核桃青皮甲醇提取物的抗氧化活性研究

刘猛1,2,吴伟源1,章检明3,王小佳1

(1.吕梁学院生命科学系,山西 吕梁 033000;2.山西省特色植物功能成分工程研究中心,山西 吕梁 033000;3.浙江省农业科学院食品科学研究所,浙江 杭州 310016)

摘 要:为比较不同甲醇浓度提取对核桃青皮多酚的抗氧化活性差异,该研究以核桃青皮为原料,采用不同甲醇浓度进行提取,测定多酚含量,羟基自由基、超氧阴离子自由基和DPPH自由基清除率及还原力等抗氧化活性指标,比较不同甲醇提取液抗氧化活性间的差异。结果表明:所有青皮提取液均具有一定的抗氧化活性,以20%甲醇为提取剂提取的多酚含量最高,80%甲醇提取的多酚含量最低。利用抗氧化活性为评价指标,测得20%甲醇提取液对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率最高,分别为96.18%、61.18%和54.06%,还原力以0%甲醇提取剂的效果最佳为(0.692)。

关键词:核桃青皮;甲醇提取液;多酚;抗氧化活性;自由基清除率

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。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

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。

1.2 仪器与设备

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 试验方法

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。

1.4 数据处理和统计学分析

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。

2 结果与分析

2.1 多酚含量的测定

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 不同甲醇浓度提取液对抗氧化活性的影响

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)。

3 结论

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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Antioxidant Activity of Methanol Extract from Walnut Green Husks

LIU Meng1,2,WU Wei-yuan1,ZHANG Jian-ming3,WANG Xiao-jia1
(1.Department of Life Sciences,Luliang University,Lvliang 033000,Shanxi,China;2.Shanxi Engineering Research Center of Plant Functional Composition,Lvliang 033000,Shanxi,China;3.Institute of Food Science,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310016,Zhejiang,China)

Abstract:To compare the differences in the antioxidant activity of polyphenols from walnut green husks under different methanol concentrations.In this paper,walnut green husks were used as the raw material,and extraction was conducted with different concentrations of methanol.Antioxidant activity indicators such as polyphenol content and hydroxyl OH,superoxide anion O2-and DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)free radicals scavenging ability and reducing power were determined.Differences in the antioxidant activity of extracts under different methanol concentrations were compared.The results showed that all extracts of walnut green husks had certain antioxidant activity.The highest and lowest polyphenol content was obtained with 20% methanol and 80% methanol as extraction agent,respectively.With polyphenol content as the evaluation index of antioxidant activity,it was measured that the extract with 20% methanol had the strongest scavenging activity of DPPH,OH and O2-free radicals,which were 96.18%,61.18% and 54.06%,respectively.The optimal reducing power(0.692)was obtained under 0% methanol extraction.

Key words:walnut green husks;methanol extraction;polyphenol;antioxidant activity;radical scavenging rate

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2022.13.016

基金项目:山西省青年科技研究基金(201901D211450);山西省高等学校科技创新项目(2019L0948);吕梁市引进高层次科技人才重点研发项目(2019104);山西省重点实验室建设项目(201805D111012)

作者简介:刘猛(1988—),男(汉),副教授,博士,研究方向:食品科学。

引文格式:

刘猛,吴伟源,章检明,等.核桃青皮甲醇提取物的抗氧化活性研究[J].食品研究与开发,2022,43(13):109-113.

LIU Meng,WU Weiyuan,ZHANG Jianming,et al.Antioxidant Activity of Methanol Extract from Walnut Green Husks[J].Food Research and Development,2022,43(13):109-113.

加工编辑:刘艳美

收稿日期:2021-06-28