不同干燥方式對秋茄功能成分與生物活性的影響初探

夏其樂, 郝蓓瓊,2, 韓超, 曹艷, 楊祖泉, 劉晨星, 陳秋夏

(1.浙江省農業科學院 食品科學研究所 農業農村部果品產后處理重點實驗室 浙江省果蔬保鮮與加工技術研究重點實驗室, 浙江 杭州 310021;2.浙江農林大學 食品與健康學院, 浙江 杭州 311300; 3.浙江樹人學院 生物與環境工程學院, 浙江 杭州 310015;4.浙江省農業科學院 亞熱帶作物研究所, 浙江 溫州 325005)

新鮮的農產品和藥材含水量比較高, 難以長期存放。干燥處理可以有效減少農產品和藥材的水分含量、降低水分活度、控制原料質量, 避免受潮引發的蟲蛀和發霉等劣變[1]。自古以來, 干燥是食藥材的重要加工環節, 唐代孫思邈著 《千金翼方》中就有記載: “夫藥采取, 不以陰干曝干, 雖有藥名, 終無藥實。[2]” 但這個過程同時會破壞原材料的功能成分結構和生物活性, 所以針對不同的原材料探究出合適的干燥方式, 在延長儲藏期的同時最大限度地保持其活性成為關鍵的問題。

紅樹林系統在防風固堤、促淤造陸、抵御自然災害、凈化海域環境、為海洋動物提供棲息地、維持生物多樣性等方面發揮著重要作用[3]。秋茄(Kandeliacandel) 為紅樹科 (Rhizophoraceae) 秋茄屬 (kandelia), 是一種生長于濱海灘涂的海洋植物, 主要分布在福建、浙江和臺灣等我國南方地區以及東南亞國家[4]。《現代本草綱目》 中記載秋茄的各部位均可用作藥材, 它的藥效功能來源于其中所含有的黃酮、萜類、酚類、多糖等內源成分,使得秋茄在抗氧化、抗腫瘤、降血糖和抑菌等方面均表現出顯著的藥理活性[4-6]。

秋茄作為一種富含活性物質的天然海洋植物資源, 具有巨大的發展潛力。目前, 關于秋茄加工處理的相關研究不多, 不同干燥方式對秋茄功能成分和生物活性的影響未見相關報道。現階段對秋茄干燥工藝的相關研究具有實際意義, 為進一步提取、分離新的天然活性成分提供了可能。本研究比較了經不同干燥方式后的秋茄的功能成分及生物活性變化, 篩選出最適合工業化生產的秋茄干燥工藝, 為生產加工過程中的秋茄質量控制提供了理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 主要的儀器與試劑

ME204E 電子分析天平 (瑞士Mettler Toledo 儀器 公 司); Five Easy plus pH 計 (瑞 士 Mettler Toledo 儀器公司); UV-1800 紫外可見分光光度計(日本島津公司); SCIENTZ-10N 冷凍干燥機 (寧波新芝公司); XH-C 旋渦混合器 (金壇市白塔新寶儀器廠); Tecan Spark 多功能酶標儀 (瑞士Tecan 公司); SPX-250B-Z 生化培養箱 (上海博訊公司)。

葡萄糖標準品 (1 mg·mL-1)、齊墩果酸 (分析級)、沒食子酸 (國藥集團化學試劑有限公司);2, 2-聯苯基-1-苦基肼基 (DPPH, 96%)、二甲基亞砜 (DMSO, 99.7%)、2-2′-聯氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸-二胺鹽 (ABTS, 98%, 上海麥克林有限公司);α-葡萄糖苷酶、阿卡波糖 (≥95%,上海士鋒生物科技有限公司); 蘆丁標準品(≥97%)、對 硝 基 苯 基-β-D-吡 喃 半 乳 糖 苷(PNPG, 生物技術級, 99%, 上海源葉生物科技有限 公 司); 尼 羅 藍 (Dye content ≥75%, 美 國Sigma-Aldrich 公司)。

1.2 方法

1.2.1 秋茄來源、處理以及提取液制備

秋茄樣品采集于浙江省龍港市鰲江口, 采集日期為2021 年5 月31 日。秋茄樣品經廈門大學王文卿教授鑒定為紅樹科秋茄胎苗。將收集到的秋茄樣品充分洗凈、均勻切斷后分成3 組, 每組500 g,然后進行以下干燥處理:

陽光自然曬干 (簡稱 “曬干” ): 將秋茄樣品單層均勻平鋪于不銹鋼托盤上, 放置于通風良好、干燥、陽光直射的室外進行自然曬干至水分含量約10%。

熱風恒溫烘干 (簡稱 “烘干” ): 將秋茄樣品單層均勻平鋪于不銹鋼托盤上, 在60 ℃的烘箱恒溫烘干至水分含量約10%。

真空冷凍干燥 (簡稱 “凍干” ): 將秋茄樣品先置于-80 ℃冰箱預冷凍2 h, 均勻平鋪在凍干托盤上在-50 ℃, 真空度為50 Pa 同樣凍干至水分含量約10%。

參考翁夢婷[5]的方法對干燥后的樣品進行提取, 將不同干燥處理后的秋茄打粉過0.35 mm (50目) 篩, 放入離心瓶中按1 ∶10 的質量體積比用蒸餾水稀釋, 加水后在旋渦混合器上混合。接著在40 ℃水浴超聲提取30 min, 放入離心機5 000 r·min-1離心15 min, 過濾取濾液, 并將濾渣重復提取兩次, 合并濾液后得到秋茄提取液。

1.2.2 總黃酮含量測定

秋茄中總黃酮含量測定參考包強等[7]的方法。經測定得到標曲方程:Y=0.013 2X-0.009 (圖1中a), 標 準 曲 線 的 線 性 梯 度 為0、12、24、36、48、60、72 mg·L-1。

圖1 不同化學物質的吸光值標準曲線

將秋茄提取液稀釋5 倍, 取2.5 mL 于25 mL刻度試管中, 分別加1.0 mL 5% NaNO2溶液, 搖勻放置6 min, 加1 mL 10% Al (NO3)3溶液, 搖勻放置6 min, 加2.5 mL 4% NaOH 溶液, 用蒸餾水將其定容至25 mL, 振蕩搖勻后, 室溫靜置15 min, 以空試管調零, 在512 nm 下測吸光值D。對照已建立的標準曲線得到總黃酮含量。

1.2.3 總多糖含量的測定

秋茄中總多糖含量測定參考馬麗等[8]的方法。經測定得到標準曲線方程:Y=0.059 4X-0.001 5(圖1 中b), 標準曲線的線性梯度為0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 mg·L-1。將秋茄提取液稀釋40倍, 取2.0 mL 于25 mL 具塞試管中, 再加入1.0 mL 5%苯酚和5.0 mL 濃硫酸, 搖勻后置于沸水中水浴20 min, 取出后水浴冷卻10 min, 在490 nm處測定吸光值D。對照已建立的標準曲線得到總多糖含量。

1.2.4 總三萜含量的測定

秋茄中三萜含量測定參考張家敏等[9]的方法。經測定得到標準曲線方程:Y=0.045 9X-0.020 6(圖1 中c), 標準曲線的線性梯度為0、4、8、13、17、21 mg·L-1。將秋茄提取液稀釋2 倍, 取2.5 mL 于25 mL 比色管中, 氮吹溶劑至吹干, 加入0.5 mL 50 g·L-1的香草醛-冰乙酸和1.0 mL 高氯酸, 混合后60 ℃水浴20 min 冰水冷卻15 min 后加入3.0 mL 冰乙酸, 室溫靜置反應10 min, 最后于547 nm 處測吸光值。對照已建立的標準曲線得到總三萜含量。

1.2.5 總酚含量的測定

秋茄中三萜含量測定參考李培源等[10]的方法并做適當修改。經測定得到標準曲線方程:Y=0.096 5X-0.005 9 (圖1 中d), 標準曲線的線性梯度為0、0.8、2.4、4.0、5.6、7.2 mg·L-1。將秋茄水提物提取液稀釋5 倍, 取2.5 mL 于25 mL 容量瓶中, 加入2.5 mL Folin.Ciocalten 顯色劑, 搖勻, 再加入5 mL 5% Na2CO3溶液, 加水定容, 在25 ℃下避光放置反應1 h, 在750 nm 處測定其吸光值。總酚得率為總酚含量乘以提取液體積乘以稀釋倍數除以1 000 再乘以100。

1.2.6 ABTS 自由基清除率測定

參考張培月等[11]的方法測定ABTS 自由基清除能力。加入秋茄提取液0.1 mL 和4.0 mL ABTS自由基反應液, 避光靜置6 min, 在734 nm 處測定吸光值為A; 另設無水乙醇作為空白對照, 在734 nm 處吸光值為A0。清除率計算公式:

1.2.7 DPPH 自由基清除率測定

參考Yap 等[12]的方法測定DPPH 自由基清除能力。按表1 中數據加樣, 混勻, 暗處靜置30 min。以60%乙醇溶液調零, 在517 nm 處測定吸光值。清除率計算公式:

表1 DPPH 自由基清除率測定的各試管配制

1.2.8α-葡萄糖苷酶抑制率測定

參照李井雷等[13]的方法檢測了秋茄提取物對α-葡萄糖苷酶的抑制活性。選取阿卡波糖為陽性對照。在405 nm 處測量吸光值,α-葡萄糖苷酶的抑制率計算公式:

式中:A對照1是PNPG 溶液和樣品的混合物的吸光度;A對照2是PNPG 和酶的混合物的吸光度。

1.3 數據處理

各處理組的各指標檢測重復至少3 次, 剔除明顯異常的數據。采用IBM SPSS Statistics 26 軟件對測試數據進行均值的差異顯著性分析和皮爾遜線性相關分析 (Pearson correlation coefficient), 同組數據以平均值±標準偏差表示。在表示比較各組間均值的統計學差異時,P＜0.05 被認為在統計學上有顯著性。皮爾遜線性相關的顯著性結果以*表示P＜0.05,**表示P＜0.01。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對秋茄功能成分含量的影響

不同處理組的總黃酮、總多糖、總三萜和以及總酚含量測定的結果如表2 所示。在3 個不同的處理組中, 凍干處理秋茄的總黃酮、總酚和總三萜含量最高, 其總多糖含量介于另外兩組之間; 曬干處理秋茄的總多糖含量顯著高于其他兩組 (P＜0.05), 其總三萜含量與凍干處理結果接近且無顯著性差異 (P＞0.05); 烘干處理的秋茄4 種物質含量均顯著 (P＜0.05) 低于另外兩個處理組。吳勵萍等[14]

表2 干燥后秋茄總黃酮、總多糖、總三萜以及總酚的含量 (n=3) 單位: mg·g-1

指出, 凍干處理之所以在保留原料功能性成分方面優勢不明顯, 其原因可能是由于分解活性成分的氧化酶活性在低溫狀態下受到一定程度的抑制, 但這個過程是可逆的, 待凍干結束后一旦回溫, 酶活性得以恢復, 會繼續分解原料中的活性成分, 從而造成了含量的損失。吳勵萍等[14]采用真空冷凍干燥處理后的枸杞子的總多糖含量遠低于經微波干燥、紅外干燥、烘干處理過的總多糖含量,大約有20%的損失。同樣地, 王紅等[15]評價了6種不同干燥方法 (陰干、曬干、烘干、真空冷凍干燥、紅外干燥、微波干燥) 對芡實品質的影響,結果發現, 真空冷凍干燥后, 芡實中總多糖、總酚和總黃酮類物質含量分別下降了1.43、2.29、1.23 mg·g-1。廖素溪[16]通過4 種不同的方式 (熱風105 ℃干燥、蒸30 min 后80 ℃干燥、遠紅外105 ℃干燥和微波干燥) 對不同產地的鐵皮石斛進行干燥, 通過對比發現, 低溫干燥能更完整保留藥材的功能活性, 這為調整秋茄的干燥溫度提供了一定的參考。

2.2 不同干燥方式對秋茄的抗氧化活性以及降血糖能力的影響

不同干燥處理組的秋茄體外抗氧化和降血糖活性如表3 所示。曬干處理的秋茄ABTS 自由基清除率以及DPPH 自由基清除率最高且顯著高于另外兩組(P＜0.05),α-葡萄糖苷酶抑制率顯著低于另外兩組(P＜0.05); 凍干處理的秋茄α-葡萄糖苷酶抑制率最高, 而DPPH 自由基清除率最低; 烘干處理的秋茄ABTS 自由基清除率顯著低于其他兩組 (P＜0.05)。在本研究中, ABTS 與DPPH 自由基清除率結果以及體外α-葡萄糖苷酶抑制率的結果不完全一致。陳青等[17]研究了樹莓在干燥后體外的抗氧化活性, 發現ABTS 和DPPH 自由基清除能力的結果具有一致性。同時也有文章與本研究結果相似, 鄭善元等[18]

表3 不同干燥方式處理后秋茄的生物活性(n=3)單位:%

報道了不同單叢茶水提物的ABTS 與DPPH檢測結果不一致。遲曉君等[19]研究了老山芹在干燥后的抗氧化性變化, 發現微波干燥老山芹的自由基清除能力最強, 熱風干燥組的最差, 真空冷凍干燥效果一般。程毛等[20]提取了不同干燥處理后柚子皮中的多糖進行分析, 發現真空冷凍干燥最大程度保留了秋茄的體外降血糖活性, 這與本研究結論一致。農產品和中藥材體系, 僅僅通過化學評價或生物評價均無法全面評價整體質量與臨床功效[21]。為實現藥材在加工過程中更好的整體質量控制, 通常采用“質量標志物-生物活性” 關聯分析[22]。

2.3 皮爾遜線性相關分析

將不同干燥處理的秋茄的功能成分含量與生物活性結果結合起來進行皮爾遜線性相關分析, 從而挖掘秋茄中各種功能成分與生物活性潛在的聯系,同時為后續秋茄高值化利用的研究提供基礎, 分析結果如表4 所示。相關性分析結果發現, 秋茄的ABTS 自由基清除率與其總黃酮、總多糖、總三萜含量呈極顯著相關 (P＜0.01) 且相關系數均大于0.86, 說明秋茄中的多糖類、三萜類以及黃酮類物質貢獻了較強的抗氧化活性。DPPH 自由基清除率、α-葡萄糖苷酶抑制率與以上幾種功能物質的含量無顯著性相關 (P＞0.05)。DPPH 清除率與α-葡萄糖苷酶抑制結果呈極顯著性相關 (P＜0.01), 與ABTS 結果無顯著性相關 (P＞0.05)。

表4 各檢測指標之間的皮爾遜線性相關性分析

秋茄中提取的酚酸被認為具有很強的抗氧化活性, 其抗氧化活性與總酚含量呈顯著性相關 (P＜0.05)[22-24]。此外, 秋茄中的黃酮、三萜、多糖等功能成分也具有一定的抗氧化以及降血糖的活性[4,22-26]。唐嵐等[25]通過HPD722 樹脂純化分離秋茄后得到了總黃酮占比77.48%的提取物, 50 μg·mL-1黃酮溶液的DPPH 自由基清除率就可以達到78.57%。秋茄中復雜的成分可能是其粗提物的皮爾遜相關性分析結果無顯著性的主要原因。此外,屬于同一種大類的不同細分物質的生物活性也各不相同。翁夢婷[5]研究同樣發現, 秋茄的抗氧化活性與總酚含量高度顯著相關 (P＜0.01), 但是同屬于酚酸的游離酚酸、可溶脂酚酸以及可溶糖苷化酚酸等之間的抗氧化活性存在顯著性差異 (P＜0.05)。這可能是導致本研究中抗氧化的結果與總酚含量未呈顯著性相關 (P＞0.05) 的主要原因。

3 結論與討論

陽光自然曬干能最大限度地保留秋茄中的功能成分與生物活性, 可作為秋茄加工的最佳處理方式。吳秀彩等[27]歸納總結了秋茄中功能已被明確的化學成分, 包括12 種黃酮化合物、24 種萜類化合物、12 個酚酸化合物以及7 個糖苷化合物等。除抗氧化和降血糖功能外, 秋茄已被發現還有其他的藥用價值。符健[28]研究發現, 秋茄粗提物對大鼠的胃潰瘍癥狀具有顯著的改善作用。秋茄的粗取物同時被發現具有廣譜抑菌作用, 分離出3 個抑菌作用強于粗提物的單體化合物HS-2 (京尼平甙酸)、HS-4 (京尼平甙酸的衍生物, 名稱為10-(4′-羥 基-3′, 5′-二 甲 氧 基 苯 甲 酰 基) -京 尼 平 甙酸) 和HS-5 (未知單體化合物)。王小蒙[29]研究發現, 秋茄提取物對胰島素抵抗大鼠和2 型糖尿病大鼠的各相關指標有明顯的改善作用, 可以提高胰島素敏感性, 保護胰島細胞, 減緩肝細胞內脂肪的堆積。由此可見, 秋茄中含有的功能物質種類多、功能廣、活性強, 是一種極具發展潛力的植物原料, 干燥方式對其他功能成分及生物活性的影響還有待研究。

采收方式、切制方式、干燥方式、貯藏方式等諸多加工因素都會對其質量造成不同程度的影響,而且這些因素對藥材中細分功能成分的影響是不規律的[30-33]。本研究探索了干燥對秋茄功能成分及生物活性的影響, 為其加工過程中的質量控制提供了參考。