南通壇紫菜多糖的黏度性質(zhì)及其抗氧化活性

陳義勇，張?zhí)炜。瑮钴姡嚽邼櫍R小慶

（常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

南通壇紫菜多糖的黏度性質(zhì)及其抗氧化活性

陳義勇，張?zhí)炜。瑮钴姡嚽邼櫍R小慶

（常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

摘 要：以南通洋口港壇紫菜為原料，利用水提法從紫菜中提取紫菜多糖，通過Sevage法除蛋白、活性炭脫色對其進行純化。利用流變儀測定濃度、溫度以及剪切速率對紫菜多糖黏度的影響探討其黏度性質(zhì)，并采用清除·OH自由基、O2-·自由基和DPPH·自由基模型對其體外抗氧化活性進行評價，并與VC進行了比較。結(jié)果表明：紫菜多糖溶液的黏度隨著濃度和溫度的升高而升高，隨著剪切速率的增加而降低，多糖溶液表現(xiàn)為“非牛頓型流體”，且具有“假塑性”；紫菜多糖對·OH自由基、O2-·自由基以及DPPH·自由基都具有一定的清除能力，隨著多糖溶液質(zhì)量濃度的增大而增加，其中對O2-·自由基清除能力相對較強，當(dāng)紫菜多糖溶液質(zhì)量濃度為5 mg/mL時，對羥基自由基、超氧陰離子自由基、DPPH自由基的清除率分別為53.4%、78.9%和43.1%，但是與VC相比，紫菜多糖的抗氧化作用較弱。

關(guān)鍵詞：紫菜多糖；黏度；抗氧化

紫菜是一種營養(yǎng)豐富、味道鮮美的食用海藻，我國有條斑紫菜和壇紫菜兩個品種[1]。紫菜屬紅藻類，中醫(yī)學(xué)認(rèn)為紫菜性味屬甘、咸、寒，有化痰軟堅、清熱利尿、補腎養(yǎng)心之功效[2]。

現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)紫菜多糖（polysaccharides from porphyra haitanensis，PHP）具有增強機體免疫功能、抗腫瘤、抗輻射和抗衰老等功能[3-6]。結(jié)合國內(nèi)外文獻，發(fā)現(xiàn)目前關(guān)于紫菜多糖黏度性質(zhì)未見報道，抗氧化活性鮮見報道，因此本文以南通壇紫菜為原料，通過水提法從紫菜中提取并純化得到紫菜多糖，探討其黏度性質(zhì)和體外抗氧化活性，旨在為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南通壇紫菜：購自南通洋口港；DPPH：上海華藍化學(xué)科技有限公司；硫酸亞鐵、雙氧水、鹽酸、水楊酸、Tris-HCl緩沖溶液（50 mmol/L，pH8.2）、鄰苯三酚、正丁醇、葡萄糖、苯酚、濃硫酸、95%乙醇、三氯甲烷等均為分析純。

LGJ-10冷凍干燥儀：南京百思威科技有限公司；DJ-04粉碎機：上海淀久中藥機械制造有限公司；TU-1091型紫外分光光度計：北京普析通用儀器責(zé)任有限公司；RE－52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器公司；TG16-WS臺式高速離心機：長沙湘儀離心機有限公司；SHB-B循環(huán)水式真空泵：鄭州長城科工貿(mào)公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司；Physica MCR301型流變儀：奧地利安東帕有限公司。

1.2 方法

1.2.1 紫菜的預(yù)處理

將新鮮紫菜洗干凈，除去雜質(zhì)，置于常溫（25℃）下曬干，粉碎，并過60目標(biāo)準(zhǔn)篩，得紫菜粉備用。

1.2.2 紫菜多糖的提取

準(zhǔn)確稱取300 g紫菜粉，按料液比為1∶40（g/mL）加入水，在提取溫度為80℃條件下提取2 h，將提取液過濾。將濾液減壓濃縮至原體積的1/4，然后加入Sevage溶劑（氯仿與正丁醇體積比為5∶1）按照5∶1的體積比混合，劇烈振蕩20 min，反應(yīng)靜置2 h，重復(fù)操作5次，然后在4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，取上清液，加入活性炭脫色，然后再5 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，收集上清液。上清液按體積比1∶4加入95%乙醇，4℃冷凍過夜，棄去上層液體，將沉淀冷凍干燥得到紫菜多糖。

1.2.3 紫菜多糖黏度性質(zhì)

采用流變儀測定濃度、剪切速率、溫度對紫菜多糖的黏度的影響，其黏度用動力黏度η表示（單位：mPa·s）。

1.2.3.1 濃度對多糖溶液黏度的影響

配制濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的多糖溶液，在25℃，剪切速率為10（1/s）條件下測定多糖溶液黏度的變化。

1.2.3.2 溫度對多糖溶液黏度的影響

配制濃度為0.8%的多糖溶液，在剪切速率為10（1/s）條件下，將多糖溶液分別在 25、35、45、55、65、75、85、95℃溫度下攪拌，測定多糖溶液黏度變化。

式中：A0為空白對照液的吸光度；AX為加入多糖溶液后的吸光度；AX0為不加顯色劑H2O2多糖溶液本底吸光度。

1.2.4.2 清除超氧陰離子自由基（O2-·）的測定[8]

加入質(zhì)量濃度分別為 0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5 mg/mL的紫菜多糖溶液4.2 mL置于不同燒杯中，空白組、自氧化組分別加入4.2 mL蒸餾水，然后分別加入 50 mmol/L Tris-HCl緩沖液（pH8.2）4.5 mL，混勻后在25℃水浴中保溫20 min，取出后樣品組和自氧化組立即加入在25℃預(yù)熱過的3 mmol/L鄰苯三酚0.3 mL（以10 mmol/LHCl配制），空白組加0.3 mL 10 mmol/L HCl溶液，迅速搖勻后倒入比色杯，325 nm下每隔30 s測定吸光度，計算線性范圍內(nèi)每分鐘吸光度的變化率，并與空白液比較，根據(jù)公式（2）計算超氧陰離子自由基（O2-·）清除率，按照上述步驟測定抗壞血酸對超氧陰離子自由基的清除率。

1.2.3.3 剪切速率對溶液黏度的影響

配制濃度為0.8%的多糖溶液，在25℃條件下，在剪切速率0～100（1/s）范圍內(nèi)測定多糖溶液的黏度變化。

1.2.4 紫菜多糖的抗氧化活性

1.2.4.1 羥基自由基（·OH）清除能力的測定[7]

利用H2O2與Fe2+混合產(chǎn)生·OH，在體系內(nèi)加入水楊酸捕捉·OH并產(chǎn)生有色物質(zhì)，該物質(zhì)在510 nm下有最大吸收。分別配制質(zhì)量濃度分別為0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5 mg/mL的紫菜多糖溶液置于不同燒杯中，然后分別加入9 mmol/L FeSO41 mL、9 mmol/L水楊酸-乙醇1 mL，最后加入8.8 mmol/L H2O21 mL并啟動整個反應(yīng)，37℃反應(yīng)0.5 h，以蒸餾水為參比，在510 nm下測量各濃度的吸光度。考慮到多糖本身的吸光值、以 9 mmol/L FeSO41 mL、9 mmol/L水楊酸-乙酸1 mL、不同濃度的多糖溶液1 mL和1 mL蒸餾水做為多糖的本底吸收值。根據(jù)公式（1）計算羥基自由基（·OH）清除率，按上述步驟測定抗壞血酸對羥自由基的清除率。

式中：ΔA0為鄰苯三酚的自氧化速率；ΔA為加入多糖溶液后鄰苯三酚的自氧化速率，單位均為吸光度每分鐘的增值。

1.2.4.3 清除DPPH自由基的測定[9-10]

取質(zhì)量濃度分別為 0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5 mg/mL的紫菜多糖溶液2 mL，各加入0.000 2 mol/L DPPH溶液2.0 mL，搖勻，黑暗中放置30 min，以60%乙醇為空白，在517 nm下測定吸光值A(chǔ)樣品，同時測定2.0 mL多糖溶液與2.0 mL 60%乙醇混合液吸光度值A(chǔ)對照，以2.0 mLDPPH溶液與2.0 mL60%乙醇吸光度值A(chǔ)作為空白。根據(jù)公式（3）計算DPPH自由基清除率，按照上述步驟測定抗壞血酸對DPPH自由基的清除率。

式中：A空白為加入DPPH溶液與乙醇的溶液的吸光度；A樣品為不加乙醇的多糖溶液的吸光度；A對照為不加DPPH溶液的多糖溶液的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 紫菜多糖的黏度性質(zhì)

2.1.1 濃度對紫菜多糖溶液黏度的影響

配制濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的多糖溶液，在25℃、剪切速率為10（1/s）條件下，多糖溶液黏度的變化結(jié)果見圖1。

圖1 濃度對紫菜多糖溶液黏度的影響Fig.1 Effect of concentration on viscosity of PHP

從圖1中可以看出，在紫菜多糖濃度為0.2%～0.8%范圍內(nèi)，隨著濃度的增大，多糖的黏度不斷增大，當(dāng)濃度大于0.8%時，黏度增幅顯著，這可能是因為溶液濃度較低時，溶液中分子之間的交聯(lián)程度較低，溶液黏度比較小，隨著溶液濃度的增加，溶液中單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，分子間的纏結(jié)使得溶液的流動阻力進一步增加[11]。

2.1.2 剪切速率對紫菜多糖溶液黏度的影響

在25℃條件下，濃度為0.8%的多糖溶液在剪切速率0～100（1/s）范圍內(nèi)，多糖溶液的黏度變化結(jié)果見圖2。

圖2 剪切速率紫菜多糖溶液黏度的影響Fig.2 Effect of shearing rate on viscosity of PHP

由圖2可以看出，在剪切速率0～10（1/s）范圍內(nèi)，隨著剪切速率的增大，溶液黏度顯著減小，當(dāng)剪切速率大于10（1/s）之后，隨著剪切速率的增大，溶液黏度減小幅度減小，且趨于穩(wěn)定，因此紫菜多糖溶液為“非牛頓流體”，溶液具有“假塑性”。可能是因為隨著紫菜多糖溶液剪切速率的增加，多糖分子之間發(fā)生了相互作用。根據(jù)Craessley的纏繞理論，黏度隨著剪切速率增加而減少是由于溶液中的分子高速流動而導(dǎo)致分子間交聯(lián)程度減小的結(jié)果[12]。

2.1.3 溫度對紫菜多糖溶液黏度的影響

濃度為0.8%的多糖溶液在剪切速率為10（1/s）條件下，分別在 25、35、45、55、65、75、85、95 ℃溫度下攪拌，測定的多糖溶液黏度變化結(jié)果見圖3。

圖3 溫度對紫菜多糖溶液黏度的影響Fig.3 Effect of temperature on viscosity of PHP

從圖3中可以看出，在25℃～65℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，溶液黏度不斷上升，在65℃時黏度最大，溫度進一步升高，溶液黏度下降，說明65℃溫度條件下紫菜多糖溶解最充分。

2.2 紫菜多糖的抗氧化活性

2.2.1 紫菜多糖對羥自由基的清除作用

紫菜多糖以及抗壞血酸對羥自由基清除作用結(jié)果見圖4。

圖4 紫菜多糖對羥自由基的清除作用Fig.4 Effect of PHP scavenging of·OH

由圖4可以看出，在質(zhì)量濃度為0.5mg/mL～5.0mg/mL范圍內(nèi)，清除率隨著多糖溶液質(zhì)量濃度的增大而增加。當(dāng)質(zhì)量濃度達到5.0 mg/mL時，清除率達到53.4%，說明紫菜多糖對·OH自由基具有一定的清除能力。VC在質(zhì)量濃度0.5 mg/mL～5 mg/mL范圍內(nèi)，對·OH自由基的清除能力增加較快，最大清除率達到99.2%，因此紫菜多糖與VC相比對·OH自由基清除能力較弱。

2.2.2 紫菜多糖對超氧自由基的清除作用

紫菜多糖以及抗壞血酸對超氧自由基清除作用結(jié)果見圖5。

圖5 紫菜多糖對超氧自由基的清除作用Fig.5 Effect of PHP scavenging of O2-·

從圖5可以看出，在質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL～5.0 mg/mL范圍內(nèi)，超氧自由基清除率隨著多糖溶液質(zhì)量濃度的增大而增加。當(dāng)質(zhì)量濃度達到5.0 mg/mL時，紫菜多糖溶液對超氧自由基清除率達到78.9%，說明紫菜多糖對超氧自由基的清除能力較顯著。VC在質(zhì)量濃度0.5 mg/mL～5 mg/mL范圍內(nèi)，對超氧自由基的最大清除率達到98.7%，因此紫菜多糖與VC相比對超氧自由基的清除能力較弱。

2.2.3 紫菜多糖對DPPH自由基的清除作用

紫菜多糖對DPPH自由基的清除作用結(jié)果見圖6。

圖6 紫菜多清除DPPH自由基的作用Fig.6 Effect of PHP scavenging of DPPH

由圖6可以看出，在質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL～3.5 mg/mL范圍內(nèi)，DPPH自由基清除率隨著多糖溶液質(zhì)量濃度的增大而增加。當(dāng)質(zhì)量濃度大于3.5 mg/mL后其清除率的增加趨緩。在5.0 mg/mL質(zhì)量濃度時，紫菜多糖溶液對DPPH自由基清除率達到43.1%，說明紫菜多糖對DPPH自由基的清除能力不太顯著。VC在質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL～3.5 mg/mL范圍內(nèi)對DPPH自由基清除率顯著上升，當(dāng)質(zhì)量濃度大于3.5 mg/mL時，其清除率的增加趨緩，對DPPH自由基的最大清除率達到93.1%，因此紫菜多糖與VC相比對DPPH自由基的清除能力較弱。

3 結(jié)論

利用水浸提從南通壇紫菜中提取多糖，并通過Sevage法去除蛋白、活性炭脫色得到初步純化的紫菜多糖，通過研究紫菜多糖的黏度性質(zhì)、抗氧化活性，得出如下結(jié)論：

1）紫菜多糖溶液的黏度隨著濃度和溫度的升高而升高，隨著剪切速率的增加而降低，多糖溶液表現(xiàn)為“非牛頓型流體”，且具有“假塑性”。

2）紫菜多糖對·OH自由基、O2-·自由基以及DPPH自由基都具有一定的清除能力，隨著多糖溶液質(zhì)量濃度的增大而增加，其中對O2-·自由基清除能力相對較強，當(dāng)紫菜多糖溶液質(zhì)量濃度為5 mg/mL時，對羥基自由基、超氧陰離子自由基、DPPH自由基的清除率分別為53.4%、78.9%和43.1%，但是與VC相比，紫菜多糖的抗氧化作用較弱。

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Viscosity and Anti-oxidation Activity of Polysaccharides from Porphyra Haitanensis of Nantong

CHEN Yi-yong，ZHANG Tian-jun ，YANG Jun，LAI Qin-run，MA Xiao-qing
（School of Biology and Food Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，Jiangsu，China）

Abstract：Porphyra haitanensis from Yangkou port of Nantong was used as materials.Polysaccharides from porphyra haitanensis of Nantong （PHP） were extracted by hot water.The proteins in PHP were removed by sevage method and were purified further by decoloration by active carbon.The effect of concentration，temperature and shear force on viscosity of PHP was analyzed by Rheometer.Anti-oxidation activity of PHP in vitro was evaluated by hydroxyl，superoxide anion and DPPH free radical scavenging method compared with ascorbic acid.The results showed that the viscosity of PHP solution increased with the increasing of concentration and temperature and decreased with the increasing of shearing rate.The PHP solution was non-Newton fluid， and the solution had pseudoplastic.PHP had scavenging effects of hydroxyl radical， superoxide anion radical and DPPH radical and increased with the increasing of concentration.The superoxide free radical scavenging of PHP was stronger than others.When the concentration of PHP solution was 5 mg/mL，scavenging rate of hydroxyl radical，superoxide anion radical and DPPH radical was 53.4% ， 78.9%and 43.1% ，respectively.However，The anti-oxidation effect of PHP was week compared with VC.

Key words：polysaccharides from porphyra haitanensis；viscosity；anti-oxidation

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.14.022

常熟理工學(xué)院2012屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）重點資助課題（LG30）

陳義勇（1974—），男（漢），副教授，博士，研究方向：食品科學(xué)與天然活性成分。

2012-11-19