超聲波對無花果多糖抗氧化活性的影響

王振斌，孫亞釗，郭 強

(1.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江212013;2.句容虎耳山無花果合作社，江蘇鎮江212013)

無花果(Ficus caricaL.)屬于?？坡淙~喬木，其花較小，并藏于花托內，故名無花果［1］。無花果不僅果味鮮美，而且具有抗病毒、抗菌、降血糖、降血脂、抗腫瘤、降血壓、治療白癜風等藥理作用［2］。無花果多糖是無花果的重要功能因子。戴偉娟等［3］發現無花果多糖對正常小鼠的免疫功能有增強作用。楊小明等［4］發現無花果多糖具有較強的抗氧化性。超聲波指的是頻率在20k Hz及以上的聲波，可以通過由超聲空化作用引起的機械效應、熱效應和水分子裂解產生的自由基效應對多糖的結構產生影響，從而改善對象的生理活性［5］。目前針對無花果多糖分子修飾的研究尚未見報道。本文以超聲波處理無花果粗多糖對其進行改性，以研究其對抗氧化性的影響，為超聲波在無花果多糖抗氧化保健品中的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

無花果果干 江蘇句容市虎耳山無花果合作社，無花果切分后冷凍干燥而成;石油醚、氯仿、正丁醇、無水乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸、三氯化鐵、硫酸亞鐵、雙氧水、水楊酸 分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

RE-2000型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;UV-1601型紫外可見分光光度計 北京瑞利分析儀器公司;FD-8型冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司;JY92-ⅡDN型超聲波細胞粉碎儀寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 無花果粗多糖的提取 無花果干經過粉碎后過40目篩，將處理后粉末加入索氏提取器中，以石油醚為溶劑，在60℃下回流12h以除去脂類物質，之后將粉末烘干。將粉末與水按照料液比1∶15的比例，在80℃浸泡20min，過濾取上清液，濃縮至一定體積，然后加入4倍體積的無水乙醇，在4℃下靜止12h，離心，除去上清液，用水溶解沉淀，采用離心除去不溶部分。將上清液按照1/4體積量加入Sevag(氯仿和正丁醇按照體積比4∶1試劑)，劇烈振蕩30min后在4500r/min下離心10min，收集上清液，將以上除蛋白過程重復3～6次，直到沒有乳白色變性蛋白質析出為止［6］。將上清液冷凍干燥之后即得粗多糖。

1.2.2 超聲總時間對無花果多糖抗氧化性的影響 取0.2%的粗多糖溶液50mL置于100mL小燒杯中，在超聲功率為800W，間歇比(工作時間/間歇時間)為4s/2s條件下分別超聲 0、30、60、90、120min 然后測定其總還原力和羥自由基清除率。

1.2.3 超聲功率對無花果多糖抗氧化性的影響 取0.2%的粗多糖溶液50mL置于100mL小燒杯中，分別在功率 0、200、400、600、800、1000W，間歇比 4s/2s條件下作用90min之后分別測定其羥自由基清除率和還原力。

1.2.4 超聲間歇比對無花果多糖抗氧化性的影響 取0.2%的粗多糖溶液50mL于100mL小燒杯中，在功率為600W的條件下，超聲間歇比分別0∶2，1∶2，2 ∶2，4∶2，5 ∶2，3∶1，3 ∶2，3∶3，3 ∶4，3 ∶5(s∶s)，超聲90min之后分別測定其羥自由基清除率和還原力。

1.2.5 正交實驗 在單因素實驗的基礎上，以超聲總時間、超聲功率、超聲間歇比為因素，采用L9(33)正交表分別以羥自由基清除率、總還原力和基于以上兩個指標的歸一化處理為指標進行優化設計，具體因素的選擇如表1所示。

表1 因素水平設計Table 1 The factors and levels in design

1.2.6 抗氧化性的測定

1.2.6.1 還原力的測定 取待測液1mL，加p H6.6的0.2mol/L的磷酸緩沖液2.5mL，再加入1%鐵氰化鉀溶液2.5mL，50℃下保溫20min，急劇冷卻，之后加入10%三氯乙酸2.5mL，在3000r/min條件下離心10min。取上清液2.5mL，加入去離子水2.5mL，再加入0.1%三氯化鐵0.5mL，使用分光光度計在700nm處測定吸光度［7-8］。

1.2.6.2 羥自由基清除率的測定方法 取待測液2mL，依次加6mmol/L的FeSO4和6mmol/L的H2O2各2mL，混勻后靜置10min，再加入6mmol/L水楊酸2mL，混勻后靜置30min，在510nm處測其吸光值并記為A1，當用雙蒸水代替水楊酸時的吸光值記為A2?？瞻讓φ战M以雙蒸水代替待測液，吸光值記為A3。按照式1計算羥自由基的清除率y(%)［9］:

2 結果與分析

2.1 超聲總時間對無花果多糖抗氧化性的影響

超聲總時間對無花果多糖抗氧化性影響結果如圖1所示。由圖1可以看出，隨著超聲時間的延長，無花果多糖羥自由基清除率和還原力都逐漸升高，在90min時達到最大值，分別從未處理的24.47%和0.555升高到29.03%和0.685，繼續延長超聲時間到120min時，無花果多糖的羥自由基清除率和還原力均無進一步的顯著變化。

圖1 超聲總時間對無花果多糖抗氧化性的影響Fig.1 Effect of total ultrasonic pretreatment time on antioxidant activity of fig polysaccharides

2.2 超聲功率對無花果多糖抗氧化性的影響

超聲功率對無花果多糖抗氧化活性的影響如圖2所示。對圖2的分析可以看出，超聲功率在400W時，多糖的羥自由基清除率最高，功率超過600W后，羥自由基清除率有略微的下降。隨著超聲功率的增大，總還原力有比較明顯地升高，超聲功率再增加，到800W以上時，還原力有明顯底下降。綜合以上兩個因素，實驗取600W為最佳。分析其原因可能是適當功率的超聲波有利于無花果多糖的降解和溶解度的提高，但功率過大可能引起多糖分子交聯，使抗氧化作用有下降的趨勢。

圖2 超聲功率對無花果多糖抗氧化性的影響Fig.2 Effect of ultrasonic power on antioxidant activity of fig polysaccharides

2.3 超聲間歇比對無花果多糖抗氧化性的影響

超聲間歇比對無花果多糖抗氧化性的影響如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可以看出，在間歇時間相等的情況下，隨著超聲工作時間的延長，多糖的還原力和羥自由基清除率總體呈現增強的趨勢，當超聲工作時間為3s時達到最大值，之后隨著超聲工作時間的延長，無明顯的變化;當工作時間固定在3s時，間歇時間對于羥自由基和總還原力都沒有顯著的影響。超聲間歇對抗氧化性沒有明顯的影響說明超聲波引起的多糖結構變化，在較短的時間內不容易恢復到原來的狀態。

表2 正交實驗設計與結果Table 2 The orthogonal experimental design and results

圖3 超聲間歇比對無花果多糖羥自由基清除率的影響Fig.3 Effect of the on/off time ratio on ultrasonic pretreatment on hydroxyl radical scavenging capacity of fig polysaccharides

圖4 超聲間歇比對無花果多糖總還原力的影響Fig.4 Effect of the on/off time ratio on ultrasonic pretreatment on reduction power of fig polysaccharides

2.4 正交實驗

由表2可知，3個因素對羥自由基清除率的影響從大到小依次為超聲總時間，超聲功率，超聲間歇比，最優組合為A2B2C3。影響還原力的因素大小依次為超聲總時間，超聲功率，超聲間歇比，最優組合為A2B3C3。采用了歸一化處理，綜合評價兩個指標，對抗氧化影響因素從大到小依次為超聲總時間，超聲間歇比，超聲功率，最優條件為A2B2C3。

2.5 驗證實驗

以最優條件A2B2C3，即超聲總時間為90min，超聲功率600W，超聲間歇比5∶2(s∶s)條件下處理50mL的0.2%無花果粗多糖溶液，分別測定其總還原力和羥自由基清除率。結果如表3所示。

表3 超聲處理對無花果多糖羥自由基清除率和總還原力的影響Table 3 Effect of ultrasonic pretreatment on hydroxyl radical scavenging capacity and reduction power of fig polysaccharides

由表3可知，經超聲處理之后的無花果粗多糖羥自由基清除率和總還原力分別達到了30.343%和0.701，均高于正交實驗中的各組實驗。

3 結論

超聲波對無花果粗多糖的抗氧化性有顯著地提高作用。通過對超聲總時間、超聲功率、超聲間歇比進行單因素實驗，然后再進行正交優化得出最佳的處理條件為超聲總時間為90min、超聲功率為600W、間歇比為5∶2(s∶s)。在這個條件下無花果多糖的還原力和羥自由基清除率比未經超聲處理的分別提高了24.010%和26.306%。

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