丝瓜籽油成分分析及其抗氧化活性研究

罗伟强1,唐水秀1,毛慧珊2,刘宝1,盘鹏慧3*

(1.广西民族大学化学化工学院,广西 南宁 530008;2.来宾民族中学,广西 南宁 546100;3.广西民族大学预科教育学院,广西 南宁 530008)

摘 要:采用索氏提取回流法提取丝瓜籽油,采用KOH-甲醇溶液法对丝瓜籽油进行酯化处理,并用气相色谱-质谱联机(gas chromatography-mass spectrometry online,GC-MS)对其脂肪酸的成份、含量进行分析。GC-MS结果显示丝瓜籽油中主要含有9种脂肪酸,其中不饱和脂肪酸相对含量达到60%以上。体外抗氧化活性研究表明:丝瓜籽油对铁离子还原能力以及对 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼[1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)hydrazyl,DPPH]、羟基自由基及超氧阴离子清除率随其质量浓度增加而增大,尤其是对超氧阴离子的清除效果较好;丝瓜籽油对DPPH自由基的IC50值为26.17 mg/mL,对羟基自由基的IC50值为2.24 mg/mL,对超氧阴离子的IC50值为0.069 mg/mL。

关键词:丝瓜籽油;气相色谱-质谱联用;成分分析;抗氧化性;清除率

丝瓜为葫芦科一年生攀缘性草本植物,在我国南北各地均有种植。丝瓜中含丰富的蛋白质、脂肪、糖类、维生素B、维生素E、生物碱、木糖胶以及铁、镁、锌、钙等人体所需要的无机元素[1-3],且其根、藤、叶、果、籽、络等全身都可入药[4-6],故丝瓜的营养价值和药用价值都很高。丝瓜籽仁中含有极丰富的植物油脂,脂肪酸含量与花生油相似,极具开发利用价值。目前,各种关于植物油脂的提取、成分及抗氧化能力的研究时有报道[9-13],而有关丝瓜籽油的研究主要集中在提取方法、工艺和成分分析方面[14-18],在抗氧化研究方面则未见报道。

本研究采用索氏提取回流法对丝瓜籽油进行提取,用KOH-甲醇溶液法对丝瓜籽油进行酯化处理,采用气相色谱-质谱联机(gas chromatography-mass spectro-metry online,GC-MS)对丝瓜籽油的成分进行检测分析,鉴定其主要成分,并对其进行抗氧化活性研究,为更好地开发利用丝瓜籽油提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

丝瓜籽:福州闽皇种业有限公司;石油醚(分析纯):天津市北方天医化学试剂厂;水杨酸(分析纯):国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇(分析纯)、甲醇(分析纯)、邻苯三酚(分析纯)、Tris-HCl(分析纯):天津市大茂化学试剂厂;三氯化铁(分析纯)、三氯乙酸(分析纯)、氢氧化钾(分析纯):成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

RE-52AA旋转蒸发仪:上海亚荣生化仪器厂;752N紫外可见分光光度计:北京合悦达科技有限公司;AB204-S电子天平:上海帅宁仪器有限公司;Clarus500气相色谱-质谱联用仪:美国铂金埃尔默公司。

1.3 方法

1.3.1 丝瓜籽油的提取

丝瓜籽逐粒剥壳,将带膜丝瓜籽铺于洁净的搪瓷盘上,置于70℃的烘箱中6 h。取出,室温(25℃)冷却,并于干燥环境下逐粒搓去籽膜,然后取适量干燥去膜的丝瓜籽仁于高速粉碎机中搅拌1 min左右,得到丝瓜籽仁细粉。

准确称取39.484 1 g丝瓜籽仁细粉,将细粉完全无损的转移至500 mL索氏提取器中,以石油醚为溶剂回流提取4 h左右至溶剂用滤纸检测无油迹为止。提取液用玻璃漏斗过滤后,用旋转蒸发仪旋去溶剂,将蒸出溶剂后的提取烧瓶置沸水浴中加热蒸发掉残余溶剂,得到15.454 1 g浅黄绿色丝瓜籽仁油,总提取率为39.14%[19]

1.3.2 丝瓜籽油脂肪酸GC-MS分析

1.3.2.1 气相色谱条件

PE-5弹性石英毛细管柱(30m×0.25mm,0.25μm),载气为高纯氦气(99.99%),载气流速1.00 mL/min,进样量 1.0 μL,进样口温度 260 ℃,分流比 40∶1,程序升温:柱箱初温80℃,以14℃/min速度升到195℃、保持9min,接着以6.0℃/min速度升到280℃、保持3min。

1.3.2.2 质谱条件

溶剂延迟2 min,质谱扫描质量:33~500,EI离子源,电子能量70 eV,传输线温度:280℃,离子源温度:230℃。

1.3.3 酯化条件

取100 mg丝瓜籽油置于10 mL具塞试管中,加入1 mL 1 mol/LKOH-甲醇溶液,在40℃下振荡60 min,静置15 min,加入2 mL正己烷,静置10 min,取上层清液,加入少许无水硫酸钠,进行色谱分析,归一化面积法计算其百分含量[20]

1.3.4 丝瓜籽油的抗氧化活性

1.3.4.1 还原Fe3+能力

在比色管中依次加入2.5 mL磷酸盐缓冲溶液、1 mL不同质量浓度的样品试液和2.5 mL 1 g/100 mL铁氰化钾溶液,摇匀,盖上塞子,将混合物置于50℃恒温水浴锅中,水浴20min。再加入2.5mL10g/100mL三氯乙酸,混匀,3 000 r/min离心10 min后,取上清液2.5 mL于试管中,加去离子水2.5 mL和0.1 g/100 mL三氯化铁0.5 mL,常温(25℃)反应5 min后于700 nm波长处测定吸光度。以VC为阳性对照,去离子水做空白对照[21]

1.3.4.2 清除DPPH自由基能力

用无水乙醇配制0.2 mmol/L的DPPH溶液。取样品溶液3 mL于试管中,加入2 mL 0.2 mmol/L的DPPH溶液,混匀后避光静置30 min,在517 nm波长处测定吸光度。以VC为阳性对照,去离子水做空白对照[22-23]

式中:A1为样品溶液和DPPH溶液的吸光值;A2为样品溶液和无水乙醇的吸光值;A3为去离子水和DPPH溶液的吸光值。

1.3.4.3 羟基自由基清除能力

分别取1 mL不同浓度丝瓜籽油溶液于具塞试管中,依次加入6 mmol/L FeSO4溶液1 mL、6 mmol/L水杨酸乙醇溶液1 mL和8 mmol/L H2O2溶液1 mL,37℃水浴加热30 min,于510 nm波长处测定吸光度。以VC为阳性对照,去离子水做空白对照[24]

式中:A1为样品溶液、FeSO4溶液、水杨酸乙醇溶液、H2O2溶液的吸光值;A2为样品溶液、FeSO4溶液、水杨酸乙醇溶液、无水乙醇的吸光值;A3为去离子水、FeSO4溶液、水杨酸乙醇溶液、H2O2溶液的吸光值。

1.3.4.4 超氧阴离子自由基的清除能力

分别取1mL不同浓度丝瓜籽油溶液于具塞试管中,加入0.05 mol/L的Tris-HCl缓冲液4.5 mL和3 mmol/L的邻苯三酚溶液0.1 mL,25℃反应5 min后加入1 mL 8 mmol/L HCl,在299 nm波长处测定吸光度。以VC为阳性对照,去离子水做空白对照[25]

式中:A1为样品溶液、Tris-HCl缓冲液、邻苯三酚溶液、HCl溶液的吸光值;A2为样品溶液、Tris-HCl缓冲液、无水乙醇、HCl溶液的吸光值;A3为去离子水、Tris-HCl缓冲液、邻苯三酚溶液、HCl溶液的吸光值。

2 结果与分析

2.1 丝瓜籽油脂肪酸组成结果

采用GC-MS法对丝瓜籽油的脂肪酸组成进行分析,图1为丝瓜籽甲酯化后的总离子流色谱图。

图1 丝瓜籽油甲酯化后的总离子流色谱图
Fig.1 The total ion chromatogram of luffa oil after methyl ester

根据各脂肪酸甲酯出峰时间和保留时间,通过计算机质谱数据库和人工谱图解析相结合的手段进行检索,分析各峰相应的质谱图,共鉴定出9种化合物,再根据面积归一化法得到脂肪酸的相对含量,结果见表1。

表1 丝瓜籽油脂肪酸组成的分析结果
Table 1 The composition analysis results of fatty acid in luffa oil

注:-表示无俗名。

序号 甲酯名称 俗名 分子式 相对含量/% 保留时间/min 相似度/%1 2-辛基,1-癸烷酸甲酯基环丙烷 - C22H42O2 0.27 20.011 91 2十六烷酸甲酯 棕榈酸甲酯 C17H34O2 26.98 16.264 90 3十七烷酸甲酯 正十七烷酸甲酯 C18H36O2 0.19 10.745 91 4 8-羰基-9,11-十八碳二烯酸酯 - C19H28O3 0.61 10.821 90 5(E)-9-十八碳烯酸甲酯 反油酸甲酯 C19H36O2 0.33 21.355 92 6 10-十八碳烯酸甲酯 油酸甲酯 C19H36O2 23.88 21.221 93 7十八烷酸甲酯 硬脂酸甲酯 C19H38O2 11.85 21.96 91 8(Z,Z)-9,12-十八碳二烯酸甲酯 亚油酸甲酯 C19H34O2 33.86 21.053 94 9 2,4-二己基-7,7-二甲基-1,3,5-环庚三烯 - C21H36 0.28 31.519 90

由表1可看出,丝瓜籽油中的脂肪酸含量达到98%以上,其中不饱和脂肪酸含量达到58%(以亚油酸居多),说明丝瓜籽油具有较高的营养价值。卢奎等[8]对丝瓜籽油的脂肪酸组成进行了分析,鉴定出9种主要的脂肪酸,除了棕榈酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯和亚油酸甲酯外还含有少量的十七碳酸、豆蔻酸、山嵛酸和亚麻酸。

2.2 丝瓜籽油抗氧化活性结果

2.2.1 丝瓜籽油还原Fe3+能力

丝瓜籽油还原Fe3+能力的效果见图2。

图2 丝瓜籽油还原Fe3+能力的效果
Fig.2 Effect of luffa seed oil on reducing Fe3+

由图2可知,丝瓜籽油和VC在一定质量浓度范围内对Fe3+都具有还原能力,且还原能力随着质量浓度的增加而增强,但丝瓜籽油对Fe3+的还原能力低于对照组VC

2.2.2 丝瓜籽油清除DPPH自由基能力

不同浓度丝瓜籽油对DPPH自由基的清除效果见图3。

图3 不同浓度丝瓜籽油对DPPH自由基的清除效果
Fig.3 Scavenging effect of luffa seed oil concentration on DPPH free radicals

由图3可知,在2 mg/mL~10 mg/mL质量浓度范围内,VC对DPPH自由基的清除率基本无变化,均为95%左右,说明VC溶液对DPPH自由基具有很强的清除能力;丝瓜籽油对DPPH自由基的清除率则随着质量浓度的增大而逐渐增强,表现出良好的剂量依赖关系,其对DPPH自由基的清除率低于VC。丝瓜籽油IC50值为26.17 mg/mL,由于VC溶液对DPPH自由基具有很强的清除能力,VC的IC50值比丝瓜籽油的IC50值小很多。

2.2.3 清除羟基自由基能力

不同浓度丝瓜籽油对羟基自由基的清除效果见图4。

图4 不同浓度丝瓜籽油对羟基自由基的清除效果
Fig.4 Scavenging effect of luffa seed oil concentration on hydroxyl free radicals

由图4可知,VC清除羟基自由基能力随浓度升高而增加,当VC浓度为0.8 mg/mL时,清除率达到最大值,继续提高浓度清除率基本不发生改变;丝瓜籽油清除羟基自由基能力随丝瓜籽油浓度增加而增加,当丝瓜籽油浓度达到0.8 mg/mL后,继续提高丝瓜籽油浓度,清除率上升缓慢。丝瓜籽油清除羟基自由基的IC50为2.24 mg/mL,当其质量浓度为1.0 mg/mL时,对羟基自由基的清除率达到32%以上,体现出良好的清除羟基自由基的活性,但与对照组VC同浓度的清除率(99%)相比仍有差距。

2.2.4 清除超氧阴离子自由基能力

不同浓度丝瓜籽油对超氧阴离子的清除效果见图5。

图5 不同浓度丝瓜籽油对超氧阴离子的清除效果
Fig.5 Scavenging effect of luffa seed oil concentration on superoxide anion free radicals

由图5可知,丝瓜籽油和VC溶液对超氧阴离子自由基的清除活性均随着质量浓度的增大而增强,当丝瓜籽油质量浓度为0.09 mg/mL时,其对超氧阴离子自由基的清除率高达80%以上,丝瓜籽油清除超氧阴离子自由基的IC50为0.069 mg/mL,VC的IC50值是0.135 mg/mL,可见丝瓜籽油对超氧阴离子自由基的清除率高于对照组VC,表现出良好的清除超氧阴离子自由基的能力。

3 结论

结果表明,丝瓜籽油中脂肪酸的含量高达98%以上,不饱和脂肪酸含量达58%(以亚油酸居多)。通过丝瓜籽油体外抗氧化活性表明,丝瓜籽油具有一定的还原能力,并且对DPPH自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基具有良好的清除能力,丝瓜籽油对DPPH自由基的IC50值为26.17 mg/mL,对羟基自由基的IC50值为2.24 mg/mL,对超氧阴离子的IC50值为0.069 mg/mL。其清除能力随着丝瓜籽油质量浓度的增加而逐渐增强,呈现了良好的量效关系,尤其是对超氧阴离子自由基的清除能力较强,比VC高。丝瓜籽油具有较强的体外抗氧化活性,在天然抗氧化剂和保健食品中有良好的开发利用价值。

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Component Analysis and Antioxidant Activity of Luffa Seed Oil

LUO Wei-qiang1,TANG Shui-xiu1,MAO Hui-shan2,LIU Bao1,PAN Peng-hui3*
(1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Guangxi University for Nationalities,Nanning 530008,Guangxi,China;2.Laibin National Middle School,Nanning 546100,Guangxi,China;3.Preparatory College,Guangxi University,Nanning 530008,Guangxi,China)

Abstract:The luffa seed oil was extracted by Soxhlet extraction from the luffa seed,the luffa seed oil was esterified by KOH-methanol solution.The components and the contents of luffa seed oil were analyzed and detected used the method of gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).The results of GC-MS showed that there were 9 fatty acids in the luffa seed oil,the relative contents of unsaturated fatty acids was 60%.The results of in vitro antioxidant test suggested that iron ion reducing power,the DPPH free radical scavenging rate,hydroxyl free radical scavenging rate and superoxide anion free radical scavenging rate of luffa seed oil increased with the increase of its mass concentration,especially the scavenging effect on superoxide anion was better.The IC50value of luffa seed oil to DPPH free radical was 26.17 mg/mL,the IC50value for hydroxyl free radicals was 2.24 mg/mL,and the IC50value of superoxide anion was 0.069 mg/mL.

Key words:luffa seed oil;gas chromatography-mass spectrometry;composition analysis;oxidation resistance;clearance

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2021.09.008

基金项目:广西民族大学2019年大学生创新创业训练计划项目(201910608182);2017年度广西民族大学校级科研项目(2017MDYB006);2018年度广西少数民族预科教育基地科研项目(YJJDB201802);广西民族大学2017年研究生教育创新计划项目(gxun-chxps201774)

作者简介:罗伟强(1962—),男(汉),高级实验师,本科,从事天然产物化学研究。

*通信作者:盘鹏慧(1971—),女(瑶),讲师,硕士,从事天然精细化学品研究。

引文格式:

罗伟强,唐水秀,毛慧珊,等.丝瓜籽油成分分析及其抗氧化活性研究[J].食品研究与开发,2021,42(9):49-53,81.

LUO Weiqiang,TAN Shuixiu,MAO Huishan,et al.Component Analysis and Antioxidant Activity of Luffa Seed Oil[J].Food Research and Development,2021,42(9):49-53,81.

加工编辑:张弘

收稿日期:2020-12-18