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        響應(yīng)面法優(yōu)化超聲輔助提取大果沙棗葉多酚工藝及其抗氧化和抗糖化能力研究

        2024-12-31 00:00:00孫妍高尚郭玉婷陳璐薛雪唐輝廖兵武賈瑞博
        中國(guó)調(diào)味品 2024年10期
        關(guān)鍵詞:響應(yīng)面多酚抗氧化

        摘要:在推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中,該研究著重于大果沙棗葉多酚的提取及其應(yīng)用潛力。利用超聲波輔助提取技術(shù)對(duì)大果沙棗葉中的多酚類化合物進(jìn)行了提取工藝的優(yōu)化,并對(duì)其抗氧化和抗糖化能力進(jìn)行了全面評(píng)估。試驗(yàn)確定了最佳提取條件為超聲時(shí)間20.00 min、料液比1∶53.40 (g/mL)、超聲溫度69.70 ℃、超聲功率400 W,此條件下得到多酚提取量為(28.24±0.46) mg/g??寡趸囼?yàn)表明,該多酚對(duì)DPPH·、·OH和ABTS+·具有較強(qiáng)清除能力,其IC50值分別為0.112, 0.110, 0.146 mg/mL。在BSA-GLC模擬反應(yīng)體系下,其糖化抑制率顯著提高至(44.64±7.20)%。研究結(jié)果表明,超聲輔助提取的大果沙棗葉多酚具有顯著的體外抗氧化和抗糖化能力,其能力隨著大果沙棗葉多酚濃度的增加而增強(qiáng),表明其可作為潛在的天然食品添加劑,為沙棗副產(chǎn)品的綜合利用提供了新方向。

        關(guān)鍵詞:大果沙棗葉;多酚;超聲輔助提??;響應(yīng)面;抗氧化;美拉德反應(yīng)

        中圖分類號(hào):TS201.1""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A"""" 文章編號(hào):1000-9973(2024)10-0186-08

        Optimization of Ultrasonic-Assisted Extraction Process of Polyphenols from

        Leaves of Elaeagnus moorcroftii Wall. by Response Surface

        Methodology and Study on Their Antioxidant and

        Anti-Glycation Capacity

        SUN Yan1,2, GAO Shang1,2, GUO Yu-ting2, CHEN Lu3, XUE Xue2,

        TANG Hui2, LIAO Bing-wu2, JIA Rui-bo1*

        (1.College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088,

        China; 2.School of Pharmacy, Shihezi University, Shihezi 832003, China; 3.College of

        Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China)

        Abstract: In the process of promoting circular economy, the extraction of polyphenols from Elaeagnus moorcroftii Wall. leaves and their application potential are focused on in this study. The extraction process of polyphenols from the leaves of Elaeagnus moorcroftii Wall. is optimized by ultrasonic-assisted extraction technology, and their antioxidant and anti-glycation abilities are evaluated comprehensively. The optimal extraction conditions are determined as ultrasonic time of 20.00 min, solid-liquid ratio of 1∶53.40 (g/mL), ultrasonic temperature of 69.70 ℃, ultrasonic power of 400 W. Under such conditions, the extraction amount of polyphenols is (28.24±0.46) mg/g. Antioxidant tests show that the polyphenols have stronger scavenging abilities on DPPH·, ·OH and ABTS+·, and their IC50 values are 0.112, 0.110, 0.146 mg/mL respectively. Under the BSA-GLC simulated reaction system, the inhibition rate of glycosylation

        significantly increases to (44.64±7.20)%. The research results show that the polyphenols extracted by ultrasonic-assisted extraction technology have significant antioxidant and anti-glycation abilities in vitro, and their abilities increase with the increase of concentration of polyphenols from Elaeagnus moorcroftii Wall. leaves, which indicates that they could be used as potential natural food additives, and has provided a new direction for the comprehensive utilization of by-products of Elaeagnus moorcroftii Wall..

        Key words: Elaeagnus moorcroftii Wall. leaves; polyphenols; ultrasound-assisted extraction; response surface; antioxidation; Maillard reaction

        大果沙棗(Elaeagnus moorcroftii Wall.),俗稱銀莓、油橄欖,屬胡頹子科胡頹子屬。作為《中國(guó)藥典》收錄的藥用植物,沙棗的各個(gè)部分均顯示出重要的經(jīng)濟(jì)和藥用價(jià)值[1]。該植物展現(xiàn)出的抗旱和耐鹽堿特性,加之其在防風(fēng)固沙、林業(yè)綠化、作為燃料和水土保持等方面的功能性[2],使其成為一種寶貴的生態(tài)資源。在國(guó)家“十四五”重大能源工程的推動(dòng)下,新疆地區(qū)的大果沙棗產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展。大果沙棗,作為一種新興的木本油料和糧食作物,其種植規(guī)模正逐步擴(kuò)大,并在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中起著越來(lái)越關(guān)鍵的作用。隨著對(duì)大果沙棗的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值的了解,學(xué)者們正將目光轉(zhuǎn)向這一植物,探索其在營(yíng)養(yǎng)和功能性成分開(kāi)發(fā)上的潛力。

        《中草藥大典》記載,大果沙棗的味道辛辣,性質(zhì)略涼,具有清熱解毒、抗菌消炎的作用。它適用于治療腸炎、腹瀉、冠心病等疾病[3-5]。盡管現(xiàn)代流行病學(xué)研究已經(jīng)表明沙棗葉擁有多種健康益處,但在中國(guó),關(guān)于大果沙棗的化學(xué)成分和藥理作用的科學(xué)研究還不夠廣泛。大果沙棗葉富含酚酸類、黃酮類、生物堿、苷類和微量元素等[6],這些成分被認(rèn)為對(duì)心臟節(jié)律異常、高血糖和氧化應(yīng)激等[7-10]有積極影響。盡管如此,對(duì)于大果沙棗葉及其提取物的系統(tǒng)研究仍然稀缺。已有研究揭示了晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)與氧化應(yīng)激之間的聯(lián)系,乳糖及某些食物或藥物中的美拉德反應(yīng)常常會(huì)導(dǎo)致食物中營(yíng)養(yǎng)成分的減少或藥物療效的降低[11-12]。楊紅琴等[13]的研究表明多酚能有效抑制美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的有害物質(zhì)。因此,對(duì)大果沙棗葉多酚進(jìn)行深入研究,評(píng)估其抗氧化和抗糖化效果,并據(jù)此開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,對(duì)于資源的最大化利用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展極為關(guān)鍵。

        本研究以大果沙棗葉為研究對(duì)象,采用超聲波輔助提取大果沙棗葉中的多酚,以多酚提取量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)化其提取工藝,評(píng)估其抗氧化能力,并通過(guò)美拉德反應(yīng)模型研究了對(duì)AGEs的抑制作用,為大果沙棗葉多酚作為天然添加劑的應(yīng)用提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        大果沙棗葉:采摘于新疆呼圖壁縣;沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、碳酸鈉、福林酚試劑、無(wú)水乙醇:天津市富宇精細(xì)化工有限公司;VC、硫酸亞鐵、水楊酸、過(guò)氧化氫、DPPH、葡萄糖、氨基胍:江蘇仟泊生物工程有限公司;半乳糖、氫氧化鈉:上海麥克林生化科技股份有限公司;考馬斯亮藍(lán)G-250:北京博奧拓達(dá)科技有限公司;磷酸:天津市鑫鉑特化工有限公司;牛血清白蛋白:德國(guó)BioFroxx公司;未作說(shuō)明的試劑均為分析純。

        1.2 儀器與設(shè)備

        WP-UPS-40生化儀配套臺(tái)式超純水機(jī) 四川沃特爾水處理設(shè)備有限公司;FW-80型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)、KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗機(jī) 昆山市超聲儀器有限公司;XMTD-7000型電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠;UV-2600型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 日本Shimadzu公司;Eppendorf Research Plus單道手動(dòng)可調(diào)移液器、5424R高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf公司;Cytation 3多功能酶標(biāo)儀 美國(guó)BioTek公司;FD-1A-80冷凍干燥機(jī) 上海比朗儀器制造有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 大果沙棗葉多酚的制備

        新鮮大果沙棗葉經(jīng)清洗、晾曬于烘箱中50 ℃烘干至質(zhì)量恒定,粉碎過(guò)100目篩,避光保存。準(zhǔn)確稱取2.000 g樣品于錐形瓶中,根據(jù)單因素試驗(yàn)制定的條件在超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行多酚提?。ü潭l率為40 kHz,加入雙蒸水時(shí)用玻璃棒攪拌并沖洗玻璃棒和瓶壁,用保鮮膜封住錐形瓶口,并將膜扎出些許小孔),于4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min,隨后過(guò)濾得到上清液,從而制得大果沙棗葉多酚提取物。

        1.3.2 大果沙棗葉多酚提取量的測(cè)定

        標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品,采用Folin-Ciocalteu比色法[14]測(cè)定大果沙棗葉中多酚的提取量。配制200 μg/mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)液,分別取 0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,依次加入60 mL雙蒸水、3 mL福林酚試劑,混勻后于室溫下避光反應(yīng)5 min。隨后加入6 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的碳酸鈉溶液,用雙蒸水定容至100 mL。再次搖勻后,于20 ℃水浴反應(yīng)1 h。試劑冷卻后以空白試劑調(diào)零,在波長(zhǎng)760 nm處進(jìn)行吸光值的測(cè)定,通過(guò)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線得到方程:Y=0.355 9X+0.004 2,R2=0.999 6。

        多酚提取量的測(cè)定:反應(yīng)條件與標(biāo)準(zhǔn)溶液一致,由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算其多酚提取量,代入大果沙棗葉多酚提取量計(jì)算公式[15],見(jiàn)公式(1):

        提取量(mg/g)=(c×n×v)/m。(1)

        式中:c為大果沙棗葉多酚質(zhì)量濃度(mg/mL);n為稀釋因子;v為上清液體積(mL);m為樣品質(zhì)量(g)。

        1.3.3 單因素試驗(yàn)

        在以往的研究中得知多酚在超聲波輔助提取過(guò)程中的提取量受到多種工藝參數(shù)的綜合影響,這些參數(shù)包括超聲時(shí)間、料液比、超聲功率和超聲溫度,這些因素共同決定了提取過(guò)程中多酚的釋放效率和提取效果[16]。因此,選擇以上4個(gè)指標(biāo)研究其對(duì)多酚提取量的影響,試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。需要說(shuō)明的是多酚物質(zhì)在高溫下容易失活變性,以及考慮到超聲儀器的控溫和功率上限,故將超聲溫度控制在80 ℃以下,超聲功率控制在500 W以下。

        1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        使用Design-Expert軟件,采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)超聲溫度(A)、超聲功率(B)和料液比(C)進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)設(shè)計(jì)包括3個(gè)過(guò)程變量,每個(gè)過(guò)程變量3個(gè)等距水平(-1,0,1),響應(yīng)變量為大果沙棗葉總酚提取量(Y),3個(gè)變量的水平根據(jù)前期試驗(yàn)選擇,試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了3個(gè)主要變量(A,B,C)及其交互作用對(duì)響應(yīng)變量的影響。采用方差分析(ANOVA)技術(shù)評(píng)價(jià)各變量及其交互作用對(duì)大果沙棗葉總酚提取量的影響。采用方差分析(ANOVA)和鄧肯多重極差檢驗(yàn)確定總酚提取量的顯著差異,置信水平為95%(Plt;0.05)。且試驗(yàn)是隨機(jī)的,以最大限度地提高由外來(lái)因素引起的觀察反應(yīng)中無(wú)法解釋的變異性的影響。

        1.3.5 體外抗氧化試驗(yàn)

        大果沙棗葉多酚提取液經(jīng)D101大孔樹(shù)脂進(jìn)行脫色純化、真空濃縮、冷凍干燥后得到大果沙棗葉多酚凍干粉,配制成1 mg/mL的樣品溶液。

        1.3.5.1 DPPH自由基清除率的測(cè)定

        DPPH自由基因其強(qiáng)氧化性而被廣泛研究,可被多酚類通過(guò)給氫或作為螯合劑的方式來(lái)中和過(guò)氧化反應(yīng)[17-18]。參照霍俊偉等[19]的方法并略作修改,按照表3加入試劑,將混合物在室溫下反應(yīng)30 min(避光)。在517 nm處測(cè)定樣品的吸光度,然后利用公式(2)計(jì)算該樣品對(duì)DPPH自由基的清除效果。

        DPPH·清除率(%)=A0-(A1-A2)A0×100%。(2)

        1.3.5.2 OH自由基清除率的測(cè)定

        羥基自由基被認(rèn)為是最活躍、最危險(xiǎn)的自由基之一,它可以攻擊活細(xì)胞中的生物分子,如氨基酸、脂質(zhì)和核酸,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。其是活性氧中存在的一種具有極強(qiáng)毒性和極大危害的自由基,它能夠與細(xì)胞內(nèi)分子發(fā)生反應(yīng),從而對(duì)生物體造成嚴(yán)重?fù)p傷。因此,在細(xì)胞或食物系統(tǒng)中,消除羥基自由基對(duì)抗氧化過(guò)程具有極其重要的作用。按照表4加入試劑后充分混合,啟動(dòng)反應(yīng),于37 ℃水浴反應(yīng)1 h,在510 nm處測(cè)定樣品的吸光度,按照公式(3)計(jì)算·OH的清除率。

        ·OH清除率(%)=A0-(A1-A2)A0×100%。(3)

        1.3.5.3 ABTS+自由基清除率的測(cè)定

        通過(guò)將ABTS溶液(7.0 mmol/L)與過(guò)硫酸鉀水溶液(2.45 mmol/L)反應(yīng)并將混合物在25 ℃下避光過(guò)夜來(lái)制備ABTS+自由基。使用蒸餾水在734 nm處將混合物的吸光度調(diào)節(jié)至0.70±0.02,然后在30 ℃下平衡30 min,得到工作溶液。在25 ℃下孵育20 min后,立即在734 nm處測(cè)定吸光度[20]。對(duì)于每個(gè)樣品的濃度需要進(jìn)行3次獨(dú)立測(cè)定以獲得平均值。樣品對(duì)ABTS+自由基的清除能力通過(guò)公式(4)進(jìn)行計(jì)算:

        ABTS+·清除率(%)=A0-(A1-A2)A0×100%。(4)

        式中:A0、A1和A2分別是ABTS工作液與蒸餾水、ABTS工作液樣品和蒸餾水樣品的吸光度值。

        1.3.6 抗糖基化體系的構(gòu)建

        通過(guò)抑制BSA-GLC模型中晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)的生成來(lái)評(píng)估從沙棗葉中獲得的總多酚的抗糖化作用。參照Brownlee[21]的方法,使用體外BSA-葡萄糖模型檢測(cè)沙棗葉多酚的抗糖基化能力。以氨基胍(AG)作為陽(yáng)性對(duì)照,在370 nm處檢測(cè)晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)的熒光,用于激發(fā),在440 nm處檢測(cè)到發(fā)射,通過(guò)觀察變化規(guī)律,分析沙棗葉多酚對(duì)抗糖基化的影響。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

        由圖1中a可知,當(dāng)超聲頻率為28 kHz時(shí),超聲功率的變化幅度為200~500 W,大果沙棗葉多酚提取量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在400 W時(shí)多酚提取量達(dá)到最大。提取量先上升且達(dá)到最大值可能是超聲波的“空化效應(yīng)”,表現(xiàn)為隨著超聲功率的增大,酚類物質(zhì)的滲透率也加快[22],后下降可能是當(dāng)超聲功率大于400 W后,積累的“空化效應(yīng)”會(huì)產(chǎn)生高壓環(huán)境,對(duì)多酚的結(jié)構(gòu)造成了不可逆的損害[23],影響多酚的提取量。

        由圖1中b可知,當(dāng)超聲時(shí)間在10~20 min時(shí),大果沙棗葉多酚提取量呈上升趨勢(shì),在超聲時(shí)間為20 min時(shí),多酚提取量最高,為27.7 mg/g。然而,繼續(xù)延長(zhǎng)超聲時(shí)間,提取量開(kāi)始下降。根據(jù)Fick擴(kuò)散定律[24]可知在一定范圍內(nèi),總酚提取量與超聲時(shí)間成正比。推斷其原因或許是在一定的超聲時(shí)間范圍內(nèi),隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞的破碎程度迅速升高,超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)協(xié)同作用促使多酚類物質(zhì)穩(wěn)定而連續(xù)地釋放。當(dāng)提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),多酚類物質(zhì)可能會(huì)逐漸分解,同時(shí)多糖、皂苷等其他成分可能也隨之溶解,造成多酚的提取效率降低[25],且過(guò)高的溫度會(huì)對(duì)提取量產(chǎn)生負(fù)面影響[26-27]。

        由圖1中c可知,當(dāng)超聲溫度在20~80 ℃時(shí),多酚提取量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),可能是在一定范圍內(nèi),溫度的升高會(huì)加快分子的運(yùn)動(dòng)頻率和速度,從而促使目標(biāo)組分快速進(jìn)入溶劑,形成空化核的數(shù)量增加,多酚物質(zhì)的溶解度增加,從而獲得更多的多酚提取量[28-30]。但是溫度過(guò)高,超聲的熱效應(yīng)導(dǎo)致溶劑物性和植物細(xì)胞基質(zhì)發(fā)生變化。長(zhǎng)時(shí)間超聲處理導(dǎo)致熱敏感組分降解,從而降低了提取量。過(guò)高的溫度也會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)的完整性,引起酚類的降解、內(nèi)部的氧化還原和聚合反應(yīng)[31],從而影響多酚的提取量。

        由圖1中d可知,當(dāng)料液比在1∶30~1∶50時(shí),多酚提取量顯著上升,可能是因?yàn)閭髻|(zhì)原理[32],從細(xì)胞內(nèi)到溶劑之間擴(kuò)散的濃度梯度增大,導(dǎo)致多酚在水中溶解的驅(qū)動(dòng)力和擴(kuò)散速率提高。

        2.2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

        根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,采用Box-Behnken(BBD)試驗(yàn)對(duì)大果沙棗葉多酚提取量的工藝進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果見(jiàn)表5。

        2.3 模型的建立及顯著性分析

        根據(jù)Box-Behnken中心設(shè)計(jì)的試驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了二次響應(yīng)面回歸分析,確定了影響因素的一次項(xiàng)效應(yīng)、二次項(xiàng)效應(yīng)以及這些因素之間交互項(xiàng)效應(yīng)的關(guān)聯(lián)方程,得到A(超聲溫度)、B(超聲功率)、C(料液比)3個(gè)因素對(duì)大果沙棗葉多酚提取量的回歸模型方程:大果沙棗葉多酚提取量(mg/g)=28.76+0.14A+0.17B+0.14C+0.000AB+0.63AC+0.000BC-0.29A2-0.37B2-0.54C2,其中多酚提取量系數(shù)顯著性結(jié)果和多元回歸模型的方差分析結(jié)果見(jiàn)表6。

        通過(guò)方差分析(ANOVA)對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證,由表6可知,回歸方程的F值=179.88,P值lt;0.000 1,差異極顯著,回歸模型的擬合較佳;失擬項(xiàng)的F值=0.83,P值=0.541 3gt;0.05,差異不顯著,具有較高的可靠性,能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果;回歸系數(shù)R2=0.995 7,說(shuō)明該方程的擬合程度好,可用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)來(lái)描述各變量與響應(yīng)值之間的關(guān)系。校正決定系數(shù)RAdj2=0.990 2,說(shuō)明模型可解釋99.02%大果沙棗葉多酚提取量的變化。信噪比(Adeq Precision)=37.673gt;4。變異系數(shù)(C.V.)=0.19%lt;5%,說(shuō)明模型具有可重復(fù)性[33]。由表6可知,試驗(yàn)設(shè)計(jì)可靠,誤差較小,并且與實(shí)際情況相吻合,可以被用來(lái)分析和預(yù)測(cè)大果沙棗葉多酚的提取量。由響應(yīng)面回歸方程的F值可以得出,A、B、C、AC、A2、B2、C2均極顯著(Plt;0.01),且影響大果沙棗葉多酚提取量大小的因素為料液比(C)gt;超聲溫度(A)=超聲功率(B)。

        2.4 響應(yīng)面分析

        響應(yīng)面圖是一種將回歸方程可視化的方法,它不僅直觀地揭示了各個(gè)因素與響應(yīng)值之間的交互關(guān)系,而且清晰地展現(xiàn)了兩個(gè)因素之間可能存在的交互作用模式。通過(guò)這種視覺(jué)呈現(xiàn)可以更好地理解因素對(duì)響應(yīng)值的影響,從而進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)條件[34]。等高線圖的形狀、密度以及響應(yīng)面的傾斜度是評(píng)估因素間交互作用重要性的關(guān)鍵指標(biāo)。若等高線圖呈現(xiàn)密集且陡峭的橢圓形,表明兩個(gè)因素之間的交互作用較顯著[35]。由等高線圖可以直觀看出,超聲溫度和料液比的交互作用較弱,超聲功率和料液比的交互作用較強(qiáng)。由圖2可知,大果沙棗葉多酚的提取量隨著超聲溫度和超聲功率的增加而增加。假設(shè)最佳區(qū)域?yàn)槌暅囟?0 ℃、超聲功率400 W,可使大果沙棗葉多酚提取量達(dá)到28.7 mg/g,且大果沙棗葉多酚提取量與料液比呈正相關(guān)。隨著料液比增大,大果沙棗葉多酚提取量顯著升高。超聲功率對(duì)大果沙棗葉多酚提取量呈二次效應(yīng)。從350~400 W,大果沙棗葉多酚提取量呈上升趨勢(shì),超過(guò)400 W大果沙棗葉多酚提取量略有下降。

        2.5 超聲輔助提取參數(shù)優(yōu)化及模型驗(yàn)證

        基于所建立的RSM模型,確定了大果沙棗葉多酚的最佳提取條件。最佳提取工藝為料液比1∶53.4 (g/mL)、超聲溫度69.7 ℃、超聲功率411.9 W,此時(shí)大果沙棗葉多酚提取量為28.89 mg/g。為驗(yàn)證模型對(duì)大果沙棗葉多酚提取量預(yù)測(cè)的有效性,結(jié)合實(shí)際操作情況將以上條件稍作調(diào)整為以下兩種:

        條件一:料液比 1∶53.4 (g/mL)、超聲溫度69.7 ℃、超聲功率400 W;

        條件二:料液比 1∶53.4 (g/mL)、超聲溫度69.7 ℃、超聲功率450 W。

        在此條件下,通過(guò)超聲輔助提取法得出大果沙棗葉多酚實(shí)際提取量分別為(29.38±0.13) mg/g和(29.85±0.68) mg/g,兩組數(shù)據(jù)與理論值十分接近。因此,該多元二次回歸方程能夠準(zhǔn)確地對(duì)超聲輔助提取大果沙棗葉多酚提取量進(jìn)行預(yù)測(cè)。相同條件下傳統(tǒng)熱水提取法得出多酚提取量?jī)H為(19.33±0.84) mg/g。

        2.6 體外抗氧化能力測(cè)定結(jié)果

        由圖3中a可知,隨著大果沙棗葉多酚濃度的增加,其對(duì)DPPH自由基的清除效果顯著增強(qiáng)。試驗(yàn)測(cè)得的IC50值為0.111 mg/mL,表明多酚具有較強(qiáng)的自由基清除能力。當(dāng)多酚質(zhì)量濃度增至300 μg/mL時(shí),其還原力達(dá)到同等質(zhì)量濃度VC還原力的(94.80±0.64)%,充分證實(shí)了大果沙棗葉中多酚類物質(zhì)的抗氧化能力。

        由圖3中b可知,與VC同質(zhì)量濃度的大果沙棗葉多酚具有一定的· OH清除能力,其IC50值為0.110 mg/mL,當(dāng)多酚質(zhì)量濃度為400 μg/mL時(shí),其還原力達(dá)到同等質(zhì)量濃度VC還原力的(85.50±0.21)%,雖然與陽(yáng)性對(duì)照VC的·OH清除率相比稍弱,但仍顯示出一定的·OH清除能力。

        由圖3中c可知,與VC同質(zhì)量濃度的大果沙棗葉多酚對(duì)ABTS+自由基的清除效果較好,其IC50值為0.146 mg/mL,當(dāng)多酚質(zhì)量濃度為300 μg/mL時(shí),其還原力達(dá)到同等質(zhì)量濃度VC還原力的(99.80±0.28)%,說(shuō)明在大果沙棗葉多酚質(zhì)量濃度≥300 μg/mL時(shí),其ABTS+自由基清除率與VC幾乎一致,表明其具有較好的ABTS+自由基清除能力。

        2.7 抗氧化劑抑制美拉德反應(yīng)的功效評(píng)價(jià)

        美拉德反應(yīng)(Maillard reaction,MR)又稱糖基化反應(yīng),是指含氨基的化合物(如蛋白質(zhì)、肽或氨基酸等)與含羰基的化合物(主要是各種還原糖)間發(fā)生的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。美拉德反應(yīng)過(guò)程中一些中間產(chǎn)物可能導(dǎo)致不良的口感或顏色變化,甚至產(chǎn)生了醛類、雜環(huán)胺類等有害中間物質(zhì)[36]。由圖4可知,大果沙棗葉多酚對(duì)美拉德反應(yīng)誘導(dǎo)的晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)表現(xiàn)出劑量依賴性的抑制作用。在BSA-GLC模擬反應(yīng)體系下,糖化抑制率從(12.17±3.37)%增加到(44.64±7.20)%。與陽(yáng)性對(duì)照AG相比,當(dāng)多酚質(zhì)量濃度為500 μg/mL時(shí),抗糖化能力達(dá)到同質(zhì)量濃度AG抗糖化能力的(80.5±1.01)%,這與它們的抗氧化能力十分相似。事實(shí)上,多酚具有顯著的抗氧化能力,可以在美拉德反應(yīng)誘導(dǎo)的AGEs生成過(guò)程中清除自由基和活性二羰基化合物[37-39]。因此,大果沙棗葉多酚形成的較高抑制作用可能部分歸因于它們較高的抗氧化能力。

        3 結(jié)論

        本研究利用超聲輔助萃取法確定大果沙棗葉多酚的最優(yōu)提取條件為超聲時(shí)間20.00 min、料液比1∶53.40 (g/mL)、超聲溫度69.70 ℃、超聲功率400 W。在所設(shè)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行驗(yàn)證性測(cè)試,結(jié)果顯示大果沙棗葉的多酚提取量達(dá)到(28.24±0.46) mg/g。此外,通過(guò)一系列體外抗氧化試驗(yàn)的評(píng)估,大果沙棗葉多酚有較強(qiáng)的抗氧化能力,進(jìn)一步證實(shí)了其在抗氧化領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值,且大果沙棗葉多酚對(duì)美拉德反應(yīng)誘導(dǎo)的晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)表現(xiàn)出劑量依賴性的抑制作用,減少了有害產(chǎn)物的生成,從而提高了美拉德反應(yīng)過(guò)程中的食品品質(zhì)。結(jié)果表明,多酚在美拉德反應(yīng)中可能發(fā)揮著一種積極的調(diào)控作用,對(duì)食品品質(zhì)有一定的保護(hù)作用。該研究證明大果沙棗葉多酚是一種潛在的天然抗氧化劑和抗糖化劑,可作為功能性成分應(yīng)用于制藥、食品和化妝品行業(yè),這一過(guò)程可以整合到更廣泛的生物煉制戰(zhàn)略中,從而有助于在循環(huán)經(jīng)濟(jì)背景下建立可持續(xù)的沙棗副產(chǎn)品開(kāi)發(fā)路線。后續(xù)會(huì)對(duì)大果沙棗葉的其他活性成分進(jìn)行提取以及對(duì)多酚成分進(jìn)行分離鑒定,探究各有效成分與抗氧化和抗糖化的關(guān)系。

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        收稿日期:2024-06-05

        基金項(xiàng)目:廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(2024A1515010576);新疆植物藥資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任基金(2021QDJF002)

        作者簡(jiǎn)介:孫妍(1998—),女,碩士,研究方向:天然資源功能化利用。

        *通信作者:賈瑞博(1990—),男,博士后,研究方向:食品生物技術(shù)。

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