索氏提取與水蒸氣蒸餾提取對丁香油抗氧化及抑制LDL氧化能力的影響

李學進 熊一凡,2 鄭昌鴻 楊莉萍陳 慧 劉常金,2,3 江慎華,2,3

(1. 九江學院醫學部，江西 九江 332000；2. 九江安德和生物科技有限公司，江西 九江 332000； 3. 天津科技大學食品工程與生物技術學院食品營養與安全國家重點實驗室，天津 300457)

丁香是桃金娘科藥用植物丁香 (EugeniacaryophyllataThunb.) 的干燥花蕾[1-2]，具有抗菌、抗病毒、抗氧化、消炎和抗癌等特性[3]。丁香的主要化學成分分為兩類：非揮發性成分和揮發性成分。非揮發性成分主要包括鞣質、多酚、黃酮類化合物等[4]。揮發性成分以丁香油為主，其含量高達21.3%[5]，具有很強的抗菌、抗氧化活性[6]。

植物油脂的提取方式較多，如水蒸氣蒸餾提取法、超臨界二氧化碳萃取法、壓榨提取法、索式提取法等[3,7]。其中，水蒸氣蒸餾法和索式提取法是實驗室最普遍使用的2種方法。Hadi[5]使用正己烷和苯對丁香花蕾中的油進行索式提取；Guan等[8]優化了超臨界二氧化碳萃取丁香精油的提取工藝，并與水蒸氣蒸餾法、索式提取法等方法提取得到的丁香油組成成分進行了比較與分析。雖然國內外學者[5,8-9]采用這2種方法對丁香油進行了提取，但是，在這2種常用的提取方法中，究竟哪種方法提取效果更好，哪種方法提取所得丁香油脂的抗氧化活性及抑制LDL氧化效果更好，目前尚不清楚。因此，本試驗擬分別采用水蒸氣蒸餾法和索式提取法提取丁香油，進而對這2種丁香油脂抗氧化能力、抑制LDL氧化能力及抗氧化物質含量進行了比較，確定丁香油更優的提取方法，以期為后續丁香油脂產業化開發提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑

丁香：產自中國廣西，江西樟樹天齊堂中藥飲片有限公司，粉碎過60目篩后冷藏備用；

LDL：采用劉仁綠等[10]的方法自血漿中分離得到，以牛血清白蛋白為標準品，采用Lowry法[11]測定蛋白濃度來定量LDL濃度；

肝素鈉：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

其他化學試劑為分析純或優級純。

1.2 主要儀器設備

熒光磷光分光光度計：LS-55型，美國Perkin Elmer公司；

pH計：PB-10型，賽多利斯科學儀器有限公司；

紫外可見分光光度計(雙光束)：TU-1901型，北京譜析通用儀器有限責任公司；

可見分光光度計：UNIC 7200 型，尤尼柯(上海)儀器有限公司；

高速萬能粉碎機：DFY-300型，溫嶺市林大機械有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 丁香油提取

(1) 水蒸氣蒸餾法：參考岳曉霞等[12]的方法，略作修改。稱取丁香粉末50 g，加入到1 000 mL圓底燒瓶中，加700 mL蒸餾水，沸騰后開始計時，水蒸氣蒸餾提取6 h，采用石油醚從收集液中萃取出丁香油，用無水硫酸鈉干燥后獲得水蒸氣蒸餾丁香油 (clove oils extracted by steam distillation，COESD)，稱重，按式(1)計算得率。

(1)

式中：

c——得率，%；

v1——水蒸氣蒸餾丁香油容積，mL；

v2——提取液容積，mL。

(2) 索式提取法：在Li等[13]的方法基礎上，略作修改。稱取丁香粉末50 g，用濾紙包裹嚴實后置索氏提取器中，加400 mL石油醚于1 000 mL圓底燒瓶中，采用索式提取法提取6 h，沸騰后開始計算時間，蒸干石油醚得到丁香油，無水硫酸鈉干燥后獲得索式提取丁香油 (clove oils extracted by soxhelt methods，COESM)，稱重，按式(2)計算得率。

(2)

式中：

c——得率，%；

v1——索式提取丁香油容積，mL；

v2——提取液容積，mL。

1.3.2 COESD及COESM抗氧化能力的比較 將COESD及COESM配制成相應濃度，空白對照組用甲醇代替丁香油，陽性對照以相同濃度VC和2,6-二叔丁基對甲酚 (2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol，BHT)代替丁香油樣液，進行相同操作。分別對樣品清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH)自由基能力、總抗氧化能力、總還原力和鐵離子還原/抗氧化能力(Ferric reducing ability of plasma，FRAP)進行測定，以比較和評價這2種方法對丁香油的提取得率及其抗氧化及抑制LDL氧化功能活性的影響。

(1) DPPH自由基清除能力：采用江慎華等[14]的方法，略作修改。取0.5 mL不同濃度樣液(6.250 0，12.500 0，25.000 0 μg/mL)同0.100 mmol/L DPPH溶液1.0 mL(現用現配)混合均勻，在30 ℃水浴中反應60 min，在517 nm 波長下測吸光值，以甲醇代替樣液調零，操作中避光。空白對照組以同等體積甲醇代替樣液執行相同操作。陽性對照組分別用相同濃度VC和BHT代替樣液執行相同操作，清除率越高、抗氧化能力越強。DPPH自由基清除率按式(3)計算：

(3)

式中：

Y——抑制率，%；

A——空白對照樣517 nm吸光值；

B——不同濃度樣品517 nm吸光值。

(2) 總還原力：采用江慎華等[14]的方法，稍有修改。量取不同濃度樣液(50.000，100.000，200.000 μg/mL)0.500 mL 加入試管中，依次加入1.250 mL pH 6.6磷酸緩沖液(0.200 mol/L)和1.250 mL鐵氰化鉀溶液(1%)，50 ℃水浴20 min后迅速冷卻，再依次加入10%三氯乙酸溶液1.250 mL、蒸餾水4.25 mL、0.1%三氯化鐵溶液0.85 mL，振蕩均勻后靜置10 min，在700 nm下比色測定，吸光值越高、抗氧化能力越強。

(3) 總抗氧化能力：采用江慎華等[14]的方法，略作修改。取不同濃度樣液(100，150，200 μg/mL)加入試管中，再加終濃度0.600 mol/L硫酸、28.000 mmol/L磷酸鈉和4.000 mmol/L鉬酸銨混合液4 mL，振蕩均勻后于95 ℃水浴加熱90 min，取出后冷卻至室溫，在695 nm處測吸光值。

(4) FRAP法抗氧化能力：采用劉夢瑩等[15]的方法略作修改。取100 μL不同濃度(12.5，25.0，50.0 μg/mL)樣液與FRAP混合液振蕩均勻，37 ℃反應40 min后，在波長593 nm測吸光值。FRAP混合液配制方法：將pH 3.6 乙酸鈉緩沖液(0.300 mol/L)、10.000 mmol/L TPTZ溶液和20.000 mmol/L三氯化鐵按體積比10∶1∶1混勻，現用現配。TPTZ溶液采用40.000 mmol/L 優級純HCl為溶劑溶解、定容。

1.3.3 抑制LDL氧化修飾能力

(1) LDL氧化修飾孵育：LDL氧化修飾孵育體系參考文獻[16](LDL及各種試劑濃度均為混合體系中的終濃度)。丁香油樣品組：取4.9 mL LDL溶液(500 μg/mL)加CuSO4·5H2O溶液(1.25 μmol/L)50 μL，分別加50 μL、1 μg/mL不同樣品，37 ℃恒溫孵育48 h后測定以下指標以比較2種油對LDL氧化修飾的抑制效果。

(2) 阻止LDL氧化修飾過程中色氨酸(Trp)熒光淬滅：采用Chen等[17]方法，按1.3.3(1)方法孵育，在激發波長(Ex)295 nm /發射波長(Em)330 nm處測定熒光強度以比較抑制效果。

(3) 阻止LDL氧化修飾產生脂褐素能力：采用Yang等[18]方法，按1.3.3(1)方法孵育，在Ex 350 nm /Em 460 nm 處測定熒光強度以比較抑制效果。

(4) 阻止LDL氧化修飾產生總熒光產物：采用Cominacini等[19]的方法。按1.3.3(1)方法孵育，在Ex 360 nm/Em 430 nm 處測定熒光強度以比較抑制效果。

(5) LDL脂質氧化產物修飾賴氨酸(Lys)殘基熒光變化：采用Picard等[20]的方法。按1.3.3(1)方法孵育，在Ex 390 nm/ Em (410～550) nm內掃描，測定熒光光譜以比較抑制效果。

(6) 通過紫外、可見全波長掃描比較抑制效果：采用Esterbauer等[21]的方法，略作修改。按1.3.3(1)方法孵育反應體系，在波長200～750 nm內掃描以反映抑制效果差別。

1.3.4 COESD及COESM抗氧化有效成分含量的比較

(1) 總多酚含量：采用江慎華等[22]和熊一凡等[16]的方法，略作修改。將Folin試劑原液用水稀釋10倍，配制標準品沒食子酸濃度分別為150.000，100.000，50.000，25.000，12.500，6.250，3.125，0.000 μg/mL 8個樣液。取稀釋后的Folin試劑2.250 mL，加入0.5 mL不同濃度沒食子酸和100.000 μg/mL 2種丁香油，然后加入6% Na2CO3溶液2.25 mL、振蕩均勻，在35 ℃水浴中孵育90 min 后于765 nm讀數，根據濃度與吸光度值之間的相關性，確定標準曲線方程為：Y=0.012 4X-0.015 (R2=0.998 8)。

以丁香油代替沒食子酸執行相同操作測定其總多酚含量。

(2) 總黃酮含量：采用江慎華等[22]的方法，略作修改。將標準蘆丁配成質量濃度分別為1 000.000，800.000，600.000，400.000，200.000，100.000，50.000，0.000 μg/mL 8個樣液。取去離子水2.25 mL加入0.5 mL 不同質量濃度的標準品蘆丁溶液和4 000.000 μg/mL 2種丁香油，然后加入10%AlCl3·6H2O溶液0.3 mL，振蕩均勻、靜置5 min 后，加1.000 mol/L NaOH溶液1.000 mL，振蕩均勻后在510 nm讀數，確定標準曲線方程為：Y=0.001 1X-0.021 (R2=0.999 3)。

以丁香油代替蘆丁執行相同操作測定總黃酮含量。

1.3.5 數據處理 采用 DPS 7.05進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 COESD及COESM得率的比較

由圖1、2可見，COESD外觀色澤清亮、透明，得率為17.79%。而COESM外觀色澤為棕褐色，得率為20.30%。可能是石油醚在提取油脂的同時將原料中其它雜質及色素等成分也溶解出來[8]。Guan等[8]在提取丁香油時也發現COESD的得率低于COESM，且COESM色澤為棕褐色。

2.2 COESD及COESM抗氧化能力的比較

2.2.1 DPPH自由基清除能力的比較 由圖3可見，COESD和COESM清除率隨著濃度增加而增強，呈現出良好的量效關系。其中，COESD的清除率均高于COESM的(P<0.01或P<0.05)。當濃度升高到25.000 μg/mL時，COESD的清除率高達 (83.520±0.100)%，顯著高于COESM (81.278±0.057)%(P<0.01)。2種丁香油清除率均顯著高于陽性對照BHT (P<0.01)，均呈現出很強的清除能力。莊軍輝等[23]發現丁香油主要成分丁香酚中含有酚羥基，容易釋放·H，并與DPPH·配對，所以丁香油對DPPH自由基呈現出很強的清除能力。

圖1 COESD、COESM外觀色澤Figure 1 The colours of COESD and COESM

圖2 COESD、COESM得率Figure 2 The yields of COESD and COESM

不同大寫字母表示濃度分別在6.25，25.00 μg/mL不同樣品的清除能力具有極顯著性差異(P<0.01)；不同小寫字母表示濃度在12.5 μg/mL不同樣品之間的清除能力具有顯著性差異(P<0.05)

圖3 對DPPH自由基清除能力比較

Figure 3 The comparison of scavenging ability on DPPH radicals

2.2.2 總還原力的比較 由圖4(a)可得出，在50.000～200 μg/mL時，COESD與COESM呈現出很高的總抗氧化力，均強于陽性對照BHT(P<0.05或P<0.01)；COESD總抗氧化力顯著高于COESM(P<0.05或P<0.01)，顯示出與2.2.1相同的比較結果。當濃度為50.000 μg/mL 時，COESD在700 nm吸光值 (0.296±0.003)甚至顯著高于VC的(0.289±0.002)(P<0.05)。當濃度為200.000 μg/mL時，COESD吸光值 (0.952±0.006)比COESM (0.848±0.009)高出0.104，并產生顯著性差異(P<0.01)。這可能是COESD所含還原酮高于COESM中還原酮的緣故[24]。

不同大寫字母表示濃度在200 μg/mL不同樣品之間的總還原能力具有極顯著性差異(P<0.01)；不同小寫字母表示濃度分別在50，100 μg/mL不同樣品之間的總還原能力具有顯著性差異(P<0.05)

圖4 總還原力比較

Figure 4 The Comparison of total reducing powers

從圖4(b)可看出，4種樣品濃度與總還原力之間具有良好的線性關系，R2均高于0.99以上，VC樣品的相關系數R2高達1.0，本試驗測定結果的可靠性得到了驗證。趙楠楠等[25]在研究紅松殼抗氧化能力時也發現其樣品濃度與OD700吸光度值顯示出高度相關，R2達0.989，與本研究結果相似。

2.2.3 總抗氧化能力的比較 由圖5(a)可知，COESD和COESM吸光值均極顯著高于陽性對照BHT和VC(P<0.01)，說明這2種丁香油均呈現出非常強的總抗氧化活性(OD695值越高總抗氧化能力越強)。COESD各濃度吸光值均極顯著高于COESM (P<0.01)。當濃度為200.000 μg/mL 時，COESD吸光值高達 (1.424±0.009)，比COESM吸光值(1.304±0.010)高出9.2%。

圖5(b)中顯示出各樣品濃度與總抗氧化力也呈現出良好的線性關系，R2均高于0.98以上，COESM樣品的相關系數R2高達1.0，也驗證了本試驗測定結果的可靠性。郭娟等[26]在研究蘆丁和丹參素的抗氧化能力時也發現其樣品濃度在OD695吸光度值呈現出良好的濃度依賴性，得出與本研究相似的結果。

不同大寫字母表示濃度分別在100，150，200 μg/mL不同樣品之間的總抗氧化能力具有極顯著性差異(P<0.01)

圖5 總抗氧化能力比較

Figure 5 The Comparison of total antioxidant activity

2.2.4 FRAP法抗氧化能力的比較 從圖6(a)可得，其結果與總抗氧化能力相似，濃度在12.5～50.0 μg/mL時，COESD及COESM顯示出非常強的抗氧化力，OD593吸光度值均顯著高于兩個陽性對照VC和BHT。2種丁香油相比，COESD的OD593比COESM更高(P<0.01)。由圖6(b)可知，各樣品濃度與OD593吸光度值也顯示出良好的線性關系，R2均>0.98，驗證了試驗結果的可靠性。Olszowy等[27]在研究不同精油的FRAP抗氧化能力時也發現樣品濃度與OD593吸光度值顯示出高度相關，R2均為0.8～1.0。

2.3 COESD及COESM抑制LDL氧化能力的比較

LDL氧化是引起AS的關鍵環節[28]。天然抗氧化劑在抑制LDL氧化、預防AS和相關心血管疾病中具有重要意義[29]。上述試驗結果證明，在2種提取方法所得丁香油中，COESD的抗氧化能力比COESM更強。以Trp熒光淬滅、脂褐素熒光定量、總熒光產物、Lys殘基熒光變化和全波長掃描為評價指標，進一步對COESD及COESM抑制LDL氧化能力進行比較和評價。

2.3.1 對LDL氧化過程中Trp殘基熒光淬滅效果的比較 如圖7所示，添加丁香油及BHT后，Trp殘基熒光淬滅得到顯著抑制(P<0.05)。COESD的Trp殘基熒光強度 (135.638)高于COESM的 (133.155)，與BHT樣液熒光強度 (136.105)無顯著差異。這可能是丁香油中抗氧化成分通過阻止apoB-100中Trp殘基的氧化而實現對LDL氧化的抑制。熊一凡等[16]也發現丁香總多酚提取物對LDL氧化過程中Trp殘基熒光淬滅具有很好的抑制效果。

不同大寫字母表示濃度分別在12.5，25.0，50.0 μg/mL不同樣品之間的FRAP抗氧化能力具有極顯著性差異(P<0.01)

圖6 FRAP法抗氧化能力的比較

Figure 6 The Comparison of FRAP antioxidant activity

不同小寫字母表示不同樣品之間Trp殘基產生的熒光強度具有顯著性差異(P<0.05)

圖7 對LDL氧化過程中Trp熒光淬滅的抑制比較

Figure 7 The comparison of inhibition efficiency on Trp fluorescence quenching

2.3.2 對LDL氧化過程中脂褐素產生抑制效果的比較

從圖8中可以看出，空白組熒光強度最低，促氧組的熒光強度最高，說明LDL氧化修飾過程中產生較多量脂褐素。在丁香油及陽性對照樣中，BHT組脂褐素產生量最多(熒光強度為132.739)，其次是COESM(熒光強度為130.787)，COESD產生量最少(熒光強度為124.975)。說明添加丁香油或BHT能顯著減少脂褐素產生，對LDL氧化修飾具有顯著的抑制效果，顯示COESD及COESM中抗氧化成分通過保護LDL中蛋白、阻礙脂質氧化產物與蛋白結合形成脂褐素，從而抑制LDL氧化[2]。

不同大寫字母表示不同樣品之間脂褐素產生量具有極顯著性差異(P<0.01)

圖8 對LDL氧化修飾過程中脂褐素生成的抑制比較

Figure 8 The comparison of inhibition efficiency on lipofuscin generation during oxidation of LDL

2.3.3 對LDL氧化過程中總熒光產生的抑制比較 由圖9可得，促氧組熒光強度最高，說明沒有樣液保護的LDL氧化最快，空白組熒光強度最低。添加丁香油及BHT樣液后總熒光的產生得到有效抑制。COESD及COESM的總熒光均顯著低于陽性對照BHT，顯示出很強的抑制效果。其中，COESD總熒光強度僅為170.967，顯著低于COESM樣液的 (179.991) (P<0.01)，均弱于陽性對照BHT，可知丁香油能有效地抑制總熒光產物的產生。COESM (179.991)熒光強度強于COESD (170.967) (P<0.01)，說明COESD抑制總熒光產物生成的能力更強。王麗麗等[30]也發現，紫丁香葉提取物也能有效抑制脂褐素等熒光產物的產生。

不同大寫字母表示不同樣品之間總熒光產物產生量具有極顯著性差異(P<0.01)

圖9 對LDL氧化修飾過程中總熒光產物生成的抑制比較

Figure 9 THe comparison of inhibition effects on fluorescent products generation during oxidation of LDL

2.3.4 對LDL脂質氧化產物修飾Lys殘基熒光變化的抑制效果比較 由圖10可知，在410～550 nm時，促氧組氧化修飾程度最嚴重，其熒光強度最強，明顯高于空白組及各樣品組。添加COESD、COESM及BHT樣液后熒光強度均顯著下降，表明這些樣品能有效抑制MDA氧化修飾Lys殘基。盡管COESM的抑制效果不及COESD，但這2種丁香油的抑制效果均強于BHT。原因可能是丁香油中抗氧化成分能競爭性抑制MDA與Lys殘基交聯形成MDA-Lys，從而抑制LDL氧化[18]。

2.3.5 通過紫外、可見光全波長范圍內掃描對COESD及COESM抑制LDL氧化修飾效果的比較 從圖11看出，促氧組在249 nm處有最高峰，與空白組相比，其吸光值上升迅速，且最大吸收峰明顯發生紅移。謝志勇等[31]發現，LDL氧化修飾過程中形成共軛二烯 (CD)，并產生新的發色團，使最大吸收峰明顯發生紅移，而添加COESD和COESM樣液后，最大吸收峰均低于促氧組，且能有效抑制光譜紅移。其中，COESD抑制效果較COESM更勝一籌。Yang等[18]也發現丁香乙酸乙酯相能有效抑制LDL氧化過程中CD在234 nm形成的吸收峰紅移。

圖10 LDL氧化修飾過程中MDA修飾Lys殘基的抑制效果

Figure 10 The comparison of inhibition efficiency on Lys residue being modified by MDA during oxidation of LDL

圖11 對LDL氧化過程中紫外可見光譜改變的的抑制效果比較

Figure 11 The comparison of inhibition efficiency on on UV-Visible spectroscopy during oxidation of LDL

上述結果表明，在LDL氧化過程中，各樣品對Trp殘基熒光淬滅、對脂褐素及總熒光產物產生的抑制效果、對MDA修飾Lys殘基及對紫外可見光譜改變的抑制效果排列順序依次為：COESD>COESM>BHT。

2.4 COESD及COESM總多酚、總黃酮含量的比較

總多酚、總黃酮為植物油中主要的抗氧化物質[32]。COESD抗氧化活性及對LDL氧化修飾的抑制能力均強于COESM。為進一步分析其中的原因，本試驗進一步對這2種丁香油所含的抗氧化活性主要物質——總多酚及總黃酮含量進行了測定，測定結果如圖11、12所示。

通過圖12、13可知，COESD中總多酚含量顯著高于COESM (P<0.01)；而盡管COESD總黃酮含量也比COESM高，但卻無顯著性差異。據文獻報道，丁香油中主要成分為丁香酚[9]。總多酚、總黃酮測定結果表明，COESD抗氧化能力及抑制LDL氧化能力均比COESM更強的原因很可能是其含有更高含量的總多酚、總黃酮。

不同大寫字母表示不同樣品之間總多酚含量具有極顯著性差異(P<0.01)

圖12 總多酚含量比較

Figure 12 The Comparison of total polyphenols

圖13 總黃酮含量比較Figure 13 The Comparison of total flavonoids

3 結論

本試驗采用水蒸氣蒸餾和索式提取這2種最常用的方法提取得到水蒸氣蒸餾丁香油(COESD)和索式提取丁香油(COESM)，然后對COESD和COESM得率、外觀、抗氧化及抑制LDL氧化能力進行了比較。結果發現，COESD外觀色澤清亮、透明，得率為17.79%，COESM外觀色澤為棕褐色，得率為20.30%；盡管COESD得率稍低于COESM，但COESD抗氧化能力(DPPH自由基清除率、總還原力、總抗氧化能力及FRAP法抗氧化能力)卻高于COESM(P<0.05或P<0.01)；COESD對LDL氧化的抑制能力(Trp熒光淬滅、脂褐素及總熒光產生量、MDA修飾Lys殘基熒光變化和全波長掃描比較)也強于COESM；通過進一步測定組成成分發現，COESD抗氧化及抑制LDL氧化能力更強的主要原因是含有更多量的總多酚及總黃酮。由此可見，COESD油的品質好于COESM，但是其得率偏低是該技術的限制因素。后續應進一步提高COESD得率以及比較這兩種技術的經濟成本；采用其它提取技術所得丁香油抗氧化及抑制LDL氧化能力如何，COESD與COESM所含抗氧化成分的差別及脂肪酸組成也有待繼續探索。