改性蘋果果膠性質及抗氧化活性

馬麗蘋，焦昆鵬，羅 磊，向進樂，黨筱筱，朱文學,*

（1.河南科技大學食品與生物工程學院，河南 洛陽 471023；2.河南省食品原料工程技術研究中心，河南 洛陽 471023）

改性蘋果果膠性質及抗氧化活性

馬麗蘋1,2，焦昆鵬1,2，羅 磊1,2，向進樂1,2，黨筱筱1，朱文學1,2,*

（1.河南科技大學食品與生物工程學院，河南 洛陽 471023；2.河南省食品原料工程技術研究中心，河南 洛陽 471023）

以蘋果果膠為原料，采用酸堿修飾和高壓蒸汽法2 種方法分別制備酸堿改性和熱改性蘋果果膠，并在分析蘋果果膠改性前后理化性質的基礎上，進一步研究了其體外抗氧化活性。結果表明：酸堿改性和熱改性后的蘋果果膠與未改性果膠相比：半乳糖醛酸含量由（683.92±4.51）mg/g分別增加到（910.61±1.08）mg/g和（780.19±5.68）mg/g，酯化度由（77.26±1.20）%分別降低到（35.48±1.90）%和（33.67±1.28）%。改性后果膠分子質量降低，多酚和蛋白質含量均較低（分別小于3 mg/g和7 mg/g）。改性前后蘋果果膠的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率、羥自由基清除率、2,2’-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽自由基清除率和超氧陰離子自由基清除率均隨果膠質量濃度的增大而增強，而且酸堿改性更有助于其抗氧化活性的提高，這可能與其半乳糖醛酸含量增加有關。

改性；蘋果果膠；果膠性質；抗氧化活性

果膠是一種天然的酸性多糖物質，主要存在于高等植物的細胞壁和細胞內層，具有黏合細胞的作用[1]。天然果膠是由a-D-(1-4)-半乳糖醛酸重復片段組成的平滑區和帶有大量中性糖側鏈的a-D-(1-4)-半乳糖醛酸和a-L-(1-2)-鼠李糖交替連接的毛發區組成[2]。果膠具有良好的增稠性、穩定性、凝膠性、吸附性和成膜性等特性，因此可作為一種高檔的天然食品添加劑和保健品，廣泛用于食品、醫藥保健品和日化等行業[3]。

蘋果果膠是僅次于柑橘果膠的第二大商品果膠來源，有研究表明其具有降血脂[4]、清除機體內放射性元素[5]、抗肥胖[6]和一定的抗腫瘤作用[7-8]。但是蘋果果膠分子質量大、水溶性差的特點有可能會阻礙或者限制其功能的發揮。而果膠改性可以使果膠生成較短、分支較少的糖鏈，以降低其分子質量和酯化度，增加其水溶性，并提高其半乳糖醛酸含量，從而更好地發揮其生物活性和功能[9-14]。然而，改性果膠的研究主要集中在柑橘果膠方面[15-21]，對蘋果果膠改性以及改性果膠的生物活性方面的研究報道較少。目前，果膠改性方法有化學改性法（如堿法脫酯、酰胺化脫酯）、生物改性法（如酶法改性）和物理改性法（如高溫、高壓處理），其中堿法脫酯和高溫高壓改性的工藝簡便易操作、安全性高且成本低，易于工業化推廣[22]。因此，本研究采用酸堿修飾和高溫蒸汽處理2 種方法對蘋果果膠進行改性，并在分析改性果膠理化性質的基礎上，進一步研究其抗氧化活性，本研究不僅能拓寬蘋果果膠的應用范圍，還為今后利用蘋果果膠開發保健食品和藥品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果果膠 上海凱洋生物工程有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、半乳糖醛酸、間羥聯苯 美國Sigma公司；2,2’-聯氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（2,2’-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt，ABTS）、吩嗪硫酸甲酯（phenazine methosulfate，PMS）、四唑氮藍（nitro-blue tetrazolium，NBT）、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）阿拉丁（上海）試劑公司；牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA） 成都西亞試劑有限公司；考馬斯亮藍G-250 上海吉生物科技發展有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

RE-52AA型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；UV1800型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；TDZ5-WS型多管架自動平衡離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；高壓蒸汽滅菌鍋 上海申安醫療器械廠；精密電子天平 上海菁海儀器系統有限公司；101型電熱鼓風干燥箱 北京市永光明醫療儀器有限公司；FA1004型電子天平 上海上平儀器公司；Vertex70/80型傅里葉變換紅外光譜儀 日本SANYO公司；600型高效液相色譜儀 美國Waters公司；DAWN8型多角度激光光散射儀、OpticlabrEX型示差折光儀美國Wyatt公司；L-2400型紫外檢測儀 日本日立公司；QUANTA200掃描電子顯微鏡 美國FEI公司；FE20-K plus型酸度計 瑞士梅特勒-托利多公司。

1.3 方法

1.3.1 蘋果果膠的改性

酸堿改性果膠制備[23]：稱取3 g蘋果果膠于250 mL錐形瓶中，加入200 mL、55 ℃蒸餾水配制成質量濃度為15 mg/mL的溶液。待果膠全部溶解后，緩慢加入3 mol/L的NaOH溶液至pH值變化到10.0，在55 ℃水浴中維持45 min不變，冷卻至室溫，再加3 mol/L的鹽酸調節pH值至3.0后維持一段時間不變，在室溫下靜置過夜。然后加入3 倍體積的95%乙醇攪拌產生大量的白色絮狀沉淀，50 ℃烘干得到酸堿改性蘋果果膠，酸堿改性果膠得率按式（1）計算。

式中：m1為酸堿改性果膠的干質量/g；m0為蘋果果膠的質量/g。

熱改性果膠制備[24]：稱取3 g蘋果果膠溶于100 mL、55 ℃蒸餾水中，配制成30 mg/mL的溶液，完全溶解后，調節pH值至4.0，置于蒸汽滅菌鍋中，在123.2 ℃高溫條件下維持30 min，取出冷卻至室溫，50 ℃下旋轉蒸發至原液體積的1/3，向濃縮液中加入3 倍體積無水乙醇攪拌產生白色沉淀，50 ℃烘干得到熱改性蘋果果膠，熱改性果膠得率按式（2）計算。

式中：m2為熱改性果膠的干質量/g；m0為蘋果果膠的質量/g。

1.3.2 半乳糖醛酸含量的測定

采用Blumenkrantz等[25]的間羥聯苯法測定果膠樣品中半乳糖醛酸含量。分別吸取60 μg/mL半乳糖醛酸標準溶液0.00、0.05、0.10、0.15、0.20 mL和0.25 mL于6 個10 mL離心管中，并標號為0、1、2、3、4和5。用蒸餾水補加各管至0.25 mL。冰水浴中預冷后，加入0.012 5 mol/L四硼酸鈉-硫酸溶液1.5 mL，并振蕩混勻，沸水浴加熱5 min后冰浴至室溫，加入1.5 mg/mL間羥聯苯25 μL并搖勻。以0號管為空白對照，在520 nm波長處測定吸光度。以反應體系中半乳糖醛酸的質量濃度為縱坐標，吸光度為橫坐標繪制標準曲線，得線性回歸方程為：y＝0.218 8x-0.001 1，R2＝0.995 8。配制適當質量濃度的樣品果膠溶液，按上述操作測定520 nm波長處吸光度，將吸光度代入線性回歸方程計算半乳糖醛酸質量濃度，再計算其含量。

1.3.3 酯化度的測定

稱取0.05 g果膠溶于50 mL蒸餾水中，使其充分溶解。加入3 滴酚酞，用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液進行標定，出現粉紅色并維持1 min不變色時記錄所消耗的氫氧化鈉溶液體積（V1），即為初始滴定度。再加入3 mol/L的氫氧化鈉溶液2.5 mL，并振蕩搖勻，5 min后加入3 mol/L的鹽酸2.5 mL；并振蕩至粉紅色消失。然后再加入2 滴酚酞指示劑，用0.1 mol/L氫氧化鈉溶液滴定至再次呈粉紅色并維持1 min不變色，記錄這次氫氧化鈉溶液的消耗體積（V2）。酯化度按式（3）進行計算。

1.3.4 蛋白質含量的測定

取100 μg/mL BSA標準溶液0.0、0.1、0.2、0.4、0.6 mL和0.8 mL分別加入到編號為0、1、2、3、4、5的10 mL刻度試管中，用蒸餾水將各管補至1.0 mL。再加入5 mL考馬斯亮藍G-250溶液，混勻后靜置5 min，以0號管為空白對照，在595 nm波長處測定吸光度。以反應體系中BSA質量濃度為縱坐標，吸光度為橫坐標繪制標準曲線，得線性回歸方程為：y＝0.259 2x-0.001 2，R2＝0.995 6。將3 種果膠配制成適當質量濃度的溶液，按上述操作，測定595 nm波長處吸光度。將吸光度代入BSA標準曲線的線性回歸方程中計算得蛋白質量濃度，進一步計算其含量。1.3.5 多酚含量的測定

準確移取0.1 mg/mL的沒食子酸標準溶液0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL和1.2 mL分別加入到10 mL的容量瓶中，再分別加入6 mL的蒸餾水與0.5 mL的福林-酚試劑，搖勻，1 min后再分別加入1.5 mL 0.2 g/L碳酸鈉溶液，定容至10 mL后置于室溫下反應30 min，于765 nm波長處測定吸光度。以吸光度為橫坐標，沒食子酸質量濃度為縱坐標繪制標準曲線，得線性回歸方程為：y＝0.135 5x-0.004 3。將3 種果膠配制成適當質量濃度溶液，按上述操作，測定765 nm波長處吸光度。將吸光度代入線性回歸方程中計算得多酚質量濃度（以沒食子酸當量計），進一步計算得樣品中多酚含量。

1.3.6 分子質量的測定

分子質量和分子質量的分布采用使用高效體積排阻色譜聯用多角度激光散射（high performance size exclusion chromatography multiangle laser light scattering，H P SEC-MALLS）法測定，實驗條件：TOSOH TSKG4000PWXL凝膠柱（300 mm×7.8 mm，10 μm）；果膠溶液2 mg/mL；進樣量100 μL；洗脫液為含有0.2 mg/mL疊氮鈉的0.1 mol/L硝酸鈉溶液（pH 7.0）；洗脫速率0.5 mL/min。由Astra 4.73.04軟件分析得出重均分子質量（mW）、數均分子質量（mn）和多分散性指數（mW/mn）。

1.3.7 微觀結構的觀察

果膠樣品經過粘臺、噴金等步驟后，在加速電壓為10 kV的條件下采用掃描電子顯微鏡進行觀察。

1.3.8 DPPH自由基清除率測定

將2.0 mL新鮮配制的DPPH溶液（0.2 mmol/L，95%甲醇溶液配制）分別與2.0 mL不同質量濃度的果膠樣品（0.062 5～4.000 0 mg/mL）充分混勻，室溫避光反應20 min后，在517 nm波長處測定吸光度，記為A1，以95%甲醇溶液代替上述體系中的DPPH溶液，在517 nm波長處測定吸光度，記為A2，以蒸餾水代替上述體系中果膠樣品溶液，在517 nm波長處測定吸光度，記為A0。DPPH自由基清除率按式（4）進行計算。

1.3.9 ·OH清除率測定

將0.6 mL 6 mmol/L FeSO4溶液與2.0 mL果膠樣品溶液（0.062 5～4.000 0 mg/mL）分別混勻后，加入0.6 mL 6 mmol/L的H2O2溶液，充分混勻后反應10 min，再向各管加入6 mmol/L水楊酸0.6 mL，充分混合后反應10 min，最后在510 nm波長處測得吸光度為A1。在上述反應體系中，以無水乙醇代替水楊酸，測定吸光度為A2，以蒸餾水代替樣品溶液，測定吸光度為A0。·OH清除率按式（5）進行計算。

1.3.10 ABTS+·清除率測定

用磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）（pH 7.4、0.2 mol/L）配制7.4 mmol/L的ABTS溶液（其中過硫酸鉀濃度為2.6 mmol/L），然后避光置于室溫下16 h，使用之前用PBS稀釋至其在734 nm波長處的吸光度（A0）為（0.70±0.02）。將3 種果膠樣品用PBS配制成0.062 5、0.125 0、0.250 0、0.500 0、1.000 0、2.000 0 mg/mL和4.000 0 mg/mL的溶液，分別取0.2 mL各質量濃度樣品溶液與2.0 mL ABTS稀釋液混合，室溫避光反應20 min后，立即在734 nm波長處測定吸光度（A1）；同時將0.2 mL不同質量濃度的樣品溶液與2 mL PBS混合，并室溫避光反應20 min后，在734 nm波長處測定吸光度（A2）。按式（6）計算ABTS+·清除率。

1.3.11 O2-·清除率測定

配制16 mmol/L pH 8.0的Tris-HCl緩沖液，并用該緩沖液配制果膠樣品溶液（0.062 5、0.125 0、0.250 0、0.500 0、1.000 0、2.000 0 mg/mL和4.000 0 mg/mL）、468 μmol/L NADH、108 μmol/L NBT和60 μmol/L PMS。將1.0 mL樣品溶液、1.0 mL NBT和1.0 mL NADH溶液混合，混合均勻后加入1.0 mL PMS溶液，室溫下靜置5 min，測定混合液在560 nm波長處的吸光度。按式（7）計算超氧陰離子自由基（）清除率。

式中：A0為緩沖液代替樣品的吸光度；A1為樣品溶液與顯色體系的吸光度；A2為樣品溶液的吸光度。

1.4 數據統計分析

半抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）采用SPSS 22.0軟件中Probit回歸分析求得，實驗結果利用SPSS 22.0軟件進行數據統計分析，所得數據采用±s表示，數據顯著性差異檢驗采用單因素方差分析并用LSD法進行多重比較，p＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 改性蘋果果膠的化學性質

表1 改性前后蘋果果膠的化學性質Table 1 Chemical properties of native and modif i ed apple pectin

采用酸堿修飾和高壓蒸汽處理2 種手段分別獲得酸堿改性蘋果果膠和熱改性蘋果果膠，3 種果膠的化學性質見表1。酸堿改性果膠和熱改性果膠的得率分別為（68.65±1.20）%和（58.00±1.54）%；未改性果膠、酸堿改性果膠和熱改性果膠的半乳糖醛酸含量分別為（683.92±4.51）、（910.61±1.08）mg/g和（780.19±5.68）mg/g，與改性前相比，改性后果膠半乳糖醛酸含量顯著提高（p＜0.05）。改性前果膠的酯化度為（77.26±1.20）%，而改性后果膠酯化度顯著下降（p＜0.05），其中酸堿改性果膠和熱改性果膠酯化度分別為（35.48±1.90）%和（33.67±1.28）%。酸堿改性時，堿處理引起β-消除反應，使得同聚半乳糖醛酸骨架解聚，同時也使酯化度降低；酸處理則優先脫下側鏈上的中性糖[26]，因此，果膠經酸堿改性后其半乳糖醛酸含量增加，酯化度下降；果膠經高溫高壓處理，可引起β-消除反應和脫甲酯基作用[27]，因此半乳糖醛酸含量增加，酯化度下降。尹穎等[24]在121 ℃溫度條件下處理30 min制備柑橘皮渣改性果膠，發現改性后果膠的半乳糖醛酸含量比處理前上升了6%～14%，酯化度比處理前下降了8%～21%，與本研究高溫高壓改性結果的趨勢一致。3 種果膠多酚含量均較低（＜3 mg/g）且差異不顯著（P＞0.05），說明其抗氧化活性主要由多糖引起。而改性前后蛋白質含量變化不顯著（P＞0.05）。

2.2 改性蘋果果膠的分子質量及其分布

圖1 蘋果果膠（a）、酸堿改性果膠（b）和熱改性果膠（c）的HPSEC-MALLS圖Fig. 1 HPSEC-MALLS chromatograms of unmodi fi ed pectin (a),pH-modi fi ed pectin (b), and heat-modi fi ed pectin (c)

表2 蘋果果膠的分子質量及其分布Table 2 Molecular weight distribution of native and modif i ed apple pectin

由圖1、表2可知，蘋果果膠主要由2 個片段組成（峰0為光散射大分子特征峰），其中片段1（圖1a，峰1）的mW和mn分別為7.481×104D和和5.427×104D，片段2（圖1a，峰2）的mW和mn分別為7.272×103D和5.279×103D。酸堿改性蘋果果膠亦由2 個片段組成，其中片段1（圖1b，峰1）的mW和mn分別為6.247×104D和3.951×104D，另一個片段（圖1b，峰2）的mW和mn分別為6.175×103D和4.374×103D；熱改性蘋果果膠也由兩個片段組成，其中片段1（圖1c，峰1）的mW和mn分別為4.075×104D和2.123×104D，片段2（圖1c，峰2）的mW和mn分別為3.556×103D和2.421×103D。蘋果果膠經改性后，mW和mn均明顯下降，其中熱改性果膠的mW和mn的下降幅度最大。改性后果膠的mW/mn都高于未改性果膠，說明蘋果果膠經酸堿修飾或高壓蒸汽處理后，分子片段被隨機打斷，不均一片段增多，分子質量分布變寬。

2.3 改性蘋果果膠的掃描電子顯微鏡結果

圖2 蘋果果膠（a）、酸堿改性果膠（b）和熱改性果膠（c）的掃描電子顯微鏡圖Fig. 2 Scanning electron microscopic images of unmodif i ed pectin (a),pH-modif i ed pectin (b) and heat-modif i ed pectin (c)

未改性果膠表面凹凸不平，質地緊密，且有許多大小不等的碎片散落（圖2a）。酸堿改性果膠質地較疏松，且表面有絲狀或顆粒狀堆積（圖2b）。熱改性果膠與前兩種果膠相比，質地更加疏松，具有空腔結構，且呈現瓣膜狀皺褶，隱約可見片層結構（圖2c）。果膠經改性后，其分子質量、半乳糖醛酸含量和酯化度發生了不同程度變化，引起了多糖分子間相互作用力的改變，從而導致結構的差異。

2.4 蘋果果膠對DPPH自由基的清除率

DPPH自由基是一種合成的以氮為中心的親脂自由基，其甲醇溶液呈紫色，且在517 nm波長處有特征吸收峰。當它從氫供體（如抗氧化劑）獲得氫時生成黃色的DPPH-H，并伴隨著在517 nm波長處吸光度的降低[28]，這種現象可以用來評價抗氧化劑的自由基清除能力。

圖3 不同蘋果果膠對DPPH自由基的清除率Fig. 3 Scavenging capacity of different apple pectins against DPPH radical

由圖3可知，3 種果膠對DPPH自由基的清除作用存在著劑量依賴效應，即隨著果膠質量濃度的增加其DPPH自由基清除率亦不同程度增加。當果膠質量濃度低于0.5 mg/mL時，三者清除率差異不顯著（P＞0.05），當質量濃度超過1.0 mg/mL時，酸堿改性果膠的DPPH自由基清除率遠高于未改性果膠和熱改性果膠（p＜0.05），而熱改性果膠的DPPH自由基清除率與未改性果膠差異不大（P＞0.05）。當果膠質量濃度為4.0 mg/mL時，未改性果膠、酸堿改性果膠和熱改性果膠的DPPH自由基清除率分別達到（64.32±2.25）%、（82.95±1.45）%和（65.68±0.32）%，由回歸分析可知三者IC50值分別為（1.40±0.07）、（0.87±0.26）、（1.83±0.01）mg/mL。由此可見，酸堿改性果膠對DPPH自由基的清除能力最強。

多糖中的羥基和羧基均可以作為氫的供體，相比較之下，羧基更容易解離氫原子，就更容易使DPPH自由基還原成DPPH-H，因此半乳糖醛酸含量高且酯化度低的酸堿改性果膠清除DPPH自由基的能力最強。

2.5 蘋果果膠對·OH的清除活性

本實驗利用Fe2+和H2O2混合產生·OH。若在反應體系中加入水楊酸，能有效地與·OH發生反應并生成2,3-二羥基苯甲酸，其在510 nm波長處有最大吸收峰[29]。在反應體系中加入果膠溶液，若其能抑制·OH的產生，便能與水楊酸競爭·OH從而使有色產物的產量減少，利用此原理便可測定果膠清除·OH的能力。

圖 4 不同蘋果果膠對·OH的清除率Fig. 4 Scavenging capacity of different apple pectins against hydroxyl radical

由圖4可知，3 種果膠均具有·OH的清除能力，且隨著果膠質量濃度的增加，其清除能力也逐漸增強。當果膠質量濃度為0.062 5 mg/mL時，3 種果膠的清除能力差異顯著（p＜0.05），酸堿改性果膠的·OH清除率最高，可達到（33.90±1.32）%，且果膠質量濃度在0～4 mg/L范圍內，酸堿改性果膠的·OH清除能力都顯著高于未改性果膠和熱改性果膠（p＜0.05）。而熱改性果膠僅在質量濃度低于0.5 mg/mL時，其·OH清除率大于未改性果膠，當質量濃度高于2.0 mg/mL時，熱改性果膠與未改性果膠的·OH清除能力差異不顯著（P＞0.05）。當果膠質量濃度為4.0 mg/mL時，未改性果膠、酸堿改性果膠和熱改性果膠的·OH清除率分別達到（71.00±0.99）%、（80.63±1.32）%和（67.41±1.58）%，由回歸分析可知三者IC50值分別為（1.10±0.17）、（0.23±0.05）mg/mL和（1.5 2±0.3 9）m g/m L，V C的I C50值為（0.04±0.01）mg/mL，3 種果膠的清除能力均低于VC。3 種果膠對·OH清除能力由高到低依次為：酸堿改性果膠＞未改性果膠＞熱改性果膠。研究表明，·OH的清除機制主要表現在兩個方面：抑制·OH的產生和清除已經產生的·OH。多糖中的羧基還能夠絡合金屬離子如Fe2+和Cu2+等，從而抑制它們與H2O2進一步反應生成·OH，而多糖中的羥基和羧基可作為氫供體（提供氫原子與·OH反應）清除·OH[30-33]。因此，半乳糖醛酸含量較高的酸堿改性蘋果果膠對·OH的清除能力較強。

2.6 蘋果果膠對ABTS+·的清除活性

作為穩定的以氮為中心的水溶性自由基，ABTS+·常用于評價天然產物的抗氧化活性。ABTS和過硫酸鉀反應可以產生藍綠色ABTS+發色團，多糖可以提供氫或電子滅活ABTS+發色團，使其藍綠色消失[34-35]。因此推測供氫能力越強的多糖，其清除ABTS+·的能力就愈強。

圖5 不同蘋果果膠對ABTS＋·的清除率Fig. 5 Scavenging capacity of different apple pectins against ABTS radical

由圖5可知，所有樣品對ABTS+·的清除率隨果膠質量濃度的增加而升高。當果膠質量濃度低于0.25 mg/mL時，3 種果膠的ABTS+·的清除率差異不顯著（P＞0.05），當果膠質量濃度為1.0 mg/mL時，酸堿改性果膠的清除率顯著高于未改性果膠（p＜0.05），果膠質量濃度增加至2.0 mg/mL時，酸堿改性果膠的清除率顯著高于未改性果膠和熱改性果膠（p＜0.05）。當果膠質量濃度為4.0 mg/mL時，未改性果膠、酸堿改性果膠和熱改性果膠的ABTS+·的清除率分別為（86.46±1.20）%、（88.21±0.90）%和（83.83±0.97）%，可見3 種果膠清除率差異不顯著（P＞0.05）。由回歸分析可知3 種果膠的IC50值分別是（1.01±0.15）、（0.78±0.10）mg/mL和（0.9 4±0.1 5）m g/m L，V C的I C50值為（0.015±0.003）mg/mL，遠高于3 種果膠的清除能力。蘋果果膠經酸堿改性后，其對ABTS+·的清除能力最強，這可能與羧基比羥基更容易解離出氫，從而更容易淬滅ABTS+發色團有關。

圖6 不同蘋果果膠對O－2·的清除率Fig. 6 Scavenging capacity of different apple pectins against superoxide anion radical

由以上結果可知，半乳糖醛酸含量提高有助于果膠抗氧化活性的增強，而半乳糖醛酸含量較高的熱改性果膠對自由基的清除能力卻較低，這可能與其分子質量、單糖組成和構象等多種因素有關，具體原因需要進一步分析。

3 結 論

采用酸堿修飾和高壓蒸汽2 種方法對蘋果果膠進行改性，分別得到酸堿改性果膠和熱改性果膠。與未改性果膠相比，酸堿改性和熱改性果膠的半乳糖醛酸含量提高，酯化度和分子質量下降，多酚及蛋白質含量差異不明顯（P＞0.05）。掃描電子顯微鏡結果表明，改性后果膠質地更加疏松，可能與其分子質量、酯化度和半乳糖醛酸含量改變有關。酸堿改性和熱改性果膠的·OH清除率、ABTS+·清除率和的清除率呈質量濃度依賴效應，當果膠質量濃度為4.0 mg/mL時，未改性果膠、酸堿改性果膠和熱改性果膠對DPPH自由基的清除率分別為（64.32±2.25）%、（8 2.9 5±1.4 5）%和（6 5.6 8±0.3 2）%，對·O H的清除率分別達到（71.00±0.99）%、（80.63±1.32）%和（67.41±1.58）%，對ABTS自由基的清除率分別達到（8 6.4 6±1.2 0）%、（88.21±0.90）%和（83.83±0.97）%，對的清除率分別達到（55.14±1.73）%、（66.98±1.51）%和（40.50±2.01）%。由此可見，酸堿改性更有助于果膠抗氧化活性的提高，這可能與其半乳糖醛酸含量提高有關。

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Characterization and Antioxidant Activity of Modif i ed Apple Pectin

MA Liping1,2, JIAO Kunpeng1,2, LUO Lei1,2, XIANG Jinle1,2, DANG Xiaoxiao1，ZHU Wenxue1,2,*
(1. College of Food and Bioengineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China;2. Henan Engineering Research Center of Food Material, Luoyang 471023, China)

From commercially available apple pectin, pH-modified and heat-modified pectin were prepared through pH modif i cation and high-pressure steam treatment, respectively. The physical and chemical properties of native and modif i ed apple pectin were investigated, and further, their antioxidant activity was examined. The results showed that galacturonic acid contents of pH-modified and heat-modified pectin increased from (683.92 ± 4.51) mg/g to (910.61 ± 1.08) and(780.19 ± 5.68) mg/g, respectively, and the degree of esterif i cation was reduced from (77.26 ± 1.20)% to (35.48 ± 1.90)%and (33.67 ± 1.28)%, respectively as compared to the native one. The molecular weight of pectin reduced and the contents of polyphenol and protein were reduced (to less than 3 and 7 mg/g, respectively) after modification. The scavenging activity of all three apple pectins against 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, hydroxyl, 2,2’-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt and superoxide anion free radicals was enhanced with their increasing concentration,and pH modif i cation could contribute to improving the antioxidant activity of pectin, which may be related to its increased galacturonic acid content.

modif i cation; apple pectin; pectin characterization; antioxidant activity

10.7506/spkx1002-6630-201723020

TS255.4

A

1002-6630（2017）23-0121-08

馬麗蘋, 焦昆鵬, 羅磊, 等. 改性蘋果果膠性質及抗氧化活性[J]. 食品科學, 2017, 38(23): 121-128.

10.7506/spkx1002-6630-201723020. http://www.spkx.net.cn

MA Liping, JIAO Kunpeng, LUO Lei, et al. Characterization and antioxidant activity of modif i ed apple pectin[J]. Food Science,2017, 38(23): 121-128. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201723020. http://www.spkx.net.cn

2016-09-16

河南省高等學校重點科研項目（16A550002）；河南科技大學博士啟動基金項目（13480047）

馬麗蘋（1979—），女，副教授，博士，研究方向為功能食品研究與開發。E-mail：maliping226@163.com

*通信作者：朱文學（1967—），男，教授，博士，研究方向為食品加工與功能食品。E-mail：zwx@haust.edu.cn