全 文 ：黑胡椒和白胡椒精油抗氧化性能及清除
自由基能力的比较
王颖 ,姜子涛＊ ,李荣 ,胡耿辉
(天津商业大学 生物技术与食品科学学院 ,天津市食品生物技术重点实验室 ,天津　300134)
摘要:黑胡椒精油(BPEO)和白胡椒精油(WPEO)的抗氧化活性的测定是基于总体抗氧化能力 、清
除超氧阴离子自由基能力 、清除羟基自由基能力 、铁离子还原能力 、抗亚油酸脂质过氧化能力五个
方面 ,并与其他的合成抗氧化剂如 BHT , PG ,Vc 做比较 。实验结果表明 ,在一定浓度范围内 ,黑 、
白胡椒精油清除超氧阴离子自由基的能力强于 BHT 、PG 和 VC ;被测样品的羟自由基清除率 BH T
>BPEO>WPEO>PG >Vc;精油能有效抑制亚油酸的过氧化反应 。实验表明黑 、白胡椒精油都
具有良好的抗氧化效果 ,且黑胡椒精油强于白胡椒精油 。
关键词:黑胡椒精油;白胡椒精油;抗氧化性能;清除自由基
中图分类号:TS255.3　　　文献标识码:B　　　文章编号:1000-9973(2009)05-0050-04
Comparison of antioxidant activities and free radical scavenging potential
of black pepper and white pepper (Piper nigrum L .)essential oils
WANG Ying , JIANG Zi-tao＊ , LI Rong , HU Geng-hui
(College of Biotechno logy and Food Science , Tianjin Key Laboratory of Food
Bio technolog y , Tianjin Univ ersity o f Commerce , Tianjin 300134 ,China)
Abstract:The antioxidant activities of black and white pepper(Piper nigrum L .)essential oils(BPEO and
WPEO)were evaluated based on phosphomolybdenum complex , superoxide anion and hydroxyl radical
scavenging activities , reducing power and inhibition of lipid peroxidation in linoleic acid.The various an-
tioxidant activi ties were compared to synthetic antioxidants such as buty lated hydroxy toluene , propyl
gallate and ascorbic acid.The results revealed that the activities of scavenging superoxide radicals of
BPEO and WPEO were concentration dependent and were higher than that of BHT , PG and Vc.The
order of hydroxy l radical scavenging activi ty of the samples tested are BHT >BPEO>WPEO>PG >
Vc.Furthermore , the linoleic acid peroxidation w as suppressed significant ly by the addition of the essen-
tial oils.These results clearly demonst rated that BPEO and WPEO possess a marked antioxidant activi-
ty , and BPEO was better than WPEO.
Key words:Black pepper(P iper nigrum L .)essential oil (BPEO);white peppe r essential oil
(WPEO);antiox idant activity ;scavenging free radicals
　　胡椒 ,学名 P iper nigrum L .,胡椒科藤本植
物 ,原产东南亚 ,我国华南 、云南和台湾省区有栽培 ,
主产区在海南 ,现已是海南省的一项特色农产品[ 1] 。
成熟的胡椒果晒干后果皮皱缩变黑为黑胡椒 ,成熟
果实脱皮后称为白胡椒 。胡椒有强烈芳香和刺激性
辣味 ,兼有除臭 、防腐和抗氧化作用 。胡椒含胡椒
收稿日期:2009-01-04　　　　＊通讯作者
作者简介:王颖(1984-),女 , 食品科学专业硕士研究生 , 研究方向为食品添加剂。
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碱 、水芹烯 、丁香烯等成分 ,可抑菌 ,改善食物香味 ,
促进胃肠蠕动 ,加速血液循环;胡椒性热 ,味辛 ,有温
中散寒 、下气 、消痰之功效[ 2] 。
本文对水蒸气蒸馏提取的黑 、白胡椒精油和合
成的食用抗氧化剂进行了体外抗氧化性能和清除自
由基性能的比较研究 。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器
UV-2102PC型紫外可见分光光度计:UNICO
上海仪器有限公司;80-1 离心机:上海手术器械厂;
HZS-H 恒温水浴振荡器:哈尔滨东联电子技术开发
有限公司;FA1104N电子天平:上海精密科学仪器
有限公司;LRH-250-Ⅱ微电脑控制电化培养箱:广
东省医疗器械厂;微型植物试样粉碎机:黄骅科学仪
器厂 。黑胡椒和白胡椒:产地海南;抗坏血酸(Vc)、
2 ,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、没食子酸丙酯(PG)等
均为分析纯。
1.2　实验方法
1.2.1　黑 、白胡椒精油的提取
将干燥的黑 、白胡椒粉碎 ,过 40目筛 ,放入圆底
烧瓶中 ,加入蒸馏水后 ,浸泡 8 h。将圆底烧瓶放进
加热套中 ,加热进行提取 ,当流出的馏分中几乎无油
珠时 ,停止蒸馏 。将黑 、白胡椒精油加入无水硫酸钠
除水 ,过滤备用 。
1.2.2　总抗氧化活性的测定 ———磷钼络合物法
用无水乙醇配制浓度分别为 0.05 , 0.1 , 0.2 ,
0.3 , 0.4 mg/mL 的黑 、白胡椒精油溶液 、BHT 溶
液 、PG 溶液 、Vc溶液各 5 mL。磷钼试剂是终浓度
为 0.6 mol/ L 浓硫酸 、28 mmo l/L 磷酸 钠和
4 mmol/L钼酸铵的溶液。取 4 mL 上述磷钼试剂
液 ,加入0.4 mL样品液 , 95 ℃水浴中恒温 90 min ,
在 695 nm波长下测吸光度 A 。所有测定平行进行
三次 ,取平均值 。
1.2.3　清除超氧阴离子自由基能力的测定 ———邻
苯三酚自氧化法
用无水乙醇配制浓度分别为 0.1 ,0.2 , 0.4 ,0.6 ,
0.8 ,1.0 mg/mL 的黑 、白胡椒精油溶液 、BHT 溶液 、
PG 溶 液 、及 用 水 配 制 的 Vc 溶 液 各 5 mL。
0.05 mol/L Tris-HCl 缓 冲 液 (pH 为 8.2)和
1 mmol/L EDTA 溶液要先放于 25 ℃水浴中恒温
20 min ,以使缓冲液的 pH 值达到实验要求。往试管
中加入 4.5 mL 0.05 mol/ L Tris-HCl 缓冲液(pH 为
8.2),1 mL 1 mmol/ L EDTA ,1 mL样品液和0.4 mL
25 mmol/ L邻苯三酚 ,25 ℃水浴中恒温 4 min ,立即
用 1 mL 12 mol/ L HCl 溶液终止反应 。用紫外分光
光度计测量吸光度 ,在 299 nm 处测定其吸光度 As。
试剂对照组以 1 mL 乙醇代替样品液 ,吸光度为 Ac。
所有测定平行进行三次 ,取平均值。
超氧阴离子自由基清除率 =(Ac-As)/ Ac
×100%。
1.2.4　清除羟基自由基能力的测定———邻二氮菲
法
用无水乙醇配制浓度分别为 0.1 ,0.2 , 0.4 ,0.6 ,
0.8 ,1.0 ,2.0 ,3.0 mg/mL的黑 、白胡椒精油溶液 、BHT
溶液 、PG溶液以及用水配制的 Vc溶液各为 5 mL。邻
二氮菲 0.75 mmol/ L , FeSO4 0.75 mmol/ L ,pH 7.
40 ,PBS 150 mmol/ L ,加0.01%的过氧化氢(损伤管),
或不加过氧化氢(未损伤管),总体积 5 mL。取试剂同
上(加过氧化氢),再分别加入样品液(以同浓度浓缩液
作为参比),各管置恒温水浴箱 37 ℃保温 60 min。分
别测λ=536 nm时的 A值 ,A损伤 、A未损及A样 。
·OH-清除率(%)= A样 - A损伤/(A未损 -
A损伤)×100 %。
1.2.5　减少脂质过氧化物产生能力测定———硫氰
酸铁法(FTC)和硫代巴比妥酸法(TBA)
FTC:用无水乙醇配制 1 mg/mL 的白胡椒精油
溶液 、BH T 、PG 溶液和用水配制 1 mg/mLVc溶液
各 5 mL。取样品液 4 mL ,加 4.1 mL2.5%亚油酸 ,
8 mL 0.05 mo l/L 磷酸缓冲液(pH =7.0), 3.9 mL
蒸馏水 ,放于 40 ℃恒温干燥箱中培养 。空白对照液
为以无水乙醇代替样品液。每隔 24 h 取培养液和
空白对照液 0.1 mL ,加入 9.7 mL 75%乙醇溶液 ,
0.1 mL 30%硫氰酸铵溶液 ,0.1 mL 0.02 mo l/L 硫
酸亚铁溶液(3.5%HCl 配制), 反应 3 min , 于
500 nm下测吸光度 。所有测定平行进行三次 ,取平
均值。
TBA:取(FTC 法中空白对照组吸光值达到最
大后的第 1天)培养液各 1 mL ,分别加入 20%三氯
乙酸溶液 1 mL ,混匀静置 20 min ,以便终止氧化反
应 。再加入 2 mL 0.3% TBA 溶液 ,混匀后沸水浴
中恒温 10 min ,室温下冷却 。于 3000 r/min 离心
20 min ,取上清液于 532 nm 下测吸光度。所有测定
平行进行三次 ,取平均值。
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2　结果与讨论
2.1　黑 、白胡椒精油的提取
利用水蒸气蒸馏法蒸馏得到黑 、白胡椒精油的
得率分别为 3.1%和 3.2%。
2.2　总抗氧化活性
该法用于测定抗氧化剂的抗氧化活性 。
Mo(VI)被抗氧化物质还原成绿色的 Mo(V)络合
物 ,其最大吸收波长为 695 nm 。抗氧化物质活性越
强 ,测定的吸光度值越大[ 3 , 4] 。
黑 、白胡椒精油 、BHT 、PG 和 Vc五种抗氧化剂
的抗氧化活性如图所示。由图 1可以看出 ,黑 、白胡
椒精油的抗氧化活性随浓度的增加而增加 ,精油清
除自由基的能力略低于其他三种抗氧化剂 ,且黑胡
椒精油略强于白胡椒精油 。
图 1　黑胡椒精油 、白胡椒精油 、BHT 、
PG 和 Vc总抗氧化活性比较
2.3　清除超氧阴离子自由基的能力
邻苯三酚自氧化产物最大吸收波长为 299 nm ,
而·O2 -清除剂能使其产物在 299 nm 处吸收峰受
到抑制 ,随着 A299 值的变化来比较 ·O 2 -清除剂
的清除能力 。该体系常用于测定 SOD及类似 SOD
活性物质对·O2 -的歧化活性 ,随着反应的进行 ,在
体系中会不断积累 ,导致反应液的吸光度在反应开
始后 4 min之内随时间变化而线性增大 ,因此在该
时间内可得出被测物清除超氧阴离子的能力于
299 nm处测定含被测物反应液的吸光度[ 5 , 6] 。利用
黑 、白胡椒精油 、BHT 、PG 和 Vc五种抗氧化剂对该
方法进行验证。
图 2表明 ,白胡椒精油与 BHT 、PG 和 V c清除
超氧阴离子自由基的效果十分显著 ,且清除能力与
浓度相关。当浓度低于 0.6 mg/mL 时 ,黑 、白胡椒
精油清除超氧阴离子自由基的能力强于其他三种抗
氧化剂;而当浓度高于 0.8 mg/mL 时 ,黑 、白胡椒精
油清除超氧阴离子自由基的能力弱于 Vc。上述结
果表明 ,黑 、白胡椒精油具有清除超氧阴离子自由基
的能力 ,且黑胡椒精油略优于白胡椒精油 。
图 2　清除· O 2 -能力的比较
2.4　清除羟自由基的能力
邻二氮菲-Fe2+是常用的氧化还原指示剂 ,其颜
色变化可敏锐地反映溶液氧化还原状态的改变 。羟
自由基是强氧化剂 ,作为反应物 , H 2O 2/Fe2+体系可
通过 Fenton反应产生羟自由基 ,邻二氮菲-Fe2+水
溶液被羟自由基氧化为邻二氮菲-Fe3+ 后 , 其
536 nm最大吸收峰消失 。当反应体系中存在 ·OH
清除剂时 ,该氧化过程受到抑制 , A 536则降低不明
显 ,故可通过 A 536值比较抗氧化剂清除 ·OH 的能
力[ 7 -10] 。
Fe2++ H2O 2 ※Fe3++·OH +OH- ;
Fe2+ +邻二氮菲 ※Fe2+ -邻二氮菲(λmax
536 nm);
·OH +Fe2+ -邻二氮菲※Fe3+-邻二氮菲。
Fenton反应是体内产生羟自由基的重要机理 ,
羟自由基是造成组织脂过氧化 、蛋白质解聚和聚合 、
核酸断裂 、多糖解聚的重要活性氧。羟自由基清除
率是反映药物抗氧化作用的重要指标 。根据上述原
理 ,我们建立了以 A 536变化反映羟自由基氧化作用
的比色测定法。利用黑 、白胡椒精油和BHT 、PG和
Vc五种抗氧化剂对该方法进行验证 。
图 3表明 ,在0.1 ～ 3.0 mg/mL的浓度变化范围
内 ,样品清除羟自由基的能力随浓度增大而增大。其
中 ,黑胡椒精油清除羟自由基的能力最强 ,PG 和白胡
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椒精油次之 , 再次为 BHT , Vc 最弱。在 0.1 ～
3.0 mg/mL的浓度变化范围内 ,黑 、白胡椒精油的羟
自由基清除率分别为 20.69%～ 92.3%和19.54%～
89.4%,PG 为 23.2%～ 90.9%, BHT 为15.43%～
85.7%,Vc为 10.21%～ 81.3%。因此 ,黑 、白胡椒精
油可有效清除羟自由基 ,对人体健康有益。
图 3　清除· OH 能力的比较
2.5　减少脂质过氧化物产生的能力
FTC法用于测量抗氧化剂减少脂质过氧化物
产生的能力[ 11 , 12] 。利用过氧化法把 Fe2+氧化为
Fe
3+ ,Fe3+与 SCN -生成红色化合物 ,该在 500 nm
附近有强的特征吸收 ,通过比色即可测出过氧化物
的含量。图 4表明 ,黑 、白胡椒精油减少脂质过氧化
物产生的能力略弱于 BH T 、PG 和 Vc。
图 4　FTC 法测定减少脂质过氧化物
产生能力的比较
TBA 法是测量脂质过氧化应用最多的方
法[ 13, 14] 。其测定原理是由于不饱和脂肪酸通过自由
基反应 ,形成过氧化自由基 ,进而形成过氧环化物 ,后
者分解成为丙二醛(Malondialdehyde , MDA)。MDA
可破坏蛋白质等生物大分子 ,造成机体老化和多种疾
病的发生 ,其含量与多种疾病的发生及年龄的增长正
相关 ,性质比较稳定 ,便于检测。因此 ,测定 MDA的
含量 ,在一定程度上可以反映脂质过氧化损伤的程
度 ,是目前公认的反映脂质过氧化的指标。丙二醛在
酸性条件下可与硫代巴比妥酸(TBA)反应生成红棕
色的三甲川 , 在 532 nm 处有吸收峰 ,可以计算出
MDA的量 ,从而得知脂质过氧化的情况。图 5表明 ,
TBA法与FTC法所得结果一致。
图 5　TBA 法测定减少脂质过氧化物产生能力的比较
3　结论
通过实验可以看出 ,没有一种单一的方法足以
全面评价一种物质的抗氧化性能 ,因此通过对总还
原能力 、减少脂质过氧化物产生的能力 、清除羟自由
基能力 、清除超氧阴离子能力四个方面的研究实验 ,
可得出一个较为客观的结论:天然抗氧化剂的功能
并不比合成抗氧化剂的功能差 ,有些方面更优于合
成抗氧化剂 ,这对我们未来的抗氧化食品的研究是
一个很好的证明 。实验表明黑 、白胡椒精油对于清
除羟自由基和清除超氧阴离子自由基有着十分显著
的效果 ,可作为一种天然抗氧化剂在食品工业上得
到广泛应用 ,且黑胡椒精油略优于白胡椒精油。
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可能 ,从而使 VC 变化速度变缓。
3　结论
肉桂油具有很好的抑菌效果 ,对细菌 、霉菌和
酵母菌都有一定的抑制效果 , 说明肉桂油具有广
谱的抑菌性 ,其中对霉菌的抑制效果最好 。乙醇
抽提肉桂油效果较好 ,而以 90%的乙醇提取效果
更佳 。在壳聚糖溶液中添加肉桂油对金针菇进行
保鲜可以提高其保鲜效果 ,使金针菇的保质期延
长。而且 ,添加 1.2%的肉桂油保鲜效果最好 。
复合膜能使金针菇在贮藏过程中的失重率 、呼吸
强度和维生素 C 等指标的变化速度都比对照组明
显降低 。
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