張莉++趙巧麗++劉翠芳++胡會(huì)剛

摘 要 為研究芒果皮渣中多糖的提取工藝及其抗氧化活性，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化芒果皮渣多糖的提取工藝參數(shù)，同時(shí)利用清除DPPH·法、·OH法和O2-·法評(píng)價(jià)其體外抗氧化活性。結(jié)果表明，超聲波輔助提取芒果皮渣多糖的最佳工藝條件為提取溫度80℃、超聲功率160 W、提取時(shí)間90 min、料液比1∶2 g/mL、提取次數(shù)2次，在此條件下多糖提取率可達(dá)0.81%。體外抗氧化試驗(yàn)表明，芒果皮渣多糖對(duì)DPPH·、·OH和O2-·均有一定的清除能力，隨著質(zhì)量濃度的增加，清除能力逐漸增強(qiáng)。當(dāng)濃度為1.0 mg/mL時(shí)，他們的清除率分別達(dá)到93.1%、94.5%和8.89%。本研究建立了新鮮芒果皮渣多糖的提取工藝，并評(píng)價(jià)了其體外抗氧化活性，可為芒果資源的充分利用、研究開發(fā)等提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 芒果皮渣 ；多糖 ；超聲波 ；提取工藝 ；抗氧化活性

中圖分類號(hào) S667.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.10.016

Analysis of Antioxidant Activities of Polysaccharides Extracted from

Mango Peels by Ultrasonic Extraction Process

ZHANG Li1） ZHAO Qiaoli1） LIU Cuifang2） HU Huigang1）

（1 South Subtropical Crops Research Institute/Key Laboratory of tropical fruit biology，

Ministry of Agriculture， CATAS， Zhanjiang， Guangding 524091；

2 College of Agriculture， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangding 524001）

Abstract In order to explore the extraction technology of polysaccharides from mango peels and evaluate their antioxidant activities， polysaccharides were extracted from mango peels to optimize their extraction parameters and develop their extraction method by orthogonal test on the basis of single factor experiments， and their antioxidant activities were evaluated by scavenging assays against DPPH， hydroxyl radicals and superoxide radicals. The results showed that the optimum extraction conditions were obtained using two extraction cycles at 80℃ with a solid-to-liquid ratio of 1∶2 g/mL， an extraction time of 90 min， and an ultrasonic power of 160 W. Under these conditions， the extraction yield of polysaccharides was 0.81%. In vitro antioxidant experiment showed that the mango polysaccharides possessed some scavenging capacity against DPPH， hydroxyl radicals and superoxide radicals， which enhanced with the concentration of the polysaccharides. When the concentration of the mango polysaccharides was 1.0 mg/mL the antioxidant scavenging rates were 93.1%， 94.5% and 8.89% for DPPH， hydroxyl radicals and superoxide radicals， respectively. An optimal technology for extracting polysaccharides from mango peels was established， and the antioxidant activities of the polysaccharides were evaluated， which would provide a theoretical reference for further research and development and efficient utilization of mango resources.

Keywords mango peels ； polysaccharides ； ultrasonic ； extraction technology ； antioxidant

芒果（Mangifera indica），又名蜜望、悶果，是漆樹科常綠喬木，含有豐富的糖類、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分，素有“熱帶水果之王”之稱[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國熱帶亞熱帶地區(qū)芒果種植面積達(dá)8 600 hm2，總產(chǎn)量達(dá)幾十萬噸，并有數(shù)家果肉加工廠，但芒果不可食用的果皮約占鮮果重9%～16%，由于加工利用技術(shù)和相關(guān)研究的匱乏，導(dǎo)致大量皮渣被丟棄成為農(nóng)業(yè)廢棄物[2]，不僅造成資源浪費(fèi)，還加重了環(huán)境污染。因此，研究芒果皮渣的深加工和利用，對(duì)于拉長芒果產(chǎn)業(yè)鏈，開發(fā)天然抗氧化劑，提高芒果的經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。endprint

多糖是一類由單糖通過糖苷鍵鏈接而成的生物大分子，廣泛存在于植物、動(dòng)物細(xì)胞膜、微生物及海藻細(xì)胞壁中[1]。植物多糖由于來源安全，并具有抗氧化[4]、抗腫瘤[5]、降血糖[6]、降血脂、增強(qiáng)機(jī)體免疫力[7]等多重功效而備受關(guān)注。此外，植物多糖作為天然抗氧化劑已被廣泛用于食品工業(yè)。多糖的提取方法主要有熱水提取[8]，微波輔助提取[9-10]、超聲波輔助提取[11-15]和酶法輔助提取[16]等，其中熱水浸提法是最常用的提取方法，但此法所需提取時(shí)間長，能耗大[17]。超聲波因其具有能耗低、提取時(shí)間短、提取溫度低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)而在天然產(chǎn)物活性成分提取中具有廣泛的應(yīng)用[18]。目前，國內(nèi)對(duì)芒果果皮多糖的提取工藝研究報(bào)道較少，特別是直接以新鮮果皮做提取材料的研究尚未見報(bào)道。因此，本研究以芒果新鮮皮渣為試材，采用超聲波輔助提取法，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化芒果皮渣多糖的最佳提取工藝條件，并通過其對(duì)DPPH·、·OH和O2-·的清除能力探討其體外抗氧化活性，旨在為芒果皮渣的高效利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料

凱特芒果，采自四川攀枝花銳華公司果園，選取無損傷、無病害的成熟果實(shí)，取皮渣，清洗，切片，沸水浴滅活2 min，以1∶5 g/mL料液比于搗碎機(jī)中勻漿，4℃冷藏備用。

1.1.2 試劑

1，1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）、標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖購自美國sigma公司；抗壞血酸（Vc）購自廣東光華化學(xué)試劑廠；苯酚、濃硫酸、丙酮、乙醚、硫酸亞鐵、過氧化氫、K3Fe（CN）6、水楊酸等均為分析純，購自深圳市富宇精細(xì)化工有限公司。

1.1.3 儀器與設(shè)備

DHG 9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；GL-20G-II高速冷凍離心機(jī)（美國Thermo公司）；RE-3000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國海道爾夫公司）；UV-2550型紫外分光光度計(jì)（日本島津公司）；PS-30ALD超聲波清洗儀（深圳市潔康清凈電器有限公司）；SHZ-D（III）循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市英峪高科儀器）；HH-4恒溫水浴鍋（金壇區(qū)華城潤華實(shí)驗(yàn)儀器廠）；FD-10N冷凍干燥機(jī)（上海慈弦生物科技有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 芒果皮渣多糖的提取

取一定量的芒果皮渣漿，以蒸餾水為提取劑，按試驗(yàn)設(shè)定的浸提條件于超聲波清洗儀中提取，隨后以5 000 r/min離心10 min，收集上清液，殘?jiān)貜?fù)提取1次。合并上清液，真空減壓濃縮至一定體積，加入4倍體積95%乙醇于4℃冰箱靜置過夜，4 000 r/min離心10 min，所得沉淀依次用無水乙醇、丙酮、乙醚洗滌2～3次，得到透明膠狀多糖。將多糖復(fù)溶于蒸餾水中，用Sevag法（正丁醇∶氯仿=1∶4）脫蛋白，后將多糖溶液轉(zhuǎn)移至透析袋中，流動(dòng)蒸餾水透析48 h，最后將透析液在-55℃、15 Pa的壓力條件下冷凍干燥即得芒果粗多糖。

1.2.2 多糖含量的測(cè)定

采用苯酚-硫酸法[19]測(cè)定多糖含量。以葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液濃度為橫坐標(biāo)，于490 nm處測(cè)得的吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程：y=0.013 9x+0.165 7，R2=0.931 3。

多糖提取率=芒果皮渣中多糖質(zhì)量/原料總質(zhì)量×100%

1.2.3 單因素試驗(yàn)

在提取時(shí)間60 min、超聲功率160 W、料液比1∶3 g/mL、提取次數(shù)2次的條件下，考察不同提取溫度（40、50、60、70、80℃）對(duì)多糖提取率的影響；在提取溫度80℃、超聲功率160 W、料液比1∶3 g/mL、提取次數(shù)2次的條件下，考察不同提取時(shí)間（30、60、90、120、150 min）對(duì)多糖提取率的影響；在提取溫度80℃、提取時(shí)間90 min、料液比1∶3 g/mL、提取次數(shù)2次的條件下，考察不同超聲功率（40、80、120、160、200 W）對(duì)多糖提取率的影響；在提取溫度80℃、提取時(shí)間90 min、超聲功率160 W、提取次數(shù)2次的條件下，考察不同料液比（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5 g/mL）對(duì)多糖提取率的影響；在提取溫度80℃、提取時(shí)間90 min、超聲功率160 W、料液比1∶2 g/mL的條件下，考察不同提取次數(shù)（1、2、3、4、5次）對(duì)多糖提取率的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為簡化試驗(yàn)工藝，固定提取次數(shù)為2次，以提取溫度、提取時(shí)間、超聲功率和料液比為自變量，以多糖提取率為考察指標(biāo)，進(jìn)行4因素3水平正交優(yōu)化試驗(yàn)，因素水平見表1。

1.2.5 芒果皮渣多糖抗氧化活性分析

（1）清除DPPH·自由基活性測(cè)定

參照王麗波等[20]研究方法，分別吸取不同濃度多糖溶液（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL）各2 mL，加入2 mL 0.2 mmol/L DPPH溶液，搖勻，避光反應(yīng)30 min，于517 nm處測(cè)定吸光度Ai。以無水乙醇代替DPPH溶液測(cè)定吸光度Aj，以蒸餾水代替多糖溶液測(cè)定吸光度A0。平行測(cè)定3次，以Vc作陽性對(duì)照。清除率計(jì)算公式如下：

式中，Ai為不同多糖濃度下的吸收度；Aj為不同濃度多糖溶液本底吸光度；A0為空白對(duì)照吸光度。

（2）清除羥自由基活性測(cè)定

分別吸取1 mL不同濃度多糖溶液（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL），依次加入2 mmol/L FeSO4溶液、1 mmol/L H2O2溶液各3 mL，靜置10 min，再加入3 mL 6 mmol/L水楊酸，搖勻，靜置30 min，于510 nm處測(cè)定吸光度Ai，用蒸餾水代替水楊酸測(cè)定不同濃度多糖溶液吸光度Aj，用蒸餾水代替多糖樣品測(cè)定吸光度A0。平行測(cè)定3次，以Vc作陽性對(duì)照。清除率計(jì)算公式如下：endprint

式中，Ai為不同多糖濃度下的吸收度；Aj為不同多糖溶液本底吸光度；A0為空白對(duì)照吸光度。

（3）清除超氧陰離子活性測(cè)定

參照劉玉芬等[21]研究方法，在10 mL比色管中加入pH 8.2的Tris-HCl緩沖液（50 mmol/L）4.0 mL，不同濃度的多糖溶液（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL）1.0 mL，于25℃水浴中放置10 min，加入25 mmol/L鄰苯三酚0.1 mL，混勻于25℃保溫5 min，立即加入10 mol/L HCl 2滴終止反應(yīng)，于325 nm處測(cè)吸光度。以Tris-HCl緩沖液作參比，Vc為對(duì)照。清除率計(jì)算公式如下：

式中，A0為空白對(duì)照液吸光度；Ax為樣品溶液的吸光度；Ax0為不加鄰苯三酚的樣品溶液吸光度。

（4）還原力的測(cè)定

按照羅建平等[22]研究方法，分別吸取2.5 mL不同濃度多糖溶液（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL），依次加入0.2 mol/L磷酸鹽緩沖溶液（pH 6.6）、1% K3Fe（CN）6溶液各2.5 mL，混勻，50℃水浴20 min，加入2.5 mL 10%TCA終止反應(yīng)，3 000 r/min離心10 min，取2.5 mL上清液，加入2.5 mL蒸餾水、0.5 mL 0.1% FeCl3溶液，混勻，靜置10 min，在700 nm下比色，以Vc作陽性對(duì)照，平行測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取溫度對(duì)多糖提取率的影響

由圖1可知，芒果皮渣中多糖的提取量隨著浸提溫度的升高逐漸增大。當(dāng)浸提溫度在40～70℃時(shí)，多糖含量增加迅速，呈明顯的上升趨勢(shì)；當(dāng)浸提溫度達(dá)到70℃后，多糖含量增加趨勢(shì)變緩；在溫度達(dá)到80℃時(shí)多糖提取率達(dá)到最大。由此說明，溫度的適度提高對(duì)植物組織的浸潤具有一定的促進(jìn)作用[2]，有利于多糖的溶出，故最佳提取溫度選擇80℃。

2.2 提取時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

由圖2可知，隨著提取時(shí)間的延長，多糖提取率呈先增大后減小趨勢(shì)。提取時(shí)間在30～90 min內(nèi)，多糖提取率顯著增加，提取時(shí)間為90 min時(shí)，多糖提取率達(dá)到最大；當(dāng)提取時(shí)間超過90 min時(shí)，多糖提取率卻隨之下降。這可能是因?yàn)殡S著提取時(shí)間的延長，超聲波的空化作用加強(qiáng)，細(xì)胞壁破碎程度加大，進(jìn)而使得多糖提取率不斷增大。但提取時(shí)間過長，溶出的多糖長時(shí)間暴露在外，化學(xué)結(jié)構(gòu)易遭破壞，最終影響多糖的得率。另外，提取時(shí)間越長，能耗及經(jīng)濟(jì)成本也越高，因此選取提取時(shí)間為90 min。

2.3 超聲功率對(duì)多糖提取率的影響

由圖3可知，多糖提取率隨超聲功率的增大先增大后減小，當(dāng)超聲功率為160 W時(shí)，多糖提取率達(dá)到最大。當(dāng)超聲功率小于160 W時(shí)，隨著超聲功率的增大，超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)和振動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)細(xì)胞壁的破碎作用增大，有利于多糖的擴(kuò)散溶出；當(dāng)功率高于160 W時(shí)，多糖的溶出達(dá)到飽和狀態(tài)，在超聲波的作用下，溶出的多糖結(jié)構(gòu)可能遭破壞，進(jìn)而影響了多糖的穩(wěn)定性。故選擇最佳超聲功率為160 W。

2.4 料液比對(duì)多糖提取率的影響

由圖4可知，當(dāng)料液比小于1∶2 g/mL時(shí)，多糖提取率隨著料液比的增大而增大，在料液比為1∶2 g/mL時(shí)達(dá)到最大，此后繼續(xù)增大料液比，多糖提取率逐漸降低。這可能是因?yàn)楫?dāng)樣品質(zhì)量一定時(shí)，料液比過小，導(dǎo)致物料黏度大，多糖溶出受阻[23]；隨著溶劑量的增加多糖浸提越完全，當(dāng)多糖完全溶出時(shí)，繼續(xù)增加溶劑量對(duì)提取率影響不大，但料液比過大，后期的離心、醇沉等步驟造成多糖損失較多，且濃縮工序耗時(shí)耗力，因此選取料液比為1∶2 g/mL。

2.5 提取次數(shù)對(duì)多糖提取率的影響

由圖5可知，多糖提取率隨著提取次數(shù)的增加緩慢增大，浸提2次后，多糖提取率為0.56%，此后繼續(xù)增加提取次數(shù)，多糖提取率增加不顯著。為了簡化試驗(yàn)工藝，選擇最佳提取次數(shù)為2次。

2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，影響芒果皮渣多糖浸提效果的因素主次順序?yàn)椋篈>B>C>D，即提取溫度對(duì)多糖提取率影響最大，其次為提取時(shí)間，再次是超聲功率，料液比對(duì)多糖提取率的影響最小。超聲波輔助提取芒果皮渣多糖的最佳工藝條件為A3B2C2D2，即提取溫度80℃，提取時(shí)間90 min，超聲功率160 W，料液比1∶2 g/mL。對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。由于料液比引起的偏差平方和最小，故選料液比為誤差所在列；因素A、B對(duì)多糖提取率影響顯著，C影響不顯著。在優(yōu)化的最佳工藝條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得超聲波輔助提取芒果皮渣多糖的提取率為0.81%。

2.7 芒果皮渣多糖抗氧化活性分析

2.7.1 對(duì)DPPH·的清除能力

DPPH·能與抗氧化物提供的一個(gè)電子配對(duì)使其特征紫色消失，可根據(jù)其褪色程度來間接評(píng)價(jià)抗氧化物的抗氧化能力[24]。由圖6可知，芒果皮渣多糖對(duì)DPPH·自由基的清除能力隨著多糖質(zhì)量濃度的增加逐漸增大，并呈現(xiàn)明顯的量效關(guān)系。當(dāng)濃度為1.0 mg/mL時(shí)，清除率達(dá)到93.1%，略低于同濃度的Vc，說明芒果皮渣多糖具有很好的體外抗氧化能力。

2.7.2 羥自由基清除能力

由圖7可知，隨著芒果皮渣多糖質(zhì)量濃度的增大，對(duì)·OH自由基的清除率也逐漸增大，在濃度達(dá)到0.8 mg/mL后，其對(duì)·OH自由基的清除率大于Vc，當(dāng)濃度為1.0 mg/mL時(shí)，清除率達(dá)到94.5%，表明芒果皮渣多糖具有很強(qiáng)的·OH清除能力。

2.7.3 超氧離子自由基清除能力

由圖8可知，在測(cè)定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，隨著芒果皮渣多糖質(zhì)量濃度的增大，對(duì)超氧離子自由基的清除率呈緩慢增大趨勢(shì)，在整個(gè)測(cè)定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，其對(duì)超氧離子自由基的清除率均小于Vc。當(dāng)濃度為1.0 mg/mL時(shí)，清除率僅為8.89%。endprint

2.7.4 還原力

抗氧化劑的還原力與其抗氧化活性之間存在關(guān)聯(lián)，其通過自身的還原作用給出電子來清除自由基，還原力越大，抗氧化能力越強(qiáng)[3]。由圖9可知，隨著芒果皮渣多糖質(zhì)量濃度的增加，還原力逐漸增大，但在整個(gè)測(cè)定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，芒果皮渣多糖的還原力遠(yuǎn)低于Vc，1.0 mg/mL的芒果皮渣多糖還原力僅為0.37，而0.2 mg/mL的Vc溶液還原力為1.96。

3 結(jié)論與討論

本研究在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化芒果皮渣中多糖的超聲波輔助提取工藝，得到影響芒果皮渣多糖提取率的因素主次順序?yàn)椋禾崛囟?提取時(shí)間>超聲功率>料液比，超聲波輔助提取芒果皮渣漿多糖的最佳工藝條件為：提取溫度80℃、提取時(shí)間90 min、超聲功率160W、料液比1∶2 g/mL，在此條件下多糖提取率為0.81%。目前，有關(guān)芒果皮渣中多糖的提取研究報(bào)道較少，王維民等[7]采用提取溫度90℃，料液比1∶5 g/mL，提取時(shí)間2 h的條件提取芒果皮干粉中的多糖，提取率為3.54%；胡會(huì)剛等[1]在提取溫度70℃、料液比1∶25 g/mL、提取時(shí)間2 h、提取次數(shù)3次的條件下提取芒果果皮及果胚干粉中的多糖，多糖得率分別可達(dá)6.62%和3.42%。采用超聲波輔助提取芒果新鮮皮渣的多糖，相對(duì)傳統(tǒng)熱水提取法而言縮短了提取時(shí)間，為后續(xù)芒果多糖的高效提取提供了一種新思路。

芒果皮渣多糖對(duì)DPPH·、·OH和O2-·均具有一定的清除能力，且清除能力高低與芒果皮渣多糖的質(zhì)量濃度呈明顯的量效關(guān)系，在多糖濃度為1.0 mg/mL時(shí)，清除率分別為93.1%、94.5%和8.89%，此時(shí)，還原力為0.37。說明芒果皮渣多糖具有一定的體外抗氧化活性，同時(shí)，本研究也為芒果皮渣的高效利用提供了理論參考。但在本工藝條件下制得的芒果皮渣多糖顏色較深，有待后續(xù)深入進(jìn)行脫色研究。

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