紫莧籽粒提取物的抗氧化特性

王云峰，金鐵巖，王龍宇，王宇婷，熊思瑞

延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院（延吉 133002）

近幾年的科學(xué)研究證實(shí)，谷物中存在著相當(dāng)多的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，包括黃酮類化合物、多酚類化合物、維生素、氨基酸，以及礦物質(zhì)等成分[1]，這些物質(zhì)對(duì)于高血壓、高血脂、糖尿病以及心腦血管等疾病有著潛在的抑制作用，因此谷物也被視為健康膳食寶塔的重要組成部分，約占每日膳食總量的20%[2]。

假谷物是指一類和谷物生理結(jié)構(gòu)相似的闊葉作物，但卻與傳統(tǒng)谷物沒(méi)有植物學(xué)上的親緣關(guān)系。假谷物是一種富含不飽和脂肪酸的高淀粉無(wú)麩質(zhì)膳食，能為人類提供高質(zhì)量的蛋白質(zhì)。所以它是一種重要的能量來(lái)源物質(zhì)[3]。另外，它還含有重要的營(yíng)養(yǎng)元素以及生物活性成分，如多酚、黃酮和角鯊烯等[4]。紫莧籽粒所含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與谷物相近，有些假谷物的蛋白質(zhì)含量稍高于谷物，可以被研磨成細(xì)細(xì)的粉末進(jìn)行沖食，甚至可以作為主食或代替主食[5]。從植物學(xué)角度來(lái)看，紫莧籽粒、蕎麥和藜麥它們屬于雙子葉植物，并非真正的谷物[6]。而大多數(shù)全谷物（如小麥、大麥、玉米等）屬于單子葉植物，因此紫莧籽粒、蕎麥和藜麥等被稱為“假谷物”，因?yàn)樗某煞趾凸δ芘c全谷物相似。現(xiàn)今，越來(lái)越多的學(xué)者和研究人員從假谷物中發(fā)現(xiàn)具有保健功效的生物活性成分，并且假谷物可代替全谷物，為部分對(duì)全谷物過(guò)敏的群體提供了營(yíng)養(yǎng)均衡的替代品[7]。所以，假谷物已經(jīng)成為食品科學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)重要課題。

紫莧籽粒（amaranth）與蕎麥、藜麥類似，也不是真正的谷物，屬于假谷物范疇。同時(shí)，紫莧籽粒的功能和組成與大米、藜麥、高粱等谷類類似，且不含麩質(zhì)，現(xiàn)在已被列入到常規(guī)谷物食品中[8]。紫莧籽粒的粒徑很小，呈雙凸?fàn)睿伾庶S、紫黑色，是一種與谷類類似的作物，紫莧籽粒含有豐富蛋白質(zhì)和多酚，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。紫莧籽粒粉末可用于食品加工、化妝品制造以及飼料添加劑等方面，在國(guó)外已廣泛栽培植株。不同于大多數(shù)單子葉谷物（例如小麥、大米、大麥），紫莧籽粒是一種雙子葉植物[6-8]。它具有良好的適應(yīng)性，可在3 300 m以上的高度生長(zhǎng)，也可以適應(yīng)各種嚴(yán)苛的環(huán)境（鹽堿、酸性或堿性土壤：干燥；低溫和高溫）[9]，所以是一種很有潛力的耐旱作物。紫莧籽粒菜葉是一種一年中大部分時(shí)間都可以迅速生長(zhǎng)的植物，由于其種子和葉片具有極好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，所以經(jīng)常被非洲東部地區(qū)的居民當(dāng)作一種蔬菜來(lái)吃[10]。這種既古老又富有營(yíng)養(yǎng)的谷物引起了人們的注意[11]。紫莧籽粒也成為了一種健康的無(wú)麩質(zhì)膳食中的代用品[12]。研究顯示，多酚類物質(zhì)具有抗衰老、抗炎癥等功能，而這些功能都與其抗氧化能力（即清除自由基能力）息息相關(guān)[13]，常被應(yīng)用于保健食品和一般食品中，以提高產(chǎn)品的保質(zhì)期。但目前尚無(wú)有關(guān)紫莧籽粒抗氧化活性、抗腫瘤活性及其他活性的確切資料。目前市場(chǎng)上使用的紫莧籽粒多用于畜牧業(yè)和飼料工業(yè)，并未得到很好的應(yīng)用。因此，如何更好地發(fā)揮天然植物的作用，研究紫莧籽粒的抗氧化能力就成了一個(gè)十分重要的課題。

結(jié)合紫莧籽粒研究目的和研究現(xiàn)狀，此試驗(yàn)分析了紫莧籽粒在不同溶劑提取物中總多酚和總黃酮含量，以及提取物對(duì)DPPH、ABTS自由基的清除能力，找出最優(yōu)提取溶劑，希望為紫莧籽粒的食品科學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能為今后紫莧籽粒抗氧化性的評(píng)價(jià)提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

紫莧籽粒（琿春市密江鎮(zhèn)下洼子村）；甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、正丁醇（分析純，天津市科密歐試劑有限公司）；福林酚、DPPH 試劑、沒(méi)食子酸、蘆丁（上海市麥克林生化科技有限公司）；過(guò)硫酸鉀、碳酸鈉（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）；ABTS 溶液（上海源葉生物科技有限公司）；維生素C（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備

FA-N/JA-N電子天平（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；FA1104分析天平（上海市精科天平公司）；101B電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津泰斯特儀器有限公司）；SY-2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器有限公司）；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）；FD-1A-50真空冷凍干燥機(jī)（上海豫明儀器有限公司）；U-3900紫外分光光度計(jì)（日立高科技公司）。

1.2 方法

1.2.1 活性成分的提取

準(zhǔn)確稱取500 g預(yù)處理后的紫莧籽粒粉，按料液比1∶30（g/mL）與體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇溶液混合均勻，攪拌提取24 h，重復(fù)提取3次，進(jìn)行抽濾，合并3 d的濾液，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在60 ℃并減壓的條件下進(jìn)行旋蒸濃縮，除去絕大部分的溶劑后，在真空凍干機(jī)中進(jìn)行凍干24 h以上，直至粉末狀，最終得到139.545 9 mg醇類粗提物粉末。留取5 mg粗提液進(jìn)行下一步分析，將其余樣品與500 mL正己烷、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇、蒸餾水進(jìn)行連續(xù)萃取，再在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中進(jìn)行減壓濃縮，去除大部分溶劑，并冷凍干燥，獲得5種不同的溶劑粉末。在分析之前，用50 mL的無(wú)水乙醇將5 mg的粗提取物和5 mg不同的組分溶解。

1.2.2 總多酚含量測(cè)定

文中采用的方法是福林-酚（Folin-Ciocalteu）比色法。

1.2.2.1 沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

參考黨斌[14]的方法進(jìn)行制備。

1.2.2.2 不同溶劑提取物的總多酚含量測(cè)定

總酚含量測(cè)定參照文獻(xiàn)[11]。樣品中總酚含量按式（1）計(jì)算。

式中：P為通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到的含量，μg；M為樣品質(zhì)量，g。

1.2.3 總黃酮含量測(cè)定

文章為對(duì)比紫莧籽粒6種溶劑提取物的總黃酮含量提取效果，采用GB 1886.89——2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 甘草抗氧化物》中的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

參考薛瓊等[15]對(duì)綠豆衣和綠豆仁中黃酮含量的測(cè)定與比較的方法制備。

1.2.3.2 不同溶劑提取物的總黃酮含量測(cè)定

取2 mL用上述提取液樣品，按照蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液制配方法制配待測(cè)溶液。提取物中總黃酮的含量以蘆丁當(dāng)量表示，單位為mg/g。樣品中總黃酮含量按公式（2）計(jì)算[24]。

式中：P為通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到的含量，μg；M為樣品質(zhì)量，g。

1.2.4 DPPH自由基清除性能測(cè)定

參考慕鈺文等[13]的方法。按照式（3）可以計(jì)算推導(dǎo)出DPPH自由基清除能力。

式中：R為DPPH自由基清除率，%；A0為空白吸光度；A1為樣品吸光度；A2為對(duì)照吸光度。

1.2.5 ABTS自由基清除性能測(cè)定

總黃酮含量測(cè)定按照張?chǎng)蝃11]的試驗(yàn)步驟進(jìn)行。計(jì)算紫莧籽粒提取物對(duì)ABTS自由基清除率（%），按式（4）計(jì)算。

式中：A1為ABTS工作溶液+蒸餾水的吸光度；A0為ABTS工作溶液+紫莧籽粒提取物的吸光度。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±SD）形式表示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及柱形圖均采用2016 Excel軟件進(jìn)行作圖和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SPSS 25.0軟件進(jìn)行差異分析，所有試驗(yàn)均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溶劑提取對(duì)紫莧籽粒多酚含量的影響

2.1.1 沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線，方程為y=0.109x-0.010 5（R2=0.997 9），如圖1所示。在測(cè)試濃度范圍內(nèi)沒(méi)食子酸濃度與其在750 nm處的吸光度存在良好的線性關(guān)系。

圖1 沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.2 不同溶劑提取紫莧籽粒所得的提取物的多酚含量測(cè)定

不同溶劑提取紫莧籽粒所得的提取物的多酚含量見(jiàn)表1。

表1 紫莧籽粒不同溶劑提取物的多酚含量 單位：mg/g

不同溶劑提取物濃縮干燥后制得的多酚得率，含量順序依次為80%乙醇相＞蒸餾水相＞甲醇相＞正丁醇相＞乙酸乙酯相＞正己烷相。其中，體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇相紫莧籽粒提取物多酚的含量最高，為19.86±0.72 mg/g，而正己烷相的多酚含量最低，僅有2.97±0.69 mg/g，這可能是因?yàn)榇妓旌咸崛∫焊欣谔崛∷苄院痛既苄缘亩喾游镔|(zhì)。結(jié)果與陸健等[16]對(duì)大麥總多酚的提取效果相似，但師聰?shù)萚17]在對(duì)不同溶劑提取覆盆子中的總多酚所得的含量進(jìn)行比較時(shí)發(fā)現(xiàn)，乙酸乙酯相比于其他有機(jī)溶劑具有較好的提取效率。綜上所述，樣品的溶劑種類、化學(xué)組成和物理特性對(duì)生物活性成分的提取效果都有較大影響。

2.2 不同溶劑提取對(duì)紫莧籽粒黃酮含量的影響

2.2.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。

圖2 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照上述方法，以橫坐標(biāo)為蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（x/μg·mL-1）、縱坐標(biāo)為吸光度（y），繪制出蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖2），得到線性回歸方程：y=0.019 48x-0.018 8（R2=0.993 9），線性相關(guān)性良好。結(jié)果符合比爾定律，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液在該范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。

2.2.2 不同溶劑提取紫莧籽粒總黃酮含量

不同溶劑提取紫莧籽粒總黃酮含量見(jiàn)表2。

表2 不同溶劑對(duì)黃酮類物質(zhì)提取效果的影響 單位：mg/g

6種提取物的總黃酮含量順序按從多到少排序，依次為80%乙醇相＞蒸餾水相＞甲醇相＞正丁醇相＞乙酸乙酯相＞正己烷相。結(jié)果證明，紫莧籽粒80%乙醇提取物總黃酮含量最高，達(dá)到16.58±0.37 mg/g，蒸餾水提取物效果次之，提取液中總黃酮的含量達(dá)到8.12±0.05 mg/g，正己烷提取物總黃酮的含量較低，僅有2.14±0.14 mg/g。其原因可能與糖基化合物在正己烷中的溶解度較小，黃酮類成分大多屬于中等極性有關(guān)，因此，在正己烷溶液中的溶解量較小。

2.3 不同溶劑提取對(duì)紫莧籽粒抗氧化活性比較

2.3.1 不同溶劑提取物對(duì)DPPH自由基清除性能的測(cè)定

通過(guò)分析對(duì)比紫莧籽粒不同溶劑提取物的抗氧化性與VC對(duì)DPPH自由基溶液清除率的相對(duì)差異，來(lái)確定紫莧籽粒的抗氧化活性水平。清除率越大，抗氧化活性也就越大。利用DPPH法來(lái)檢測(cè)紫莧籽粒不同溶劑提取物的抗氧化活性，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同溶劑提取物對(duì)DPPH自由基清除性能的測(cè)定

從圖3可以看出，在利用不同極性溶劑提取所得的紫莧籽粒提取物測(cè)定DPPH自由基清除率中，VC陽(yáng)性對(duì)照品的清除率最強(qiáng)，高達(dá)81.48%，說(shuō)明其抗氧化能力最好。提取物對(duì)DPPH自由基的清除能力順序?yàn)?0%乙醇相＞蒸餾水相＞甲醇相＞正丁醇相＞乙酸乙酯相＞正己烷相。其中，體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇作為提取劑提取紫莧籽粒的提取物的抗氧化活性有最大清除率，為38.46%，但是和VC相比要小，而正己烷相的抗氧化活性最低，僅達(dá)到7.26%。不同溶劑提取紫莧籽粒活性物質(zhì)的DPPH清除能力同樣存在顯著差異（P＜0.05）。

2.3.2 不同溶劑提取物對(duì)ABTS自由基清除性能的測(cè)定

通過(guò)ABTS自由基清除能力測(cè)定抗氧化能力的方法，也叫TEAC（Trolox Equal Antioxidant Capacity）法。它由于操作簡(jiǎn)單且效果明顯而被廣泛應(yīng)用于測(cè)定各種物質(zhì)抗氧化的分析。ABTS具有一個(gè)特征吸收峰，一般在734 nm處，在該處檢測(cè)其吸光度，并以此來(lái)評(píng)估對(duì)ABTS自由基清除能力，清除率越高，抗氧化能力越高。

利用ABTS自由基檢測(cè)紫莧籽粒不同溶劑的提取物的抗氧化活性，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同溶劑提取物對(duì)ABTS自由基清除性能的測(cè)定

圖4表示，在利用這6種不同溶劑提取紫莧籽粒所得的提取物對(duì)ABTS自由基清除率試驗(yàn)中，VC陽(yáng)性對(duì)照品的清除率最強(qiáng)，高達(dá)87.68%，說(shuō)明VC的抗氧化能力是這幾種測(cè)樣中效果最好的。提取物對(duì)ABTS+自由基的清除順序依次為80%乙醇相＞蒸餾水相＞甲醇相＞正丁醇相＞乙酸乙酯相＞正己烷相。其中，體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇提取紫莧籽粒所得的提取物抗氧化能力最強(qiáng)，達(dá)到40.97%，而正己烷相的抗氧化活性最低，僅達(dá)到10.86%。此結(jié)果與劉禹等[18]研究的高粱米不同溶劑提取物的抗氧化活性中ABTS法檢驗(yàn)結(jié)果不同。但結(jié)合前人的研究可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是假谷物還是普通谷物，它們對(duì)ABTS自由基的清除能力均不高。

3 結(jié)論

試驗(yàn)利用不同有機(jī)溶劑浸提紫莧籽粒，得到不同溶劑提取物，并對(duì)不同溶劑提取物中總多酚、總黃酮類物質(zhì)進(jìn)行抗氧化性研究，試驗(yàn)結(jié)果如下：

紫莧籽粒6種溶劑提取物的總酚含量提取效果最優(yōu)的為80%乙醇提取物，總多酚含量19.86±0.72 mg/g，而其他溶劑提取物多酚含量提取效果為80%乙醇相＞蒸餾水相＞甲醇相＞正丁醇相＞乙酸乙酯相＞正己烷相。紫莧籽粒6種溶劑提取物的總黃酮含量提取效果最優(yōu)的是80%乙醇提取物，黃酮含量可達(dá)16.58±0.37 mg/g，提取效果從強(qiáng)到弱為80%乙醇相＞蒸餾水相＞甲醇相＞正丁醇相＞乙酸乙酯相＞正己烷相。6種溶劑提取出的總多酚、總黃酮類物質(zhì)對(duì)DPPH自由基均具有一定的清除能力，清除效果最好的是體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇提取紫莧籽粒所得的提取物，可達(dá)38.46%。從6種溶劑提取出的總多酚、總黃酮類物質(zhì)對(duì)ABTS自由基也具有一定的清除能力，清除效果最好的是80%乙醇溶液提取紫莧籽粒所得的提取物，可達(dá)40.97%。從6種溶劑中提取的總多酚和黃酮類化合物的抗氧化活性間有一定差異。

紫莧籽粒80%乙醇作為提取溶劑，所得的提取物與其他提取溶劑的提取物相比具有更好的抗氧化性，它對(duì)DPPH自由基清除能力比其他溶劑提取物的清除效果更強(qiáng)，達(dá)到38.46%，它對(duì)于ABTS自由基的清除能力也是最優(yōu)的，清除率可達(dá)40.97%。試驗(yàn)比較了6種不同溶劑提取紫莧籽粒所得的提取物的總多酚和總黃酮的含量，結(jié)果證明：體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇相對(duì)于其他5種溶劑對(duì)紫莧籽粒總多酚和總黃酮的提取效果最優(yōu)，體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇是最理想的提取溶劑。但仍需要對(duì)其抗氧化性做出進(jìn)一步的研究，對(duì)其抗氧化作用及抗氧化機(jī)理做出進(jìn)一步的探討。