李潤國, 高 巖, 單秀峰

(1. 沈陽師范大學 糧食學院, 沈陽 110034; 2. 遼寧水利職業(yè)學院, 沈陽 110122)

紫甘薯膳食纖維的提取及對自由基的清除作用

李潤國1, 高 巖2, 單秀峰1

(1. 沈陽師范大學 糧食學院, 沈陽 110034; 2. 遼寧水利職業(yè)學院, 沈陽 110122)

紫甘薯; 膳食纖維; 自由基; 清除

0 引 言

1 材料與方法

1.1材料與試劑

紫甘薯:購自沈陽市某農貿市場;α-淀粉酶(2 000 U/g)、糖化酶(1×105U/mL):購自江蘇銳陽生物科技公司;木瓜蛋白酶(6×106U/g):由國藥集團化學試劑公司提供;DPPH:Sigma公司。

1.2儀器與設備

手持式粉碎機、干燥箱,恒溫水浴鍋,752S紫外可見分光光度計,離心機。

1.3實驗方法

1.3.1 紫甘薯膳食纖維的提取

先將紫甘薯切成薄片,經干燥后,粉碎成細粉,過40目篩。每組實驗稱取5 g此干粉,分別加入蒸餾水45 mL,先用混合酶(即α-淀粉酶粉,糖化酶)在一定的溫度下酶解80 min,漂洗至中性;再加入蒸餾水25 mL,加入木瓜蛋白酶在60 ℃下處理60 min,漂洗至中性,將所得物置于60～70 ℃下烘干至恒重,計算膳食纖維的得率[7-9]。以膳食纖維的得率為考察指標,以混合酶比例(α-淀粉酶粉∶糖化酶,m/m)、混合酶用量、混合酶酶解溫度及蛋白酶用量為影響因素,通過L9(34)正交實驗方法找出提取紫甘薯粉膳食纖維的最佳工藝參數。其因素水平分別為混合酶比例(4∶1、5∶1、6∶1);混合酶用量(0.5%、0.6%、0.7%);酶解溫度(60 ℃、70 ℃、80 ℃);蛋白酶用量(0.4%、0.5%、0.6%)。

1.3.2 測定不同體系中薯粉膳食纖維粉清除自由基的能力

以正交實驗中最佳條件提取膳食纖維,將膳食纖維分別配制成濃度為20、40、60、80、100、120、140 mg/mL的7種樣品,分別進行清除自由基的體外實驗[6]。

1.3.2.1 DPPH清除能力

利用比色法對清除效果進行測定[6,12]。取適量的DPPH,用95%的乙醇制成1×10-4mol/mL溶液,分別取5 mL該溶液置于7只試管中,分別向試管中加入0.5 mL的不同濃度的(20、40、60、80、100、120、140 mg/mL)膳食纖維溶液,在25 ℃下恒溫30 min,4 000 r/min離心10 min,取上清液,在51 nm波長下分別測定吸光值為A1;用5 mL的95%乙醇替代上述5 mL的DPPH溶液,重復上述操作,分別測定吸光值為A1;再測定DPPH溶液(5 mL)與蒸餾水(0.5 mL)的混合液的吸光度為A3。

1.3.2.2 超氧陰離子自由基體系

采用鄰苯三酚自氧化法:分別取1 mL上述7種不同濃度的膳食纖維溶液置于不同試管中,分別加入9 mL pH為8的磷酸鹽緩沖溶液,在25 ℃下恒溫15 min,取出3 mL的混合液,置入比色皿中,再加入45 mmol/L的鄰苯三酚0.1 mL,搖勻并反應3 min后,在420 nm波長下測定吸光度[6]為A1;重復上述操作,但不添加鄰苯三酚在420 nm波長下測定吸光度為A2;再測定磷酸鹽緩沖溶液(9 mL、pH=8)、蒸餾水(1 mL)與鄰苯三酚(0.1 mL,45 mmol/L)的混合液在420 nm波長下的吸光度[12]為A3。

1.3.2.3 羥自由的清除能力

比色法測定:分別取0.5 mL上述7種不同濃度的膳食纖維溶液置于不同試管中,向各試管中加入0.5 mL水楊酸-乙醇溶液(9.1 mmol/L)和0.5 mL的Fe2+溶液(9 mmol/L)及蒸餾水(3.5 mL),最后加入5 mL H2O2(88 mmol/L),搖均勻后,測510 nm處的吸光度為A1[13];重復上述操作,但不加入Fe2+溶液,而用0.5 mL蒸餾水代替,在波長510 nm處測定吸光度為A2[10];再測定0.5 mL蒸餾水代替0.5 mL膳食纖維溶液,加入0.5 mL水楊酸-乙醇溶液(9.1 mmol/L)和0.5 mL Fe2+溶液(9 mmol/L)及蒸餾水(3.5 mL),最后加入5 mL H2O2(88 mmol/L),搖均勻后,測510 nm處的吸光度為A3[14]。

1.3.3 自由基清除率的計算方法

自由基清除率P(%)表示為:P= [1-(A1-A2)/A3]×100%[10]

2 結果與分析

2.1正交實驗結果

實驗結果見表1。

表1 正交實驗設計及結果

從極差分析可知: R4>R1>R3>R2,所以實驗中重點考慮的4個因素對紫甘薯粉中膳食纖維提取得率的影響主次順序為D>A>C>B,最佳提取工藝參數條件組合是A3B2C2D3,即0.7%的混合酶(α-淀粉酶∶糖化酶=6∶1),混合酶酶解溫度70 ℃,木瓜蛋白酶使用量為0.6%,此條件下膳食纖維提取量為0.42 g,即5 g的紫薯干粉提取0.42 g膳食纖維,提取率為8.4%。

2.2紫甘薯粉膳食纖維對自由基的清除作用

2.2.1 紫甘薯粉膳食纖維對DPPH的清除作用

按1.3.2.1節(jié)中的方法,結果見表2。

表2 紫甘薯粉膳食纖維對自由基的清除作用

由表2可知,在研究濃度范圍內,紫甘薯粉膳食纖維的濃度越大,其對DPPH的清除效果越強,但當濃度超過60 mg/mL后,其效果增強不明顯。當達到140 mg/mL時,其清除效果可達到58.5%。

2.2.2 紫甘薯粉膳食纖維對超氧陰離子的清除作用

按1.3.2.2方法,結果見表3。由表3可知,紫甘薯粉膳食纖維對超氧陰離子有清除作用,隨著膳食纖維的濃度增大而加強,當濃度高于100 mg/mL后,其清除自由基的效果趨于平緩。當濃度增到140 mg/mL時,其對自由基的清除率達到37.0%。

表3 紫甘薯粉膳食纖維對超氧陰離子的清除作用

2.2.3 紫甘薯粉膳食纖維對羥自由基的清除作用

?OH自由基的化學性質非?；顫?對人體細胞和組織危害很大[9-14]。因此,經常把某物質清除?OH的能力的大小作為評價其清除自由基的衡量標準。按1.3.2.3方法,結果見表4。

表4 紫甘薯粉膳食纖維對羥自由基的清除作用

由表4可知,在本研究的濃度范圍內(20～140 mg/mL),隨著膳食纖維的濃度增大,紫甘薯膳食纖維對羥自由基的清除作用加強,其清除率幾乎呈直線上升,當膳食纖維濃度為140 mg/mL時,其清除率達到41.1%。

3 結 論

1) 以紫甘薯為材料,設計4因素3水平的正交實驗,酶法提取膳食纖維。結果表明: 提取紫甘薯粉中膳食纖維的最佳參數為0.7%的混合酶(α-淀粉酶∶糖化酶=6∶1),混合酶酶解溫度70 ℃,0.6%蛋白酶。

3) 通過實驗可表明,一定量的膳食纖維對DPPH自由基、超氧陰離子自由基、羥自由基有明顯清除效果,在日常膳食中富含膳食纖維食物對自由基有一定的清除能力[15],所以,應注意食物的多樣化。

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Dietaryfiberextracationfrompurplesweetpotatoanditsabilityofremovingfreeradicals

LI Runguo1, GAO Yan2, SHAN Xiufeng1

(1. College of Grain Science and Technology, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China; 2. Liaoning Water ConservancyVocational College, Shenyang 110122, China)

The dietary fiber was extracted from fresh purple sweet potato by enzymatic hydrolysis and tested by orthogonal experiment. The results indicated that the optimal extraction processing conditions were: 0.7% mixed enzyme(α-amylase and glucoamylase at the ratio of 6∶1), hydrolysis temperature 70 ℃ hydrolysis time 80 min, and 0.6% protease at 60 ℃ for 60 min. The scavenging effects of fresh dietary fiber with various concentrations( 20～140 mg/mL) on DPPH, superoxide anion and hydroxyl free radical were also investigated in vitro. The results showed that the dietary fiber had strong scavenging capability on the 3 kinds of free radicals. With the increase of concentration of dietary fiber, its ability of removing free radicals was strengthened. But within the scope of 20～140 mg/mL, when the concentration increases to a certain extent, its ability of removing free radicals begins to flatten out on DPPH and superoxide anion free radical, the hydroxyl radical scavenging ability in a straight line up. With a radical scavenging ability size order as DPPH>superoxide anion>hydroxyl free radical.

purple sweet potato; dietary fiber; free radicals; scavenging

2014-01-20。

遼寧省科技廳自然科學基金資助項目(201102197)。

李潤國(1965-),男,遼寧鳳城人,沈陽師范大學教授。

1673-5862(2014)02-0206-04

TS202.1

: A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2014.02.016