不同提取方式对炒麦芽多糖抗氧化及降血糖活性的影响

孔娜1,2,潘少斌1,李长庚1,2,刘纹纹1,2,马鑫慧1,2,董红敬1,2 *,李佳1 *

(1.山东中医药大学 药学院,山东 济南 250300;2.齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省分析测试中心,山东 济南 250014)

摘 要: 为探究不同提取方式对炒麦芽多糖抗氧化及降血糖活性的影响,分别采用超高压提取(ultrahigh pressure extraction,UHPE)、超声波辅助提取(ultrasonic assisted extraction,UAE)、加热回流提取(heat reflux extraction,HRE)法提取炒麦芽多糖,比较不同提取方式下的多糖得率及结构;通过测定DPPH 自由基、ABTS+自由基、羟自由基清除能力考察其抗氧化活性;采用α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶体外抑制活性试验考察其降血糖活性。结果表明:不同提取方式多糖得率由高到低依次为HRE、UAE、UHPE。3 种方法所获得多糖经过纯化后均不含蛋白质和核酸。HRE 法提取得到的多糖表面呈褶皱条状且没有三螺旋结构;UAE 所得多糖表面凹凸不平,有密集的小条状结构,具有三螺旋结构;UHPE 所得多糖具有多个圆形孔状结构,具有三螺旋结构。红外光谱扫描结果显示,提取方式未改变多糖的特征官能团,但不同提取方式所获得多糖的部分特征峰的吸收发生了蓝移或红移。UAE 提取得到的多糖对DPPH 自由基和ABTS+自由基的清除能力最强,UHPE 次之,HRE 最弱;UHPE 提取得到多糖对羟基自由基的清除能力最强,UAE 次之,HRE 多最弱。HRE 提取得到的多糖对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性最好,UAE 和UHPE 较弱。

关键词: 炒麦芽;多糖;提取;抗氧化活性;降血糖活性

麦芽是禾本科植物大麦(Hordeum vulgare L.)的成熟果实经发芽干燥而成的加工品,为药食同源类中药,具有消食化积、健脾和胃的功效[1]。《肘后备急方》中有麦芽炒制应用的记载,中医临床认为麦芽炒后健脾作用更强,因此,炒麦芽在日常茶饮中应用较多[2]。研究表明麦芽含有生物碱、黄酮、多糖等成分,其中多糖类成分是其降血糖的主要功能物质[3-4]。不同提取方式获得多糖的药理活性存在差异[5]。谭青云等[6]发现冻融提取法获得的铁皮石斛多糖的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性最高;白冰瑶等[7]发现热水提取、超声波辅助提取、碱液提取、酶辅助提取、低共熔溶剂提取多糖的α-淀粉酶抑制和抗氧化活性均存在明显差异。因此,开展不同提取方式对炒麦芽多糖功能活性差异的相关研究,对炒麦芽多糖的合理利用及相关产品的开发具有重要意义。

本研究采用超高压辅助提取(ultrahigh pressure extraction,UHPE)、超声波辅助提取(ultrasonic assisted extraction,UAE)、加热回流辅助提取(heat reflux extraction,HRE)3 种不同原理的提取方法制备炒麦芽多糖,采用扫描电镜、刚果红试验和红外光谱法对多糖的结构特征进行表征,并比较其抗氧化活性及对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性,以期为炒麦芽多糖的进一步综合开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

炒麦芽:山东百味堂中药饮片有限公司,经山东中医药大学李佳教授鉴定为禾本科植物大麦Hordeum vulgare L. 的成熟果实经发芽干燥的炮制加工品。粉碎后过20 目筛备用。

磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、无水乙醇、正丁醇(均为分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司;氢氧化钠、30%过氧化氢、过硫酸钾、无水碳酸钠(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;刚果红、2,2-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS]、 D(+)-葡萄糖、α-淀粉酶(5 U/mg)、可溶性淀粉、对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷(p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside,PNPG)、α-葡萄糖苷酶(50 U/mg):上海源叶生物科技有限公司;3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS):北京索莱宝科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH):德国默克公司;水杨酸(分析纯):山东西亚化学有限公司;亚硫酸铁(分析纯):天津市广成化学试剂有限公司;三氯甲烷(分析纯):烟台远东精细化工有限公司。

1.2 仪器与设备

调温电热套(LDM 型):山东省鄄城光明仪器有限公司;超声波恒温清洗仪(SBL-10DT)、冷冻干燥机(SCIEDTZ-10N):宁波新芝生物科技股份有限公司;电子天平(SQP 型):赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;旋转蒸发仪(R-3):瑞士步琦有限公司;超高压提取设备(HPP.L3-600):天津市华泰森淼生物工程技术股份有限公司;台式高速冷冻离心机(TGL-16A):湖南平凡科技有限公司;纯水制备水系统(Direct-Q8UV-R):美国Millipore 公司;紫外-可见分光光度计(UV-2700):株式会社岛津制作所;热场发射扫描电子显微镜(Zeiss Supra55VP):德国ZEISS 公司;傅立叶变换红外光谱仪(BRUKER TENSOR-2):德国 Bruker 公司。

1.3 多糖的提取

1.3.1 超高压辅助提取(UHPE)多糖

精密称取1.0 g 炒麦芽粉末,装入聚乙烯塑料袋中,以纯水为溶剂进行提取。提取条件:料液比为1∶50 (g/mL),提取时间为 9 min,提取压力为150 MPa。提取完成后,6 000 r/min 离心5 min,取上清液。以上样品平行提取5 份进行富集,合并提取液,浓缩后备用。

1.3.2 超声波辅助提取(UAE)多糖

精密称取5.0 g 样品,转入具塞锥形瓶中,按照料液比为1∶50 (g/mL)加入纯水,超声功率为350 W,提取时间为30 min。将提取液6 000 r/min 离心5 min,取上清液,浓缩后备用。

1.3.3 加热回流辅助提取(HRE)多糖

精密称取5.0 g 样品,放入圆底烧瓶中,按照料液比为1∶50 (g/mL)加入纯水,加热至沸腾,沸腾30 min后完成提取。待冷却至室温后,6 000 r/min 离心5 min,取上清液,浓缩后备用。

1.4 多糖的纯化

将各提取方法获得的浓缩液,加水定容至20 mL后,分别加入无水乙醇至乙醇浓度为80%,静置过夜,6 000 r/min 离心10 min,取沉淀。将各沉淀干燥后,加水复溶,分别采用Sevag 法除去其中的蛋白。萃取完成后,将水相真空浓缩,冷冻干燥,分别获得UHPE 粗多糖、UAE 粗多糖和HRE 粗多糖。多糖得率计算公式如下[8]

式中:X 为多糖得率,%;M1 为粗多糖质量,g;M2 为炒麦芽粉末的质量,g。

取粗多糖样品,加超纯水分别配制成浓度为0.5 mg/mL 的多糖溶液,采用紫外-可见分光光度法在200~400 nm 波长范围内对其吸收光谱进行扫描,通过观察样品溶液在260、280 nm 处是否有明显的吸收峰,以检查多糖溶液中是否含有核酸和蛋白质[9]

1.5 炒麦芽多糖的结构表征

1.5.1 扫描电镜观察

采用扫描电子显微镜观察UHPE 粗多糖、UAE 粗多糖和HRE 粗多糖的表面微观结构。

1.5.2 刚果红试验

参考文献[10]方法,分别配制浓度为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8 mol/L 的NaOH 溶 液,2.0 mg/mL 的UHPE 粗多糖、UAE 粗多糖和HRE 粗多糖溶液,0.2 mmol/L 的刚果红溶液。取各多糖溶液1.0 mL,分别加入3.0 mL 各浓度的NaOH 溶液,1.5 mL 刚果红溶液,混合均匀,静置1 h 后用紫外-可见分光光度计记录各样品在200~600 nm 的光谱图,并记录在不同浓度NaOH 溶液下反应体系的最大吸收波长,平行测量3次,空白组以蒸馏水代替多糖溶液。

1.5.3 傅立叶变换红外光谱测定

采用傅立叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR) 法测定各多糖的红外光谱,称取约0.2 mg UHPE 粗多糖、UAE 粗多糖和HRE 粗多糖,分别与2.0 mg 溴化钾充分混合研磨后,压成薄片,采用傅立叶变换红外光谱仪在4 000~400 cm-1 波长范围内测定各多糖样品的红外光谱。

1.6 体外抗氧化活性测定

1.6.1 DPPH 自由基清除试验

参照文献[11]方法,配制浓度为0.1 mmol/L 的DPPH 乙醇溶液,避光保存。设置样品组、对照组和空白组。精密称取各多糖样品,用纯水配制成浓度为8.0、4.0、2.0、1.0、0.5 mg/mL 的多糖溶液。样品组:1.0 mL 多糖溶液+3.0 mL DPPH 溶液;空白组:1.0 mL多糖溶液+3.0 mL 无水乙醇溶液;对照组:1.0 mL 超纯水+3.0 mL DPPH 乙醇溶液,避光反应20 min,于517 nm 波长下测定各溶液的吸光度,分别记为A 样品A 空白A 对照。每个样品平行测定3 次,DPPH 自由基清除率(X,%)按如下公式计算。

1.6.2 ABTS+自由基清除试验

参考文献[12]的方法,配制7 mmol/mL 的ABTS 溶液与2.45 mmol/L 的过硫酸钾溶液。以上溶液等体积混合后,室温下避光放置18 h 后得ABTS 母液。取ABTS 母液进行稀释,使其在紫外可见波长734 nm 处的吸光度为0.70±0.05,得ABTS 稀释液。精密称取各多糖样品,用纯水配制成浓度为8.0、4.0、2.0、1.0、0.5 mg/mL 的多糖溶液。设置样品组、对照组和空白组。样品组:150 μL 多糖溶液+1.9 mL ABTS 稀释液;空 白 组:150 μL 多 糖 溶 液+1.9 mL 纯 水;对 照 组:150 μL 超纯水+1.9 mL ABTS 稀释液。以上溶液混合均匀后,避光反应6 min,测定各溶液在734 nm 处的吸光度,分别记为A 样品A 空白A 对照,每个样品平行测定3 次。ABTS+自由基清除率(Y,%)按如下公式计算。

1.6.3 羟基自由基清除试验

参考文献[13]方法,分别配制2 mmol/L 硫酸亚铁、10 mmol/L 过氧化氢、6 mmol/L 水杨酸溶液,避光保存。精密称取各多糖样品,用纯水配制成浓度为8.0、4.0、2.0、1.0、0.5、0.25 mg/mL 的多糖溶液。设置样品组、对照组和空白组。样品组:0.6 mL 硫酸亚铁+0.5 mL 水杨酸+1.0 mL 多糖溶液+0.5 mL 过氧化氢;空白组:0.6 mL 硫酸亚铁+0.5 mL 水杨酸+1.0 mL 样品溶液+0.5 mL 纯水;对照组:0.6 mL 硫酸亚铁+0.5 mL 水杨酸+1.0 mL 纯水+0.5 mL 过氧化氢。将以上溶液混合均匀后,37 ℃水浴反应30 min,采用紫外-可见分光光度计测定各反应液在510 nm 处的吸光度,分别记为A 样品A 空白A 对照。羟基自由基清除率(B,%)按如下公式计算。

1.7 降血糖活性测定

1.7.1 α-淀粉酶抑制活性测定

α-淀粉酶抑制活性测定参考文献[14]方法,具体如下:精密称取各多糖样品,用0.1 mol/L 磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline,PBS)(pH6.6)配制成浓度分别为45.0、32.0、16.0、8.0、4.0、2.0 mg/mL 的多糖溶液,浓度为14 U/mL 的α-淀粉酶溶液和1%淀粉溶液。取多糖溶液和α-淀粉酶溶液各0.5 mL 于10 mL 试管中,混匀,37 ℃孵育10 min。随后加入1.0 mL 1%淀粉溶液,混匀后,37 ℃水浴10 min,随后加入1.0 mL DNS试剂,沸水浴10 min,然后冰浴5 min 终止反应,随后加入5 mL 水稀释,于540 nm 下测定紫外吸光度。测定中设置空白组和对照组,对照组:采用0.5 mL 的PBS 代替多糖溶液,空白组:采用0.5 mL 的PBS 代替1% 淀粉溶液,吸光度分别记为A 样品A 空白A 对照α-淀粉酶抑制率(M,%)计算公式如下。

1.7.2 α-葡萄糖苷酶抑制活性测定

参考文献[15-16]的方法对炒麦芽多糖的α-葡萄糖苷酶抑制活性进行测定。用0.1 mol/L PBS(pH6.8)配制成浓度为80.0、40.0、20.0、10.0、5.0 mg/mL 的炒麦芽多糖溶液,0.5 U/mL 的α-葡萄糖苷酶溶液、5 mmol/L的PNPG 溶液。取0.1 mL 多糖溶液和0.1 mL α-葡萄糖苷酶,37 ℃水浴反应10 min,随后加入0.5 mL PNPG溶液,37 ℃水浴20 min,后加入0.1 mL Na2CO3 溶液终止反应,于405 nm 下测定紫外吸光度。空白组:采用0.5 mL PBS 代替α-葡萄糖苷酶溶液,0.1 mL PBS 溶液代替PNPG 溶液;对照组:采用0.5 mL PBS 代替样品溶液,吸光度分别记为A 样品A 空白A 对照α-葡萄糖苷酶抑制率(N,%)按如下公式计算。

1.8 数据处理与统计分析

本试验使用Excel 2019 软件进行数据处理,采用Graph Pad Prism 8.2.1 软件进行绘图及IC50 的计算,使用SPSS 26.0 软件进行显著性分析,每个试验平行测定3 次,取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同提取方式炒麦芽多糖的得率比较

表1 为3 种不同提取方式获得多糖的得率。

表1 不同提取方式多糖得率比较
Table 1 Comparison of yields under different extraction methods

注:不同小写字母表示差异显著,P<0.05。

提取方式UHPE UAE HRE多糖得率/%30.83±0.52b 28.66±0.45c 33.56±0.43a

由表1 可知,HRE 法多糖得率显著高于UHPE 和UAE,其中UAE 的多糖得率最低。

2.2 多糖的纯度分析

核酸和蛋白质在260 nm 和280 nm 处有特征吸收峰[17]。 炒麦芽多糖的紫外光谱见图1。

图1 炒麦芽多糖的紫外光谱
Fig.1 UV spectrums of polysaccharides from fried malt

由图1 可知,UHPE、UAE 和HRE 3 种提取方式获得的粗多糖在260、280 nm 处均无明显的紫外吸收,表示经过纯化之后3 个多糖样品中均不含有核酸和蛋白质等物质。

2.3 炒麦芽多糖扫描电镜分析

图2 为多糖的电镜扫描图。

图2 炒麦芽多糖的电镜扫描图(3 000 倍)
Fig.2 Scanning electron microscope of polysaccharides from fried malt (3 000 times)

图2 显示,在同样的显微倍数(3 000 倍)下,其微观组织结构有明显不同。UHPE 多糖呈蜂窝状,表面具有多个圆形孔;UAE 多糖表面凹凸不平,有密集的小条状结构;HRE 多糖表面呈褶皱条状结构,各条状连接处具有较大的空隙。

2.4 炒麦芽多糖刚果红试验

刚果红是一种酸性染料,可与具有三螺旋构象的多糖形成络合物。在一定浓度的NaOH 溶液中,络合物的最大吸收波长会发生红移,当NaOH 浓度大于某一数值后,多糖的螺旋结构发生解体,最大吸收波长发生蓝移[18]。不同提取方式多糖刚果红试验结果见图3。

图3 UHPE、UAE、 HRE 多糖刚果红试验结果
Fig.3 Congo red test result of polysaccharides extracted by UHPE,UAE,and HRE

如图3 所示,随着NaOH 溶液浓度的增加,UHPE和UAE 提取的多糖与刚果红形成混合溶液的最大吸收波长整体上先升高再降低,表明这两种多糖均具有一定的刚果红结合能力,提示其存在三螺旋结构;随着NaOH 溶液浓度的改变,HRE 多糖与刚果红混合溶液最大吸收波长变化趋势与刚果红溶液一致,说明HRE多糖不易形成三螺旋结构。以上研究表明提取方式不同,多糖的空间结构也会产生一定的变化,高温提取炒麦芽多糖使其分子整体不具刚性,不易形成螺旋结构和多股螺旋链构象,在水溶液中呈现无规则的构象;而低温处理后的多糖易形成三螺旋结构,可以在水溶液中呈现规则有序的螺旋构象。

2.5 炒麦芽多糖的FT-IR 光谱分析

UHPE、UAE 和HRE 提取多糖的FT-IR 光谱见图4。

图4 多糖的FT-IR 光谱
Fig.4 FT-IR spectrums of polysaccharides

如图4 所示,UHPE 多糖在3 298 cm-1、UAE 多糖在3 258 cm-1、HRE 多糖在3 296 cm-1 处各有一宽强峰,是由多糖上O—H 的伸缩振动引起[19-20]。UHPE 多糖在2 920 cm-1、UAE 多糖在2 924 cm-1、HRE 多糖在2 919 cm-1 处的吸收峰是由多糖上C—H 的伸缩振动引 起 的[21]。UHPE 多 糖 在1 635 cm-1、UAE 多 糖 和HRE 多糖在1 621 cm-1 是由 的非对称伸缩振动引起的,说明多糖中含有糖醛酸[22]。UHPE 多糖在1 411 cm-1、UAE 多 糖 在1 416 cm-1 及HRE 多 糖 在1 376 cm-1 是由多糖上C—H 的弯曲振动峰引起的[23]。UHPE 多 糖 在1 021 cm-1、UAE 多 糖 在1 014 cm-1 和HRE 多糖在1 004 cm-1 是由C—C 的伸缩振动引起的,说明多糖中含有β-吡喃型糖环结构[24]。对比3 种不同提取方式多糖的FT-IR 光谱发现,光谱图的吸收峰的位置均比较相似,说明其结构上存在相似性。但与UHPE 多糖和HRE 多糖相比,UAE 多糖的O—H伸缩振动峰蓝移;与UHPE 多糖和UAE 多糖相比,HRE 多糖的C—H 弯曲振动和C—C 伸缩振动蓝移;并且HRE 多糖在1 200~1 000 cm-1 内具有更多的吸收峰,说明HRE 多糖与UHPE 多糖和UAE 多糖在结构上存在差异。

2.6 炒麦芽多糖体外抗氧化活比较

UHPE、UAE 和HRE 多糖对自由基的清除率见图5。

图5 UHPE、UAE 和HRE 多糖对自由基的清除率
Fig.5 Scavenging capacity of radical by polysaccharides extracted by UHPE,UAE,and HRE

根据一系列浓度多糖对自由基的清除率,采用Graph Pad Prism 8.2.1 软件依次拟合出不同多糖对自由基清除能力半数抑制浓度(IC50),结果见表2。

表2 UHPE、UAE 和HRE 多糖抗氧化活性比较
Table 2 Comparison of antioxidant activity of polysaccharides extracted by UHPE,UAE,and HRE

注:同行不同小写字母表示差异显著,P<0.05。

项目DPPH 自由基清除活性ABTS+自由基清除活性羟基自由基清除活性IC50/ (mg/mL)UHPE 1.31±0.01b 2.18±0.02b 0.09±0.00c UAE 1.16±0.01c 1.05±0.01c 0.14±0.00b HRE 1.77±0.02a 2.27±0.01a 0.15±0.00a

由图5A 可知,3 种提取方式所得多糖均对DPPH自由基的清除率呈浓度依赖性,随着多糖浓度的增加,各多糖对DPPH 自由基清除能力逐渐增强。由表2 可知,3 种提取方式所得多糖的DPPH 自由基清除能力具有显著差异性(P<0.05),IC50 值由高到低依次为HRE(1.77 mg/mL)>UHPE(1.31 mg/mL)>UAE(1.16 mg/mL)。IC50 值越高,样品对DPPH 自由基清除能力越弱,因此,不同提取方式获得的多糖对DPPH 自由基清除能力由强到弱依次为UAE>UHPE>HRE。

图5B 显示,随着多糖浓度的增加,各多糖对ABTS+自由基清除能力呈现显著的量效关系,且不同浓度之间具有显著差异性(P<0.05)。由表2 可知,各提取方式获得多糖的IC50 值由高到低依次为HRE(2.27 mg/mL)>UHPE (2.18 mg/mL)>UAE (1.05 mg/mL)。IC50 值越高,表示样品对ABTS+自由基清除能力越弱,因此炒麦芽多糖对ABTS+自由基清除能力由强到弱依次为UAE>UHPE>HRE。

如图5C 所示,各多糖对羟基自由基的清除率随着多糖浓度的升高而升高,并且各浓度梯度之间具有显著性差异(P<0.05)。由表2 可知,UHPE、UAE 和HRE提取得到的多糖对羟基自由基清除率的IC50 值,由高到低依次为HRE(0.15 mg/mL)>UAE(0.14 mg/mL)>UHPE (0.09 mg/mL)。IC50 值越高,对羟基自由基的清除能力越弱,因此不同提取方式炒麦芽多糖对羟基自由基清除能力由强到弱依次为UHPE>UAE>HRE。

2.7 炒麦芽多糖降血糖活性比较

不同浓度多糖对α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶活性抑制率见图6。UHPE、UAE 和HRE 多糖对α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶活性见表3。

图6 不同浓度多糖对α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶活性抑制率
Fig.6 Inhibitory activity of polysaccharides with different concentrations on α-amylase and α-glucosidase

表3 UHPE、UAE 和HRE 多糖对α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶活性
Table 3 Comparison of UHPE,UAE,and HRE polysaccharides on α-amylase and α-glucosidase activities

注:同行不同小写字母表示差异显著,P<0.05。

项目α-淀粉酶抑制活性α-葡萄糖苷酶抑制活性IC50/ (mg/mL)UHPE 1.17±0.02a 0.51±0.00b UAE 1.08±0.03b 1.03±0.00a HRE 0.84±0.06c 0.31±0.00c

如图6A 所示,随着多糖浓度的增加,各多糖对α-淀粉酶的抑制活性不断增强,说明在一定浓度范围内,炒麦芽多糖对α-淀粉酶的抑制活性呈浓度依赖性。表3 显示,IC50 值由高到低依次为UHPE (1.17 mg/mL)>UAE (1.08 mg/mL)>HRE (0.84 mg/mL)。IC50 值 越高,表明其对α-淀粉酶活性抑制能力越弱,因此加热处理后的多糖对α-淀粉酶抑制活性最强。

图6B 显示,随着多糖浓度的增加,各多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制活性不断增强,说明炒麦芽多糖对α-葡萄糖苷酶活性的抑制率具有浓度依赖性。表3 显示,IC50 值由高到低依次为UAE (1.03 mg/mL)>UHPE(0.51 mg/mL)>HRE (0.31 mg/mL)。IC50 值越高,说明样品对α-葡萄糖苷酶抑制能力越弱,因此不同提取方式得到的多糖对α-葡萄糖苷酶抑制能力由强到弱依次为HRE>UHPE>UAE。

3 结论

对不同提取方式所得多糖的得率进行比较,发现HRE 得率(33.56%)最高,UHPE(30.83%)次之,UAE(28.66%)最低,主要是由各提取方式的机理不同导致,在高温的状态下,多糖易转移到提取溶剂中,因此HRE 法多糖得率最高。进一步通过FT-IR、刚果红试验和扫描电镜对各提取方法获得的多糖结构进行比较,发现3 种不同提取方式获得多糖的FT-IR 相似,但各多糖的官能团吸收峰位置有区别;刚果红试验和扫描电镜结果也显示其三螺旋结构和表面形态也发生了变化,以上结果说明不同提取方式获得的多糖在结构上存在差异。

进一步对各多糖的DPPH 自由基、ABTS+自由基、羟基自由基的清除能力进行比较,发现UHPE 多糖对羟基自由基的清除能力最好,可能与其蜂窝状的多糖形态及三螺旋结构密切相关;UAE 多糖对DPPH 自由基、ABTS+自由基的清除能力最好,可能与其多个小条状形态及三螺旋结构密切相关;而HRE 多糖对3 种自由基的清除能力最弱,可能与其在热的作用下多糖空隙变大及三螺旋结构的消失有关。HRE 多糖的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性均优于UHPE 和UAE 多糖,可能与其在热作用下产生的较大空隙的特定形态及刚性结构密切相关,在此结构形态下,多糖更易与α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性位点相结合产生药效。研究表明加热提取的炒麦芽多糖适合降血糖功能产品的开发,而低温提取炒麦芽多糖更适合抗氧化功能产品的开发,以上研究对炒麦芽多糖的高效利用提供了科学依据。

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Effects of Different Extraction Methods on Antioxidant and Hypoglycemic Activities of Polysaccharides from Fried Malt

KONG Na1,2,PAN Shaobin1,LI Changgeng1,2,LIU Wenwen1,2,MA Xinhui1,2,DONG Hongjing1,2 *,LI Jia1 *
(1. School of Pharmacy,Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Jinan 250300,Shandong,China;2. Shandong Analysis and Test Center,Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences),Jinan 250014,Shandong,China)

Abstract: To explore the effects of different extraction methods on antioxidant and hypoglycemic activities of polysaccharides from fried malt,the polysaccharides from fried malt were extracted by ultrahigh pressure extraction (UHPE),ultrasonic assisted extraction(UAE),and heat reflux extraction(HRE),respectively. The yield and structure of polysaccharides under different extraction methods were compared. The scavenging ability of polysaccharides on DPPH,ABTS+,and hydroxyl radicals was determined to evaluate their antioxidant activity;the in vitro inhibitory activity test of polysaccharides on α-glucosidase and α-amylase was conducted to study their hypoglycemic effect. The results indicated that the yield of polysaccharides under different extraction methods in descending order was HRE,UAE,and UHPE,and the polysaccharides obtained by the three methods all did not contain protein and nucleic acid after purification. The surface of polysaccharides extracted by the HRE method was wrinkled and striped without a triple helix structure,and polysaccharides extracted by UAE had uneven surfaces and dense small strips with a triple helix structure;the polysaccharides extracted by UHPE had multiple circular pores with a triple helix structure. Fourier transform infrared spectrum showed that extraction methods could not change the characteristic functional groups of polysaccharides,but the absorption of some characteristic peaks of polysaccharides shifted to blue or red. The polysaccharides extracted by UAE had the strongest scavenging capacity for DPPH and ABTS+radicals,followed by the polysaccharides extracted by UHPE and HRE. The polysaccharides extracted by UHPE had the strongest scavenging capacity for hydroxyl radicals,followed by the polysaccharides extracted by UAE and HRE,and the inhibitory activity of polysaccharides extracted by HRE on α-glucosidase and α-amylase was the best,followed by polysaccharides extracted by UAE and UHPE.

Key words: fried malt;polysaccharides;extraction;antioxidant activity;hypoglycemic activity

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.16.016

基金项目:山东省重点研发计划项目(2021CXGC010508);济南市“高校20 条”资助项目(2020GXRC007);齐鲁工业大学(山东省科学院)重大创新专项(2022JBZ02-04)

作者简介:孔娜(1998—),女(汉),硕士研究生,研究方向:中药资源与中药质量控制。

*通信作者:董红敬(1986—),女(汉),副研究员,研究方向:中药活性成分分离及质量评价;李佳(1972—),女(汉),教授,研究方向:中药资源与中药质量控制。

引文格式:

孔娜,潘少斌,李长庚,等. 不同提取方式对炒麦芽多糖抗氧化及降血糖活性的影响[J]. 食品研究与开发,2024,45(16):122-129.

KONG Na,PAN Shaobin,LI Changgeng,et al. Effects of Different Extraction Methods on Antioxidant and Hypoglycemic Activities of Polysaccharides from Fried Malt[J]. Food Research and Development,2024,45(16):122-129.

责任编辑:冯娜

收稿日期:2022-12-19