態氧產生的數量。本研究擬從β-隱黃質淬滅單線態氧能力的角度探索其健康功能的量效關系。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酸漿來自于河北秦皇島地區。

甲醇、乙醇、正己烷、30%過氧化氫、氫氧化鉀、次氯酸鈉、四氫呋喃均為分析純試劑 北京化工廠；乙腈、乙酸乙酯均為色譜純 迪馬公司；柱層析用硅膠(60～100目) 青島海洋化工廠。

1.2 儀器與設備

Jasco PU-2080 Plus溶劑輸送系統；Jasco UV-2075檢測器；Superiorex ODS S5色譜柱(4.6mm×150mm，5μm) Shiseido公司；MultiSpec-1501型紫外-可見分光光度計 Shimadzu公司；BPCL-2-JZSH型(雙反應池)微弱發光分析儀 中國科學院生物物理研究所。

1.3 方法

1.3.1 酸漿宿萼中總類胡蘿卜素的萃取

將干燥(含水量為13%)的酸漿宿萼剝離，放入粉碎機中進行粉碎。粉碎的樣品過20目標準篩，收集20目以下組分。稱取1kg 20目以下的樣品粉末置于大三角瓶內，加入4L正己烷，進行30min齒式攪拌(120r/min)后使用負壓抽濾，收集濾出的萃取液。殘渣重復萃取6次。合并收集的萃取液，將其置于旋轉蒸發器的旋轉瓶中，在－0.08MPa條件下進行濃縮脫溶，由于萃取液體積較大，濃縮溫度定為45℃。收集濃縮物。

1.3.2 β-隱黃質的制備

稱取1g濃縮物溶于50mL正己烷中，形成真溶液。配制10g/100mL KOH-乙醇溶液。將濃縮物的正己烷溶液與10g/100mL KOH-乙醇溶液按體積比1:1比例混合。混合液在充氮、避光和攪拌條件下反應過夜。將反應液轉移至分液漏斗中，用稀鹽酸將pH值調至中性，加入等體積的水，搖勻，靜置10min，棄去下相，反復多次。收集上相，在40℃、－0.08MPa的條件下濃縮至適當體積，保持濃縮物為真溶液。

在26cm×1.8cm直徑的層析柱中干法裝填硅膠固定相。用正己烷潤洗柱床。將濃縮物上樣，用正己烷洗脫6個柱體積后改用95%的乙醇溶液。樣品在柱上可分為兩個明顯的色帶。收集先洗脫下來的色帶組分在40℃、－0.08MPa的條件下濃縮脫溶。

1.3.3 β-隱黃質制備物中類胡蘿卜素組成的C18-HPLC分析

定量稱取β-隱黃質制備物，使用丙酮溶解并定容。溶液10000r/min離心10min。取上清液用于HPLC分析。

HPLC條件：色譜柱為Superiorex ODS S5(4.6mm×150mm，5μm)；流動相A為乙腈-水(9:1，V/V)；流動相B為乙酸乙酯。線性梯度洗脫：B在20min內從0%升至100%，流速為1mL/min，檢測波長為450nm，進樣量為20L[4]。依據各組分的保留時間，參考惠伯棣等[4]的報道對各組分定性。測定各組分的峰面積，計算β-隱黃質在總類胡蘿卜素中所占比例(式2)。如果β-隱黃質在總類胡蘿卜素中所占比例超過97%，采用UV-VIS法測定組分中β-隱黃質的純度。

1.3.4 β-隱黃質制備物純度的UV-VIS測定

稱取一定量β-隱黃質制備物，用正己烷定容。用紫外-可見光分光光度計測量溶液在449nm波長處的吸光度，并根據公式(3)計算其中β-隱黃質的含量[4-5]。

式中：x為樣品中β-隱黃質的含量/g；V為樣品溶液的體積/mL；A為樣品溶液在449nm波長處的吸光度；A1%1cm為吸光系數，在1 cm光程長的比色杯中1g/100mL質量濃度溶質的理論吸收值，在此為2200。

1.3.5 β-隱黃質制備物體外淬滅單線態氧能力測定

稱取一定量β-隱黃質制備物濃縮物溶于四氫呋喃中，配制4.9、0.49、0.049和0.0049g/L質量濃度的β-隱黃質樣品液。

微弱發光測量儀 (BPCL)測量條件及測量方法：雙樣品數據采集間隔為0.1s，收集時間50s。在樣品測量杯中順次加入0.15mL次氯酸鈉和0.1mL樣品，混勻后將測量杯放入樣品池中，關閉檢測室門，啟動接收光子計數信號，待基線穩定后，注入0.15mL雙氧水，同時開始計時記錄光子計數信號。在參比樣品測量杯中的操作同上，樣品溶液被換為四氫呋喃。記錄每個樣品的反應時間-光子計數圖。由于該反應受到多種環境因素的影響，為確保實驗結果的真實性，每個樣品至少重復3次，結果取平均值。按式(4)計算淬滅率[10-12]。

2 結果與分析

2.1 β-隱黃質制備物的類胡蘿卜素組成

酸漿宿萼中的β-隱黃質是以酯的形式存在，經過皂化可水解成單體。這一過程在惠伯棣等[4]的報道中已詳盡描述。在本研究中，皂化產物采用柱層析純化制備β-隱黃質。根據惠伯棣等[4]的報道，圖2中保留時間為11.92min的組分為β-隱黃質，β-隱黃質在制備物中的總類胡蘿卜素構成上占有很大比例。根據歸一化法計算達98.1%。

圖2 β-隱黃質制備物的C18-HPLC色譜圖Fig.2 C18-HPLC profile of the preparedβ-cryptoxanthin fraction

2.2 β-隱黃質制備物中β-隱黃質的含量

圖3 β-隱黃質制備物的電子吸收光譜圖Fig.3 Electronic absorption spectrum of the preparedβ-cryptoxanthin fraction inn-hexane

由于β-隱黃質制備物中β-隱黃質占總類胡蘿卜素含量的比例很大，其中β-隱黃質的含量可用UV-VIS法測定，測定結果顯示：制備物中β-隱黃質單體含量為9.956%。圖3為從UV-VIS上獲得的β-隱黃質制備物電子吸收光譜圖。該光譜的特征包括最大吸收波長和VIII/VII值與已報道的β-隱黃質的光譜特征一致[4]。

2.3 β-隱黃質制備物淬滅單線態氧能力的測定

圖4 次氯酸鈉-雙氧水反應體系的時間-光子計數圖Fig.4 Time-photon count profile of NaClO/H2O2reaction

由圖4可知，當反應體系中存在β-隱黃質制備物時，反應體系的最大光子計數值降低。降低的程度與體系中β-隱黃質的量有關。隨著體系中β-隱黃質的量增加，淬滅率也增加。

圖5 β-隱黃質質量濃度變化對β-隱黃質制備物對單線態氧淬滅率的影響Fig.5 Effect of varying amounts ofβ-cryptoxanthin on its singlet oxygen quenching capacity

由圖5可知，反應體系中β-隱黃質的含量增加，光子的淬滅率也增加，換言之，單線態氧的淬滅率亦增加。

3 討 論

本研究結果表明，β-隱黃質具有體外淬滅單線態氧的能力，50%淬滅作用劑量范圍在0.049～0.49g/L范圍內。根據李京等[10]、廖萍泰等[11-12]的報道，全反式番茄紅素和反式葉黃素單體的50%淬滅率作用劑量也都在10-2～10-1g/L范圍內，與β-隱黃質相同。三者的分子結構見圖6。

圖6 番茄紅素(a)、葉黃素(b)和β-隱黃質(c)的分子結構Fig.6 Molecular structures of lycopene (a), lutein (b) andβ-cryptoxanthin (c)

圖6顯示：番茄紅素、葉黃素與β-隱黃質的分子結構差異在于末端基團，三者有開閉環和羥基數量之分。從三者淬滅單線態氧能力相比較得出：環狀末端基團和環上的羥基對分子淬滅單線態氧的能力無顯著影響，3種類胡蘿卜素淬滅單線態氧的能力是相似的。從分子結構上判斷，其淬滅單線態氧的能力主要由分子中央共軛多烯鏈決定。

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in vitroSinglet Oxygen Quenching Ability Assessment ofβ-Cryptoxanthin from the Calyx ofPhysalis alkengiL.var.franchetii(Mast.) Makino

CAI Jin，ZHAO Ting，HUI Bo-di*，GONG Ping
(College of Applied Arts and Science, Beijing Union University, Beijing 100191, China)

TS264.4

A

1002-6630(2010)17-0158-04

2010-06-03

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2008BAI58B06)

蔡靳(1987—)，女，本科，研究方向為生物活性物質制備及生理功能。E-mail：cj088@tom.com

*通信作者：惠伯棣(1959—)，男，教授，博士，研究方向為類胡蘿卜素生物化學。E-mail：bodi_hui@ygi.edu.cn