檸檬果汁主要水溶性成分分析及對高脂誘導L-02肝細胞氧化損傷影響的研究

匡文玲，李佳，韓林,，蔣永波,3，邱玲嵐，汪開拓,3*，王敏*

1(重慶三峽學院 生物與食品工程學院，重慶，404100)2(西北農林科技大學 食品科學與工程學院，陜西 楊凌，712100)3(重慶匯達生物科技股份有限公司，重慶，402660)

檸檬是蕓香科(Rutaceae)柑橘屬(Citrus)常綠小喬木，廣泛種植于我國四川、重慶、廣東、廣西和福建等省市，種植面積達88.7 億m2，主要栽培品種為尤力克[1-2]。檸檬果實富含精油、有機酸、黃酮、維生素等多種活性營養成分，具有抗氧化、抗炎癥、抑菌和降壓降脂等功效，特別是檸檬皮中的檸檬苦素，在殺菌、殺蟲以及抗癌等方面效果良好[3-6]。研究發現，檸檬果皮和果肉中均含有豐富的多酚，其中在果皮中含量較高。同時，不同品種檸檬中酚酸和類黃酮含量差異較大，尤力克檸檬中總酚含量顯著高于小青檸、青檸檬和香水檸檬3個品種[1,7]。BARRECA等[8]利用高效液相色譜-二級管陣列-電噴霧-串聯質譜法在檸檬果汁中發現了多種黃酮類成分，如橙皮苷(4.29 mg/L)和圣草枸櫞苷(2.10 mg/L)等，體外抗氧化活性試驗表明，檸檬果汁可有效清除ABTS陽離子自由基和DPPH自由基，顯示了良好的抗氧化活性。然而，檸檬果汁的成分組成尚未完全明確，并且有關檸檬果汁成分的研究報道極少。

本研究采用HPLC-MS/MS技術，分析了檸檬(品種為尤力克)果汁中的主要成分，并在高脂誘導的L-02肝細胞氧化損傷模型中，研究了檸檬果汁的抗氧化活性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬果汁(品種為尤力克)，重慶市潼南區匯達檸檬科技集團有限公司飲料加工廠；L-02(HL-7702)人肝正常細胞，美國ATCC；DMEM高糖培養基，Gibco公司；胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)，BI公司；胰蛋白酶、硫酸鏈霉素，南京生興生物技術有限公司；注射用青霉素鈉，蘇州二葉制藥有限公司；MTT細胞增殖及細胞毒性檢測試劑盒(C0009)、活性氧檢測試劑盒(S0033S)、CuZn/Mn-SOD活性檢測試劑盒(S0103)、BCA蛋白濃度測定試劑盒(P0012S)，碧云天生物技術；SOD2抗體、Cell Signaling Technology；GAPDH抗體、Bioworld Technology。

1.2 儀器與設備

LC-30A+TripleTOF5600+高分辨離子淌度液質聯用儀，AB SCIEX公司；DMi8型倒置熒光顯微鏡，Leica公司；ChemiDocXRS+型化學發光成像系統，美國伯樂公司；LGJ-25C型真空冷凍干燥機，北京四環儀器廠；QuantStudio 6 Flex熒光定量PCR儀，Lifte Technologies。

1.3 實驗方法

1.3.1 檸檬果汁的制備和冷凍干燥

檸檬果實按如下工藝流程制備得到檸檬原汁：洗果→磨油→全果壓榨→過濾→均質→脫氣→UHT滅菌→灌裝，檸檬果汁用0.22 μm水相微孔濾膜過濾后進行冷凍干燥，得到檸檬果汁凍干粉，-20 ℃保存，備用。

1.3.2 HPLC-MS/MS分析

采用HPLC-MS/MS對檸檬果汁中的主要成分進行分析[9-10]。HPLC條件：色譜柱為島津Shim-packXR-ODS(100 mm×2.0 mm,2.2 μm)；流動相A為超純水(加入體積分數0.1%的甲酸)，流動相B為乙腈；流速0.4 mL/min；柱溫40 ℃；進樣量為10 μL；梯度洗脫條件為0～9 min，5%～95% B；9～10 min，95% B；10～11 min，95%～5% B；11～14 min，5% B。

質譜條件：IDA采集模式；掃描范圍100～2 000(MS)，50～2 000(MS/MS)；離子源：ESI(negative)；霧化氣：50 psi；輔助氣：50 psi(1 psi=6 894.757 Pa)；離子源溫度550 ℃；噴霧電壓-4 500 V。

1.3.3 細胞培養

L-02細胞采用高糖DMEM培養基培養，并添加質量分數10%的胎牛血清，100 μg/mL青霉素和100 μg/mL鏈霉素，培養條件為5% CO2、37 ℃。當細胞生長至85%左右融合度時，使用質量分數0.25%胰蛋白酶消化細胞，進行傳代處理，本試驗所用細胞均為3～15代[11]。

1.3.4 細胞活性試驗

將L-02細胞接種于96孔板中，待細胞生長至75%左右，加入不同質量濃度(0.1、1.0、2.0和3.0 mg/mL)的檸檬果汁共孵育24 h，吸除各孔中的培養基，用PBS清洗2～3次后，再加入0.5 mg/mL的MTT染色液10 μL，避光孵育4 h，再加入100 μL的Formanzan溶解液，靜置繼續孵育，待孔板內紫色的結晶完全溶解后，在570 nm下測定吸光度。以空白對照組的吸光度為100%，計算不同濃度檸檬果汁對L-02細胞增殖的影響(以百分比表示)。

1.3.5 細胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平檢測

將細胞接種于6孔板中，待生長至85%左右，用PBS清洗細胞3次，再加無血清培養基饑餓處理3 h，然后按如下實驗分組處理24 h后，棄去培養基，加入ROS檢測探針DCFH-DA(10 μmol/mL)，置于37 ℃，避光孵育30 min，再用PBS洗掉未與細胞結合的探針染料，利用倒置熒光顯微鏡進行觀察。

實驗分組如下：

(A)空白組：高糖無血清DMEM培養基培養；

(B)高脂組：高糖無血清DMEM培養基孵育+100 μmol/mL的棕桐酸培養；

(C)檸檬果汁組：加入1.0 mg/mL的檸檬果汁預保護30 min后，再與100 μmol/mL的棕桐酸共孵育。

1.3.6 抗氧化酶活性檢測

將細胞接種于6孔板中，待生長至融合度為85%左右，用無血清培養基饑餓處理3 h，再按1.3.5分組處理24 h后，棄去培養基，用預冷的PBS清洗3次，加入80 μL細胞裂解液，用刮刀收集細胞，充分振蕩后，于4 ℃下10 000 r/min離心5 min，取上清液按照SOD酶活性檢測試劑盒說明進行檢測，同時進行BCA蛋白定量。

1.3.7 線粒體數量的檢測

根據線粒體DNA(mtDNA)表達量的多少判斷細胞中線粒體的數量。L-02細胞經過18 h處理后，利用TIANamp Genomic DNA提取試劑盒提取細胞中的DNA，分別選用ND1和nuclear18S基因作為標記表示mtDNA和總的DNA(tDNA)含量，然后采用qRT-PCR進行定量檢測。ND1和nuclear18S基因的上游引物為ATGGCCAACCTCCTACTCCT和ACGGACCAGAGCGAAAGCA，下游引物為GCGGTGATGTAGA-GGGTGAT和GACATCTAAGGGCATCACAGAC，結果以mtDNA/tDNA表示[11]。

1.3.8 Western blot試驗

L-02細胞按1.3.5分組，處理12 h后，棄去培養基，用預冷的PBS清洗3次，加入含1 mmol/L 苯甲基磺酰氟(PMSF)的radio-immunoprecipitation assay(RIPA)細胞裂解液，收集細胞，進行BCA蛋白定量，然后加入1×的上樣緩沖液，沸水煮10 min使蛋白變性，-20 ℃保存，備用。樣品中的蛋白質經過電泳分離，濕轉至聚偏氟乙烯(PVDF)膜上，然后置于質量分數5%脫脂牛乳中封閉2 h，用Tris-HCl Tween 20(TBST)清洗3次，置于一抗中4 ℃孵育過夜，加入TBST緩沖液清洗3次后，再孵育二抗(37 ℃，2 h)，二抗回收后，再次用緩沖液TBST清洗，然后進行顯影和拍照。利用ImageJ軟件對膜上的目標蛋白條帶進行定量分析和比較。

1.3.9 數據統計與分析

利用GraphPad prism7對試驗數據進行分析和處理，結果以平均值±SD表示。P<0.05表示差異顯著，用*表示，P<0.01表示差異極顯著，用**表示。

2 結果與分析

2.1 檸檬果汁中的成分分析

采用高效液相色譜-質譜聯用儀對檸檬果汁中的主要成分進行分析，結果如表1所示。由表1可知，從檸檬果汁中共鑒定出31個化合物，包括根皮苷、牡荊苷、柚皮苷和虎杖苷等黃酮類化合物，奎寧酸、蘋果酸和檸檬酸等有機酸，天冬氨酸和絲氨酸等氨基酸以及維生素B2等等。研究表明，檸檬果汁中含量豐富的黃酮類化合物，如柚皮苷和根皮苷[12-13]，以及有機酸，如奎寧酸[14]、蘋果酸[15]和檸檬酸[16]等，均可有效清除自由基，這預示著檸檬果汁也具有良好的抗氧化活性，因此，本實驗在細胞水平進一步研究了檸檬果汁對高脂誘導L-02肝細胞氧化損傷的改善作用。

表1 檸檬果汁經HPLC-MS/MS鑒定的主要成分Table 1 Main components of lemon juice analyzed by HPLC-MS/MS

2.2 檸檬果汁對L-02細胞活性的影響

不同質量濃度(0.1、1.0、2.0和3.0 mg/mL)的檸檬果汁對L-02細胞的活性影響如圖1所示。由圖1可知，當ρ(檸檬果汁)<2.0 mg/mL時，對細胞的活力沒有顯著的影響，ρ(檸檬果汁)>3.0 mg/mL時，細胞活力顯著降低。因此，后續試驗均采用質量濃度1.0 mg/mL開展。

圖1 檸檬果汁對L-02細胞活性的影響Fig.1 Effect of lemon juice on the cellular activity of L-02

2.3 檸檬果汁對高脂誘導L-02細胞中ROS水平的影響

由圖2可知，高脂處理24 h可顯著增加L-02細胞中ROS的水平，表現為熒光強度較強，與1 mg/mL的檸檬果汁共孵育，L-02細胞中ROS的水平明顯降低，與空白組幾乎沒有顯著性差異，表明檸檬果汁可顯著減少細胞中ROS的積累，緩解高脂誘導的細胞氧化損傷，發揮有效的抗氧化活性。

圖2 檸檬果汁對L-02細胞中ROS水平的影響Fig.2 Effect of lemon juice on the ROS level in L-02

2.4 檸檬果汁對L-02細胞中SOD活性的影響

由圖3可知，與空白組相比，高脂處理組L-02細胞中SOD酶的活力下降了47.9%，僅為43.84 U/mg protein，而與檸檬果汁共孵育后，SOD酶的活性大大提升，恢復至76.71 U/mg protein。說明檸檬果汁可顯著提高L-02細胞中SOD酶的活性，從而加快對ROS的清除作用。

圖3 檸檬果汁對L-02細胞中SOD酶活力的影響Fig.3 Effect of lemon juice on the activity of SOD in L-02

2.5 檸檬果汁對L-02細胞中線粒體數量的影響

分別選用ND1和nuclear18S基因作為標記表示細胞中mtDNA和總DNA(tDNA)的含量，然后采用qRT-PCR進行定量檢測。由圖4可知，與空白組相比，高脂處理可顯著減少L-02細胞中線粒體的數量，而檸檬果汁處理對細胞中線粒體的數量具有明顯的提升。維持線粒體的正常功能可顯著減少細胞中ROS的積累，新生成的線粒體可高效完成ROS的清除[17]。因此，檸檬果汁處理促進L-02細胞中線粒體的合成，可有效降低ROS的生成和積累。

圖4 檸檬汁處理對L-02細胞中線粒體數量的影響Fig.4 Effect of lemon juice on the number of mitochondrion in L-02

2.6 檸檬果汁對L-02細胞中SOD2表達量和活性的影響

圖5 檸檬果汁對L-02細胞中SOD2酶表達量的影響Fig.5 Effect of lemon juice on the expression of SOD2 in L-02

3 結論

本研究采用HPLC-MS/MS對檸檬果汁中的主要成分進行了分析，鑒定出了31個化合物，包括根皮苷、牡荊苷、柚皮苷和虎杖苷等黃酮類化合物，奎寧酸、蘋果酸和檸檬酸等有機酸，天冬氨酸、絲氨酸等氨基酸和維生素B2等。同時，檸檬果汁處理可通過促進細胞中的線粒體合成和恢復SOD2蛋白的表達量，提高SOD酶的活性，從而減少細胞中ROS的產生與積累，發揮抗氧化活性，有效改善高脂誘導的L-02肝細胞氧化損傷。本研究結果表明，檸檬果汁中含有豐富的抗氧化活性成分，在細胞中可通過激活抗氧化酶活性，發揮自由基清除能力，為提升檸檬果汁的功能價值提供了有效的參考。