林艷平，張燕萍

(江南大學食品學院，江蘇無錫214122)

玉米淀粉硫酸酯的抗氧化性研究

林艷平，張燕萍*

(江南大學食品學院，江蘇無錫214122)

合成了六種取代度分別為0.224、0.325、0.446、0.621、0.786、0.998的玉米淀粉硫酸酯，并通過還原力、Fe2+螯合能力、羥自由基及超氧陰離子清除能力四種體外方法評價了其抗氧化能力。結(jié)果表明，玉米淀粉硫酸酯具有一定的抗氧化活性，取代度越高，抗氧化能力越強。取代度為0.998的玉米淀粉硫酸酯的濃度分別為1、2、3、2mg/mL時，其還原力為1.013，F(xiàn)e2+螯合能力為91.6%，羥自由基(·OH)及超氧陰離子(O－2·)清除率為49%、65.8%。因此玉米淀粉硫酸酯憑借其抗氧化性有望應用于食品或藥品工業(yè)上。

玉米淀粉硫酸酯，取代度，抗氧化

硫酸酯淀粉早在二十世紀五十年代就被開發(fā)出來［1］，由于其理化性質(zhì)不具備與同類變性淀粉競爭的優(yōu)勢，一直對其開發(fā)利用較少。然而，近年來研究發(fā)現(xiàn)硫酸酯淀粉被認為是唯一一種具有生理活性的淀粉［2］，從而引起了人們的關(guān)注。一些研究表明，植物多糖硫酸酯有抗氧化活性，并且可開發(fā)作為新型抗氧化物，如褐藻多糖硫酸酯、當歸多糖硫酸酯、牛膝多糖硫酸酯等等［3－5］。淀粉是一種均多糖，從理論上，多糖硫酸酯有的性質(zhì)，淀粉硫酸酯也可能具有。目前，對淀粉硫酸酯抗氧化活性的研究較少，本文通過體外抗氧化實驗，研究淀粉硫酸酯的抗氧化特性。實驗先用NaHSO3和NaNO2合成酯化劑N(SO3Na)3，再與玉米結(jié)合，合成淀粉硫酸酯(StO－SO3H)［6］，采用還原力、螯合Fe2+、超氧陰離子自由基(O2－·)和羥自由基(·OH)體系研究了玉米淀粉硫酸酯的體外抗氧化性，為淀粉硫酸酯的開發(fā)利用提供了基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

玉米淀粉 食用級;亞硫酸氫鈉、氫氧化鈉、鹽酸、乙醇、亞硝酸鈉、亞硫酸氫鈉、氯化鋇、明膠、三氯乙酸 均為分析純;其他化學藥品 均為國產(chǎn)分析純。

Bsl01s型電子天平 北京賽多利斯天平有限公司;JJ－l型電動攪拌器 江蘇金壇市正基儀器有限公司;KQ2200B型超聲波反應器 江蘇昆山市超聲儀器有限公司;lOlC－3B型電熱鼓風干燥箱 上海實驗儀器有限公司;電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠;JJ－l型定時電動攪拌器 金壇市華峰儀器有限公司;PHs－25型數(shù)字酸度計 上海大普儀器有限公司;752型紫外可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;1－6型低速離心機 Signm公司;Model nicolet nexus 470傅里葉變換紅外光譜儀 美國熱電公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 合成工藝流程 制備酯化劑［6］→加入淀粉→合成淀粉硫酸酯［6］→無水乙醇洗滌→干燥→測取代度→備用。

用此工藝合成出6種取代度的淀粉硫酸酯，取代度分別為0.224、0.325、0.446、0.621、0.786、0.998。

1.2.2 硫酸根含量的測定及產(chǎn)物取代度的計算 本實驗采用BaSO4－明膠分光光度法［7］測定硫酸根含量，略有改動。其測定步驟如下:精確稱量0.0300g淀粉硫酸酯樣品，然后加入8mL濃度為1mol/L的HCl溶液，密閉試管，在100℃下，水解8h，以確保淀粉硫酸酯所有的硫酸根取代基都從淀粉的葡萄糖殘基中脫離出來。精確量取0.50mL上述水解液置于帶塞試管中，另加2.5mL蒸餾水、3mL質(zhì)量分數(shù)為3%的三氯乙酸和1.5mL氯化鋇－明膠試液，混合后在室溫下靜置15～20min，于波長360nm［8］下測定吸光度。以0～0.50mL(按0.05mL遞升)、0.01g/mL的硫酸鉀溶液代替水解液加入到帶塞試管中，在其它條件不變的情況下，按同樣的方法進行處理得到標準樣;以0.50mL的蒸餾水代替水解液加入到帶塞試管中，在其它條件不變的情況下，按同樣的方法進行處理得到空白樣。用硫酸鉀為標準品，測得硫酸根含量的標準曲線為:y=0.0088x(μg)+0.028，R2=0.9983。硫酸基取代度的計算公式為［9］:

式中:DS－硫酸基取代度;ωs－硫元素的質(zhì)量分數(shù)(由硫酸根含量折算而得)，%。

1.2.3 紅外光譜結(jié)構(gòu)表征 測定條件:取干燥至恒重的樣品1.00mg，與150mg溴化鉀研磨，并將研磨好的樣品全部轉(zhuǎn)移到壓片模具中進行壓片，之后用Model nicolet nexus470型傅里葉變換紅外光譜儀分析，掃描32次，分辨率為4cm－1。

1.2.4 還原力的測定方法［10］取0.4mL的待測樣品溶液(濃度為1mg/mL)，加入0.2mol/L pH6.6的磷酸緩沖液和1%鐵氰化鉀各2.5mL，充分攪拌混合均勻置于50℃恒溫水浴鍋中反應20min，然后加入2.5mL 10%三氯乙酸溶液，混合后離心20min。取上清液2.5mL+2.5mL蒸餾水+0.5mL 0.1%氯化鐵，混合均勻，靜置10min后在700nm處讀取吸光值。按照上述方法和濃度以抗壞血酸(VC)做陽性對照，以空白作調(diào)零對照。

1.2.5 清除羥自由基(·OH)實驗 按照Smirnoff等［11］的方法改進。在3mL 150mmol/L磷酸緩沖液中加入0.15mmol/L FeSO4－EDTA，2mmol/L水楊酸鈉，6mmol/L H2O2以及不同濃度的玉米淀粉硫酸酯。室溫下靜置30min，以蒸餾水調(diào)零點，在波長510nm處讀取吸光值。清除率計算公式:清除率(%)={［A2－(A0－A1)］/A2}×100%。

1.2.6 清除超氧陰離子自由基(O－2·)實驗［12］向各試管中加3mmol/L鄰苯三酚溶液0.3mL，再分別加2mL濃度分別為0.4、0.8、1.2、1.6、2mg/mL的淀粉硫酸酯溶液，用 pH8.3的 Tris－HCl緩沖液定容至10mL，以蒸餾水作參比，測定325nm處的吸光值，每隔30s測1次，直至反應啟動后的第6min，把所得的數(shù)據(jù)以時間為橫坐標，吸光值為縱坐標進行線性回歸，得到的直線斜率為反應速率ΔA0/ΔA。

式中:ΔA0為鄰苯三酚的自氧化法速率;ΔA為加入淀粉硫酸酯溶液后鄰苯三酚自氧化法速率，單位均為吸光度值每分鐘的增值。

1.2.7 對金屬螯合Fe2+能力的測定方法［13］樣品管中加入不同濃度的淀粉硫酸酯溶液1mL，再加入3.7mL蒸餾水、0.1mL 2mmol/L的FeCl2溶液，混和均勻，最后加入0.2mL 5mmol/L的ferrozine啟動反應;空白管用蒸餾水代替樣品液;標準管用蒸餾水代替FeCl2溶液，以上三組在室溫放置10min后，在562nm處測定吸收值，設三個平行，結(jié)果取平均值。同時以EDTA做對比。用以下公式計算對金屬螯合能力(%)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅外光譜結(jié)構(gòu)分析

由圖1可以看出，合成的玉米淀粉硫酸酯與玉米淀粉相比，在807.6cm－1處有一個吸收峰，這是特征吸收，為S－O伸縮振動;同時在1241cm－1處也有一個特征吸收，為典型的S=O伸縮振動，這些特征吸收在玉米淀粉中是不存在的，足以說明合成的是玉米淀粉硫酸酯。

圖1 玉米淀粉和玉米淀粉硫酸酯的紅外光譜圖Fig.1 The IR spectrum of corn starch and corn starch sulfates

2.2 還原能力的測定

由圖2可以看出隨著濃度的升高，淀粉硫酸酯的還原能力增強，隨著取代度的升高，還原能力也逐漸升高，當取代度達到0.998、濃度為1mg/mL時，還原能力為 1.013，與 0.07mg/mL的 VC(還原力為1.009)相當。

圖2 淀粉硫酸酯的還原能力Fig.2 Reducing power of corn starch sulfates

2.3 清除羥自由基的能力

由圖3可以看出隨著濃度的升高，淀粉硫酸酯清除羥自由基的能力增強，隨著取代度的升高，清除羥自由基的能力也逐漸增強，當取代度達到0.998、濃度為3mg/mL時，清除率為49%，與0.3mg/mL的VC(清除率為50.8%)相當。

圖3 淀粉硫酸酯清除羥自由基的能力Fig.3 Hydroxyl radical scavenging ability of corn starch sulfates

2.4 清除超氧陰離子的能力

由圖4可以看出隨著取代度的升高，清除超氧陰離子的能力也逐漸增強，當取代度達到0.998、濃度為2mg/mL時，清除率為65.81%，與0.1mg/mL的VC(清除率為59.48%)相當。

圖4 淀粉硫酸酯清除超氧陰離子的能力Fig.4 Superoxide radical scavenging ability of corn starch sulfates

2.5 螯合Fe2+的能力

由圖5可以看出隨著濃度的升高，淀粉硫酸酯螯合Fe2+的能力增強，隨著取代度的升高，螯合Fe2+的能力也逐漸增強，當取代度達到0.998、濃度為2mg/mL時，螯合率為 91.6%，與 0.3mg/mL的EDTANa2(螯合率為88.8%)相當。

3 結(jié)論

實驗表明玉米淀粉硫酸酯具有一定的抗氧化能力，且取代度越高抗氧化能力越強。在實驗范圍內(nèi)，取代度為0.998的玉米淀粉硫酸酯其最高還原力為1.013、亞鐵離子螯合能力為91.6%、羥自由基及超氧自由基清除率分別為49%、65.8%。盡管與相同濃度的VC、EDTANa2相比存在一些差距，但是當提高濃度時，可以與其相當。因此，玉米淀粉硫酸酯憑借其抗氧化性有望應用于食品或藥品工業(yè)上。

圖5 淀粉硫酸酯螯合鐵離子的能力Fig.5 Metal chelating ability of corn starch sulfates

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Study on antioxidant activity of corn starch sulfates

LIN Yan－ping，ZHANG Yan－ping*
(Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

Six corn starch sulfates were synthetized，which degrees of substitution(DS)was 0.224，0.325，0.446，0.621，0.786，0.998，respectively.In vitro antioxidant activities of the six corn starch sulfates were evaluated by four methods，including reducing power，F(xiàn)e2+chelating ability，abilities of scavenging hydroxyl and superoxide radicals.Results showed that corn starch sulfates had significant antioxidant activities in vitro and the higher DS，the stronger antioxidant activities.The corn starch sulfates(DS is 0.998)at the concentration of 1，2，3，2mg/mL，reducing power was 1.013，F(xiàn)e2+chelating ability was 91.6%，abilities of scavenging hydroxyl and superoxide radicals were 49%and 65.8%，respectively.Above results suggested that corn starch sulfates had the potential to be used in food or pharmaceutical industry because of their antioxidant activities.

corn starch sulfates;DS;antioxidation

TS231

A

1002－0306(2012)08－0149－03

2011－07－08 *通訊聯(lián)系人

林艷平(1986－)，女，在讀碩士，研究方向:糧食油脂及植物蛋白工程。