板栗殼原花青素的穩(wěn)定性及抗氧化活性

1、板栗殼原花青素的穩(wěn)定性及抗氧化活性摘 要：為充分利用板栗殼資源，對(duì)板栗殼中的原花 青素進(jìn)行提取，并對(duì)其穩(wěn)定性及抗氧化進(jìn)行研究。工藝條件 為：0.5%Na2CO3和1.5%NaHSO3的水溶液以1 : 8的料液比， 在沸水條件下，浸提板栗殼2 h,然后減壓回收溶劑，過(guò)大孔樹(shù)脂 AB-8 進(jìn)行純化，提取板栗殼中原花青素。研究光照、 溫度、金屬離子、氧化還原劑和食品添加劑對(duì)板栗殼原花青 素穩(wěn)定性的影響，以及板栗殼原花青素提取物的抗氧化活性。 結(jié)果表明，板栗殼中原花青素得率為5.95%。板栗殼原花青素對(duì)光不穩(wěn)定，宜避光低溫保藏；溫度高于60 C時(shí)，穩(wěn)定性受到影響； 氧化劑、 還原劑和苯甲酸鈉對(duì)其穩(wěn)定性

2、有影響； 板栗原花青素在 Na+、K+、Mg2+和AI3+存在時(shí)較穩(wěn)定，而 受Ca2+、Fe2+和Cu2+影響較大。抗氧化試驗(yàn)表明，板栗殼 原花青素的還原能力及對(duì)羥基自由基、DPPH?勻表現(xiàn)出較強(qiáng)的清除效果。關(guān)鍵詞：板栗殼；原花青素；穩(wěn)定性；抗氧化性 中圖分類號(hào)： TQ914.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI 編碼： StabiIity and Antioxidant Activity of Chestnut SheIIProanthocyanidinsZHANG Le， WANG Zhaogai， CHEN Lijuan， YANG Hu，iWANG Xiaomin， SHI Guanying，

3、 LIANG Wanping( Institute of Agricultural Products Processing ， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou， Henan 450008， China)Abstract ： In order to make full use of chestnut shell resources， the procyanidins in chestnut shell was extracted and the stability and antioxidant activity were st

4、udied. The procyanidins was extracted under the process conditions ： material liquid ratio was 1 : 8 under the condition of boiling water for 2 h and extract solution was mixed by 0.5% sodium carbonate aqueous solution and 1.5% sodium bisulfite aqueous solution ， then extracting solution was concent

5、rated and purified by AB-8 macroporous resin. The effect of light ， temperature ， metalion ， oxidizing and reducing agents and food additives on the stability of proanthocyanidins was studied and the valuation of antioxidant activity was determined. The results showed that the yield rate of proantho

6、cyanidins from chestnut shell was 5.95%. Proanthocyanidins was susceptible to light， and storage condition should avoid light. The stability was destroyed when the temperature was above 60C .Oxidizing and reducing agents and sodium benzoate affected itsstability ， iron such as Na+， K+， Mg2+ and Al3+

7、 had little effect on its stability ， while the effect of Ca2+ ，F(xiàn)e2+ and Cu2+ was larger. Antioxidant experiment indicated that proanthocyanidins experimented stronger antioxidant activity in reducing power ， scavenging hydroxyl and DPPH assays.Key words：chestnut shell ； proanthocyanidins ； stabilit

8、y ； antioxidant activity板栗(Castanea mollissima Blume)也稱為栗子、中國(guó)板 栗，原產(chǎn)我國(guó)，已有 3 000 余年栽培歷史，也是我國(guó)傳統(tǒng)的 農(nóng)副產(chǎn)品，年產(chǎn)量超過(guò) 100萬(wàn)t，產(chǎn)量居世界首位1。板栗 生產(chǎn)和加工過(guò)程中產(chǎn)生 10%左右的板栗殼，主要以燃燒及廢 物方式丟棄，僅有少量用以制備活性炭，利用價(jià)值較低2 。板栗殼中含有大量的纖維素、酚類、鞣質(zhì)以及色素物質(zhì)3 ，因此，如何充分利用加工生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量板栗殼，創(chuàng)造更 多的經(jīng)濟(jì)效益就顯得很有意義。板栗殼中原花青素，其主要由兒茶素，或其衍生物?兒茶素等黃烷醇單體以 C C鍵連接而成，是具有多種生理活 性

9、的黃烷醇類多酚化合物，具有抗氧化活性和清除自由基、 保護(hù)心血管、抗腫瘤、抗輻射、抗疲勞、皮膚保健及美容等 功效4-6 。目前關(guān)于板栗殼原花青素的提取多采用有機(jī)試劑 進(jìn)行，張海暉等 2采用乙醇提取板栗殼原花青素，但因料液 比較高，消耗有機(jī)溶劑量大，試劑回收勞財(cái)費(fèi)力。據(jù)報(bào)道亞 硫酸鹽和碳酸鈉鹽水溶液可以有效地提取原花青素，主要是 通過(guò)在原花青素的黃酮單體的吡喃 C 環(huán)中引入亞硫酸離子來(lái) 提高原花青素的溶解性 2， 7。關(guān)于板栗殼原花青素穩(wěn)定性 及抗氧化活性的研究較少。 鑒于此， 在前期以 0.5%的碳酸鈉 和 1.5%的亞硫酸氫鈉溶液提取板栗殼原花青素工藝研究的 基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)主要研究板栗殼原花青

10、素穩(wěn)定性及抗氧化活 性，以期充分提高板栗殼原花青素的實(shí)用價(jià)值，減少資源浪 費(fèi)。 1 材料和方法1.1 試驗(yàn)材料 板栗殼：河北美客多食品有限公司； AB-8 大孔吸附樹(shù)脂： 南開(kāi)大學(xué)化工廠；沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品：天津市光復(fù)精細(xì)化工研 究所，沒(méi)食子酸含量99.0%;兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品：上海瑞永生 物科技有限公司，兒茶素含量 99.0%。福林酚、磷酸二氫 鈉、磷酸氫二鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸（TCA）、硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫、水楊酸、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、三 氯化鐵、香草醛、抗壞血酸、檸檬酸、苯甲酸鈉、葡萄糖、 碳酸鈉、亞硫酸氫鈉等均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司， 分析純；B -環(huán)狀糊精：食品添

11、加劑。NUn -10T實(shí)驗(yàn)室（超）純水機(jī)：南京優(yōu)普-實(shí)驗(yàn)室純水處理系統(tǒng)；BL-250A高速多功能粉碎機(jī)：浙江省永康市松青 五金廠；SHB -川循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限 公司； R1010 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；DLSB-20/30 低溫冷卻液循環(huán)泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司； H1850R 臺(tái)式高速冷凍離心： 湖南長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)； FD-1A-50 真空冷凍干燥機(jī)： 上海比朗儀器制造有限公司； GENESYS 10S UV-VIS 紫外分光分光度計(jì)：美國(guó) Thermo 公司。1.2 試驗(yàn)方法1.2.1 原花青素提取及含量的測(cè)定 （ 1）原料預(yù)處理： 將板栗殼放于45

12、C烘箱干燥至水分含量為 7%,高速粉碎機(jī) 粉碎，過(guò)孔徑 0.15 mm 篩，備用。（ 2）鹽浸提：準(zhǔn)確配制 0.5%Na2CO3和1.5%NaHSO3水溶液作為浸提劑， 料液比1 : 8,在沸水?。?00 C）的條件下，提取2 ho （3）真空濃縮： 采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，對(duì)提取液進(jìn)行濃縮。 （ 4）濃縮液經(jīng) AB-8 大孔樹(shù)脂進(jìn)行吸附洗脫 8o（ 5）真空冷凍干燥：將濃縮的洗 脫液放于真空凍干機(jī)中干燥完全。（6）原花青素含量的測(cè)定： 采用香草酸硫酸法, 參照楊依姍等 9 方法測(cè)定原花青素含 量o1.2.2 板栗殼原花青素的穩(wěn)定性研究 2, 10-12（1）光照。將板栗殼原花青素粉末配制成0.1 m

13、g?mL-1水溶液，分別放置在自然光、 避光條件進(jìn)行處理, 每隔 1 d 取樣, 在 280 nm 下測(cè)定一定濃度的原花青素水溶液的吸光值,分析原花 青素含量的變化，研究光照對(duì)原花青素穩(wěn)定性的影響。（2）溫度。用板栗殼原花青素提取物粉末配制成0.1 mg?mL-1水溶液，分別置于20, 40, 60, 80 C條件下放置1 h，在280nm 下測(cè)定一定濃度的原花青素水溶液的吸光值，研究溫度 對(duì)原花青素穩(wěn)定性的影響。 （ 3）金屬離子。在不超過(guò)各金屬 離子在一般食品中的最大安全使用量的情況下， 分別配制 0.1 mol?L-1 濃度的 Na+、Cu2+、Fe3+、K+、Ca2+、Zn2+的溶液，

14、 加入到一定濃度的原花青素水溶液中， 密封避光保存， 在 280 nm 下測(cè)定原花青素水溶液的吸光值，研究金屬離子對(duì)原花 青素穩(wěn)定性的影響。 （4）食品添加劑。向板栗殼原花青素提 取物的水溶液中分別添加一定的等體積不同濃度的抗壞血 酸、苯甲酸鈉、B -環(huán)糊精、葡萄糖、檸檬酸等食品添加劑， 在 280 nm 下測(cè)定原花青素水溶液的吸光值，研究食品添加 劑對(duì)板栗殼原花青素穩(wěn)定性的影響。 （ 5）氧化還原劑。向板 栗殼原花青素提取物的水溶液中分別添加一定的等體積不 同濃度的H2O2和NaHS04,室溫下放置 1 h，在280 nm下 測(cè)定原花青素水溶液的吸光值，分析原花青素含量的變化， 研究食品添加

15、劑對(duì)板栗殼原花青素穩(wěn)定性的影響。1.2.3 板栗殼原花青素的抗氧化活性研究（ 1 ）板栗殼原花青素總抗氧化能力測(cè)定。參照嚴(yán)奉偉等 1 3的方法：配 制5, 10, 50, 100, 500和1 000卩g?mL-1的樣液，向試管 中依次加入樣液 1 mL、 0.2 moL?L-1 磷酸鹽緩沖液（ pH=6.6） 0.2 mL和0.3%鐵氰化鉀1.5 mL,混勻，在50 C水浴條件下 反應(yīng)20 min。水浴完成后迅速冷卻并加入10%TCA l mL,搖勻后以3 000 r?min-1離心10 min，然后取2 mL上清液加入試管中，再加入0.5 mL0.3%三氯化鐵，3 mL蒸餾水，搖勻后， 以

16、蒸餾水調(diào)零，測(cè)定 700 nm 的吸光值。并以相同濃度的 Vc 溶液為陽(yáng)性對(duì)照，平行測(cè)定3 次。(2)清除羥基自由基能力的測(cè)定。參照呂英華等 14的方法進(jìn)行。在離心管中依次加 入 1 mL 濃度為 0.01， 0.05， 0.3， 0.5， 1.0 mg?mL-1 的樣液， 0.3 mL 8.0 mmol?L-1 硫酸亞鐵， 0.25 mL 20 mmol?L-1 過(guò)氧化 氫，1.0 mL 3.0 mmol?L-1水楊酸。在37 C水浴中反應(yīng) 30 min , 流水冷卻， 再分別補(bǔ)加 0.45 mL 蒸餾水，使體系終體積為 3.0 mL，2 000 r?min-1離心10 min，取上清液于

17、510 nm處比色 測(cè)定OD值，同時(shí)以相同濃度的Vc為對(duì)照，平行測(cè)定 3次。清除率計(jì)算公式如下：清除率=A0- (Ai-Aj) /A0 X 100%式中， A0 為未加清除劑的吸光值； Ai 為加入清除劑的吸 光值； Aj 為試劑空白。(3) 清除DPPH洎由基能力的測(cè)定。采用Bernard等15 的方法進(jìn)行，以甲醇為溶劑準(zhǔn)確配制不同濃度的樣液溶液， 取不同濃度的樣液向試管中依次 2X 10-4 mol?L-1 的 DPPH? 溶液2 mL,混勻后在室溫下避光反應(yīng)30 min，在517 nm下測(cè)定吸光度，空白組以等體積無(wú)水乙醇代替DPPH?溶液，對(duì)照組以等體積甲醇代替樣液溶液，并以等體積甲醇和

18、無(wú)水乙 醇混合液空白調(diào)零，并以相同濃度的Vc為對(duì)照，平行測(cè)定3次。清除率計(jì)算公式如下：清除率=AO- (Ai-Aj) /AO x 100%式中，AO為對(duì)照組吸光值；Ai為樣液組吸光值；Ai為空 白組吸光值。1.4 數(shù)據(jù)分析采用SPSS1軟件用Tukey法進(jìn)行極差檢驗(yàn)(P 2結(jié) 果與分析2.1 樣液中原花青素的含量采用香草醛一濃硫酸法測(cè)定原花青素含量，以兒茶素為 對(duì)照品，得到兒茶素甲醇質(zhì)量濃度與溶液吸光度值(A)之間的回歸方程為 y=1.562 8x-0.088 6 ( R2=0.990 2)，計(jì)算得 板栗殼中原花青素得率為 5.95%。2.2 板栗殼原花青素穩(wěn)定性研究2.2.1 光照對(duì)板栗殼原

19、花青素穩(wěn)定性的影響 由圖 1 可知， 在光照與避光情況下，板栗殼原花青素吸光度均隨時(shí)間延長(zhǎng) 而降低，但二者的減小幅度不同，在第 3 天后，光照條件下 吸光度比遮光條件下下降幅度大。這與蔣其忠等人 16研究 結(jié)果一致，可能是光照使原花青素分解，導(dǎo)致吸光值降低的 原因。由此可知，光照對(duì)板栗殼原花青素的穩(wěn)定性有顯著影響。2.2.2 溫度對(duì)板栗殼原花青素穩(wěn)定性的影響 由圖 2 可見(jiàn)， 隨著溫度的升高，原花青素的穩(wěn)定性逐漸下降， 特別是60 C 以上高溫時(shí)影響較大。由此可知，在所試驗(yàn)的溫度范圍內(nèi)， 低溫條件對(duì)板栗殼原花青素含量無(wú)明顯影響，而高溫可能導(dǎo) 致原花青素發(fā)生氧化聚合，而使吸光值增加。2.2.3

20、金屬離子對(duì)板栗殼原花青素穩(wěn)定性的影響 由圖 3 可見(jiàn)， 0.1 mol?L-1 的不同金屬離子對(duì)原花青素的穩(wěn)定性有一 定的影響，尤其以 Cu2+、Fe2+和Zn2+的影響最為顯著，這 3 種離子對(duì)原花青素有明顯的作用，與蔣其忠等 16 研究結(jié)果 一致，但具體原因還有待進(jìn)一步的研究；Cu2+加入后，板栗殼原花青素的溶液由深黃色變?yōu)樗{(lán)色， 同時(shí)有少許沉淀， Fe3+ 加入后，溶液的顏色由深黃色變?yōu)樗{(lán)黑色，且立刻產(chǎn)生絮狀 沉淀，Zn2+加入后，溶液的顏色由深黃色變?yōu)榘咨耶a(chǎn)生沉 淀，而Na+、K+和Ca2+對(duì)原花青素的影響較小。表明原花青 素不宜與Cu2+、Fe2+和 Zn2+共存，即原花青素不宜采

21、用鐵 和銅器皿貯藏。2.2.4 食品添加劑對(duì)原花青素穩(wěn)定性的影響 由圖 4 可以 看出，隨著苯甲酸鈉濃度的增加，板栗殼中原花青素的吸光值呈增大趨勢(shì)；檸檬酸、葡萄糖和B -環(huán)狀糊精等食品添加劑 對(duì)板栗殼中原花青素穩(wěn)定的影響不大。加Vc組樣液中原花青素的吸光值高，隨濃度的增大基本穩(wěn)定，說(shuō)明抗壞血酸可提 高原花青素的穩(wěn)定性， 這一結(jié)果與戚向陽(yáng)等 12研究 Vc 可顯 著提高蘋果提取物中原花青素的光、熱穩(wěn)定性相吻合。2.2.5 氧化還原劑對(duì)原花青素穩(wěn)定性的影響 由圖 5 可知， 當(dāng)溶液中H2O2的質(zhì)量濃度在00.020 mg?mL-1時(shí)吸光度增加，后來(lái)隨著H2O2質(zhì)量濃度的增加至 0.060 mg?m

22、L-1,吸光 度有所下降。隨著 H2O2 質(zhì)量濃度的增加， 吸光度緩慢增加。 隨著 H2O2 質(zhì)量濃度的增加，板栗殼原花青素的吸光度明顯 增加后又下降，這可能是 H2O2 的加入破壞了原花青素的結(jié) 構(gòu)。由圖6可知，當(dāng)溶液中NaHSO3的質(zhì)量濃度在00.35mg?mL-1時(shí)吸光度顯著下降，后來(lái)隨著NaHSO3質(zhì)量濃度的增加， 吸光度逐漸增加， 在濃度約為 0.10 mg?mL-1， NaHSO3 對(duì)原花青素的穩(wěn)定性影響不大， 這與張海暉等 8研究結(jié)果一 致，即一定劑量的 N a H S O 3對(duì)原花青素有保護(hù)作用。2.3 板栗殼原花青素的抗氧化活性研究板栗殼原花青素總還原能力測(cè)定 以 Vc 為對(duì)

23、照， 比較板栗殼原花青素還原能力的大小，由圖 7 可知，樣液和 Vc的還原能力均隨著濃度的增大而升高，濃度小于0.05mg?mL-1 時(shí)兩者的還原能力差異不顯著，濃度大于0.05mg?mL-1, Vc的還原能力顯著高于原花青素（P0.05）。清除DPPH?自由基能力的測(cè)定由圖8可知，樣液和Vc 樣表現(xiàn)出清除 DPPH?的能力，且對(duì)DPPH?自由基的清 除作用均隨著濃度的增大而升高。當(dāng)濃度在 0.005 0.1 mg?mL-1范圍內(nèi)，樣液的清除率低于同濃度 Vc的清除率；當(dāng) 濃度達(dá) 0.1 mg?mL-1 時(shí)，兩者的清除率均達(dá)到 94%以上。2.3.3 清除羥基自由基能力的測(cè)定 由圖 9 可知，

24、樣液對(duì)?OH自由基的清除作用隨著濃度的增大而升高，在0.010.05 mg?mL-1 濃度范圍內(nèi)，對(duì)羥基自由基的清除能力呈良好 的劑量依賴效應(yīng)。由圖 9 還可以看出，樣液清除羥基自由基 的能力比同等濃度下 Vc 溶液的清除能力還要強(qiáng)。2.3.4 板栗殼提取物抗氧化能力 IC50 評(píng)價(jià) 由以上抗氧 化的試驗(yàn)結(jié)果得知，板栗殼提取物在以上的試驗(yàn)體系中均表 現(xiàn)出一定的抗氧化作用。自由基清除能力的大小常用半數(shù)清 除率IC50表示，IC50是當(dāng)清除率達(dá)到50%時(shí)所需要的抗氧化 劑質(zhì)量濃度， I C 5 0越小表明樣品清除自由基能力越強(qiáng)；反之 樣品清除自由基能力越弱。板栗殼提取物清除?OH、 DPPH?抗氧

25、化能力的比較如表 1，從中可知相比對(duì)照 Vc,板栗殼原 花青素清除OH?自由基的能力更強(qiáng)，清除 DPPH?自由基的能 力稍微差。3 結(jié)論(1) 在工藝條件為 0.5%Na2CO3和1.5%NaHSO3的水溶 液以1 : 8的料液比，在沸水條件下，浸提板栗殼 2 h,然后 減壓回收溶劑， 過(guò)大孔樹(shù)脂 AB-8 進(jìn)行純化， 得板栗殼中原花 青素得率為 5.95%,較醇提有更高的得率。(2) 板栗殼原花青素對(duì)光不穩(wěn)定，宜避光低溫420 C 保藏；氧化還原劑及食品添加劑苯甲酸鈉對(duì)板栗殼原花青素穩(wěn)定性有影響；板栗原花青素在Na+、K+、Mg2+和AI3+存在時(shí)較穩(wěn)定，而 Ca2+、Fe2+和Cu2+不能

26、與之共存。因此，保 持板栗殼原花青素穩(wěn)定,需對(duì)溫度、光照、 pH 值、金屬離子加以控制(3) 板栗殼原花青素的還原能力及對(duì)？0H、DPPH?勻表現(xiàn)出較強(qiáng)清除效果，有較強(qiáng)的抗氧化性，并且板栗殼原花青 素的清除 ？OH 的能力要優(yōu)于相同濃度下的Vc。參考文獻(xiàn)：1 林順順， 祝美云， 張建威 . 中國(guó)板栗的研發(fā)現(xiàn)狀和 前景J.農(nóng)產(chǎn)品加工：學(xué)刊 (下),2010 (12): 74-76.2 張海暉，李金鳳，段玉清，等 .板栗殼原花青素提取及其 穩(wěn)定性研究J.食品科學(xué)，2011( 8)：5-9.3 趙德義， 高文海， 花成文， 等 . 板栗殼化學(xué)成分的初步研究J.陜西林業(yè)科技，2003( 2)： 1-

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