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花椒葉不同溶劑提取物抗氧化、清除亞硝酸鹽及抑菌活性對比研究

2025-08-07 00:00:00陳新宇張雪謝貞建
中國調味品 2025年7期
關鍵詞:無水乙醇亞硝酸鹽花椒

DOI:10.3969/j.issn.1000-9973.2025.07.012

Comparative Study on Antioxidant,Nitrite Scavenging and Antibacterial Activities of Different Solvent Extracts from

Zanthoxylum bungeanum Leaves CHEN Xin-yu1,ZHANG Xue1,XIE Zhen-jian1,2* (1.College of Food and Biological Engineering,Chengdu University, Chengdu 61OlO6,China; 2.Department of Science and Technology(Transformation Center of Scientific and Technological Achievements),Chengdu University,Chengdu 6lo1o6,China)

Abstract: In this study,with Zanthoxylum bungeanum leaves as the raw materials,ultrasonic extraction is performed on Zanthoxylum bungeanum leaves using different solvents (water, methanol,anhydrous ethanol,acetone,n-butanol,ethyl acetate),the content of active components in different solvent extracts are determined,and the efects of antioxidant activity,nitrite scavenging abilityand antibacterial activitiy are investigated. The results show that the content of total polyphenols in methanol extract is the highest of (94.77±0.56)mg/g ,and the content of total flavonoids in acetone extract is the highest of (32.47±0.24)mg/g The antioxidant activity results show that methanol extract has the strongest scavenging ability against DPPH radicals (IC50=(0.108±0.002)mg/mL) ,acetone extract has the strongest scavenging ability against ABTS radicals (IC50=(0.094±0.001)mg/mL) , and ethyl acetate extract has the strongest scavenging ability against hydroxyl radicals (IC50=(0.105±0.005)mg/mL) . The nitrite scavenging results show that the methanol extract has the strongest nitrite scavenging rate,which is 57.86% . In terms of bacteriostasis,different solvent extracts show diffrent bacteriostatic efects on the two experimental bacteria,among which,anhydrous ethanol extract has the best bacteriostatic effct,and different solvent extracts of Zanthoxylum bungeanum leaves have relatively good inhibitory efect on Staphylococcus aureus.Through the study,it is found that the extracts of Zanthoxylum bungeanum leaves have certain antioxidant activity, nitrite scavenging ability and bacteriostatic activity,which has further laid a certain theoretical basis for the development,extraction and utilization of Zanthoxylum bungeanum leaves.

Key Words: Zanthoxylum bungeanum leaves;total polyphenols;total flavonoids;antioxidantactivity; nitrite; antibacterial activity

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)屬于蕓香科、花椒屬落葉小喬木植物,花椒被譽為“調味之王”,具有固麻、增香、去腥、去膻等功效,還具有一定藥用價值,主要分布于中國四川、貴州、云南等地區[2]。花椒葉作為我國花椒生產和采收過程中最大的副產品,其資源十分豐富,但未得到很好的綜合利用,大量的花椒葉被棄置或燒毀[3]。研究表明,花椒葉富含黃酮、多酚、多糖、揮發油等活性成分,具有抑菌、抗氧化、降血壓、抗衰老、抗炎[4-9]等作用。

自由基是人體正常代謝過程中產生的物質,當自由基的產生超過身體的清除能力時,它們會對細胞和分子造成損害,導致多種健康問題。由于這些擔憂,食品科學家越來越多地用天然抗氧化劑取代合成抗氧化劑,這些抗氧化劑通常被認為更安全[10]。多年來,對天然產物生物活性成分的持續追求,以盡量減少與自由基相關的健康危害一直是研究的重點[]

亞硝酸鹽廣泛存在于自然界中,是氮循環中重要的一部分[12]。人體所攝取的亞硝酸鹽主要來源于蔬菜和肉類產品,常作為食品添加劑使用[13]。科學研究表明過量食用亞硝酸鹽會產生致癌物亞硝胺[14],該類物質可誘發食物中毒[15]、胃癌和食管癌等癌癥的發生[16]。通過研究發現,許多天然植物萃取物能與亞硝酸鹽發生反應,從而減少食品中含有的亞硝酸鹽含量[17-18],但目前關于花椒葉提取物清除亞硝酸鹽的研究鮮有報道。

金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和大腸埃希氏菌(Escherichiacoli)是最常見的食源性病原菌[19]。其污染食品后,在適當的條件下可引起食物中毒、腦膜炎、肺炎等疾病[20-22]。金黃色葡萄球菌廣泛存在于空氣、水、動物的排泄物中[23]。大腸桿菌是一種寄生于人體腸道內的革蘭氏陰性細菌,在一定的條件下可引起人和動物的腸胃道、組織器官感染[24]]

本實驗選用6種不同極性溶劑(水、甲醇、無水乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯)對花椒葉進行提取,對總多酚和總黃酮活性成分含量進行測定,以DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率、羥自由基清除率來評價抗氧化能力,測定亞硝酸鹽清除能力以及對細菌的抑菌能力。該研究將拓寬花椒葉的應用領域,為今后開發利用花椒葉資源提供參考。

1材料與方法

1.1材料

九葉青花椒葉:采自資中縣婷陽花椒種植家庭農場,花椒成熟季采用以采代剪、低溫烘干制成。

1.2 試劑

蘆丁標準品、沒食子酸標準品、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、過二硫酸鉀:上海麥克林生化科技股份有限公司;福林酚試劑、1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)、2,2′ -聯氮雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸二銨鹽(ABTS):上海源葉生物科技有限公司;氯化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無水碳酸鈉、無水乙醇、乙酸乙酯、甲醇、H2O2 、正丁醇、丙酮、水楊酸(均為分析純):科隆化學品有限公司。

實驗菌株大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌:均來自實驗室。

1.3 儀器與設備

DHG-9140B電熱恒溫鼓風干燥箱、DHP-9050B電熱恒溫培養箱上海瑯汗實驗設備有限公司;SB5200DT超聲波振蕩儀寧波新芝生物科技股份有限公司;BS110S電子天平賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;FW-400A高速萬能粉碎機北京中興偉業儀器有限公司;CT14RD臺式高速冷凍離心機上海天美生化儀器設備工程有限公司;UV-5100B紫外可見分光光度計上海元析儀器有限公司;RE-2000A旋轉蒸發儀上海亞榮生化儀器廠;LDZX-75KBS立式高壓蒸汽滅菌鍋上海申安醫療機械廠;JJ-CJ-2FD超凈工作臺蘇州市金凈凈化設備科技有限公司。

1. 4 實驗方法

1. 4.1 樣品處理

取干燥花椒葉用粉碎機粉碎,并過80目篩,將加工好的花椒葉粉裝入錐形瓶中保存備用。

參考文獻[25]的方法并稍作修改,準確稱取花椒葉粉末 1.0g ,置于6個錐形瓶中,按料液比 1:25 分別加入水、甲醇、無水乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯溶劑后,超聲波200W提取 20min ,以 8000r/min 離心 15min ,提取3次,收集并合并上清液,將濾液減壓濃縮,定容至100mL ,保存于冰箱中備用。

1.4.2 黃酮含量測定

參考文獻[26]的方法并稍作修改,采用紫外分光光度法測定蘆丁中總黃酮含量。以蘆丁標準品繪制標準曲線,得到回歸方程: y=0. 075 6x+0. 003 3,R2= 0.9988,根據回歸方程計算總黃酮含量 (mg/g) 。

1.4.3 總多酚含量測定

參考文獻[27]的方法并稍作修改,采用Folin-Ciocalteu比色法測定總多酚含量。以沒食子酸標準品繪制標準曲線,得到回歸方程: y=0.0792x+0.0572,R2=0.9991 根據回歸方程計算總多酚含量 (mg/g) 。

1.4.4 DPPH自由基清除能力測定

參考文獻[28]的方法并稍作修改,吸取 2mL 不同質量濃度的提取物,再加入 2mL0.2mmol/L DPPH溶液混合,用無水乙醇溶液作空白對照,在避光條件下放置 30min ,并在 517nm 處測定吸光度值,記為 A1 ;用無水乙醇代替樣品,測定與DPPH溶液的吸光度值,記為A0 ;測定樣品與無水乙醇的吸光度值,記為 A2 ;以 vc 作為陽性對照,每組實驗重復3次。DPPH自由基清除率按下式計算:

DPPH自由基清除率 (%)=[1-(A1-A2)]/A0×100% 1.4.5ABTS自由基清除能力測定

參考文獻[29]的方法并稍作修改,分別吸取 1mL 不同濃度的提取物溶液置于 10mL 容量瓶中,加入2.0mL ABTS反應液,振蕩混勻后,避光放置反應6min ,以無水乙醇為空白對照,在 734nm 處測定吸光度值,記為 A1 ;以同等體積無水乙醇代替ABTS反應液,測定吸光度值,記為 A2 ;以同等體積無水乙醇代替樣液,測定吸光度值,記為 A0 ;以 vc 作為陽性對照,每組實驗重復3次。ABTS自由基清除率按下式計算:

ABTS自由基清除率 (%)=[A0-(A1-A2)]/A0×100%

1.4.6羥自由基清除能力測定

參考文獻[30]的方法并稍作修改,加入 2mL9mmol/L 硫酸亞鐵溶液、 2mL 9mmol/L 水楊酸-乙醇溶液,2mL 過氧化氫溶液,分別吸取 2mL 不同濃度的樣品溶液,振蕩混勻,置于 水浴中加熱 30min ,以蒸餾水作為空白對照,在 510nm 處測定樣品的吸光度值,記為 A0 ;以同等體積硫酸亞鐵溶液、水楊酸-乙醇溶液和樣品溶液作為 A2 ,測定其吸光度值;以硫酸亞鐵溶液、水楊酸-乙醇溶液和過氧化氫作為 A2 ,測定其吸光度值;以 vc 作為陽性對照,羥自由基清除率按下式計算:

羥自由基清除率 (%)=[1-(A1-A2)]/A0×100%

1.4.7 亞硝酸鹽清除率測定

參考文獻[31的方法并稍作修改,分別加入不同質量濃度的花椒葉提取物,再加入 5μg/mLNaNO2 溶液2mL ,振蕩搖勻,置于 37°C 水浴條件下反應 20min 取出,加入 0.4% 對氨基苯磺酸 2mL ,搖勻靜置 5min ,再加入質量分數為 0.2% 的鹽酸萘乙二胺 1mL ,搖勻,用蒸餾水定容至刻度線,靜置 15min ,于波長 538nm 處測定吸光度值 A1 ,以蒸餾水替代花椒葉提取液測定吸光度值 A2 ,以蒸餾水替代 NaNO2 溶液為空白對照測定吸光度值 A3 ;以 vc 作為陽性對照,每組實驗重復3次,按下式計算花椒葉提取物對亞硝酸鹽的清除率:

亞硝酸鹽清除率 (%)=(A2+A3-A1)/A2×100%

1.5花椒葉提取物抑菌活性測定

采用紙片法[32]測定不同溶劑提取物對金黃色葡萄球菌(S.aureus)、大腸桿菌 (E.coli) 的抑菌圈直徑。取 100μL 濃度為 105CFU/mL 的菌液,分別均勻涂布于平板培養基上,將濾紙片( d=6mm 浸泡于樣品溶液中 30min ,用無菌鑷子夾住濾紙片平貼于培養基上,以生理鹽水作為空白對照,置于 37°C 電熱恒溫培養箱中培養 24h 。采用十字型交叉法,用游標卡尺測量抑菌圈直徑(含濾紙直徑)。每組實驗重復3次,抑菌圈直徑超過 6mm 說明具有抑菌作用,抑菌圈直徑越大,樣品的抑菌效果越好。

1. 6 數據處理

每組實驗重復3次,實驗結果均以平均值士標準差表示。采用SPSS26.0和Origin2021為主要分析工具,對實驗結果進行分析處理與繪圖。

2 結果與分析

2.1花椒葉不同溶劑提取物中生物活性物質分析

花椒葉不同溶劑提取物中總黃酮、總多酚含量見表1。

表1花椒葉不同溶劑提取物中有效成分分析

Table1 Analysis of effective components in different solvent extracts of Zanthoxylum bungeanum leaves
注:同行不同小寫字母表示差異顯著 (Plt;0.05) 。

由表1可知,不同溶劑提取物中總多酚含量存在顯著性差異 (Plt;0.05) 。總多酚含量最高的是甲醇提取物 (94.77±0.56)mg/g ;丙酮、無水乙醇提取物的總多酚含量僅次于甲醇提取物,水提取物的總多酚含量最低,為 (50.62±0.32 ) mg/g ,研究發現花椒葉經過提取能夠富集大部分多酚類物質,多酚類物質在有機溶劑中可與羥基結合形成氫鍵,從而促進了多酚的溶解[33]。田強等[34]使用不同溶劑對厚樸籽進行萃取,比較其抗氧化活性,其中大多數酚類物質與不同溶劑極性之間相吻合。

不同溶劑提取物中總黃酮含量差異顯著( (Plt;0.05) ,總黃酮含量為 15.47~32.47mg/g ,丙酮提取物的總黃酮含量最高,為 (32,47±0.24)mg/g ,顯著高于其他溶劑提取物,各溶劑提取物中總黃酮含量大小排序為丙酮提取物 gt; 甲醇提取物 gt; 無水乙醇提取物 gt; 乙酸乙酯提取物 gt; 正丁醇提取物 gt; 水提取物,這一差別可能是由于花椒葉所含有效成分結構、性能等不同,使其溶于溶劑的能力存在差異。本實驗結果與張福娟等[35]使用丙酮等作為溶劑提取花紅果渣,發現丙酮提取物中總黃酮含量最高相似。

2.2花椒葉不同溶劑提取物對DPPH自由基的清除能力

花椒葉不同溶劑提取物對DPPH自由基的清除能力見圖1。

圖1花椒葉不同溶劑提取物對DPPH自由基的清除作用(a)和 IC50 值(b)Fig.1 Scavenging effects of different solvent extracts from Zanthoxylum bungeanum leaves on DPPH radicals(a)and IC50 values (b)

注:不同小寫字母表示差異顯著( Plt;0.05) ,下圖同。

由圖1可知,花椒葉不同溶劑提取物對DPPH自由基均有一定抑制作用,在 0~0.3mg/mL 質量濃度范圍內,隨著質量濃度的增加,DPPH自由基清除率也增加,呈一定量效關系;當質量濃度超過 0.3mg/mL 后,DPPH自由基清除率趨于平緩。花椒葉不同溶劑提取物對DPPH自由基清除能力的強弱次序為甲醇提取物 gt; 丙酮提取物 gt; 乙酸乙酯提取物 gt; 水提取物 gt; 無水乙醇提取物 gt; 正丁醇提取物。結果表明,甲醇提取物的DPPH自由基清除效果最強, IC50=(0.108±0.002)mg/mL 而正丁醇提取物的DPPH自由基清除效果最弱, IC50 值為 (0.154±0.004)mg/mL 。多酚和黃酮類物質是植物成分中的天然化合物,能夠有效清除自由基,并具有抗氧化性[36]。而甲醇提取物在總多酚化合物中含量較高,這可能是甲醇提取物清除DPPH自由基能力最強的原因。

2.3花椒葉不同溶劑提取物對ABTS自由基的清除能力

花椒葉不同溶劑提取物對ABTS自由基的清除能力見圖2。

圖2花椒葉不同溶劑提取物對ABTS自由基的清除 作用(a)和 IC50 值(b) Fig.2 Scavenging effects of different solvent extracts from Zanthoxylum bungeanum leaves on ABTS radicals(a)and IC50 values (b)

由圖2可知,花椒葉不同溶劑提取物對ABTS自由基的清除能力較強,當質量濃度為 0~0.3mg/mL 時,ABTS自由基清除率隨著質量濃度的增加而升高。當質量濃度大于 0.3mg/mL 后,各溶劑提取物的ABTS自由基清除率隨著質量濃度的增加而趨于平緩。花椒葉不同溶劑提取物對ABTS自由基清除能力的強弱次序為丙酮提取物 gt; 甲醇提取物 gt; 無水乙醇提取物 gt; 正丁醇提取物 gt; 乙酸乙酯提取物 gt; 水提取物。6種不同溶劑提取物中丙酮提取物的ABTS自由基清除能力最強,其 IC50 值為 (0. 094±0. 001) ) mg/mL ,水提取物的ABTS自由基清除率最低,為 (0.154±0.003 )mg/mL。

2.4花椒葉不同溶劑提取物對羥自由基清除能力

花椒葉不同溶劑提取物對羥自由基的清除能力見圖3。

圖3花椒葉不同溶劑提取物對羥自由基的清除作用(a)和 IC50 值(b)Fig.3 Scavenging effects of different solvent extracts from Zanthoxylum bungeanum leaves on hydroxyl radicals (a) and IC50 values (b)

由圖3可知,花椒葉不同溶劑提取物對羥自由基具有不同程度的清除能力,在一定質量濃度范圍內(0.05~0.5mg/mL) 呈現較好的量效關系,樣品濃度與羥自由基清除率呈正相關,且存在顯著性差異( Plt; 0.05)。花椒葉不同溶劑提取物對羥自由基清除能力的強弱次序為乙酸乙酯提取物 gt; 無水乙醇提取物 gt; 水提取物 gt; 丙酮提取物 gt; 正丁醇提取物 gt; 甲醇提取物。6種不同溶劑提取物中乙酸乙酯提取物對羥自由基的清除能力最大,其 IC50 值為 (0.105±0.005 ) mg/mL ,甲醇提取物對羥自由基的清除率最低, IC50 值為 (0.158± 0.002)mg/mL 。羥自由基具有強烈的氧化性,能夠進行電子傳遞、捕獲氫原子以及羥基化等反應[37]。研究發現乙酸乙酯提取物中含有一定量多酚和黃酮化合物,這也可能是乙酸乙酯提取物對羥自由基清除能力較高的原因,與胡宇航等[38]研究三葉青不同溶劑提取物清除羥自由基的結果相似。

2.5花椒葉不同溶劑提取物對亞硝酸鹽的清除能力花椒葉不同溶劑提取物對亞硝酸鹽的清除能力見圖4。

圖4花椒葉不同溶劑提取物對亞硝酸鹽的清除能力 Fig.4Nitrite scavenging ability of different solvent extracts from Zanthoxylum bungeanum leaves

由圖4可知,當質量濃度為 5.0mg/mL 時,甲醇提取物對亞硝酸鹽的清除率為 57.86% ,丙酮提取物對亞硝酸鹽清除能力略小于甲醇提取物,為 57.11% ,水提取物對亞硝酸鹽的清除能力最弱,為 45.66% 。當質量濃度為 5.0mg/mL 后,亞硝酸鹽清除率開始逐漸下降,說明花椒葉不同溶劑提取物對亞硝酸鹽的清除能力已經發揮完全。繼續添加花椒葉提取物反而會使亞硝酸鹽清除率持續下降。6種不同溶劑提取物對亞硝酸鹽清除能力的強弱次序為甲醇提取物 gt; 丙酮提取物 gt; 無水乙醇提取物 gt; 乙酸乙酯提取物 gt; 正丁醇提取物 gt; 水提取物。因此,質量濃度選擇 5mg/mL 最合適。

2.6花椒葉不同溶劑提取物的抑菌效果比較

花椒葉不同溶劑提取物的抑菌效果比較見表2。

表2花椒葉不同溶劑提取物的抑菌活性

Table2 Antibacterial activities ofdifferent solvent extracts from Zanthoxylum bungeanum leaves

注:“—\"表示無抑菌作用,抑菌圈直徑為 7~10mm 表示抑菌作用弱,抑菌圈直徑為 11~15mm 表示抑菌作用中等;抑菌圈直徑為 16~25mm 表示抑菌作用較強,抑菌圈直徑為 26~35mm 表示抑菌作用最強。

由表2可知,不同溶劑提取物對不同受試菌的抑菌效果差異較大,無水乙醇提取物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌顯示出良好的抑制作用,抑菌圈直徑分別為19.55,13.73mm 。水提取物對實驗菌均無抑菌圈,說明水提取物無抑菌效果。韓暢等[39]研究中不同溶劑對菊苣莖提取物的抑菌效果也發現水提物對實驗菌無抑菌效果。無水乙醇萃取物對革蘭氏陽性細菌(金黃色葡萄球菌)比陰性細菌(大腸桿菌)有更好的抑制作用,這也許與兩種細菌的細胞壁主要成分、細胞壁結構、染色不同,與革蘭氏陽性細菌相比,革蘭氏陰性細菌脂多糖濃度較高的雙層膜對疏水性物質的入侵具有更強的抵抗力[40]。研究發現花椒葉不同溶劑提取物對金黃色葡萄球菌的抑菌效果更明顯。孫偉等41采用牛津杯法對花椒葉多糖進行抑菌活性研究,也發現花椒葉多糖對金黃色葡萄球菌的抑制作用更強烈,與本實驗結果一致。

3結果與討論

本實驗采用水、甲醇、無水乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯6種不同溶劑對花椒葉進行提取,對總多酚、總黃酮含量進行測定。結果表明,甲醇提取物的多酚含量最高,為 (94.77±0.56) ) mg/g ,水提取物的多酚含量最低,為 (50,62±0.32 ) mg/g ;丙酮提取物的總黃酮含量最高,為 (32.47±0.24) ) mg/g ,水提取物的總黃酮含量最低,為 (15.47±0.33)mg/g ,這種差異可能是花椒葉植物中多酚、黃酮類化合物的結構不同,導致在不同溶劑中的溶解能力不同,然而多酚、黃酮類化合物對大多數天然產物具有抗氧化活性[42]。

為了評價花椒葉的抗氧化能力,采用多種方法進行綜合評估,抗氧化活性研究結果表明,甲醇提取物具有較好的清除DPPH自由基的作用( IC50 值 =(0.108± 0.002) mg/mL, ,丙酮提取物對ABTS自由基的清除作用最強 (IC50 值 =(0.094±0.001) 0 mg/mL) ,乙酸乙酯提取物對羥自由基的清除作用最強( IC50 值 =(0.105± 0.005)mg/mL) ,結果顯示不同方法得到的抗氧化結果不同,這可能是由于自由基之間的性質和結構類型不同,導致提取物中各種物質的含量有差異[43]。花椒葉不同溶劑提取物對亞硝酸鹽的清除實驗表明,隨著質量濃度的增加,其清除亞硝酸鹽的能力明顯增強,但5.0mg/mL 后,亞硝酸鹽清除率開始下降,這可能與花椒葉中富含的某些物質有關。結果表明,無水乙醇提取物的抑菌效果最佳,花椒葉不同溶劑提取物對金黃色葡萄球菌具有良好的抑菌效果。

研究表明,花椒葉不同溶劑提取物有著較好的抗氧化活性、清除亞硝酸鹽能力和抑菌活性。為進一步充分挖掘花椒葉的價值,還需要對花椒葉資源進行更深入的開發與研究。

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