全 文 ：65※基础研究 食品科学 2008, Vol. 29, No. 08
甜叶菊废弃物制得生物制剂的抗氧化活性研究
于 慧，王锡昌，奚印慈*
(上海海洋大学食品学院，上海 200090)
摘 要：选择移植中国的南美甜叶菊在生产糖苷时剩余废弃杆茎等为原料，经不同工艺制得三种生物制剂(简称SC1、
SC2、SC3)，分别采用清除DPPH自由基法、氧自由基吸收能力(ORAC)法和过氧化值(POV)法研究其抗氧化能力。
结果表明：三种生物制剂均具有一定的DPPH自由基清除能力，且随着浓度增加，其清除能力逐渐增强。在添加
量0.015%时，生物制剂SC3的DPPH自由基清除能力可达92.21%，为BHT的1.1倍，VE的5.5倍；且其抗氧化
稳定性也远强于BHT、VE和VC。另外，用ORAC法比较了SC3与天然鱼露的抗氧化能力，SC3的ORAC值高达
326.28 trolox μm /ml，是天然鱼露的6.7倍。另外，鲐鱼松的贮藏实验表明了SC3以0.2%的添加量具有较好的抗
氧化效果。研究表明SC3是一种具有很大开发价值的新型、天然、安全、高效的抗氧化生物制剂。
关键词：甜叶菊；生物制剂；抗氧化能力
Study on Antioxidant Activity of Biological Preparation from Stevia rebaudiana W ste
YU Hui，WANG Xi-chang，XI Yin-ci*
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 200090, China)
Abstract ：Wi h the trash stem as raw material, which was remained in the production process of glycoside from Stevia rebaudiana
transplanted in China from South America, three biological preparations, namely Sc1, Sc2 and Sc3 were obtained by different
processes. Their antioxidant activities were assessed by the method of 2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl (DPPH) radical assay,
oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay and POV value. The results indicated that they have some certain DPPH radical
scavenging activities, and the activities rise with the increase of concentration. When the addition amount of the Sc3 is 0.015%,
its scavenging activity to DPPH radical reaches 92.21%, as 1.1 times as that of synthetic antioxidant BHT and as 5.5 times as
that of natural antioxidant vitamin E, and especially its stability of the DPPH radical scavenging activity is better than that of
BHT, vitamin E or vitamin C. Furthermore, the antioxidant activities of the Sc3 and na ural f sh sauce were ass sed by the ORAC
assay. Its ORAC value is 326.28 trolox μmol/ml, as 6.7 times as that of the natural fish sauce. Besides, the storage results of Scomber
japonicus flo s indicated that the Sc3 has good antioxidant effect at 0.2% addition level. So it is a novel, natural, safe and highly
effective antioxidant biological preparation with great development value.
Key words：Stevia rebaudiana； iological preparation；antioxidant capacity
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2008)08-0065-05
收稿日期：2008-05-20
作者简介：于慧(1982-)，女，硕士研究生，研究方向为食品营养与卫生。E-mail：zoehuihui@hotmail.com
*通讯作者：奚印慈(1957-)，女，副教授，研究方向为食品安全及水产品加工与贮藏。E-mail：xiyinciid@yahoo.co.jp
抗氧化活性物质的开发与研究一直是人类研究的重
点课题之一，因为它与我们人类自身健康息息相关。近
年来，由于不断发现国内外广泛使用的合成抗氧化剂，
如二叔丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基羟基茴香醚(BHA)、
没食子酸丙酯(PG)和叔丁基对苯二酚(TBHQ)等具有一定
的毒性和致畸、致癌作用[1]，因此，围绕食品安全性
以开发天然、安全、高效的抗氧化活性物质是今后研
究的方向[2]。而甜叶菊(Stevia rebaudiana)原产南美巴拉
圭东部，是一种高甜度、低热量、无毒、无副作用
的天然草本植物，其甜度为蔗糖的300倍，热能仅为其
1/90，并具有抗氧化，抗过敏，抗菌等多种生物活性
[3-4]，而我国在其抗氧化方面的研究还未见相关报道。本
研究对移植中国的南美甜叶菊生产糖苷时剩余废弃杆茎
等为原料制得的三种生物制剂进行抗氧化活性的测定，
以期为今后产业化应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1材料
2008, Vol. 29, No. 08 食品科学 ※基础研究66
三种加工工艺制得甜叶菊生物制剂1(SC1)，生物制
剂2(SC2)和生物制剂3(SC3)，其工艺流程如下：
SC1：原料-浸泡-萃取-分离-浓缩-压滤-发酵-自
然熟成-包装-成品
SC2：原料-浸泡-萃取-分离-浓缩-发酵-快速熟
成-包装-成品
SC3：原料-浸泡-萃取-分离-浓缩-压滤-分段发
酵-低温熟成-包装-成品
由日本ウエク株式会社提供的甜叶菊生物制剂(SJ)作为
本研究的对照。
冷冻鲐鱼 上海易初莲花超市。
1.2试剂
9 5 %乙醇、无水乙醇、正己烷、乙醚、乙酸乙
酯、氢氧化钠、三氯甲烷、冰醋酸、碘化钾、硫代
硫酸钠、可溶性淀粉等均A R级。二叔丁基羟基甲苯
(BHT、食用级)、VE(纯度97%～102%) 上海国药集团
化学试剂有限公司；VC(分析纯) 广州市金华大化学试
剂有限公司；2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH，纯度
≥85%) 德国Fluka公司。
1.3设备
JIRCAS pH030型恒温干燥箱、RE-52A型真空旋转
蒸发仪、UV-1601PC型紫外分光光计、FOSS KJELTEC
2300型凯氏定氮仪、DD7-A型马福炉、日立F-4500荧
光光度计。
1.4方法
1.4.1甜叶菊生物制剂基本成分分析
水分 直接干燥法，参照GB5009.3－85；灰分
马福炉灰化法，参照GB5009.4－85；粗蛋白 常量凯
氏定氮法，参照GB5009.5－85；粗脂肪 索氏提取
法，参照GB5009.6－85；总糖 3,5-二硝基水杨酸比
色法[5]；可溶性固形物 采用SS-36型手持糖度计测定；
矿质元素 采用PERKIN-EIMER 2280型原子吸收分光光
度计测定[6]。
1.4.2抗氧化活性的测定
1.4.2.1生物制剂清除DPPH自由基能力的测定[7-8]
分别取一定体积的四种甜叶菊生物制剂于试管中，
用蒸馏水溶解至3ml，然后加入1ml无水乙醇及1ml
0.2mmol/L的DPPH溶液，充分混匀，室温下放置30min
后以40%乙醇溶液(V/V)调零点，在其最大吸收波长
518nm下测定其吸光度为B；同时，在不加甜叶菊生物
制剂的条件下重复上述步骤作一对照实验，测定其吸光
度为A；再在不加DPPH试剂的条件下，为消除甜叶菊
生物制剂的颜色干扰，重复上述步骤作一空白实验，记
录其吸光度为C。BHT和VE是将其分别溶解在1ml无水
乙醇中进行测定。自由基清除率根据下列公式计算：
1－(B－C)
清除率(%) =—————×100
A
1.4.2.2抗氧化稳定性的测定
取一定量的甜叶菊生物制剂SC3和VC于烧杯中，将
其配成1%的水溶液，另取一定量的BHT和VE于烧杯
中，将其配成1%的乙醇水溶液，用保鲜膜密封置于室
温(5℃)下贮存。每天取样测定其对DPPH自由基的清除
率，方法同1.4.2.1。
1.4.2.3氧自由基吸收能力(ORAC)的测定
参照Cao等的方法[9]。
1.4.2.4过氧化值(POV)的测定
按GB/T 5009.37－2003测定。每个样品平行测定
3次，取平均值作为测定结果。
1.4.3应用实验
将市场上新购入的冷冻鲐鱼进行去头、去内脏、
去中骨、去皮和去小刺处理，将得到的鱼肉在不锈钢
锅中加热炒成鱼松。后各取100g鱼松，分别加入1ml
生物制剂SJ、SC1、SC2、SC3和6.5ml蒸馏水，充分振
荡混匀后，在室温(26℃)下密封保存。每天取样，测
定其POV值，并作一对照实验(不添加生物制剂)。
2 结果与分析
2.1甜叶菊生物制剂基本成分分析
2.1.1主要成分的含量
生物制剂 水分(%) 总糖(%) 灰分(%)粗蛋白(%)粗脂肪(%)
SJ 82.13±0.167.56±0.014.36±0.022.59±0.170.04±0.02
SC1 84.76±0.115.23±0.024.83±0.142.77±0.020.07±0.01
SC2 92.98±0.051.44±0.002.20± .021.13±0.010.04±0.01
SC3 80.37±0.015.79±0.004.97±0.083.36±0.050.12±0.01
表1 四种甜叶菊生物制剂主要基本成分的比较
Table 1 Comparison of main components of four kinds biological
preparations derived from Stevia rebaudiana
从表1可以看出，我国自行研制的甜叶菊生物制剂
SC1、SC3的主要基本成分含量与SJ较为接近；而生物制
剂SC 2与其相比，差异较为显著。其中，生物制剂的
水分含量SC3最少，而SC2最高，这与甜叶菊生物制剂
加工过程中发酵浓缩时间长短有关。生物制剂的总糖含
量SJ最高，SC1、SC3较为接近，SC2最低。由于甜叶
菊自身特点是含糖量高，热量低，其生物制剂可作为
特种规定的食品素材，尤其可适用于糖尿病和肥胖症患
者[10]。生物制剂的灰分和粗蛋白含量SC3最高，SC1、SJ
次之，SC2最低，说明SC3的无机物和蛋白质含量较为
丰富，品质较高。而脂肪含量在这四种生物制剂中没
有太大差异。
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2.1.2可溶性固形物的含量
可溶性固形物主要包括糖、酸、维生素、矿物质
等可溶性物质，是反映主要营养物质多少的一个指标
[11]。从表2可以看出，可溶性固形物含量较高的为生物
制剂SC3和SJ，其含量分别为24.4%、23.0%，生物制
剂SC1含量次之，SC2含量最低。
生物制剂 SJ SC1 SC2 SC3
可溶性固形物(%) 23.20 19.20 8.40 24.4
表2 四种甜叶菊生物制剂可溶性固形物含量的比较
Table 2 Comparison of soluble solids contents of four kinds
biological preparations derived from Stevia rebaudiana
2.1.3矿质元素的含量
生物制剂 K Na Fe Ca M g
SJ 1630.97±8.53130.18±0.504.68±0.7653.98±2.33174.07±10.23
SC1 1619.97±16.86179.79±12.729.66±0.6882.87±1.61 66.2±3.15
SC2 552.04±15.84226.67±0.811.79±0.9039.89±1.39132.85±7.14
SC3 1772.14±13.74182.15±0.658.72±0.7890.08±1.78247.05±8.69
表3 四种甜叶菊生物制剂主要矿质元素含量的比较(mg/100ml)
Table 3 Comparison of main mineral elements contents of four
kinds biological preparation derived from Stevia rebaudiana (mg/
100 ml)
2.2.1甜叶菊生物制剂对DPPH自由基的清除能力比较
将甜叶菊生物制剂折算成固形物含量进行比较。四
种甜叶菊生物制剂对DPPH自由基的清除能力见图1。从
图中可以看出，四种甜叶菊生物制剂均对DPPH自由基
有一定的清除作用，且随着浓度增加，其清除能力逐
渐增强，这说明甜叶菊生物制剂对DPPH自由基的清除
能力与其浓度存在明显的剂量-效应关系。
目前，普遍采用半数清除浓度(IC50)作为评价物质
抗氧化能力强弱的指标[ 1 4 ]。四种甜叶菊生物制剂的
DPPH自由基清除率与浓度之间的线性回归方程分别为
YSJ=16788XSJ+8.4325、YSC1=13825XSC1+7.3069、
YSC2=15196XSC2+7.643、YSC3=20187XSC3+7.0476，其半数
清除浓度分别为 0.0025%、0.0031%、0.0028%、
0.0021%，表明甜叶菊生物制剂SC3对DPPH自由基清除
能力最高，SJ和SC2次之，SC1最低。甜叶菊生物制剂
具有这种清除DPPH自由基能力的大小可能与其中含有
多酚及黄酮类化合物等多种抗氧化活性成分含量高低以
及加工工艺有关[15]。
2.2.2甜叶菊生物制剂SC3与合成抗氧化剂BHT的DPPH
自由基清除能力比较
将筛选出的具有较高DPPH自由基清除能力的生物
由表3可知，甜叶菊生物制剂含有多种人体所需的
矿质元素K、N a、Ca、Mg、Fe，并且不同生物制
剂间的同一矿质元素含量具有一定的差异。其中，矿
质元素K、Mg以生物制剂SC3的含量最高，SJ和SC1较
为接近，SC2含量最低。并且以K的含量优势最为明显，
这与奚印慈等人的研究结果相一致。K作为主要的碱金
属存在于组织和细胞中，不仅对细胞内外的酸碱平衡起
着重要的调节作用，而且具有较高的抗氧化活性，并
据报道称K2CO3、KHCO3和KCI对亚油酸具有不同程度
的抗氧化效果[12]。
而Mg作为人体所必需的矿质元素，在人体新陈代
谢过程中也起着举足轻重的作用。它可激活人体内325
个酶系统，参与各种能量代谢，是人体一切生长过程，
包括骨、细胞、核糖核酸、脱氧核糖核酸以及各种生
物膜形成的重要物质。而Ca的含量在几种生物制剂间
均有一定的差异，其中生物制剂SC3含量最高，与Mg
相辅相成，能够有效预防及改善人体骨质疏松症，并
能巩固骨骼和维护牙齿健康。Fe作为人体所需的微量元
素之一，在人体中有着重要的生理功能。例如它能够
组成血红蛋白和肌红蛋白，参与氧的运输等[13]。其中生
物制剂SC1含量最高，生物制剂SC3与之较为接近，生
物制剂SC2最低。而Na的含量却是生物制剂SC2最高，
生物制剂SJ最低，这可能与发酵工艺有关。
2.2甜叶菊生物制剂的抗氧化活性
图2 甜叶菊生物制剂 SC3、BHT的DPPH自由基清除率随浓度变化图
Fig.2 Scavenging effect of Stevia rebaudiana bilologicals SC3,
BHT on DPPH radical with concentration
SC3
B H T
清
除
率
(
%
)
浓度(%)
0
0
.
0
0
2
0
.
0
0
4
0
.
0
0
6
0
.
0
0
8
0
.
0
1
0
.
0
1
2
0
.
0
1
4
0
.
0
1
6
0
.
0
1
8
100
80
60
40
20
0
图1 甜叶菊生物制剂的DPPH自由基清除率随浓度变化
Fig.1 Scavenging effect of biological preparation derived from
Stevia rebaudiana on DPPH radical with concentration
SJ
SC1
SC2
SC3
清
除
率
(
%
)
浓度(%)
0 0.0010.0020.0030.004
100
80
60
40
20
0
2008, Vol. 29, No. 08 食品科学 ※基础研究68
制剂SC3与合成抗氧化剂BHT进行比较测定。从图2中
可以看出，合成抗氧化剂BHT对DPPH自由基的清除能
力随浓度变化并不显著，在0.001%～0.015%添加范围内
均显示了85.25%～86.36%较强的DPPH自由基清除率。
而甜叶菊生物制剂SC3与其相比，在低于0.0045%浓度
时，其DPPH自由基清除率低于BHT，但高于0.0045%
时，其DPPH自由基清除率则可高达92.21%，效果优
于BHT。由此可以得出，我国自行研制的甜叶菊生物
制剂SC3在达到一定剂量的添加情况下，其抗氧化效果
可优于合成抗氧化剂BHT。
2.2.3甜叶菊生物制剂SC3与天然抗氧化剂VE的DPPH
自由基清除能力比较
V E是一种天然、安全、高效的抗氧化剂，目前
正广泛应用于我们的日常饮食中。其和甜叶菊生物制
剂SC3清除DPPH自由基能力的比较结果见图3。从图
中可以看出，VE对DPPH自由基的清除能力在0.001%～
0.015%添加范围内明显低于生物制剂SC3，其中，添加
浓度为0.015%时，VE的DPPH自由基清除率仅为16.71%，
而SC3可达92.21%，是其5.5倍。由此可以看出，甜叶
菊生物制剂SC3的DPPH自由基清除效果明显高于天然抗
氧化剂VE。
2.2.4甜叶菊生物制剂SC 3、VC、BHT、VE的抗氧
化稳定性
将抗氧化活性较高的生物制剂SC3与VC、BHT、VE
比较进行抗氧化稳定性的测定，图4表示了甜叶菊生物
制剂SC3、VC、BHT、VE的DPPH自由基清除率随时
间变化的曲线图。从图4中可以明显看出，甜叶菊生物
制剂SC3的DPPH自由基清除率较高，且随时间变化较
为稳定，在第0～7d清除率均在89.04%～91.86%之间，
抗氧化稳定性较好。而VC虽然也对DPPH自由基有较
高的清除率，但其稳定性较差，DPPH自由基清除率曲
线随时间波动较大，在第0～7d清除率在84.55%～94.08%
之间波动，相差近10个百分点，抗氧化稳定性较差。
而合成抗氧化剂BHT不仅对DPPH自由基的清除率低于
甜叶菊生物制剂SC3和VC，而且其抗氧化稳定性也较
差，在75.31%～85.03%之间波动，也相差近10个百分
点。而天然抗氧化剂V E虽然具有较好的抗氧化稳定
性，但其对DPPH自由基的清除率最低，仅为9.85%～
13.27%，约为甜叶菊生物制剂SC3的九分之一。由此可
见，甜叶菊生物制剂SC3不仅有较高的DPPH自由基清
除率，而且具有较好的抗氧化稳定性，在今后的食品
工业中具有很大的应用价值。
2.2.5甜叶菊生物制剂SC3和天然鱼露的氧自由基吸收
能力的比较
鱼露是一种具有天然水产风味的氨基酸调味液，又
是我国传统的调味品，而日本近期发现天然鱼露也具有
一定的抗氧化活性。而氧自由基吸收能力法是用来测定
样品清除ROO、OH等自由基的能力，评价的是样品的
总抗氧化能力[16]。因此，将同是天然物质的甜叶菊生物
制剂SC3与鱼露进行比较测定，结果如图5所示。从图
5中可以看出，天然鱼露的ORAC值为48.81 trolox μm /
ml，而生物制剂SC3的ORAC值高达326.28 trolox μm /
ml，是天然鱼露的6.7倍，说明甜叶菊生物制剂SC3的
总抗氧化能力优于天然鱼露。
图5 甜叶菊生物制剂 SC3和天然鱼露的ORAC值
Fig.5 ORAC value of SC3 and natural fish sauce
天然鱼露
生物制剂SC3
ORAC值(troloxμmol/ml)
0 50 100150200250300350
2.2.6甜叶菊生物制剂对鲐鱼松室温储藏过程中产生的
过氧化物的影响
本实验探讨了在鲐鱼松中添加0.2%甜叶菊生物制剂
(固形物含量)的情况下，鲐鱼松的POV值随时间变化情
图3 甜叶菊生物制剂 SC3、VE的DPPH自由基清除率随浓度变化
Fig.3 Scavenging effect of Stevia rebaudiana bilologicals SC3,
VE on DPPH radical with concentration
SC3
V E
清
除
率
(
%
)
浓度(%)
0
0
.
0
0
2
0
.
0
0
4
0
.
0
0
6
0
.
0
0
8
0
.
0
1
0
.
0
1
2
0
.
0
1
4
0
.
0
1
6
0
.
0
1
8
100
80
60
40
20
0
图4 甜叶菊生物制剂 SC3、VC、BHT、VE的抗氧化稳定性
Fig.4 Antioxidant stability of Stevia rebaudiana bilological
preparation SC3, VC, BHT, VE
100
80
60
40
20
0
SC3
V C
B H T
V E
D
P
P
H自
由
基
清
除
率
(
%
)
时间(d)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
69※基础研究 食品科学 2008, Vol. 29, No. 08
况，如图6所示。从图中可以看出，添加各甜叶菊生
物制剂后都不同程度地抑制了鲐鱼松的氧化，其中空白
实验在第一天之后鲐鱼松氧化速率明显加快，在第二天
就超过了国家食用油脂卫生标准(11.8meq/kg)[17]。比较各
甜叶菊生物制剂，SC1对鲐鱼松的抗氧化效果较弱，第
三天的POV值为11.1meq/kg，接近国家食用油脂卫生标
准；而SJ和SC2对鲐鱼松的抗氧化效果次之，其中在第
四天添加SJ的鲐鱼松POV值为12.09meq/kg，添加SC2的
鲐鱼松POV值为10.49meq/kg，也都接近国家食用油脂
卫生标准；而生物制剂SC3与其相比，鲐鱼松POV值的
变化曲线上升较为缓慢，显示了较好的抗氧化效果，在
第五天的POV值仅为9.25meq/kg，鲐鱼松品质仍然较
好，仅为相同条件下未添加甜叶菊生物制剂鲐鱼松POV
值的三分之一左右。由此可见，生物制剂SC3对鲐鱼松
贮藏过程中抗氧化劣变具有较好的效果。
3 结 论
3.1四种甜叶菊生物制剂的基本成分存在一定差异。
其中，生物制剂SC 3的水分含量最少，总糖、灰分、
蛋白质、可溶性固形物的含量较高，并且矿质元素K、
M g、C a的含量最为丰富，品质较高。
3.2甜叶菊生物制剂SC3对DPPH自由基具有较高的清
除率，且随着浓度增加，清除率逐渐增强。在添加
0.015%时的DPPH自由基清除能力可达92.21%，效果
是合成抗氧化剂BHT的1.1倍，是天然抗氧化剂VE的
5.5倍。
3.3甜叶菊生物制剂SC3有较好的抗氧化稳定性，结合
DPPH自由基清除率，其效能比较:甜叶菊生物制剂SC3＞
VC＞BHT＞VE。
3.4甜叶菊生物制剂SC3的氧自由基吸收能力优于天然
鱼露，是其6.7倍。
3.5四种甜叶菊生物制剂对鲐鱼松都具有一定的抗氧化
效果，强弱顺序为：生物制剂SC3＞生物制剂SJ＞生物
制剂SC2＞生物制剂SC1。
3.6甜叶菊生物制剂SC3具有上述较好的抗氧化活性，
若能对其中的有效抗氧化成分进行分离纯化，它将有望
替代BHT成为新型的天然抗氧化剂，应用于食品和医药
等领域。
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图6 甜叶菊生物制剂对鲐鱼松POV的影响(0.2%添加量)
Fig.6 Effects of Stevia rebaudiana biological preparation on
Scomber japonicus floss pov (0.2%)
35
30
25
20
15
10
5
0
SJ
SC1
SC2
SC3
空白
P
O
V值
(
m
e
q
/
k
g
)
贮藏时间(d)
0 1 2 3 4 5 6 7