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了哥王总黄酮的纤维素酶提取及其抗氧化活性研究



全 文 :·Technique技术
2012.09·
除作用, 在浓度 20~200μg/mL 的浓度范围内, 清除羟基
自由基的能力为 18.7%~90.4%, 存在明显的量效关系。
与 VC相比较, 鱼皮胶原蛋白肽的清除率稍低于 VC。
3 结论
在单因素试验的基础上建立了一个以水解度为目标
值, 以 pH值、 酶解时间和酶解温度为因子的数学模型,
方差分析表明拟合较好。 通过对回归方程优化计算, 得
到中性蛋白酶酶解的最佳工艺条件为 pH 值 6.9、 酶解时
间 3.4h 和酶解温度 48.9℃。 对所建立的数学模型进行了
试验验证。 在最优条件下, 得到水解度为 37.02%, 与理
论值 37.12%基本一致。 清除自由基的试验证实, 中性蛋
白酶酶解鱼皮胶原蛋白所得到的肽具有有效地清除羟基
自由基和 DPPH自由基的活性。
参 考 文 献
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收稿日期: 2012-05-09
作者简介: 崔珏 (1980—), 女, 河北邯郸人, 讲师, 博士, 研究方向
为天然产物开发与活性研究。
通信地址: (221111) 江苏省徐州市新城区富春路 1 号
了哥王始载于 《岭南采药录》, 为瑞香料荛花属植
物, 苦寒、 微辛、 有毒, 清热解毒、 化痰散结、 通经利
水, 可用于治疗扁桃体炎、 腮腺炎、 淋巴结炎和支气管
炎等疾病, 其主要含有黄酮化合物等有效成分。 纤维素
酶提取作为一种优良的提取方法, 具有操作简便快捷、
绿色无污染及提出率高等特点, 目前己广泛应用在生物
活性物质的提取方面。 本文采用纤维素酶提取了哥王总
黄酮, 探索提取的最佳工艺参数, 然后研究其抗氧化活
性, 旨在为其产品的开发与利用提供强有力的理论依据
和技术支持。
了哥王总黄酮的纤维素酶提取及其抗氧化活性研究
刘全德 陈尚龙 李姣姣
(徐州工程学院食品工程学院)
【摘要】 优化纤维素酶提取了哥王总黄酮的工艺条件及研究其抗氧化活性。 结果表明: 了哥王总黄
酮的最佳提取条件为液料比 12mL/g、 pH 值 4.4、 酶浓度 0.6%、 酶解温度 45℃和酶解时间 90min, 此时总
黄酮得率为 0.860%; 在质量浓度 13.14~78.82μg/mL 和 10.67~127.97μg/mL 的范围内, 其对 DPPH 自由基
和羟基自由基的清除率分别为 20.43%~70.89%和 18.56%~66.05%, 且清除效果与质量浓度之间都存在明显
的量效关系。
【关键词】 了哥王; 总黄酮; 纤维素酶提取; 抗氧化活性
中图分类号: TS 202.3 文献标识码: A 文章编号: 1000-9868(2012)09-0117-05
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DOI:10.16167/j.cnki.1000-9868.2012.27.031
技术 Technique·
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1 试验材料与方法
1.1 原料与试剂
了哥王, 安徽毫州药材市场; 芦丁对照品, 中国药
品生物制品检定所; 纤维素酶, 无锡市雪梅酶制剂科技
有限公司 ; DPPH, Sigma 公司 ; 乙醇 , NaNO2, Al
(NO3)3, NaOH, 硫酸亚铁, 水杨酸和双氧水等皆为分析
纯; 水为去离子水。
1.2 仪器与设备
标准检验筛, 浙江上虞华美仪器纱筛厂; 风选中药
粉碎机 , 山东省青州市精诚机械制造有限公司 ;
FA2104N 电子分析天平、 7230G 可见分光光度计, 上海
精密科学仪器有限公司; SENCO R201L 旋转蒸发器, 上
海申生科技有限公司; SHZ–D (Ш) 循环水式真空泵,
巩义市英峪予华仪器厂; TGL-16G 型台式离心机, 上海
安亭科学仪器厂; pHS-3C 型酸度计, 上海雷磁仪器厂;
数显式电热恒温水浴锅, 上海跃进医疗器械厂; THZ-82
恒温振荡器, 常州国华电器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 酶法提取
精确秤取粉碎成棉状的原料 3g 于 100mL 三角瓶中,
再加入一定体积水和一定质量的酶后, 提取、 抽滤、 定
容、 测定。
1.3.2 标准曲线的建立
精密称取芦丁 20mg 置于 250mL 容量瓶中, 加 60%
乙醇稀释至刻度, 摇匀, 配成 0.08mg/mL 的对照品储备
液 。 精密量取对照品储备液 0、 1.0、 2.0、 3.0、 4.0 和
5.0mL, 分别置于 10mL 具塞刻度试管中, 先依次分别加
60%乙醇 5.0、 4.0、 3.0、 2.0、 1.0 和 0mL, 再加入 0.3mL
5% NaNO2摇匀后静止 6min, 再加入 0.3mL 10%Al(NO3)3
摇匀后静止 6min, 最后加入 4mL 1moL/L NaOH 后用 60%
乙醇定容至刻度, 摇匀后静止 10min, 于波长 510nm 处
测定吸光度。 以芦丁质量浓度为横坐标, 吸光度值为纵
坐标, 得回归方程: A=11.688C-0.0301, R2=0.9990, 结
果表明在 0.008~0.040mg/mL之间线性良好。
1.3.3 得率的计算
得率=总黄酮的质量
了哥王的质量
×100%
1.3.4 抗氧化活性
(1) 抗 DPPH自由基法测定。 将 1mL不同质量浓度提
取液与 3mL1.43mmoL/L的 DPPH自由基反应, 反应平衡时
517nm处测定吸光度, 研究其对 DPPH自由基的清除率。
清除率=1- Ai-AjAc
×100%
式中: Ai 为加提取液反应后 DPPH 溶液的吸光度;
Aj为不加 DPPH 只加提取液的吸光度; Ac为不加提取液
只加 DPPH的吸光度。
(2) 清除羟基自由基的测定。 利用 H2O2与 FeSO4混
合产生·OH, 在体系内加入水杨酸捕捉·OH 并产生有色
物质, 该物质在 510nm 下有最大吸收。 其清除效率可根
据下式进行计算:
清除率=1- Ax-Ax0A0
×100%
式中: A0 为空白对照液吸光度, 即只加入硫酸亚
铁、 水杨酸-乙醇、 双氧水, 不加提取液的吸光度; Ax
为加入硫酸亚铁、 水杨酸-乙醇、 双氧水、 提取液后的吸
光度; Ax0为加入硫酸亚铁、 水杨酸-乙醇、 提取液, 不
加双氧水引发反应的吸光度, 即本底吸光度, 在计算中
予以扣除。
2 结果与分析
2.1 液料比对得率的影响
由图 1可知: 当液料比小于 12mL/g 时, 随着液料比
的增加, 得率随之增加, 在 12mL/g 时达到峰值, 这是因
为随着溶剂倍数的增大, 溶剂和了哥王粉末之间的接触
面变大, 从而有利于促进了哥王中总黄酮的溶出; 但过
高的液料比会稀释酶的有效作用浓度、 降低酶的催化活
性, 从而使得率随着液料比的增加而降低, 同时溶剂用
量过大, 既增加了提取成本, 又会给其后的浓缩和提纯
等工序增加麻烦。
2.2 pH值对得率的影响
由图 2可知: 在 pH值小于 4.4时, 得率随 pH值的升
图 1 液料比对得率的影响
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高而增加; pH值为 4.4时得率达到最大值; 当 pH值大于
4.4时, 得率逐渐降低。 这是因为每种酶都有最适 pH值,
在最适 pH值条件下催化反应的速率最高, 反应较彻底;
当高于或者低于最适 pH值时, 酶解不完全, 得率较低。
2.3 酶浓度对得率的影响
纤维素酶在酸性介质中催化了哥王中的纤维素水解,
使细胞壁部分破损, 令细胞内的膜系统发生变形或破裂,
从而增加了膜的渗透性, 减少了总黄酮向主体溶剂的扩
散传质阻力, 有利于了哥王总黄酮的溶出。 由图 3 可知:
酶浓度在 0.2%~0.6%之间时, 得率随着酶浓度的增加而
增加, 酶浓度为 0.6%时得率达到最大值, 但当酶浓度超
过 0.6%时得率反而降低。 表明在底物固定不变时, 当酶
浓度达到一定值, 酶与底物就会达到饱和, 再继续增加
酶浓度, 酶与底物的接触面积过剩, 会降低反应速率,
不仅总黄酮溶出会降低, 而且会增加投入。 因此, 选择
酶浓度 0.6%比较合适。
2.4 酶解温度对得率的影响
由图 4 可知: 酶解温度在 35~45℃时, 得率随酶解
温度的上升而增加; 45℃达顶点, 以后随酶解温度的增
大得率减小。 这是因为温度对酶解反应速度的影响有两
方面效应: 一方面当温度升高, 酶活性增强、 反应速度
加快; 另一方面温度继续升高, 酶活性减弱、 酶的稳定
性降低, 同时高温还会破坏原本已被提取出来的总黄酮
的结构; 低于 45℃时以前种效应为主, 高于 45℃时以后
种效应为主。
2.5 酶解时间对得率的影响
酶解时间太短影响酶解效果, 时间太长不利于工业
化生产。 由图 5 可知: 30~90min 内黄酮得率随着时间的
增加而增大, 这是因为随着时间的延长, 酶活力得到充
分利用, 酶解反应进行得较完全, 了哥王中的总黄酮成
分不断地溶出、 使得率增加; 但提取 90min 以后, 继续
增加提取时间 , 得率反而降低 。 因此 , 酶解时间为
90min比较合适。
2.6 正交试验
根据上面的单因素试验结果, 选择影响显著的因素
进入三因素三水平正交试验, 正交试验及结果见表 1,
方差分析结果见表 2。
由表 1和表 2 可知: 影响得率的因素主次顺序为 B>
A>C, 其中 A和 B是显著因素。 最优方案为 A2B2C2, 即液
料比 12mL/g、 酶解温度 45℃和酶解时间 90min。 为检验
正交试验设计所得结果的可靠性, 采用上述优化出的工艺
参数提取 3 次, 实际测得的平均得率为 0.860%, 比正交
试验设计中的所有都大, 故确定 A2B2C2为优化方案。
图 2 pH 值对得率的影响
图 3 酶浓度对得率的影响
图 4 酶解温度对得率的影响
图 5 酶解时间对得率的影响
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2.7 抗氧化活性
由图 6 和 7 可知: 了哥王总黄酮对 DPPH 自由基和
羟基自由基都良好的清除效果 , 在质量浓度 13.14~
78.82μg/mL 和 10.67~127.97μg/mL 的范围内, 其对 DPPH
自由基和羟基自由基的清除率分别为 20.43%~70.89%和
18.56%~66.05%, 且清除效果与质量浓度之间都存在明
显的量效关系。
3 结论
(1) 确定的纤维素酶提取了哥王总黄酮的工艺条件
为: 液料比 12mL/g、 pH值 4.4、 酶浓度 0.6%、 酶解温度
45℃和酶解时间 90min, 此时总黄酮得率 0.860%。 本法
的黄酮得率较高, 不使用有机溶剂且节省了大量的时间
和能源, 降低了生产成本, 为今后了哥王总黄酮的提取
和利用提供了很好的参考。
(2) 了哥王总黄酮对 DPPH 自由基和羟基自由基都
良好的清除效果 , 在质量浓度 13.14 ~78.82μg/mL 和
10.67~127.97μg/mL 的范围内, 其对 DPPH 自由基和羟基
自由基的清除率分别为 20.43% ~70.89%和 18.56% ~
66.05%, 且清除效果与质量浓度之间都存在明显的量效
关系。
参 考 文 献
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图 6 了哥王总黄酮对 DPPH 自由基活性的清除率曲线
图 7 了哥王总黄酮对羟基自由基活性的清除率曲线
表 1 正交试验结果
试验号
液料比
A (mL/g)
酶解温度
B (℃)
酶解时间
C (min)
空列
D
得率(%)
1 1(10) 1(40) 1(60) 1 0.658
2 1 2(45) 2(90) 2 0.799
3 1 3(50) 3(120) 3 0.702
4 2(12) 1 2 3 0.766
5 2 2 3 1 0.840
6 2 3 1 2 0.756
7 3(14) 1 3 2 0.704
8 3 2 1 3 0.750
9 3 3 2 1 0.738
k1 0.720 0.709 0.721 0.745
k2 0.787 0.796 0.768 0.753
k3 0.731 0.732 0.749 0.739
R 0.067 0.087 0.047 0.014
表 2 方差分析表
差异来源 SS df MS F 值 显著性
A 7.91×10-3 2 3.955×10-3 28.05 *
B 1.222×10-2 2 6.11×10-3 43.33 *
C 3.25×10-3 2 1.625×10-3 11.52
误差 2.82×10-4 2 1.41×10-4
总和 2.366×10-2 8 1.183×10-2
食品工程
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基金项目: 徐州工程学院项目 (XKY2011216), 江苏省高等学校大学
生实践创新训练计划项目 (2010-970)
收稿日期: 2012-05-02
作者简介: 刘全德 (1958—), 男, 江苏常州人, 书记, 副院长, 副教
授, 研究方向为天然产物化学及食品加工。
通信地址: (221000) 江苏省新城区富春路 1 号
被誉为 21 世纪 10 大尖端科技之一的超高压处理技
术, 是一次工业革命, 将为食品加工带来一场巨大变
革。 超高压加工技术属于非热力加工处理技术, 在加工
过程没有温度的大幅变化, 食品加工处理中一般采用
200~600MPa 的压力进行, 原料在绝热条件下温度升高
只有 10~12℃, 因为温度变化引发的热效应较小, 发生
化学反应的可能性非常小。 超高压能破坏高分子的氢
键、 离子键和盐键, 但对共价键影响小, 尤其对食品中
的小分子色素、 维生素、 氨基酸、 多肽、 果酸、 果糖、
香气和果蔬抗诱变活性成分等的破坏作用较小。 超高压
处理是一种利用高压来杀菌的物理方法, 因此不存在任
何二次污染和残留的问题。 目前超高压处理后食品的安
全性已通过美国国家食品安全技术中心的评价, 超高压
食品处理技术已被美国 FDA 和 USDA 以及加拿大卫生
部认证。 可见超高压技术应用于食品加工中不但能最大
限度保留食品的营养价值和功能性成分, 而且是安全
的。
龙眼营养价值丰富, 口味鲜美, 中国龙眼种植历史
悠久, 是世界龙眼的主要生产国。 新鲜龙眼保鲜时间有
限, 过季后只能制备成果干, 如果能有效延长新鲜龙眼
的保鲜期, 就可以有效提高龙眼的经济效益。 文中探讨
了超高压处理对龙眼肉中微生物的杀灭作用以及操作压
强和保压时间等过程因素的影响。 并按照国家食品卫生
标准评价杀菌效果。
1 试验材料与方法
1.1 材料与仪器
“桂味” 新鲜龙眼肉, 市售, 成熟度八成左右, 无病
虫害且表皮无破损; 试验用培养基与试剂: 乳糖胆盐发
酵培养基、 营养琼脂培养基和乳糖发酵培养基, 生理盐
水 (自制); 试验所有试剂均为分析纯。
HPP.L1-600/10 型超高压设备, 天津市华泰森淼生
物工程技术有限公司; 超净工作台、 电热恒温干燥箱、
不锈钢手提灭菌锅和电热恒温培养箱。
龙眼肉的超高压灭菌研究
韩淑琴 1 李 建 2 游新侠 3
(1.中山职业技术学院 2.华南农业大学经济管理学院 3.郑州科技学院)
【摘要】 本文探讨了龙眼肉在超高压处理中菌落总数和大肠菌群数随压强大小和保压时间变化的关
系。 试验结果表明: 在 400MPa 压力下, 处理 10min 可有效杀灭微生物, 达到商业无菌; 处理 15min, 可
彻底杀灭大肠菌群。 并且经过超高压技术处理的龙眼肉略有变脆, 改善了口感。
【关键词】 龙眼肉; 超高压; 菌落总数; 大肠菌群
中图分类号: TS 209 文献标识码: A 文章编号: 1000-9868(2012)09-0121-03
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