7種植物提取物的體外抗氧化活性比較研究

吳英華，任鳳蓮

(1.懷化醫學高等專科學校，湖南懷化 418000;2.中南大學化學化工學院，湖南長沙 410083)

食品的保質期往往受限于其成分的穩定性，例如脂類的氧化反應。天然油脂暴露在空氣中會自發地發生氧化反應，生成低級脂肪酸、醛、酮等，產生惡劣的酸臭，降低營養價值，危害人體健康。目前食品工業中常用的抗氧化劑包括丁羥基茴香醚 (BHA)、二丁基羥基甲苯 (BHT)和叔丁基對苯二酚 (TBHQ)［1］。由于化學合成抗氧化劑具有一定的毒性和致癌性，因而尋找天然、高效、低毒的抗氧化劑成為了一種必然趨勢。植物是天然抗氧化劑的重要來源，過去的研究表明，茶葉、香料、水果和蔬菜的提取物已被證明是安全有效的抗氧化劑［2-5］。本實驗利用不同的有機溶劑，研究比較了生姜根、番石榴葉、番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽等植物提取物的體外抗氧化活性。

1 材料和方法

1.1 儀器設備 752型紫外可見分光光度計 (上海光譜儀器有限公司);AL204電子天平 (梅特勒-托利多儀器有限公司);恒溫水浴鍋 (鞏義市英峪予華儀器廠);數控超聲波清洗器 (昆山市超聲儀器有限公司);電熱恒溫干燥器(上海精密科學儀器有限公司);Backman-DU 800型紫外可見分光光度計 (美國Beckman公司);N-1001旋轉蒸發儀(上海愛郎儀器有限公司);DZF-6030A真空干燥箱 (上海一恒科技有限公司);HH-S-4型電熱恒溫水浴鍋 (上海汗諾儀器有限公司);油脂氧化穩定性測量儀 (型號743 Rancimat，瑞士Metrohm公司);SYFM-8II型超微粉碎機 (濟南松岳機器有限責任公司);SpectraMax M5型酶標儀 (美國Molecular Devices公司);Eppendorf移液器 (德國)。

1.2 試劑與材料 1，1-二苯基-2-2苦基肼 (DPPH，Sigma公司);α-生育酚對照品 (Alfa Aesar公司);沒食子酸(Sigma-Aldrich Chemical公司);鎢酸鈉 (廣東汕頭西隴化工廠)。乙醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、正己烷、石油醚、甲醇、三氯化鋁均為分析純，水為雙蒸水。

生姜Zingiber officinale L.、番石榴 Psidium guajava L.、酸橙Citrus aurantium、芝麻Sesamum indicum L.、米糠Oryza sativa均從長沙農貿市場購買，鑒定人任鳳蓮。小麥Triticum aestium胚芽購自Sigma公司;金龍魚牌葵花籽油。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備 米糠、小麥胚芽和生姜根在烤箱中熱處理1 h(40℃)，橙皮、番石榴葉和籽熱處理12 h(40℃)。粉碎干燥樣品，并保存在－20℃的冰箱中。

1.3.2 抗氧化提取物 準確稱取粉碎后的各樣品2 g，分別加入5種有機溶劑 (乙醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、正己烷和石油醚)500 mL，在常溫下超聲振蕩提取1 h，過濾得上清液。反復3次，合并上清液。將所得濾液在旋轉蒸發器濃縮至100 mL(40℃)，得各提物液質量濃度為20 mg/mL，并保存在－20℃下備用。

1.3.4 總多酚的測定 以沒食子酸作為對照品，進行各植物提取液中總多酚的測定［6］。

1.3.5 總黃酮的測定 采用三氯化鋁比色法測定各植物提取液中的總黃酮量［7-8］。

1.3.6 熱穩定性檢測 取2 mL提取物，分別在40～100℃下孵育30 min，然后使用DPPH法測定抗氧化活性;并將提取物在沸水中放置 0、30、60、90、120、150、180 min，同樣使用DPPH法測定其抗氧化活性。每一樣品平行測定5次，取其平均值。

1.3.7 Rancimat法測定提取物的抗氧化效果 往葵花籽油中分別加入0.5%、1%、2%的提取物或α-生育酚 (質量比)，將混合物在40℃水浴攪拌30 min，靜置冷卻過濾除去油脂不溶性雜質，樣品待用［9-10］。準確稱取樣品油3.00 g置于樣品管中，使用油脂氧化穩定性測定儀在110℃，空氣體積流量20 L/h條件下測定誘導時間。每一樣品平行測定5次，取其平均值。

1.3.8 統計分析 在顯著水平5%的情況下，采用Duncan多重范圍檢驗。

2 結果

2.1 各植物提取物的抗氧化活性分析 表1的數據顯示了使用不同溶劑的各種植物材料提取物的抗氧化活性。生姜根的石油醚提取物、橙皮和番石榴葉的乙醇提取物具有最高的抗氧化活性，清除率均值分別達到95.2%、90.8%和86.7%(P＜0.05)。不同溶劑提取下，植物提取物的抗氧化活性差異較大，以橙皮為例，乙醇提取物的清除率高達90.8%，而石油醚提取物僅為24.4%。生姜根則表現出相似的清除率，并均超過90%。

表1 植物提取物在不同溶劑中的抗氧化活性比較 (n=5，)

表1 植物提取物在不同溶劑中的抗氧化活性比較 (n=5，)

注:同一列中不同的英文上標表示平均值差異顯著 (P＜0.05)，下同

生姜根 番石榴葉 番石榴籽 橙皮 芝麻種皮 米糠 小麥胚芽乙醇 93.3b±0.37 86.7a±0.39 31.2a±0.77 90.8a±0.74 75.9a±2.8 41.0b±1.0 41.9b溶 劑 抗氧化活性/%±0.49乙酸乙酯 93.7b±0.54 85.6a±0.91 20.2b±0.21 69.8b±0.63 67.8b±0.90 61.6a±0.88 59.1a±1.7三氯甲烷 91.2c±0.89 55.5c±1.0 3.1c±0.09 48.7c±0.46 51.7c±1.7 30.4c±0.87 9.7c±0.50正己烷 93.7b±0.99 50.3d±0.20 3.5c±0.60 43.4d±0.14 15.3e±1.1 10.0e±0.40 8.5c d±0.90石油醚 95.2a±0.22 64.7b±0.58 2.0d±0.03 24.4e±0.20 27.8d±0.95 12.2d±1.2 6.9d ±0.40

進一步研究了各種植物中表現出最高抗氧化活性的溶劑提取液。結果表明，生姜根、橙皮和番石榴葉提取物比α-生育酚表現出更高的抗氧化活性 (P＜0.05)，而番石榴籽、芝麻種皮、米糠、小麥胚芽提取物的抗氧化活性低于α-生育酚 (P＜0.05)。見表2。

表2 不同植物提取物與α-生育酚的抗氧化活性比較

2.2 總多酚和總黃酮的測定 不同植物提取物的總多酚、總黃酮以及酮酚比總結于表3(每一樣品平行測定5次，計算平均值并進行Duncan多重范圍檢驗)。番石榴葉提取物的總多酚含有量最高 (P＜0.05)，其次是生姜根、芝麻種皮和橙皮，番石榴籽最低 (P＜0.05)。不同提取物的總多酚量與其抗氧化活性密切相關。

表3 不同植物提取物中的總多酚和總黃酮質量分數

從總黃酮的量來看，生姜根提取物最高 (P＜0.05)，其次是番石榴葉、橙皮，番石榴籽的總黃酮量最低 (P＜0.05)。值得注意的是，生姜根、番石榴葉和橙皮提取物的總黃酮量與它們的抗氧化活性也呈正相關性 (表2)。生姜根提取物的酮酚比最高 (P＜0.05)，其次是番石榴葉 (表3)。番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽提取物的酮酚比并無顯著性差異 (P＞0.05)。

2.3 熱穩定性研究 在40℃下孵育30 min后，所有植物提取物基本保持了原有的抗氧化活性;而當溫度超過40℃，這一活性開始顯著下降 (P＜0.05)(表4)。當溫度從40℃提高至100℃后 (仍孵育30 min)，生姜根、番石榴葉、番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠、小麥胚芽提取物以及α-生育酚的抗氧化活性，顯著降低了18.1%、15.6%、56.6%、32.9%、16.3%、28.9%、51.1% 和11.8%(P＜0.05)。我們注意到，α-生育酚的下降幅度(11.8%)小于所有的植物提物 (P＜0.05)。

表4 植物提取物的熱穩定性

同時研究了在100℃中孵育0～180 min后，對各植物提取物的抗氧化活性的影響 (表5)，結果表明:生姜根的抗氧化活性依然最高 (P＜0.05)，其次是番石榴葉和α-生育酚。在熱處理后，α-生育酚的抗氧化活性顯著高于番石榴籽、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽的提取物 (P＜0.05)。當時間延長后，各提取物的抗氧化活性均顯著降低(P＜0.05)。這一結果與Mansour等［11］的研究相似。

表5 沸水孵育對植物提取物抗氧化活性的影響

在沸水中孵育180 min后，生姜根、番石榴葉、番石榴籽、橙皮、芝麻種皮、米糠和小麥胚芽提取物以及α-生育酚的抗氧化活性分別降低26.9%、26.2%、80.1%、54.7%、33.3%、54.7%和72.7%以及28.5%。這表明生姜根、番石榴葉和芝麻種皮提取物以及α-生育酚的熱穩定性相對更強 (保留了66.7%至73.8%不等的活性)，而其余提取物的抗氧化活性僅能保留19.9%。生姜根提取物良好的熱穩定性非常好，即使在185℃下處理120 min后，仍能抑制亞油酸的過氧化作用［12］。

2.4 Rancimat法測定誘導時間 添加不同量的植物提取物和α-生育酚均能顯著延長葵花籽油的誘導時間 (表6)。當生姜根、番石榴葉、橙皮和米糠提取物的添加比例增加時，誘導時間也相應增加;而芝麻種皮、番石榴籽和小麥胚芽提取物的誘導時間與添加比例成反比。當加入2%的番石榴葉提取物后，葵花籽油的誘導時間長達11.76 h;而當加入2%的番石榴種子提取物后，誘導時間最短，僅為5.11 h。加入2%的番石榴葉和生姜根提取物后，能分別使誘導時間延長230.6%和226.7%。添加1%的α-生育酚顯示出最長的誘導時間，為11.86 h;而在0.5%的濃度水平下，添加芝麻種皮提取物的誘導時間最長，為8.88 h，相較葵花籽油延長了174.1%。

表6 Rancimat法測定不同植物提取物和生育酚的誘導時間(h)

所有植物提取液的保護因子都呈現出與表6類似的正向趨勢。2%的番石榴葉提取物擁有最高的保護因子，其次是2%的生姜根和橙皮提取物，它們分別提升了231%、227%和164%的保護作用。番石榴籽、米糠和小麥胚芽提取物的保護作用弱于α-生育酚。添加1%的α-生育酚顯示出比所有植物提取物更高的保護因子，而芝麻種皮提取物在0.5%的濃度水平下保護因子最高。各種植物提取物和α-生育酚對葵花籽油的保護因子見表7。

表7 Rancimat法測定不同植物提取物的保護因子

3 討論

人工合成的BHA、BHT、TBHQ等抗氧化劑在高劑量下會引起動物明顯的肝腫大，BHT還會使肝和肺微粒體酶的活性增加［1］，因此尋找有效的天然抗氧化劑逐漸成為近年來的研究熱點。本實驗通過使用不同的有機溶劑，發現生姜根、番石榴、橙、芝麻、水稻和小麥等植物均含有抗氧化還原活性成分，其中生姜根的石油醚提取物、橙皮和番石榴葉的乙醇提取物抗氧化活性最高;而在不同溶劑提取下，同種植物來源的提取物，抗氧化活性也有較大差異。Qian等［13］曾報道番石榴葉的50%乙醇水溶液提取物比水提取物表現出更高的抗氧化活性;趙永昕等［14］的研究則發現草棉花不同提取物抗氧化活性是完全不同的，70%乙醇提取物要大于50%乙醇提取物，兩者均遠高于水提取物。

不同提取物的抗氧化活性與其總多酚、總黃酮量呈現正相關，其中番石榴葉提取物的總多酚量最高，生姜根提取物的總黃酮量最高;番石榴葉和生姜根提取物在2%的添加比例下，具有對葵花籽油最長的誘導時間。這與其他學者的研究結果類似:紅藥和蔞葉提取物的抗氧化活性與其總多酚量呈高度正相關性［15-16］，枸杞葉的正丁醇、乙酸乙酯等極性溶劑提取液的總黃酮量與抗氧化活性呈極顯著正相關［17］。

熱穩定性是提取潛在天然抗氧化劑的重要考慮因素之一。本實驗發現各種植物提取物的抗氧化活性在加熱情況下，均出現不同程度的下降，溫度越高、熱孵育時間越長，活性下降越明顯。其中，生姜根、番石榴葉和芝麻種皮提取物的熱穩定性最佳，在沸水中孵育180 min后仍能保持66.7%至73.8%不等的活性。

植物提取物抗氧化機制在于清除自由基、降低氧化中間體、抑制酶促氧化，總多酚和總黃酮量是影響其抗氧化性的重要因素［18-19］。研究結果表明，生姜根、番石榴葉和芝麻種皮顯示比α-生育酚更好的熱穩定性，而抗氧化性與α-生育酚類似。這表明，生姜根、番石榴葉和芝麻種皮可作為潛在的天然抗氧化劑來源，應用于食品和醫藥工業中。

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