核桃青皮,来源于核桃成熟后剥落的一层厚厚的绿色外皮,属于核桃的加工副产物。其油脂中含有大量不饱和脂肪酸[1],含有很多对身体有益的油酸和亚油酸[2-3]。有研究指出核桃青皮在食品、医药、农药、色素方面具有重要的使用价值[4],利用核桃青皮中的活性成分,对研发天然的植物性抗氧化剂具有重要的作用[5]。多酚类物质是天然的抗氧化成分,在一定条件下,其抗氧化能力随着多酚含量的增加而提高[6]。本试验使用甲醇对核桃青皮进行提取,利用不同体积分数的甲醇溶液,获得核桃青皮内的活性成分,并对提取液进行体外抗氧化实验,阐明其抗氧化活性差异,更好地发挥核桃青皮的研究价值和经济价值。
相关研究指出,核桃青皮富含多酚类、萘醌苷类和色素类化合物等功能成分[7-8]。田平平等[9]通过已醇提取核桃青皮,得到了槲皮素-3-O-葡萄糖苷、鞣花和表儿茶素等7种抗氧化活性的主要成分。张卫星等[10]发现用乙酸乙酯和氯仿溶液对核桃青皮进行提取,二者的提取液对DPPH自由基清除能力及还原力很强,表现出与多酚物质或功能组分含量有一定的正相关关系。吕建平等[11]发现当料液比为1∶18(g/mL)时,活性物质中多糖提取率为9.02%,其对羟基自由基清除率低于维生素C,同样,对超氧阴离子自由基清除率也没有维生素C效果好,但均具有一定的清除效果。在核桃青皮的化学成分研究中,甙类物质可以减轻症状、缓解疼痛、提高食欲、助于睡眠,丹宁类物质可用于工业做染色剂和固色剂[4]。醇提取是一种常见的预处理方式,甲醇的分子极性比乙醇分子极性大,所以核桃青皮经甲醇溶液提取后研究其抗氧化活性,为研发天然的抗氧化剂提供了一定的参考。
核桃(含青皮,食品级):市售;硫酸亚铁、水杨酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、福林酚、无水乙醇、无水甲醇、铁氰化钾、三(羟甲基)氨基甲烷、三氯化铁、三氯乙酸、无水碳酸钠(均为分析纯):福晨(天津)化学试剂有限公司;没食子酸(分析纯):大茂(天津)化学试剂有限公司;邻苯三酚、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(均为分析纯):飞净(福州)生物科技有限公司。
DK-98-II恒温水浴锅:泰斯特(天津)仪器有限公司;AC 100-240 V磁力搅拌器、MC-4 K型低速离心机:群安(宁波)试验仪器有限公司;FA 214型电子天平(千分之一):豪晟(上海)科学仪器有限公司;DSA 100-GL 2-4.0 L超声波清洗仪:德森精工有限公司;EPOCH 2酶标仪:伯腾(美国)仪器有限公司;PHS-3 CU pH计:越平(上海)仪器有限公司;101型电热鼓风干燥箱:科伟永兴(北京)仪器有限公司。
1.3.1 核桃青皮提取物的制备
取适量自然晾干的核桃青皮,50℃烘干至恒重后粉碎、过80目筛后,避光保存,备用。称取1 g核桃青皮粉,按料液比1∶10(g/mL)分别加入 0%、20%、40%、60%、80%甲醇,在30℃条件下超声30 min,静置12 h,4 000 r/min,离心10 min后取上清液,即得核桃青皮提取液,避光保存[12]。
1.3.2 多酚含量的测定
参考郑渝川等[13]和张天财等[14]的方法中福林酚比色法测定多酚含量。
1.3.3 核桃青皮提取液抗氧化活性的测定
1.3.3.1 核桃青皮提取液还原力的测定
核桃青皮提取液还原力的测定采用普鲁士蓝法[15],稍作修改。取50 μL的不同甲醇浓度提取液,分别加入125 μL 0.2 mol/L磷酸盐缓冲液和1%铁氰化钾溶液,混匀后,45℃水浴25 min,快速冷却至室温25℃,加入125μL 10%三氯乙酸终止反应。4 000r/min离心10min后,取125μL上清液,加入125μL蒸馏水和25μL0.1%三氯化铁溶液,摇匀,室温25℃放置10 min。在700nm处测吸光度,记为A700 nm,其吸光度反映了还原力的大小。
1.3.3.2 羟基自由基清除率的测定
参照文献[16]的方法,稍作修改。取浓度为9.0mmol/L FeSO4溶液50 μL,加入9.0 mmol/L水杨酸-乙醇溶液50 μL,再加入不同甲醇浓度提取液 50 μL,最后加入8.8mmol/LH2O2溶液50μL,摇匀后在37℃反应30min,在波长510 nm处测定吸光度A1,按照上述相同方法,使用蒸馏水替代样品溶液,测定A0,使用蒸馏水替代过氧化氢,测定A2。由公式(1)计算出羟基自由基清除率。
式中:A0为空白溶液吸光度;A1为加入样品后的吸光度;A2为不加显色剂的吸光度。
1.3.3.3 DPPH自由基清除能力的测定
参考文献[12,17-18]的方法,稍作修改。将不同样品稀释为1 mg/mL,取50 μL 1 mg/mL不同样品溶液和50 μL 0.1 mmol/LDPPH溶液,混匀后在室温25℃下避光静置30 min,用酶标仪在517 nm处测定吸光度(A)。每个样品重复测定3次,结果取平均值。由公式(2)计算出DPPH自由基清除率。
式中:A1为加入提取液后DPPH的吸光度;A2为同等量的无水乙醇代替DPPH溶液后的吸光度;A3为DPPH溶液的吸光度。
1.3.3.4 超氧阴离子自由基清除率的测定
参考文献[19-20]方法稍作修改。依次向试管中加入50 mmol/L的Tris-HCl溶液(pH 值为8.2)225 μL,在25℃的水浴锅中保温20 min,加入50 μL样品溶液,再加入25 mmol/L邻苯三酚溶液20 μL,快速混匀,放入25℃的水浴锅中5 min,立即加入8 mol/L盐酸溶液50 μL终止反应。在325 nm处测定吸光度A1。用去离子水代替邻苯三酚,测定A2,用去离子水代替样品溶液做空白参照,测定A3。由公式(3)计算得出超氧阴离子自由基清除率。
式中:A1为加入邻苯三酚溶液后的吸光度;A2为加入离子水后的吸光度;A3为空白溶液吸光度。
数据采用Origin9.1软件进行计算绘图。采用SPSS 19.0软件进行显著性分析。数据以平均值±标准差表示,p<0.05为显著性差异。
不同甲醇浓度提取液对多酚含量的影响如图1所示。
图1 不同甲醇浓度提取液中多酚含量
Fig.1 Polyphenol content in extracts under different methanol concentrations
不同字母表示差异显著(p<0.05)。
由图 1可知,0%、20%、40%、60%、80%甲醇提取液中多酚浓度分别为88.692、95.801、70.866、64.633、46.697 μg/mL,且随着浓度升高有显著性差异。当甲醇浓度为0%~20%时,提取液中多酚含量逐渐增加,20%甲醇提取效果最好,多酚含量最高,继续增加甲醇浓度后,提取液中多酚含量逐渐下降,80%甲醇提取效果最差,多酚含量最低。因此,当采用20%甲醇进行提取时,得到的提取液多酚含量最高。
2.2.1 不同甲醇浓度提取液对还原力的影响
不同甲醇浓度的提取液的还原力大小如图2所示。
图2 不同甲醇浓度提取液的还原力比较
Fig.2 Comparison of reducing power of extracts under different methanol concentrations
不同字母表示差异显著(p<0.05)。
由图 2可知,0%、20%、40%、60%、80%甲醇浓度提取液的还原力分别为0.692、0.678、0.524、0.524、0.515。利用不同甲醇浓度溶液对核桃青皮进行提取,随着甲醇溶剂浓度的增加,提取液的还原力逐渐下降,其中0%与20%的甲醇提取液还原力相比无显著性差异,40%、60%和80%甲醇提取液的还原力相互之间无显著性差异。以0%的甲醇提取液还原力最高。
2.2.2 不同甲醇浓度提取液对羟基自由基的清除率的影响
不同甲醇浓度提取液对羟基自由基清除率的影响如图3所示。
图3 不同甲醇浓度提取液的羟基自由基清除率比较
Fig.3 Comparison of OH free radical scavenging rates of extracts under different methanol concentrations
不同字母表示差异显著(p<0.05)。
由图 3可知,0%、20%、40%、60%、80%甲醇浓度提取液的羟基自由基清除率分别为59.09%、61.18%、59.37%、53.93%、41.33%。随着甲醇溶剂浓度的增加,提取液的羟基自由基清除率先上升后下降。其中0%、20%、40%和60%甲醇提取液的羟基自由基清除率相互之间无显著性差异,但是与80%甲醇提取液相比均有显著性差异。以20%甲醇提取液的羟基自由基清除率最高。
2.2.3 不同甲醇浓度提取液对DPPH自由基清除率的影响
不同甲醇浓度的提取液对DPPH自由基清除率的影响如图4所示。
图4 不同甲醇浓度提取液的DPPH自由基清除率比较
Fig.4 Comparison of DPPH free radical scavenging rates of extracts under different methanol concentrations
不同字母表示差异显著(p<0.05)。
由图4可知,不同甲醇浓度提取液的DPPH自由基的清除率分别为72.26%、96.18%、86.01%、87.28%、91.35%。其中0%与20%和80%甲醇提取液的羟基自由基清除率有显著性差异,但40%与60%甲醇提取液与其他组相比均不具有显著性差异。20%甲醇提取液对DPPH自由基的清除效果最好;DPPH自由基的清除率最低的是0%甲醇提取液。
2.2.4 不同甲醇浓度提取液对超氧阴离子自由基的清除率的影响
不同甲醇浓度提取液对超氧阴离子自由基清除率的影响如图5所示。
由图 5可知,0%、20%、40%、60%、80%甲醇浓度提取液的超氧阴离子自由基清除率分别为43.27%、46.06%、47.39%、46.67%、24.85%。当甲醇浓度为0%~40%时,提取液的超氧阴离子自由基清除率逐渐增加,40%甲醇提取液的清除率最高;继续增加甲醇浓度后,提取液的超氧阴离子自由基清除率逐渐下降,80%甲醇提取液的清除率最低。其中0%、20%、40%和60%甲醇提取液的羟基自由基清除率相互之间无显著性差异,但是与80%甲醇提取液相比均有显著性差异。以40%的甲醇提取液的超氧阴离子自由基清除率最高。
图5 不同甲醇浓度提取液的超氧阴离子自由基清除率比较
Fig.5 Comparison of O2-free radical scavenging rates of extracts under different methanol concentrations
不同字母表示差异显著(p<0.05)。
以核桃青皮为原料,采用不同甲醇浓度进行提取,测定了多酚含量、羟基自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基清除率、还原力等抗氧化活性指标,最终阐明不同甲醇浓度提取液抗氧化活性间的差异。经研究得出,核桃青皮以20%甲醇为提取剂时多酚浓度最高,而80%甲醇提取剂多酚浓度最低。核桃青皮提取液的羟基自由基清除能力与提取液中的多酚含量相关,以20%甲醇溶液提取效果最好。随着甲醇溶剂浓度的增加,提取液的还原力逐渐下降,其还原力与提取溶剂浓度成负相关,以0%甲醇提取的还原力最高。而DPPH自由基清除能力和甲醇浓度无线性关系,不同甲醇浓度提取液中以20%甲醇提取对DPPH清除能力最高,不同浓度提取液中40%甲醇提取对超氧阴离子自由基清除能力最高。由此得出结论,20%甲醇提取液抗氧化活性最佳。
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