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        不同品種花生衣原花青素含量及抗氧化活性研究

        2020-07-06 02:48:26宋昱方策馬飛張初署于麗娜畢潔王明清于淼遲曉元張建成孫杰江晨
        山東農業(yè)科學 2020年6期

        宋昱,方策,2,馬飛,張初署,于麗娜,畢潔,王明清,于淼,遲曉元,張建成,孫杰,江晨

        (1.山東省花生研究所,山東 青島 266100;2.山東師范大學,山東 濟南 250014;3.中國農業(yè)科學院油料作物研究所,湖北 武漢 430062;4.遼寧省農業(yè)科學院食品與加工研究所,遼寧 沈陽 110161)

        花生屬于油料作物,它作為重要創(chuàng)匯農產品和具有很強國際競爭力的大型農產品[1],近年來在國內市場和世界貿易中的地位及影響力一直處于上升狀態(tài)[2]。我國花生產量及出口量從2000年以來一直穩(wěn)居前列[3]?;ㄉ谵r產品經濟和貿易中的地位十分重要[4-6]。

        花生衣是花生的種皮,具有止血、化瘀、消腫等功效。它主要由蛋白質、纖維素、脂肪、灰分以及少量單寧、色素等物質組成[7-9]?;ㄉ潞卸喾N活性成分,其中引起較多關注的是原花青素[10]。

        原花青素(proanthocyanidin,PC)廣泛存在于很多植物中,其基本結構是有C6-C3-C6骨架,具有水溶性、醇溶性、無毒無過敏性。PC屬于酚類物質,主要由兒茶素單體、表兒茶素單體、表兒茶素沒食子酸酯單體、沒食子酸單體、原花青素B1、原花青素B2以及由單體通過C4-C6鍵、C6-C8鍵結合而形成的低聚體、高聚體等組合而成的混合物。原花青素具有很好的功能活性[11],能夠抑制腫瘤、改善人體微循環(huán)、抗炎、抑制血小板凝聚及脂質過氧化,還能提高人體免疫力、預防紫外線輻射、抗衰老、抗疲勞、抗基因突變、保護心血管等[9,12-21]。PC還可通過抑制葡萄糖苷酶、淀粉酶、蛋白-酪氨酸磷酸酶等起到預防糖尿病的作用[22];也可通過抑制乙酰膽堿酯酶、丁酰膽堿脂酶、淀粉樣前體蛋白裂解酶來抑制淀粉樣肽的自我聚集,可提高突觸的可塑性以及改善大腦血流,提高血漿的還原能力[23]。因此原花青素可以被開發(fā)成防治心腦血管的藥物、天然的抗氧化劑以及綠色化妝品等[14,24]。國外以葡萄籽中原花青素作為主要活性成分的藥品或者食品的營養(yǎng)補充劑已經深入人們的日常生活[25,26],而國內對這類產品的開發(fā)才剛剛起步,但發(fā)展勢頭很好,目前有不少企業(yè)正在著手這一類產品的研發(fā)以及生產[2,27,28]。

        將花生衣中的原花青素提取出來作為藥物或者食品中的有效成分,是近年來研究的熱點。我國是花生生產大國,花生衣作為花生加工后的主要副產物,每年都會有幾十萬噸的產量。將花生衣作為提取原花青素的來源,不僅是對加工副產物的有效利用,而且還能帶來經濟利益。從原料方面來說,花生衣的來源廣且價格低,具有成本低的突出特點;從提取工藝來說,它操作簡便,儀器與試劑較易獲得,最終的提取率較高;從市場方面來說,它符合我國新時代的發(fā)展模式,具有很好的應用前景。本試驗以白玉花生、黑花生2號及花育23為材料,研究不同品種、不同種皮顏色、不同生長時期花生衣中的原花青素含量、組成及抗氧化活性,以期為花生衣高活性原花青素提取及進一步應用提供技術支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料與試劑

        2019年7—8月在山東省花生研究所萊西試驗站獲取白玉花生、黑花生2號及花育23各品種花生下針后30天和50天的花生衣。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH,SIGMA-ALDRICH)和三羥甲基氨基甲烷(Tris,SIGMA-ALDRICH)及對照品兒茶素、表兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯、沒食子酸、原花青素B1、原花青素B2等,均購自北京索萊寶科技有限公司;甲醇、乙腈、四甲基乙二胺為色譜級試劑,其余均為國產分析純試劑。

        1.2 主要儀器與設備

        主要有:紫外分光光度計(尤尼柯上海儀器有限公司產品);HPLC-1260高效液相色譜儀(美國安捷倫科技有限公司產品);真空冷凍干燥機(美國西盟國際金西盟儀器有限公司產品);循環(huán)水式多用真空泵(上海知信試驗儀器技術有限公司產品);Centrifuge 5430R高速離心機(德國Eppendorf公司產品)。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 不同品種花生衣原花青素提取 將白玉花生、黑花生2號、花育23各品種花生下針生長30天和50天的花生衣樣品分別命名為白花生3、黑花生3、花育23(3)和白花生5、黑花生5、花育23(5)。分別取各樣品2 g放入研缽中研磨30 min,按照1∶5的料液比加入80%乙醇,于40℃超聲波處理20 min,將濾渣再重復提取2次,之后濾液混合定容到50 mL。取粗提液各0.5 mL,用80%乙醇稀釋4倍,供后續(xù)試驗使用。

        1.3.2 原花青素含量測定 具體方法如下。

        (1)原花青素標準曲線制作:稱取原花青素標準品10 mg用80%乙醇溶解,然后定容于10 mL棕色容量瓶中,得到1 mg/mL原花青素乙醇標準液,然后稀釋至0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mg/mL濃度梯度。分別取0.5 mL放入試管中,加入4%香草醛甲醇溶液3 mL,混勻,再加入濃鹽酸1.5 mL,徹底混勻,室溫下顯色15 min左右,于500 nm波長下測定吸光度,記錄數(shù)據(jù)制作標準曲線[29-33]。

        (2)原花青素含量測定:按照上述原花青素含量測定方法即香草醛-鹽酸法測定6個樣品的吸光度值,每個樣品平行測3次。

        1.3.3 不同品種花生衣原花青素組分HPLC分析 具體方法如下。

        (1)色譜分析條件:色譜柱為kromasil C18(250 mm×4.6 mm,5μm),柱溫30℃;流動相為0.3%磷酸-乙腈(9∶1,V/V),流速0.7 mL/min,進樣量10μL,檢測波長278 nm。測定峰面積并帶入標準曲線方程中計算各待測液的原花青素含量。

        (2)花生衣樣品液的組分測定:用針管吸取樣品液0.4 mL,0.22μm微孔濾膜(有機相)過濾到1.5 mL棕色小瓶中,上樣分析。

        1.3.4 抗氧化活性測定 具體方法如下。

        (1)不同品種花生衣原花青素DPPH自由基清除試驗:取上述6種提取物的稀釋液各0.5 mL分別放于EP管中,均加入4.5 mmol/L DPPH溶液0.5 mL,充分混勻,室溫下反應20 min,于波長517 nm處測定吸光度,空白對照組以0.5 mL蒸餾水代替待測液,每個樣品重復測定3次[34]。按照以下公式計算樣品對自由基的清除率:

        清除率(%)=[1-(Ai-Aj)/Ao]×100 。

        式中,Ai為樣品與DPPH混合液吸光度;Aj為樣品與無水乙醇混合液吸光度;Ao為DPPH與無水乙醇混合液吸光度。

        (2)不同品種花生衣原花青素羥自由基清除試驗:取上述6種提取物的稀釋液各0.25 mL分別放于EP管中,均加入6 mmol/L七水合硫酸亞鐵0.25 mL,充分混勻,再加入6 mmol/L水楊酸液0.25 mL及6 mmol/L過氧化氫0.25 mL,混合均勻后37℃水浴加熱1 h,再于波長510 nm處測定吸光度,對照組以0.25 mL蒸餾水代替待測液,每個樣品重復測定3次[35]。按照以下公式計算樣品對自由基的清除率:

        清除率(%)=[1-(Am-An)/Ap]×100 。

        式中,Am為樣品與FeSO4、H2O2混合液吸光度;An為樣品與FeSO4、蒸餾水混合液吸光度;Ap為蒸餾水與FeSO4、H2O2混合液吸光度。

        (3)不同品種花生衣原花青素超氧陰離子自由基清除試驗:取上述6種提取物的稀釋液各0.5 mL分別放于EP管中,加入50 mmol/L Tris-HCl(pH 8.2)緩沖液1.25 mL,25℃水浴保溫20 min后,加入25 mmol/L鄰苯三酚溶液0.5 mL,5 min后加入10 mol/L HCl溶液0.5 mL,于320 nm處測定吸光度,空白對照組以0.5 mL蒸餾水代替待測液,每個樣品重復測定3次[36]。按照以下公式計算樣品對自由基的清除率:

        清除率(%)=[1-(Ah-Ak)/Aq]×100 。式中,Ah為樣品與Tris-HCl、鄰苯三酚、HCl混合液吸光度;Ak為樣品與Tris-HCl、蒸餾水、HCl混合液吸光度;Aq為蒸餾水與Tris-HCl、鄰苯三酚、HCl混合液吸光度。

        1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

        采用Microsoft Excel處理數(shù)據(jù)與作圖。

        2 結果與分析

        2.1 不同品種花生衣原花青素含量的確定

        2.1.1 原花青素標準曲線的確定 原花青素含量標準曲線如圖1所示,其線性方程為y=1.772x+0.0082(R2=0.9989)。

        圖1 原花青素標準曲線

        2.1.2 不同品種及生長時期花生衣的原花青素含量 由表1可知,白玉花生、黑花生2號、花育23花生下針后30天,其PC含量表現(xiàn)為花育23>黑花生2號>白玉花生;下針后50天,白玉花生、黑花生2號、花育23花生衣的PC含量均提高,且仍以花育23最高,達0.234 g/g,白玉花生最低,僅為0.003 g/g。與30天時相比,3個品種花生衣的PC含量表現(xiàn)為分別提高1.50、3.41倍和3.20倍。

        表1 不同品種花生衣的原花青素含量

        2.2 不同品種花生衣的原花青素組分分析

        2.2.1 原花青素標準品的HPLC圖譜 原花青素B1、原花青素B2、表兒茶素、兒茶素、沒食子酸和表兒茶素沒食子酸酯共6個標準品的HPLC圖譜如圖2所示。其標準曲線的線性方程為:(a)y=5503.7x+19.567(R2=0.9999);(b)y=5116.8x+29.466(R2=0.9997);(c)y=6467.6x-4.0575(R2=0.9986);(d)y=7103.2x+58.962(R2=0.9983);(e)y=5607.5x+25.147(R2=0.9981);(f)y=6829.1x+27.613(R2=0.9989)。

        圖2 原花青素B1(a)、原花青素B2(b)、表兒茶素(c)、兒茶素(d)、沒食子酸(e)和表兒茶素沒食子酸酯(f)標準品的HPLC圖譜

        2.2.2 不同品種花生衣原花青素提取液組分測定結果 根據(jù)3個品種花生衣PC提取液結果(圖3)及其標準品HPLC圖譜(圖2)進行分析,可知,白花生3 PC提取液中含有沒食子酸和原花青素B1單體,其中沒食子酸含量為0.134 mg/g,原花青素B1含量為0.0746 mg/g;黑花生3 PC提取液中含有原花青素B2和沒食子酸單體,其中原花青素B2含量為0.0344 mg/g,沒食子酸含量為0.164 mg/g;花育23(3)PC提取液中含有兒茶素、沒食子酸、表兒茶素及表兒茶素沒食子酸酯等單體,其中兒茶素含量為0.117 mg/g,沒食子酸含量0.169 mg/g,表兒茶素含量為0.209 mg/g,表兒茶素沒食子酸酯含量為0.0548 mg/g;白花生5 PC提取液中含有沒食子酸單體,其含量為0.169 mg/g;黑花生5 PC提取液中含有原花青素B2、沒食子酸、表兒茶素、兒茶素及表兒茶素沒食子酸酯等單體,其中原花青素B2含量為0.593 mg/g,兒茶素含量為0.0808 mg/g,表兒茶素含量為0.150 mg/g,沒食子酸含量為0.113 mg/g,表兒茶素沒食子酸酯含量為0.369 mg/g;花育23(5)PC提取液中含有沒食子酸、表兒茶素、兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯等單體,其中兒茶素含量為1.302 mg/g,表兒茶素含量為0.316 mg/g,沒食子酸含量為0.0272 mg/g,表兒茶素沒食子酸酯含量為0.182 mg/g。根據(jù)以上結果可知,50天時各品種花生衣中PC單體的種類和含量與30天時具有明顯差異,其中黑花生5含單體種類最多,花育23(5)單體含量最高,而白玉花生花生衣中PC的單體種類和含量均不如其它兩個品種。

        圖3 白花生3(a)、黑花生3(b)、花育23(3)(c)、白花生5(d)、黑花生5(e)和花育23(5)(f)PC提取液的HPLC圖譜

        2.3 抗氧化活性研究

        2.3.1 不同品種花生衣原花青素清除DPPH自由基效果 由圖4可知,所有品種花生衣PC提取液對DPPH自由基均具有一定的清除能力,但其清除能力不同。黑花生和花育23花生衣PC提取液的清除能力相對于白花生較強,其中清除能力最強的是花育23(5),達87.72%;清除能力最弱的是白花生3,僅為11.26%。表明,種皮顏色較深的黑花生和花育23其花生衣PC提取物清除DPPH自由基的能力優(yōu)于顏色較淺的白花生;隨生育時間延長,3個品種花生衣PC清除DPPH自由基的能力均有提高。該結果與2.1.2原花青素含量測定結果一致。相關研究表明,原花青素清除DPPH自由基能力的強弱與含量呈正相關,濃度越大,清除效果越明顯[37]。

        圖4 PC提取液清除DPPH自由基能力

        2.3.2 不同品種花生衣原花青素清除羥自由基效果 由圖5可知,白花生3、黑花生3、花育23(3)和白花生5、黑花生5、花育23(5)花生衣PC提取液清除羥自由基的效果均較好,最強的是花育23(5)花生衣PC提取液,高達84.61%,最弱的是白花生3僅為42.40%。隨生育時間延長,3個品種花生衣PC提取液清除羥自由基的能力均有提高。綜合看,各品種花生衣PC提取液清除羥自由基能力:花育23>黑花生>白玉花生。

        圖5 PC提取液清除羥自由基能力

        2.3.3 不同品種花生衣原花青素清除超氧陰離子自由基效果 由圖6可知,白花生3、黑花生3、花育23(3)和白花生5、黑花生5、花育23(5)花生衣PC提取液對超氧陰離子自由基均具有一定的清除能力,但不同品種和生育時間對其清除能力影響較大。其中清除效果最好的是花育23(5),高達93.86%;清除效果最差的是白花生3,只有7.69%。隨著生育時間延長,下針后50天3個品種花生衣PC提取液清除超氧陰離子自由基的能力均優(yōu)于30天的樣品。相關研究表明,原花青素可以通過抑制鄰苯三酚在堿性條件下的自氧化而實現(xiàn)超氧陰離子自由基()的清除,并且其清除能力強弱同樣與含量呈正比,本試驗結果與其測定結果一致[34]。

        圖6 PC提取液清除超氧陰離子自由基能力

        3 結論

        本試驗以白玉花生、黑花生2號和花育23各品種新鮮花生衣為原料,采用超聲波技術輔助、80%乙醇提取花生衣中的原花青素,用香草醛-鹽酸法及高效液相色譜(HPLC)法對原花青素單體組成含量及抗氧化活性(清除自由基能力)進行測定。結果表明,花育23(5)的原花青素含量最高,為0.234 g/g;3個品種花生衣原花青素組分中的單體種類及含量不同;清除DPPH自由基、羥自由基及超氧陰離子自由基能力最強的均是花育23(5)花生衣PC提取液,最弱的均是白花生3花生衣PC提取液。本研究可為將花生衣原花青素開發(fā)成天然抗氧化劑提供一定參考。

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