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火棘果黄酮提取物与V_C的协同抗氧化活性



全 文 :收稿日期:2014 - 11 - 04;修回日期:2015 - 05 - 12
基金项目:科技部科技型中小企业技术创新基金资助项目
(10C26214302421,11C26214305373);吉首大学武陵山区特
色植物资源开发与应用湖南省研究生培养创新基地开放项
目(2014TFXM01);湖南省科技厅科技计划资助项目
(2013FJ3026)
作者简介:王晓静(1988),女(土家族),硕士研究生,研究方
向为光谱与微量元素分析(E-mail)15207435367@ 163. com。
通信作者:陈莉华(土家族),教授,博士(E-mail)chenlihua99
@ 163. com。
油脂化学
火棘果黄酮提取物与 VC 的协同抗氧化活性
王晓静1,张 丽2,陈莉华1,刘 敏1
(1.吉首大学 化学化工学院,湖南 吉首 416000;2.吉首大学 生物资源与环境科学学院,湖南 吉首 416000)
摘要:超声波辅助乙醇提取火棘果中的黄酮类化合物并用 D - 101 大孔树脂纯化。比较了黄酮提
取物、VC、黄酮提取物 + VC 等比复配的 3 种溶液对油脂氧化的抑制效果,以及对羟基自由基
(·OH)、超氧阴离子自由基(O -2 ·)的清除作用和对 Fe
3 +的还原作用。结果表明,当质量浓度均
为 0. 25 g /L时,黄酮提取物、VC、黄酮提取物 + VC 等比复配液对植物油的保护率分别为 93. 20%、
75. 55%、93. 62%,对动物油的保护率分别为 70. 20%、60. 14%、75. 28%。统计学分析表明,复配
液在抑制油脂氧化时具有协同抗氧化作用,较单独的 VC 或黄酮提取物具有更优越的抗氧化活性。
当质量浓度均为 0. 65 g /L 时,黄酮提取物对羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除率分别为
22. 25%、26. 20%,复配液对羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除率分别为 27. 61%、31. 02%,均
高于单独 VC 溶液;3 种溶液中,VC 还原 Fe
3 +的能力最强。
关键词:火棘果;黄酮;VC;协同抗氧化
中图分类号:TS202;TQ641 文献标志码:A 文章编号:1003 - 7969(2015)09 - 0036 - 05
Cooperative antioxidation activity of Pyracantha fortuneana
flavonoids extracts and VC
WANG Xiaojing1,ZHANG Li2,CHEN Lihua1,LIU Min1
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering,Jishou University,Jishou 416000,Hunan,China;
2. College of Biology and Enviromental Sciences,Jishou University,Jishou 416000,Hunan,China)
Abstract:The flavonoids compounds were extracted from Pyracantha fortuneana by ultrasound - assisted
ethanol method and purified by D - 101 macroporous resin. The inhibitory effects of three kinds of solu-
tions (flavonoids extracts,VC,flavonoids extracts - VC(1∶ 1)combination solution)on oil oxidation and
their scavenging effects on ·OH and O -2 ·and Fe
3 + reducing effect were compared. The results showed
that when the mass concentrations were all 0. 25 g /L,the protection rates of flavonoids extracts,VC and
flavonoids extracts - VC(1∶ 1)on vegetable oil and animal fat were 93. 20%,75. 55%,93. 62% and
70. 20%,60. 14%,75. 28% respectively. The statistics analysis results indicated that combination solu-
tion had cooperatively antioxidant effect on inhibitory of oil oxidation,and its antioxidant activity was su-
perior to that of VC and flavonoids extracts. When the mass concentrations were all 0. 65 g /L,the scaven-
ging rates of flavonoids extracts on·OH and O -2 · were 22. 25% and 26. 20% respectively,for the com-
bination solution,they were 27. 61% and 31. 02%
respectively,which were higher than those of VC;
the reducing capacity of VC on Fe
3 + was the stron-
gest among the three kinds of solutions.
Key words:Pyracantha fortuneana;flavonoids;
VC;cooperative antioxidation
火棘果为蔷薇科植物火棘(Pyracantha fortu-
neana (Maxim)Li)的成熟果实,别名救兵粮、火把
63 CHINA OILS AND FATS 2015 Vol. 40 No. 9
果、赤阳子等。火棘果具有很高的食用价值和药用
保健价值,在临床药用上,主治脾胃虚弱、消化不良、
泻泄、痢疾、疳积等病症[1]。火棘果活性成分提取
物具有抗氧化、增强免疫力、利胆、助消化、促进血凝
等作用[2],这与其含有槲皮素、芦丁等黄酮类化合
物[3 - 4]有关。在抗氧化性能的研究方面,发现火棘
果黄酮有清除自由基的作用[5],但尚未见火棘果黄
酮对油脂抗氧化研究的报道。黄酮类化合物除了可
以清除自由基,对油脂氧化也具有较好的抑制功能。
有研究[6]报道,黄酮类化合物可作为油脂抗氧化剂
在起始阶段抑制脂质过氧化,还可通过调节脂质代
谢而实现降血脂的保健功能。本研究从火棘果中提
取黄酮类化合物并纯化,探讨黄酮提取物、VC、黄酮
提取物 + VC 等比复配的 3 种溶液的抑制油脂氧化
性能及清除自由基效果,旨在为进一步利用火棘果
资源提供实验依据。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
1. 1. 1 原料与试剂
火棘果于 2013 年 12 月采于吉首市园林绿化植
物火棘,经吉首大学生物资源与环境科学学院植物
教研室鉴定为蔷薇科植物火棘(Pyracantha fortu-
neana (Maxim)Li)的成熟果实,自然干燥,备用;植
物油(金健牌茶籽油)购于吉首市阳光超市,动物油
为市售的新鲜猪板油熬制而成。以药店销售的 VC
药片提供抗坏血酸,95%乙醇、NaOH、石油醚、无水
乙醇、NaNO2、Al(NO3)3、FeCl3、冰醋酸、三氯甲烷、
KI、淀粉、邻苯三酚、三羟甲基氨基甲烷、水杨酸、双
氧水、硫酸亚铁等均为分析纯。
1. 1. 2 仪器与设备
KQ250 - E型超声波发生器,SHB -Ⅲ循环水式
多用真空泵,GZX -9070MBE 数显鼓风干燥箱,K -
201B -Ⅱ旋转蒸发器,HH - S 恒温水浴锅,723 可
见分光光度计。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 火棘果黄酮的提取
将晒干的火棘果粉碎,备用。准确称取 10 g 火
棘果粉末放入烧杯中,参照文献[7],按料液比 1∶ 20
加入 80%乙醇,在 70℃水浴中超声提取 4 h,抽滤,
提取 3 次后合并滤液,减压浓缩,烘干,得火棘果黄
酮粗提物粉末。
1. 2. 2 火棘果黄酮的纯化
将经过预处理的 60 g D - 101 大孔树脂装柱,
将火棘果黄酮粗提物配成溶液,参照文献[8],在上
样质量浓度为 2 g /L,上样 pH 为 2. 1,时间 60 min
条件下,用 50 mL 95% 乙醇溶液在洗脱流速为
0. 5 mL /min 下进行洗脱,收集洗脱液,得到纯化液,
减压浓缩,烘干,得火棘果黄酮提取物。将其配制成
一定质量浓度的火棘果黄酮提取物溶液,测定其中
的黄酮含量。
1. 2. 3 火棘果黄酮提取物黄酮含量的测定
以芦丁为标准品采用 NaNO2 - Al(NO3)3 -
NaOH法测定火棘果黄酮提取物中黄酮的含量。
黄酮的得率(y)和纯度(p)计算公式如下:
y =m/m1 × 100% (1)
p =m/m2 × 100% (2)
式中:m为火棘果黄酮提取物中黄酮质量,g;
m1 为火棘果质量,g;m2 为纯化液干燥后的质量,g。
1. 2. 4 对油脂氧化的抑制
参照文献[9]绘制标准曲线并求出碘量 -吸光
值之间的数学关系。
采用国际通用的烘箱强化储存法:称取多份
20 g 油脂,加入不同质量浓度的 3 种溶液(以下简
称待测液)分别是黄酮提取物溶液、VC(药店销售的
VC 药片)溶液、黄酮提取物溶液 + VC 溶液等比复配
液(复配液的总质量浓度与单独样品液的质量浓度
相同),搅拌均匀后,放入 80℃烘箱中强化保存 1 h,
使油脂发生氧化,取 1 mL 待测样品,参照标准曲线
方法测定 585 nm处的吸光值 A并求出相应的碘量。
按下式计算油脂过氧化值(POV)及待测液对油脂的
保护率(η):
POV =M/W (3)
η = 1 -
POV末1 - POV初
POV末2 - POV( )初 × 100% (4)
式中:M为生成碘的物质的量,mmol;W 为油脂
质量,kg;POV初为未对油脂进行强化氧化时的过氧
化值,mmol /kg;POV末1为添加待测液的油脂强化氧
化后的过氧化值,mmol /kg;POV末2为未添加待测液
的油脂强化氧化后的过氧化值,mmol /kg。
1. 2. 5 统计学分析
利用统计学分析复配液是否具有协同抗氧化作
用。按下式计算复配液的理论 IC50add:
IC50add = IC50A /(P1 + R × P2) (5)
式中:R为 A、B两种抗氧化剂单独应用时的效
价比,即 R = IC50A / IC50B;P1 为抗氧化剂 A(火棘果黄
酮提取物)在复配液中所占的比例;P2 为抗氧化剂
B(VC)在复配液中所占的比例,P2 = 1 - P1。由实
验可以得到复配液实际的 IC50,采用 t 检验对理论
上的 IC50add和实验得到的 IC50进行统计比较,若
IC50 < IC50add,表示两者之间有显著性差异,复配液
732015 年第 40 卷第 9 期 中 国 油 脂
中两种抗氧化剂的相互作用为协同作用[10 - 11]。
1. 2. 6 对羟基自由基(·OH)的清除
建立 Fenton反应体系模型[9]。在 15 mL比色管
中依次加入 2 mol /L FeSO4 溶液 3 mL,2 mol /L H2O2
溶液 3 mL,摇匀后,加入 6 mol /L 水杨酸溶液 3 mL,
立即摇匀,于 37℃水浴中恒温 15 min 后取出,然后
分别加入不同质量浓度的 3 种待测液(同 1. 2. 4),
最后加入蒸馏水补充体积至 15 mL,继续在 37℃水
浴中恒温 15 min,以空白液为参比在波长 510 nm下
测其吸光值 A0、Ax 及 Ax0,重复测定 3 次取平均值。
按下式计算待测液对羟基自由基的清除率 C1:
C1 =[1 -(Ax - Ax0)/A0]× 100% (6)
式中:A0 为空白对照液吸光值;Ax 为待测样品
液吸光值;Ax0为本底吸光值。
1. 2. 7 对超氧阴离子自由基(O -2 ·)的清除
邻苯三酚在碱性条件下自氧化产生稳定的超氧
阴离子自由基并生成有色中间产物,可通过比色法
检测。参照文献[9]的实验方法,在 325 nm 处测定
体系的吸光值 A、Aj、A0,按下式计算待测液对超氧
阴离子自由基清除率 C2:
C2 =[1 -(A - Aj)/A0]× 100% (7)
式中:A 为待测液加入缓冲溶液及邻苯三酚后
的吸光值;Aj 为待测液加入缓冲溶液后的吸光值;
A0 为缓冲溶液加入邻苯三酚后的吸光值。
1. 2. 8 对 Fe3 +的还原
还原能力是评价物质抗氧化活性的重要指标。
物质的还原能力越强,其抗氧化活性也越高。通过
测定待测液将 Fe3 +还原成 Fe2 +的能力来衡量待测
液总还原能力。待测液将 K3[Fe(CN)6]还原成
K4[Fe(CN)6],FeCl3 与 K4[Fe(CN)6]生成普鲁士
蓝。还原得到的 K4[Fe(CN)6]越多,普鲁士蓝颜色
越深,700 nm处的吸光值越大,表示待测液还原能
力越强。所以可用 700 nm处吸光值表示还原能力。
分别取不同质量浓度的待测液 1. 0 mL,加入到
比色管内,再加入 2. 0 mL pH 6. 8 的磷酸缓冲溶液
及 2 mL 1% K3[Fe(CN)6]溶液,50℃水浴上加热
20 min后急速冷却,加入 10%三氯乙酸溶液 2 mL,
于 3 000 r /min 条件下离心 10 min,取上清液 5 mL
于 15 mL比色管中,加入 0. 1% FeCl31. 0 mL,加入
去离子水定容,混合均匀,于 700 nm处测定吸光值。
吸光值越大,则还原能力越强。
2 结果与讨论
2. 1 火棘果黄酮提取物中黄酮含量的测定
以芦丁为标准品测定火棘果黄酮提取物中黄酮
含量,按照实验方法测定得到芦丁标准品的质量浓
度(c,g /L)与吸光值 (A)的回归方程为 c =
0. 093 9A,R2 =0. 999 8,黄酮质量浓度在 0 ~0. 05 g /L
之间与吸光值有良好的线性关系。
测定火棘果黄酮提取物中黄酮质量,依据火棘
果质量、火棘果黄酮提取物质量计算得到黄酮得率
为 0. 817%,纯度为 68. 87%。
2. 2 火棘果黄酮提取物对油脂氧化的抑制
根据碘量 M 与吸光值的标准曲线得到回归方
程为 M = 4. 015 3A + 0. 003 9,R2 = 0. 998 6,碘量在
0 ~ 0. 96 mmol范围内与吸光值有良好的线性关系。
分别配制系列质量浓度的火棘果黄酮提取物溶
液、与火棘果黄酮提取物溶液等质量浓度的 VC 溶
液,以及黄酮提取物溶液 + VC 溶液等比混合的复配
液(总质量浓度与单独黄酮提取物溶液质量浓度、
单独 VC 溶液质量浓度相同);考察了 80℃下 3 种待
测液质量浓度(对复配液来说为总质量浓度)对植
物油氧化的抑制作用(结果见图 1),3 种待测液质
量浓度对动物油氧化的抑制作用(结果见图 2)。
图 1 3 种待测液对植物油氧化的抑制作用
图 2 3 种待测液对动物油氧化的抑制作用
由图 1 可以看出,在质量浓度 0. 10 ~ 0. 25 g /L
范围内,随待测液质量浓度的增大,对植物油的氧化
抑制作用增大,在质量浓度 0. 25 g /L 之后趋于平
缓;由图 2 可以看出,待测液对动物油的氧化抑制作
用也呈现相同变化趋势,呈现明显的剂量相关效应。
比较图 1 及图 2 得到,不管是复配液还是黄酮提取
物溶液,相同质量浓度下对植物油的氧化抑制作用
均高于动物油,此结果与通常的抗氧化剂对不饱和
脂肪酸(植物油)的氧化抑制作用强于饱和脂肪酸
83 CHINA OILS AND FATS 2015 Vol. 40 No. 9
(动物油)的研究结果[11]相符。
由图 1 及图 2 得到,对动物油来说,黄酮提取物
的 IC50A为 0. 088 g /L、VC 的 IC50B为 0. 191 g /L、复配
液的 IC50为 0. 079 g /L。黄酮提取物和 VC 在复配液
中所占的比例为 0. 5∶ 0. 5,按照1. 2. 5的统计学分析
代入(5)式计算,IC50add为 0. 12,也即 IC50 < IC50add,
复配液的 IC50较理论计算的 IC50add小,表明黄酮提取
物和 VC 两种抗氧化剂在复配液中的相互作用为协
同作用。对植物油来说,黄酮提取物的 IC50A为
0. 058 g /L,VC 的 IC50B为 0. 101 g /L,复配液的 IC50
为 0. 039 g /L,而理论值 IC50add经计算为 0. 074 g /L,
IC50 < IC50add,表明复配液对植物油的抗氧化作用也
有协同作用。
2. 3 火棘果黄酮提取物对羟基自由基的清除
按 2. 2 配制 3 种待测液,考察 3 种抗氧化剂对
羟基自由基的清除作用,结果如图 3 所示。
图 3 3 种待测液对羟基自由基清除效果的影响
由图 3 可以看出,3 种待测液清除羟基自由基
的作用均随其质量浓度增大而增大,VC 的清除效果
随其质量浓度上升而缓慢增强,火棘果黄酮提取物
和复配液的增大程度明显,清除率基本上呈线性增
强,但火棘果黄酮提取物在 0. 65 g /L 处达到最大,
之后趋于不变;复配液清除羟基自由基的效果强于
单独的黄酮提取物。在质量浓度 0. 65 g /L处,复配
液的清除率(27. 61%)略高于黄酮提取物的清除率
(22. 25%),是 VC 清除率(4. 18%)的 6. 6 倍。
2. 4 火棘果黄酮提取物对超氧阴离子自由基的清除
按 2. 2 配制 3 种待测液,考察 3 种抗氧化剂对
超氧阴离子自由基的清除作用,结果如图 4 所示。
图 4 3 种待测液对超氧阴离子自由基清除效果的影响
由图 4 可以看出,火棘果黄酮提取物有较强的
清除超氧阴离子自由基的作用,在质量浓度 0. 1 ~
0. 8 g /L 范围内,清除率随黄酮提取物质量浓度的
增大而增加;VC 的清除率增加程度虽然较明显,但
清除效果不及黄酮提取物;两者等比混合后,复配液
清除效果略强于单独的黄酮提取物。当质量浓度均
为 0. 52 g /L时,复配液的清除率为 30. 83%,略高于
单独黄酮提取物(25. 34%),是 VC 清除率(14. 55%)
的 2. 1 倍。
虽然 VC 与黄酮类化合物均为抗氧化物质,但
其结构并不相同,黄酮类化合物泛指两个芳环
(A、B)通过三碳链相互连结而成的一系列化合物,
化合物中 A、B环上有多个酚羟基,C2 与 C3 之间有
双键,有自由的 C3 -羟基和酮基,研究表明黄酮是
作为一级抗氧化剂而起作用的,VC 与黄酮类化合物
的抗氧化机理不同,导致它们清除羟基自由基和超
氧阴离子自由基的效果也不相同。
对图 3 和图 4 进行比较可知,黄酮提取物、复配
液对羟基自由基、超氧阴离子自由基均有较好的清
除作用,且对超氧阴离子自由基的清除效果优于羟
基自由基,当总质量浓度相同时,复配液对羟基自由
基、超氧阴离子自由基的清除作用均优于单独的黄
酮提取物或 VC,复配液对自由基的清除效果与单独
黄酮提取物的相接近,表明复配液中黄酮提取物的
贡献较 VC 大。
2. 5 火棘果黄酮提取物对 Fe3 +的还原
按 2. 2 配制 3 种待测液,考察其对 Fe3 +的还原
作用,吸光值越大表明还原能力越强,结果如图 5
所示。
图 5 3 种待测液对 Fe3 +的还原作用的影响
由图 5 可以看出,在质量浓度 0. 10 ~ 0. 25 g /L
范围内,3 种待测液的吸光值均随质量浓度的增大
而迅速增大,此后增大趋势有所减缓。与清除羟基
自由基、超氧阴离子自由基的情况不同,VC 表现出
最强的还原能力,这表明黄酮提取物和 VC 还原
Fe3 +的机理与清除羟基自由基、超氧阴离子自由基
的机理不同。
932015 年第 40 卷第 9 期 中 国 油 脂
3 结 论
(1)火棘果黄酮提取物能有效抑制油脂氧化,
能很好地清除羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自
由基(O -2 ·),有较强的还原 Fe
3 +的能力,且在一定
质量浓度范围内呈现剂量正相关效应。
(2)火棘果黄酮提取物能与 VC 产生协同抗氧化
作用,抗氧化效果均优于单纯的黄酮提取物或 VC。
(3)VC 还原 Fe
3 +的能力优于火棘果黄酮提取
物及复配液,表明其还原 Fe3 +的机理与清除羟基自
由基和超氧阴离子自由基或抑制油脂氧化的机理并
不相同。
火棘果黄酮提取物作为一种新型的天然、保健
的绿色食品抗氧化剂,具有良好的开发前景。
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04 CHINA OILS AND FATS 2015 Vol. 40 No. 9