免费文献传递   相关文献

DPPH·法评价杜仲叶提取物的抗氧化活性



全 文 :西北林学院学报 2011,26(6):119~123
Journal of Northwest Forestry University
DPPH·法评价杜仲叶提取物的抗氧化活性
 收稿日期:2010-10-21 修回日期:2011-03-01
 基金项目:中日合作课题(K332020908);陕西省日元贷款项目(K332020023)
 作者简介:苑子夜,女,在读硕士研究生,主要研究方向为植物资源化学与生物活性物质。
*通讯作者:苏印泉,男,教授,主要从事植物资源利用研究。E-mail:syq009@126.com。
苑子夜1,苏印泉1*,张 强1,朱铭强1,中泽庆久2,堤雅史2
(1.西北农林科技大学 林学院,陕西 杨陵712100;2.大阪大学,日本 大阪府565-0871)
摘 要:采用超声波法提取杜仲叶抗氧化物质,用DPPH·法评价其抗氧化活性。采用不同极性溶
剂对最佳提取条件下的提取物进行萃取,测定不同极性萃取物中的总多酚和总黄酮含量及DPPH
·清除率。结果表明:超声波法的最佳提取工艺为:60%乙醇,料液比1∶15,提取温度60℃,提取
时间30min,此工艺条件下DPPH·清除率为91.01%。杜仲叶抗氧化活性物质主要存在于其弱
极性的乙酸乙酯部分,该部分100μg·mL
-1质量浓度样液的DPPH·清除率达92.28%,强于相
同质量浓度的BHT,与相同质量浓度的Vc无显著差异。相关分析表明,杜仲叶抗氧化活性的主
要物质基础为总多酚和总黄酮。
关键词:杜仲叶;抗氧化活性;提取工艺;DPPH·;总多酚;总黄酮
中图分类号:S789.4   文献标志码:A   文章编号:1001-7461(2011)06-0119-05
Evaluation of Antioxidant Activity of Eucommia ulmoides Leaf Extracts by DPPH· Assay
YUAN Zi-ye1,SU Yin-quan1,ZHANG Qiang1,ZHU Ming-qiang1,
NAKAZAWA Yoshihisa2,TSUTSUMI Masafumi 2
(1.College of Forestry,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China;
2.Osaka University,Osaka Prefecture 565-0871,Japan)
Abstract:The antioxidant components of Eucommia ulmoides leaves were extracted by ultrasonic-assisted
method and their antioxidant activities were investigated by scavenging DPPH·.The extracts obtained
from optimum technological conditions were further extracted by different polar organic solvents and the
contents of total phenolic compounds,total flavonoids and DPPH radical scavenging activity were deter-
mined.The results showed that the optimal parameters of the ultrasonic-assisted extraction were as fol-
lows:ethanol concentration 60%,solid to liquid ratio 1∶15,temperature 60℃and extracting time 30
min.Under these conditions,the clearance rate to DPPH· were 91.01%.The bioactive antioxidants of
E.ulmoides leaves were mainly attributed to the ethyl acetate fraction.The percentage of scavenging DP-
PH radical of the sample of the ethyl acetate fraction with the concentration of 100μg·mL
-1 was
92.28%,stronger than those of BHT(p<0.05)and no significant differences compared with those of Vc.
The result of correlation analysis showed that the strong antioxidant activity mainly resulted from the high
contents of the total phenols and total flavonoids.
Key words:Eucommia ulmoides leaves;antioxidant activity;extracting technology;DPPH·;total phe-
nols;total flavonoids
  杜仲(Eucommia ulmoides)的干燥树皮是中国
传统的名贵滋补药材,具补肝肾、强筋骨、降血压、抗
衰老等功效。近代研究证明,杜仲“叶皮同效”,杜仲
叶作为中药于2005年被写入《中华人民共和国药
典》[1]。近年来,国内外对杜仲的抗氧化活性研究表
明,杜仲叶水提物对D-半乳糖所致的衰老小鼠的抗
氧化性损伤有保护作用[2];杜仲叶提取物对食用油
脂具有一定的抗氧化能力[3];通过测定杜仲不同部
位水提物的清除自由基能力、总还原力、Fe2+螯合
能力和对亚油酸氧化的抑制率,表明杜仲叶提取物
有显著的抗氧化活性[4];采用总抗氧化能力(TAC)
为活性跟踪指标,确定了超声波提取杜仲叶抗氧化
活性物质的最佳提取工艺,并筛选出对杜仲叶抗氧
化活性物质吸附性能最好的大孔吸附树脂[5];杜仲
叶提取物能够抑制生物大分子的氧化损伤,如抑制
Fenton反应导致的脱氧核糖和DNA损伤[6],能够
抑制Cu2+诱导的人血清低密度脂蛋白氧化修饰[7]。
DPPH·清除率检测法是一种简单、快速、灵敏
的抗氧化检测手段,在天然植物提取物体外抗氧化
能力检测和抗氧化片段筛选中被广泛应用[8-9]。为
了更好的开发、利用杜仲资源,采用DPPH·法测定
抗氧化活性[10],研究超声波提取杜仲叶抗氧化成分
的最佳提取工艺,并对提取物的抗氧化活性成分进
行分析,以期为杜仲资源在食品、药品和保健品领域
的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料 杜仲叶采自西北农林科技大学林学
院苗圃。鲜叶自然阴干,于80℃烘至恒重,粉碎备
用。
1.1.2 试剂 DPPH(1,1-二苯基苦基苯肼)购自
Sigma公司,无水乙醇、乙酸乙酯、正丁醇、BHT(2,
6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、Vc为国产分析纯。
1.1.3 仪器 主要有RE-52A型旋转蒸发仪(上海
分析仪器厂)、KH5200B型超声波清洗器(昆山禾创
超声仪器有限公司)、722光栅分光光度计(上海分
析仪器厂)、AB204-S电子天平(METTLER TOLE-
DO)。
1.2 方法
1.2.1 杜仲叶提取物制备 称取干燥杜仲叶粉末
10g,按照提取工艺研究中的不同参数,在40kHz
超声波清洗器中提取。过滤后,滤液合并减压浓缩
得浸膏,再于50℃真空干燥箱中烘干,得纯粉。
1.2.2 超声提取工艺正交试验 以单因素试验结
果为参考,选择乙醇浓度(A)、料液比(B)、温度
(C)、时间(D)4个因素,设计四因素三水平(L9
(34))的正交试验。
1.2.3 抗氧化性能测定 抗氧化活性以清除DP-
PH自由基能力大小表示。采用严敏等[11]的方法,
将杜仲叶提取物配制成浓度为100μg·mL
-1的溶
液,2mL样品溶液与2mL质量浓度为66μg·
mL-1的DPPH·乙醇溶液混匀,反应20min后,于
517nm下比色,以A0 做参比调零。按公式(1)计算
各样品对DPPH·的清除率(I)。
I=[1-(Ai-Aj)/A0]×100% (1)
式中:A0 为未加样的 DPPH·(2mLDPPH·+2
mL样品溶剂)的吸光度,Ai为样品与DPPH·反应
后的吸光度,Aj 为样品的空白(2mL无水乙醇+2
mL样品)的吸光度。
1.2.4 不同极性杜仲叶提取物的制备 采用
JIANG等[12]的方法,略加修改。称取100g杜仲叶
粉末,以超声波提取,正交实验获得的最佳工艺提取
2次,提取液合并浓缩至粘稠状,留一部分原液做对
照,之后加入蒸馏水调稀后分别用乙酸乙酯和正丁
醇依次萃取,最后剩余水相部分。4个不同样品分
别减压浓缩、真空干燥获得原液、乙酸乙酯相、正丁
醇相和水相提取物样品,分别测定总黄酮、总多酚含
量及DPPH·清除率。
1.2.5 总黄酮与总多酚测定 (1)总黄酮含量的测
定。采用翟梅枝等[13]的方法,略有修改。称取芦丁
20mg(120℃烘至恒重),置于100mL容量瓶中,加
60%的乙醇定容至刻度,摇匀,取25mL用蒸馏水
稀释至50mL(0.1mg·mL-1),取0、1.0、2.0、
3.0、4.0、5.0mL分别置于10mL具塞试管中,先
加质量分数为5%的亚硝酸钠溶液0.3mL,摇匀,
放置6min,再加入质量分数为10%的硝酸铝溶液
0.3mL,摇匀,放置6min;再加入1mol·L-1
NaOH溶液4.0mL,分别用60%的乙醇稀释至刻
度,摇匀,放置15min,于510nm波长处测定吸光
度。将样品配成质量浓度1mg·mL-1的溶液,取
1mL按标准曲线制备中的操作步骤进行测定,根据
芦丁标准曲线方程(A=10.551C-0.002,R2=
0.999 9)计算总黄酮含量,其中,A 为吸光度,C为
芦丁等价物浓度(mg·mL-1),总黄酮含量以 mg·
g-1[14]表示。
(2)总多酚含量的测定。采用傅燕玲等[15]的
方法,略有修改。称取20.0mg没食子酸,用蒸馏
水定容于100mL的容量瓶中,备用。取8只试管,
分别加入0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL
没食子酸标准溶液于25mL比色管中,加蒸馏水至
1mL,再加入1.0mL0.5mol·L-1 Folin-酚试剂,
混匀,暗处放置5min,加入2mL20%Na2CO3 溶
液,用蒸馏水定容至25mL,充分混合后,室温放置
1h,于760nm波长处测定吸光值。将样品配成质
量浓度1mg·mL-1的溶液,取1mL按标准曲线制
021 西北林学院学报 26卷 
备中的操作步骤进行测定,根据标准曲线线性方程
(A=0.098 9C+0.032 2,R2=0.995 8),计算总多
酚含量,其中,A为吸光度,C为没食子酸等价物浓
度(μg·mL
-1)。
1.2.6 数据处理与分析 所有试验均重复3次,用
SPSS16.0软件对数据进行处理与分析。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
为优化杜仲抗氧化物质超声波法提取工艺,首
先以单因素法研究了乙醇浓度、提取温度、料液比、
提取时间和提取次数对杜仲提取物清除DPPH·能
力的影响(图1)。
研究结果表明,实验条件为60℃、料液比1∶10、
提取1次、时间60min时,乙醇浓度在0~80%范围
内,杜仲叶提取物对DPPH·清除率随乙醇浓度的增
大变化不大,40%时清除率最高,当提取溶剂为无水
乙醇时清除率最低(图1a)。其原因可能是抗氧化物
质极性与40%乙醇极性相似,溶解度最大。另一方
面由于乙醇浓度过高,一些醇溶性杂质、色素、脂溶性
强的成分溶出量增加,与抗氧化物质竞争和乙醇结
合[16],导致抗氧化物质提取率降低。因此选定20%、
40%和60%乙醇体积分数进行正交试验。
当实验条件为60%乙醇、料液比1∶10、提取
60min、提取次数为1次时,提取温度在低于70℃
时,随温度的升高,提取物对DPPH·清除率逐渐增
加,超过70℃时开始降低(图1b)。主要是由于随着
温度的升高,传质效率逐渐升高,但温度过高,热敏
性成分易被破坏,杂质的溶出量增大。故提取温度
选定60、70、80℃进行正交试验。
当实验条件为提取温度60℃、60%乙醇、料液
比1∶10、提取次数为1次时,在提取时间10~40
min范围内,随着提取时间的增加,提取物对DPPH
·清除率逐渐增大,40min达到最大,继续延长时
间,清除率反而下降(图1c)。由于超声时间太长,
超声波的空化机械效应使植物组织中大量细胞破
裂,溶液中杂质增多,粘度增大,而这些杂质不但会
影响有效成分的溶出,增大传质阻力,还会对溶出的
有效成分有一定的吸附作用[17]。故选定30、40、50
min做正交试验。
在实验条件为60℃、60%乙醇、提取60min、提
取次数为1次时,随着料液比的增加,提取物对DP-
PH·清除率逐渐增加(图1d),说明料液稀释度增
加,有利于抗氧化物质的溶出。但料液比由1∶20
增加到1∶30时,清除率增加不明显。综合考虑浸
提效果、溶剂用量和浓缩负荷等方面[18],选定
1∶15、1∶20、1∶25进行正交试验。
图1 杜仲叶抗氧化活性物质提取单因素试验结果
Fig.1 Results of single-factor experiments for extracting
antioxidants fromE.ulmoides leaves
提取次数的单因素试验结果(图1e)表明,实验
条件为提取温度60℃,提取时间60min,60%乙醇,
料液比1∶10,提取1次,提取物对DPPH·清除率
最高,可能随着提取次数的增多杂质增多,导致抗氧
化物质的浓度降低。但提取1次活性物质提取不完
全(提取率为28.65%),提取2、3、4次的提取率变
化不大,分别为37.46%、39.36%、40.15%,考虑到
资源的合理利用,实验选定提取次数为2次。
2.2 正交试验结果
由表1和表2可知,因素A、B、C均有显著意义
121第6期 苑子夜 等 DPPH·法评价杜仲叶提取物的抗氧化活性
(p<0.05),且影响次序依次为A>B>C,最佳水平
为A3B1C1,因素D无显著意义,从节约能源考虑,
以30min为宜。综上所述,杜仲叶抗氧化活性物质
提取的最佳工艺为A3B1C1D1,即乙醇浓度60%,料
液比1∶15,提取温度60℃,提取时间30min,按照
最佳提取工艺进行3次平行验证试验,最后测定的
结果为(91.01±0.42)%。
表1 杜仲叶抗氧化活性物质提取正交试验结果
Table 1 Orthogonal experiments of extracting antioxidants fromE.ulmoides leaves
试验号
乙醇浓度
(A)/%
料液比
(B)/(g·mL-1)
温度
(C)/℃
时间
(D)/min
DPPH·清除率/%
X1  X2  X3
1  1  1  1  1  89.46  88.74  88.25
2  1  2  2  2  86.87  87.21  86.97
3  1  3  3  3  84.69  82.53  83.20
4  2  1  2  3  88.18  87.59  87.26
5  2  2  3  1  87.14  85.60  86.38
6  2  3  1  2  84.21  86.73  85.31
7  3  1  3  2  89.10  90.54  88.72
8  3  2  1  3  91.75  89.70  91.24
9  3  3  2  1  88.33  87.92  88.26
k1  88.436  88.649  88.377  87.787
k2  88.489  88.096  87.621  87.296
k3  89.507  85.687  86.433  87.349
表2 方差分析①
Table 2 Tests of between subjects effects
方差
来源
离均差
平方和
自由度 均方差 F  P
A  55.625  2  27.812  40.777  0.000
B  44.651  2  22.326  32.732  0.000
C  17.275  2  8.637  12.664  0.000
D  1.307  2  0.654  0.958  0.402
误差 12.277  18  0.682
 ①R2=0.906。
2.3 杜仲叶各极性部位总黄酮和总多酚含量
由表3可以看出,乙酸乙酯部位的总黄酮和总
多酚质量分数最高,显著高于原液、正丁醇相和水相
(p<0.05),表明杜仲叶提取物所含的黄酮类化合
物和多酚类化合物主要以弱极性化合物为主。因
此,可以利用乙酸乙酯萃取法对杜仲叶提取物进行
初步分离纯化,萃取溶剂的用量和萃取次数有待进
一步研究。
2.4 杜仲叶不同极性部位DPPH·清除活性
由表3可以看出,在相同质量浓度(100μg·
mL-1)下,乙酸乙酯相的清除能力最高,达到
92.28%,显著高于BHT(64.28%)(p<0.05),与
Vc(95.06%)无显著差异。由此可见,杜仲叶提取
物极强的自由基清除能力的物质基础主存在于弱极
性的乙酸乙酯相。在该质量浓度下,DPPH·清除
能力与总黄酮含量中度相关,y=0.077 6x+41.37,
R2=0.756 1;与总多酚含量高度相关,y=0.458 5x
+35.28,R2=0.976 2。相关关系的计算结果表明,
杜仲提取物强抗氧化能力主要由高含量的总黄酮和
总多酚所贡献,进一步验证了总黄酮和多酚类化合
物是植物材料起抗氧化作用的主要物质[19]的论断。
表3 杜仲叶不同极性部分总多酚、总黄酮含量
及DPPH·清除率①
Table 3 Contents of the total phenols and flavonoids and
DPPH·scavenging rate of different polarities
of E.ulmoides leaves
极性部位
总黄酮含量
/(mg·g-1)
总多酚含量
/(mg·g-1)
DPPH·清除率
/%
原液 310.87±12.01b 96.76±7.89b 84.14±1.65b
乙酸乙酯相 729.16±12.22a 130.01±6.75a 92.28±1.33a
正丁醇相 118.47±5.05d 13.98±8.01d 43.61±0.59d
水相 142.17±6.95c 32.43±7.25c 46.33±0.21d
BHT  64.28±0.18c
Vc  95.06±0.00a
 ①同一列不同字母表示各样品之间存在显著性差异(p<0.05)。
3 结论与讨论
通过超声波提取法的正交试验,确定了杜仲叶
抗氧化物质提取的最佳工艺条件是:乙醇浓度
60%,料液比(g/mL)1∶15,提取温度60℃,提取时
间30min,提取2次。董大鹏[5]以体外总抗氧化能
力为指标,采用单因素试验研究了超声提取杜仲叶
抗氧化活性物质的提取条件是:乙醇浓度20%,料
液比为1∶18,提取40min,提取2次。造成2种提
取工艺差异的原因可能与采用的抗氧化指标不同和
是否加热有关。超声波技术提取杜仲叶抗氧化物质
工艺简单,提取温度低、时间短、效率高,是一种比较
理想的提取方法。
最佳条件下提取的杜仲叶提取物在质量浓度为
100μg·mL
-1时对DPPH·清除率高达91.01%,
说明杜仲叶提取物本身就是一种非常优良的天然抗
221 西北林学院学报 26卷 
氧化剂,可作为医药、功能性食品及饲料添加剂。
杜仲叶粗提物经乙酸乙酯、正丁醇和水萃取后,
其中的黄酮和多酚类化合物得到了重新分配,乙酸
乙酯对黄酮和多酚类化合物具有富集作用,乙酸乙
酯萃取物中的总多酚和总黄酮含量显著高于萃取前
混合物和正丁醇、水萃取物,且乙酸乙酯萃取物的抗
氧化活性比同质量浓度的BHT强。总黄酮和总多
酚含量与DPPH·清除率相关关系分析表明,杜仲
叶提取物强抗氧化活性与其中含有的黄酮类和多酚
类结构化合物具有一定的相关性,与江慎华等[20]采
用类似的方法对香椿和丁香抗氧化活性进行研究的
结论一致。以乙酸乙酯部位为研究对象,运用柱层
析等分析手段,对单体化合物纯化分离并最终阐明
其抗氧化活性的物质基础有待进一步研究。
参考文献:
[1] 于瑞涛,梅丽娟,陶燕铎,等.大孔树脂 NKA-9分离纯化杜
仲叶中的绿原酸[J].分析试验室,2007,26(增):5-6.
[2] 周华珠,陈翠华,孙云,等.杜仲叶提取物对衰老小鼠抗氧化
功能的影响[J].徐州医学院学报,1998,18(6):463-464.
[3] 尉芹,马希汉.杜仲叶和元宝枫叶提取物抗氧化性能的研究
[J].食品科学,1998,19(8):3-5.
[4] ZHANG Q,SU Y Q,YANG F X,et al.Antioxidative activi-
ty of water extracts from leaf,male flower,raw cortex and
fruit of Eucommia ulmoides Oliv[J].Forest Products Jour-
nal,2007,57(12):74-78.
[5] 董大鹏.杜仲叶中抗氧化活性成分的分离和提取[D].贵阳:
贵州省发酵工程及生物制药实验室,2006.
[6] YEN G C,HSIEH C L.Antioxidant actions of Du-zhong
(Eucommia ulmoides Oliv.)toward oxidative damage in bio-
molecules[J].Life Sciences,2000,66:1387-1400.
[7] YEN G C,HSIEH C L.Inhibitory effects of Du-zhong(Eu-
commia ulmoides Oliv.)against low-density lipoprotein oxida-
tive modification[J].Food Chem,2002,77:449-456.
[8] SUN T,HO C T.Antioxidant activities of buckwheat extracts
[J].Food Chemistry,2005,90(4):743-749.
[9] 邹青松,李素霞,陈山,等.DPPH·法评价瑶山甜茶浸膏的
抗氧化性能[J].食品科技,2010,35(1):209-212.
ZOU Q S,LI S X,CHEN S,et al.Evaluation of antioxidant
activity of Rubus suavissimus,Lee extracts by DPPH·assay
[J].Food Science and Technology,2010,35(1):209-212.
[10] 彭长连,陈少薇,林植芳,等.用清除有机自由基DPPH法
评价植物抗氧化能力[J].生物化学与生物物理进展,2010,
35(1):209-212.
PENG C L,CHEN S W,LIN Z F,et al.Detection of an-
tioxidative capacity in plants by scavenging organic free radi-
cal DPPH [J].Prog.Biochem.Biophys,2010,35(1):209-
212.
[11] 严敏,李崎,顾国贤.一个评价啤酒老化程度的新指标———
DPPH清除率[J].食品科技,2006,31(3):91-93.
YAN M,LI Q,GU G X.A new index to estimate the extent
of beer staling———The DPPH·scavenging ratio[J].Food
Science and Technology,2006,31(3):91-93.
[12] JIANG S H,WANG C L,CHEN Z Q,et al.Antioxidant
properties of the extract and subfractions from old leaves of
Toona sinensis roem (melisceae)[J].Journal of Food Bio-
chemistry,2009,33(3):425-441.
[13] 翟梅枝,郭景丽,王磊,等.栾树花黄酮类化合物的提取工
艺研究[J].西北林学院学报,2010,25(2):136-139.
ZHAI M Z,GUO J L,WANG L,et al.Extraction of fla-
vonoids fromKoelreuteria paniculataflowers[J].Journal of
Northwest Forestry University,2010,25(2):136-139.
[14] 乔冬冬,张云,尤新军,等.星点设计-效应面法优化梓树果
实总黄酮的超声提取工艺[J].西北林学院学报,2010,25
(3):170-174.
QIAO D D,ZHANG Y,YOU X J,et al.Optimization of the
ultrasonic wave aided extraction of flavoniods from the fruits
of Catalpa ovata by central composite design-esponse surface
methodology[J].Journal of Northwest Forestry University,
2010,25(3):170-174.
[15] 傅燕玲,吴晓琴.杨梅枝多酚的抗氧化活性研究[J].中国粮
油学报,2009,24(11):78-82.
FU Y L,WU X Q.Antioxidant effect of polyphenol extrac-
ted from Myrica rubra branches[J].Journal of the Chinese
Cereals and Oils Association,2009,24(11):78-82.
[16] 阮征,胡筱波,赖富饶,等.油菜花粉中黄酮类物质提取工
艺的优化研究[J].食品科学,2007,28(7):133-137.
RUAN Z,HU X B,LAI F R,et al.Extraction technology
of flavones in cole polen[J].Food Science,2007,28(7):
133-137.
[17] 董娟娥,马柏林,刘丽,等.超声提取杜仲叶中有效成分工
艺研究[J].西北林学院学报,2003,16(3):66-68.
DONG J E,MA B L,LIU L,et al.An ultrasonic extraction
method of Eucommia ulmoides leaves[J].Journal of North-
west Forestry University,2003,16(3):66-68.
[18] 刘宁,仇农学,田玉霞.超声辅助提取紫苏叶黄酮及其清除
自由基作用的研究[J].西北林学院学报,2008,23(1):158-
161.
LIU N,CHOU N X,TIAN Y X.Ultrasonic-aided extraction
of flavonoids fromPerilla frutescens(L.)Brltt leaves and e-
valuation for free-adical scavenging[J].Journal of Northwest
Forestry University,2008,23(1):158-161.
[19] RICE-EVANS C A,MILLER N J,PAGANGA G.Struc-
ture-antioxidant activity relationships of flavonoids and phe-
nolic acids[J].Free Radical Biology & Medicine,1996,20:
933-956.
[20] 江慎华,王书源,马海乐,等.丁香活性物质提取工艺优化
与抗氧化活性研究[J].农业机械学报,2010,41(1):133-
138.
JIANG S H,WANG S Y,MA H L,et al.Extracting tech-
nology and antioxidant activity of bioactive components from
clove[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultur-
al Machinery,2010,41(1):133-138.
321第6期 苑子夜 等 DPPH·法评价杜仲叶提取物的抗氧化活性