全緣火棘果油成分分析及其抗氧化活性研究

王春鳳,高　雪,*,王星敏

(1.重慶特色農產品加工儲運工程技術研究中心,重慶 400067;2.重慶工商大學催化與功能有機分子重慶市重點實驗室,重慶 400067;3.重慶工商大學環境與資源學院,重慶 400067)

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全緣火棘果油成分分析及其抗氧化活性研究

王春鳳1,2,3,高雪1,2,3,*,王星敏1,2,3

(1.重慶特色農產品加工儲運工程技術研究中心,重慶 400067;2.重慶工商大學催化與功能有機分子重慶市重點實驗室,重慶 400067;3.重慶工商大學環境與資源學院,重慶 400067)

為了有效地綜合利用渝產全緣火棘果,采用索氏提取法提取渝產全緣火棘果油,然后使用DPPH自由基清除作用和亞鐵還原能力(FRAP)來檢測該油的抗氧化活性,最后將該油甲酯化后,經氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)分析該果油的成分。結果:全緣火棘果油的產率為1.1%,并且發現該油具有較好的清除DPPH自由基的作用和亞鐵還原能力。從甲酯化的全緣火棘果油中鑒定出了30個化合物,占該油總提取物的89.0%,主要成分為棕櫚酸甲酯(20.3%)、亞油酸甲酯(18.7%)、亞麻酸甲酯(22.8%)和硬脂酸甲酯(4.6%),由此說明全緣火棘果油含有豐富的棕櫚酸、亞油酸和亞麻酸,并且亞麻酸的含量高于目前市場上其他常見食用油脂,因此全緣火棘果油具有較高的開發利用價值。

全緣火棘果油,抗氧化活性,GC-MS

火棘屬(Pyracantha)是薔薇科蘋果亞科火棘屬的常綠灌木,在我國西南地區大量野生分布,也作為觀賞植物廣泛栽培?；鸺纸芯溶娂Z、紅子等,成熟時香氣濃郁、酸甜略澀,風味獨特,可直接食用。民間將火棘果曬干,磨成干粉,用來代替糧食食用,也可用來做糕點、釀酒、釀醋和加工成果醬、飲料、化妝品等。目前,火棘果已經被衛生部列為食品新資源食用果品。我國有7種火棘屬植物,其中研究最多的為火棘(P.fortuneana)?；鸺墓麑?、根、葉均可入藥,具“生津止渴、清熱解毒、收斂止瀉、活血止血”之功效,用于治療消化不良,腸炎,痢疾,小兒疳積,崩漏,瘡毒、陰虛和止瀉痢等[1-2]。

全緣火棘(Pyracanthaatalantioides)亦是火棘屬的一種。目前,對該種的研究較少。2004年,黃祖良等[3]研究了桂西全緣火棘果實的特性和主要營養物質,發現其營養成分齊全,含量豐富,VC、VE等維生素和氨基酸種類多且含量高。周蓉蓉等[4]研究發現鄂產全緣火棘果實中多糖類成分具有抗疲勞的作用。付燕[5]研究分析了黔東南地區的全緣火棘果實的營養成分,發現其可溶性糖含量較多,且含有一定量的VC和有機酸。但是,對全緣火棘果油的成分分析及其抗氧化活性的研究暫未見報道。因此,為了綜合開發利用野生的全緣火棘資源,有必要對全緣火棘果油化學成分及抗氧化活性進行系統研究。

本研究采用索氏提取法提取渝產全緣火棘果油,然后初步研究該油對DPPH自由基的清除作用和亞鐵還原能力(FRAP),最后將該油甲酯化后,經氣相-質譜(GC-MS)聯用儀測定全緣火棘果油的化學成分,期望為渝產全緣火棘果實資源的開發利用提供一定的科學依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

全緣火棘果實樣品重慶長壽地區。

1,1-二苯基苦基苯阱(DPPH)上海晶純試劑有限公司;2,4,6-三吡啶基均三嗪(TPTZ)(分析純)東京化成工業株式會社;2,6-二叔丁基對甲酚(BHT)(>99.0%)阿拉丁公司。

GC-MS 2010型氣相色譜-質譜聯用儀與Rtx-5MS(0.25 mm×30 m,0.25 μm)氣相色譜日本島津公司;Vortex-5旋渦儀其林貝爾儀器制造有限公司;明澈-D24UV實驗室超純水機Millipore公司;Infinite M200型酶標儀Tecan公司;EF9697C/D移液槍Gilson公司。

1.2實驗方法

1.2.1索氏提取法提取全緣火棘果油及產率的測定參考張麗勇文獻[6]中的方法,將新鮮摘取的全緣火棘果實烘干粉碎后,稱重,用濾紙筒裝好,放入索氏提取器中,在提取瓶中加入一定量的乙醚(分析純),然后放入45 ℃水浴中提取,至提取液無明顯顏色。待乙醚回收完后，則放入真空冷凍干燥箱中至恒重后得到全緣火棘果油樣品，稱重，密封置于冰箱冷藏備用。按下列方式計算果油的產率:

產率(%)=全緣火棘果油質量/全緣火棘果烘干粉碎后樣品質量×100

1.2.2全緣火棘果油清除DPPH自由基的檢測參考Blois、徐超等文獻[7-8]中的方法,在1.5 mL tuber管中分別加入用乙醇溶解配制的不同質量濃度的全緣火棘果油溶液和等體積的0.2 mmol/L DPPH乙醇溶液,混和均勻后,置于暗室30 min,最后在波長517 nm處測定吸光值,平行測定3次,以BHT為對照。按下列式子計算各待測樣品對DPPH自由基的清除率:

清除率(%)=[1-(A-B)/C]×100

其中,A為混合液的吸光度;B為樣品本身的吸光度(不加DPPH);C為DPPH的吸光度(不加樣品)。

1.2.3全緣火棘果油的鐵離子還原法實驗(FRAP)參考徐超、Benzie 等文獻[8-9]中的方法,FRAP試劑的配制:300 mmol/L醋酸鹽緩沖液(pH=3.6)、20 mmol/L FeCl3溶液、40 mmol/L HCl 配制的10 mmol/L TPTZ溶液,三者按照體積比10∶1∶1混合均勻。

將配好的FRAP試劑預熱至37 ℃,然后取1 mL與100 μL樣品或對照物(BHT)混合、旋渦均勻,10 min后593 nm處檢測吸光值,無水乙醇作為參照液,平行測定3次。分別取不同濃度的(0～1 mmol/mL)FeSO4標準溶液代替樣品,根據以上相同步驟,測定吸光值,做出標準曲線。則抗氧化能力以相同吸光度值的FeSO4當量濃度表示,記為 FRAP值。

1.2.4全緣火棘果油的甲酯化參考寇秀穎等文獻[10]中的方法,取全緣火棘果油0.2 g,加入2 mL 0.5 mol/L KOH-甲醇溶液溶解,60 ℃振搖30 min,冷卻至室溫。然后加入2 mL三氯化硼-甲醇溶液,60 ℃振搖30 min,冷卻至室溫。最后分別加入2 mL異辛烷和飽和食鹽水,振搖,靜置分層,用過濾頭取上清,得到脂肪酸甲酯的待測溶液。

1.2.5GC-MS條件色譜條件:初始溫度60 ℃,保持3 min,以3 ℃/min升至90 ℃,以10 ℃/min升至250 ℃,保持15 min,進樣口溫度230 ℃。載氣(He)流速1 mL/min,壓力57.5 kPa,進樣量1 μL,分流比50∶1。質譜條件:EI電離源,檢測靜電壓1.2 kV,離子源溫度200 ℃,接口溫度250 ℃,溶劑延遲時間2 min,ACQ方式Scan,掃描速度1668/s,質量掃描范圍m/z 50～500 amu。

2　結果與分析

2.1全緣火棘果油產率的測定及性狀

平行提取3次全緣火棘果油后,計算得到全緣火棘果油的平均產率為1.1%。

全緣火棘果油,呈橙黃色、黏稠狀液體,具有濃郁的果香味,4 ℃時凝固成凍狀。

2.2清除DPPH自由基的能力

DPPH自由基在有機溶劑中是一種穩定的自由基,其乙醇溶液呈深紫色,具有單一電子,在波長為517 nm下具有最大光吸收,有自由基清除劑存在時,DPPH自由基的單電子被捕捉而使其顏色變淺。按1.2.2方法進行實驗,計算不同質量濃度全緣火棘果油和BHT對DPPH自由基的清除率,如表1所示。

由表1可知,全緣火棘果油對DPPH自由基的清除率隨濃度的增加而升高,當濃度為2 mg/mL時,清除率達到93.7%,稍弱于相同濃度下BHT的清除率。建立對DPPH自由基清除率與濃度的回歸方程,根據回歸方程計算全緣火棘果油清除DPPH自由基的IC50值為0.67 mg/mL。有研究報道[8]香榧子油清除DPPH自由基的IC50值為9.2 mg/mL;另外,梅片樹葉揮發油在0.5 mg/mL時的DPPH自由基清除率為12.41%[11]。通過與以上兩篇文獻比較，全緣火棘果油在相同濃度下的DPPH自由基清除率高于這兩種油,因此全緣火棘果油相對來說有較好的清除DPPH自由基的能力。

表1　全緣火棘果油的DPPH自由基清除作用Table 1　DPPH· scavenging rate of the sample

2.3亞鐵還原能力(FRAP)

Fe3+吡啶三吖嗪可被樣品中還原物質還原為二價鐵形式即Fe2+-TPTZ復合物,該復合物呈現出藍色,并于593 nm處具有最大光吸收,因而樣品593 nm處吸光度大小與樣品中抗氧化劑的量呈正相關。按1.2.3方法進行實驗,得總抗氧化能力標準曲線,如圖1所示。

圖1　總抗氧化力標準曲線Fig.1　Total antioxidant force standard curve

由圖1可知,FeSO4濃度在0～1 mmol/mL范圍內與吸光度值成良好線性關系。擬合方程:y=1.2083x+0.0995,相關系數R2=0.9994。因此,以593 nm處的吸光度值換算成樣品的FeSO4當量濃度的方法是可行的。

取不同質量濃度的全緣火棘果油乙醇溶液和對照BHT進行總抗氧化活性測定,結果如圖2所示。

圖2　樣品總抗氧化能力Fig.2　Total antioxidant force of sample

由圖2可知,全緣火棘果油的亞鐵還原能力隨其濃度的增加而增大,但總體來說,全緣火棘果油的亞鐵還原能力均弱于相同濃度下BHT的亞鐵還原能力。全緣火棘果油在濃度為2 mg/mL時,計算出的FRAP值達到0.421 mmol/mL。之前,劉衛根等[12]研究了羌活種子揮發油的抗氧化活性,通過他們得到的線性回歸方程可計算出,在揮發油濃度為2 mg/mL時,其FRAP值小于全緣火棘果油的值;另外,趙功玲等[13]研究了8種蘿卜籽油的抗氧化活性,其中活性最好的盛豐蘿卜籽油的FRAP值在40 mmol/kg以下,根據該文獻方法計算出全緣火棘果油的FRAP值為2315.5 mmol/kg。因此,相比之下全緣火棘果油亦有較好的總抗氧化活性。

2.4全緣火棘果油提取物甲酯化后的GC-MS分析

從前面的抗氧活性實驗得知全緣火棘果油具有一定的抗氧化能力,為了進一步分析其中的成分,將該油甲酯化后,應用GC-MS分析其化學成分,從中共檢出近50種成分,利用NIST98質譜數據庫對照解析,鑒定了其中30個化合物的結構(見表2),占該油總提取物的89.0%。鑒定結果顯示,主要成分為脂肪酸甲酯,分別是棕櫚酸甲酯(20.3%)、亞油酸甲酯(18.7%)、亞麻酸甲酯(22.8%)和硬脂酸甲酯(4.6%),占全緣火棘果油總提取物的66.4%,其他成分還包括11個烷烴結構(10.8%)和6個烷醇和烯醇(5.0%)等化合物。

從以上結果可以看出,全緣火棘果油中的主要成分為脂肪酸。其中,棕櫚酸、亞油酸和亞麻酸的含量相對較大,達到總含量的60%以上。棕櫚酸的含量達到總含量的20%以上,棕櫚酸是人體血液中含量最高的飽和脂肪酸,對人體具有重要的平衡調節作用[14]。全緣火棘果油中的不飽和脂肪酸,亞油酸和亞麻酸的含量也達到總含量的40%以上。不飽和脂肪酸是構成人體內脂肪的一種必需的脂肪酸,只能從食物中補充[15]。亞油酸,有降低膽固醇和調節血脂的作用[16],可預防或減輕脈粥樣硬化癥。亞麻酸對人體健康起著非常重要的作用,能夠降血脂、抗血栓、抗腫瘤及調節植物神經和營養細胞等[17]。通過對比還發現全緣火棘果油中亞麻酸的含量高于目前市場上其他常見食用油脂[18]。據報道,共軛亞油酸和α-亞麻酸具有一定的抗氧化活性[19-20],因而全緣火棘果油的抗氧化活性可能部分來自于這兩類物質。

表2　全緣火棘果油甲酯化后GC-MS分析結果Table 2　Chemical constituents of the methyl-esterification product of the oil by GC-MS

3　討論與結論

本研究采用索氏提取法從渝產全緣火棘果中提取全緣火棘果油,然后采用清除DPPH自由基法和亞鐵還原能力(FRAP)法評價了全緣火棘果油的抗氧化活性,結果發現全緣火棘果油具有較好的清除DPPH自由基的活性和亞鐵還原能力,并且隨著樣品濃度的增加其抗氧化活性升高。為了進一步分析其中的成分,將該油甲酯化后,以GC-MS聯用技術分析其化學成分。結果從全緣火棘果油中鑒定出30個成分,主要成分為脂肪酸。其中棕櫚酸、亞油酸、亞麻酸等含量豐富,占該果油總提取物的60%以上。而不飽和脂肪酸,亞油酸和亞麻酸的含量也達到總含量的40%以上,并且亞麻酸的含量達到總含量的20%以上,高于目前市場上其他常見食用油脂中亞麻酸的含量[18]。因此,全緣火棘果油在油脂等方面具有較高的開發利用價值。但是,本實驗對渝產全緣火棘果油的提取率還相對較低,能否使用破壁等方法提高果油提取率有待進一步研究。并且探討采摘時間、提取方法等對全緣火棘果油成分的影響亦具有進一步研究的價值。

[1]貴州省中藥研究所.貴州中藥資源[M].北京:中國醫藥科技出版社,1992:702-703.

[2]江蘇醫學院.中藥大詞典:上冊[M].上海:上?？萍汲霭嫔?1977:1096-1097.

[3]黃祖良,韋國鋒,何有成,等. 桂西火棘果實特性和營養成分的研究[J].食品研究與開發,2004,25(2):75-76.

[4]周蓉蓉,陳平,張俊紅,等. 鄂產全緣火棘多糖類成分的抗疲勞作用[J].中國醫院藥學雜志,2006,26(10):1210-1212.

[5]付燕. 4種火棘種質資源果實主要營養成分的理化分析[J].安徽農業科學,2014,42(6):1782-1783.

[6]張麗勇.索氏提取法提取青蒿揮發油的研究[J].中國醫藥指南,2011,9(24):235-236.

[7]Blois MS. Antioxidant determinations by the use of a stable free radical[J]. Nature,1958,181:1199-1200.

[8]徐超,王鴻飛,邵興鋒,等.香榧子油抗氧化活性及降血脂功能研究[J].中國糧油學報,2012,27(8):43-47.

[9]Benzie IF,Strain J. The ferric reducing ability of plasma(FRAP)as a measure of “antioxidant power”:the FRAP assay[J]. Analytical biochemistry,1996,239(1):70-76.

[10]寇秀穎,于國萍. 脂肪和脂肪酸甲酯化方法的研究[J].食品研究與開發,2005,26(2):46-47.

[11]陳建平,孫建裕,陳玲,等.梅片樹葉揮發油的抗氧化活性研究[J].食品工業科技,2012,33(5):149-151.

[12]劉衛根,周國英,徐文華,等.羌活種子揮發油的化學成分及抗氧化活性[J].光譜實驗室,2012,29(6):3364-3373.

[13]趙功玲,郝睿,由宏,等. 8種蘿卜籽油的組成與抗氧化活

性[J].中國油脂,2011,36(12):73-76.

[14]Sanford L,Kowalski S,Ronning C,et al.Glycoalkaloid contents in tubers from Solanum tuberosum populations selected for potato leafhopper resistance[J].American Journal of Potato Research,1992,69:693-703.

[15]孫翔宇,高貴田,段愛莉,等.多不飽和脂肪酸的研究進展[J].食品工業科技,2012,33(7):418-423.

[16]姜偉,石紅旗,衣丹,等.共軛亞油酸血脂調節作用的研究[J].中國糧油學報,2006,21(3):160-162.

[17]李志香,沈翠平.多不飽和脂肪酸對人體的作用[J].生物學通報,1998,33(1):9-10.

[18]周遠明,鄭國生,馬傳利.牡丹雄蕊油的提取及化學成分研究[J].中國糧油報,2015,30(3):59-61.

[19]楊得坡,李杰梅,曾曉暉,等. 共軛亞油酸的抗氧化活性及其抗氧化劑篩選[J]. 中國食品添加劑,2007,(2):136-139.

[20]朱保忠,李琳.α-亞麻酸與抗氧化劑聯用對果蠅壽命及小鼠抗氧化能力的影響[J]. 中國組織工程研究與臨床康復,2008,12(7):1264-1267.

Chemical composition and antioxidant activity of the oil ofPyracanthaatalantioidesfruits

WANG Chun-feng1,2,3,GAO Xue1,2,3,*,WANG Xing-min1,2,3

(1.Chongqing Engineering Research Center for Processing,Storage and Transportation of Characterized Agro-Products,Chongqing 400067,China;2.Chongqing Key Lab of Catalysis & Functional Organic Molecules,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China;3.School of Environment and Resources,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China)

To utilize thePyracanthaatalantioidesfruits from Chongqing effectively,using Soxhlet extractor method to extract the oil,then the antioxidant capabilities of the oil were evaluated by DPPH free radical scavenging activity and ferric reducing antioxidant power(FRAP)assay. Last,the constituents of the methyl-esterification product of the oil were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS),after methyl esterification of free fatty acids of the oil. From the above results,the yield of the oil was 1.1%,and the oil exhibited potent antioxidant activity by scavenging DPPH radicals and ferric reducing ability. Thirty compounds,which occupied 89.0% of total constituents,were identified. The dominant components were methyl palmitate(20.3%),linoleic acid methyl ester(18.7%),linolenic acid methyl ester(22.8%)and stearic acid methyl ester(4.6%),which illustrated the oil of theP.atalantioidesfruits was rich in palmic acid,linoleic acid and linolenic acid. And also,the content of linolenic acid in the oil was higher than in the current other edible oils. So the oil ofP.atalantioidesfruits was worthy of development and utilization.

the oil ofPyracanthaatalantioidesfruits;antioxidant activity;GC-MS

2015-10-16

王春鳳(1990-),女，在讀碩士研究生，研究方向：環境生物質資源化研究，E-mail:chamilihua@163.com。

高雪(1980-)，女，博士，副研究員，研究方向：天然產物化學的研究，E-mail:gaoxue@ctbu.edu.cn。

國家自然科學基金資助(21402017)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)09-0081-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.007