靜磁場對黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

張　嬌,吳松海*,陳文學,王　妨

(1.天津大學化工學院，天津 300072；2.海南大學食品學院，海南 海口 570228)

胡椒為胡椒科胡椒屬攀援狀藤本，素有香料之王的美譽，原產自印度，現廣泛栽培于熱帶國家，在我國福建、廣東、海南、廣西和云南均有種植[1-2]。胡椒的營養價值很高，富含多種維生素及微量元素、胡椒堿和揮發油等物質，是一種重要的調味劑和防腐劑，并且具有一定的醫療保健作用。在許多亞洲國家，胡椒經常用于治療風濕、頭痛、寒痰、咳嗽、腹瀉、消化不良和痛經等癥[3-4]。研究表明，胡椒中主要的活性化學物質胡椒堿具有一定的抗氧化性能[5-6]，而磁場對許多生物活性物質都會產生一定的影響，例如，恒定磁場可以有效提高柑橘皮中活性物質的提取率，旋磁場可增加廣棗總黃酮乙醇提取液抗人紅細胞氧化作用功效，強脈沖磁場能鈍化草莓過氧化物酶[7-12]。但關于磁場對胡椒提取物抗氧化活性的影響卻鮮有報道。本研究利用交叉學科的原理和方法，初步探究靜磁場作用對黑胡椒提取物抗氧化活性的影響，為靜磁場在黑胡椒有效成分提取及開發這一領域的進一步應用提供科學依據。

1　材料與方法

1.1　試驗材料與設備

1.1.1試驗材料與試劑

黑胡椒,購于天津市場。

DPPH和鐵氰化鉀，分析純，Sigma公司;三氯乙酸、三氯化鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉和無水乙醇，分析純，天津虔誠偉業公司。

1.1.2試驗設備

電熱恒溫水浴鍋，上海申順生物科技有限公司；電子分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；磁鐵；旋轉蒸發儀，上海申生科技有限公司；循環水式多用真空泵，鄭州長城科工貿易有限公司；超聲波掃頻清洗機，寧波新芝生物科技股份有限公司；真空干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；紫外可見分光光度計，UV1700-1 800，上海鳳凰光學科儀有限公司；離心機，L420 ，長沙湘儀離心機儀器有限公司。

1.2　試驗方法

1.2.1樣品預處理

將黑胡椒置于50 ℃真空干燥24 h，待冷卻后，粉碎，過60目篩，取篩下物留作樣品。

1.2.2靜磁場輔助下的浸提過程

1.2.2.1先超聲波后磁場提取

稱取5.0 g樣品于250 mL三角瓶中，加入100 mL的無水乙醇，浸泡12 h后在頻率40 kHz、功率200 W的超聲波條件下常溫浸提1 h，然后分別放入0.45、0.10和0 T的靜磁場中再浸提1 h。提取結束后用真空泵抽濾，然后真空干燥，冷卻備用。

1.2.2.2先磁場后超聲波提取

稱取5.0 g樣品于250 mL三角瓶中，加入100 mL的無水乙醇，浸泡12 h后分別放入0.45、0.10和0 T的靜磁場中浸提1 h，然后在頻率40 kHz、功率200 W的超聲波條件下常溫浸提1 h。提取結束后用真空泵抽濾，然后真空干燥，冷卻備用。

1.2.2.3回流方法下不同磁場的提取

稱取5.0 g樣品于250 mL蒸餾瓶中，加入100 mL的無水乙醇，在蒸餾瓶上接入冷凝管，然后將蒸餾瓶置于靜磁場中(0、0.10和0.45 T)，在加熱微沸的條件下冷凝回流提取12 h。提取結束后用真空泵抽濾，然后真空干燥，冷卻備用。

1.2.3靜磁場輔助下的抗氧化性測定過程

1.2.3.1磁場預處理樣品

將未經磁場處理只用超聲法提取所得的黑胡椒提取物分別在0、0.15、0.30、0.45 T的靜磁場下靜置12 h，然后進行抗氧化活性的測定。

1.2.3.2磁場直接作用于抗氧化性測定過程

將未經磁場處理只用超聲法提取所得的黑胡椒提取物直接在靜磁場下進行抗氧化性的測試，所用磁場強度分別為0 、0.15 、0.30和0.45 T。

1.2.4抗氧化性測定方法

1.2.4.1對DPPH自由基清除能力測定[13]

移取0.5 mL質量分數為1%的樣品于試管中，加入1.4 mL 0.1 mmol/L的DPPH乙醇溶液，再用質量分數為95%的乙醇稀釋到3 mL，在暗處放置30 min，然后在517 nm處比色測定。

DPPH的清除率=(1-A樣品/A空白)×100%

(1)

式(1)中，A樣品為樣品管的吸光率，A空白為空白管的吸光率。

1.2.4.2還原能力測定[14]

移取0.2 mL質量分數為1%的樣品于試管中，加入1 mL 質量分數為1%的鐵氰化鉀溶液，用磷酸鹽緩沖溶液(0.2 mol/L，pH值為6.6)定容至2 mL，混合后在50 ℃下水浴20 min，加入質量分數為10%的三氯乙酸1 mL，于4 000 r/min離心10 min，取上清液2 mL，加入2 mL蒸餾水，質量分數為0.1%的三氯化鐵400 μL，混勻后在700 nm處比色，測定體系的吸光度A1。

2　試驗結果與分析

2.1　靜磁場輔助浸提過程對黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

靜磁場輔助浸提過程對黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響如圖1所示。

圖1　靜磁場輔助浸提過程對黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響Fig.1　Effect of static magnetic field on DPPH radical scavenging activity of black pepper extracts when static magnetic field acted on the extracting process

由圖1可見，不同提取方法所獲得的黑胡椒提取物對DPPH自由基的清除能力無顯著性差異，并且浸提過程中外加靜磁場對胡椒提取物清除DPPH自由基的能力基本沒有影響。

靜磁場輔助浸提過程對黑胡椒提取物還原能力的影響如圖2所示。

圖2　靜磁場輔助浸提過程對黑胡椒提取物還原能力的影響Fig.2　Effect of static magnetic field on reducing power of black pepper extracts when static magnetic field acted on the extracting process

由圖2可見，回流浸提所得的黑胡椒提取物其還原能力要高于超聲浸提所得的提取物，但不論是回流提取法還是超聲提取法，在過程中加入靜磁場都會使提取物的還原能力降低。不同強度的磁場對黑胡椒提取物還原能力的影響呈現不規律性：采用先超聲后磁場提取和磁場輔助回流提取2種方法時，0.45和0.10 T磁場均使黑胡椒提取物的還原能力下降，但其影響沒有顯著性差異；采用先磁場后超聲提取法時，0.45 T磁場使得提取物的還原能力顯著降低，0.10 T磁場的影響卻并不明顯。

試驗結果表明，當靜磁場作用于浸提過程時，黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力基本不受影響，但其還原能力會出現一定程度的下降，所以靜磁場作用于浸提過程會在一定程度上抑制黑胡椒提取物的抗氧化活性，實際生產中應盡量減少或避免提取過程受到過多磁場的影響。

2.2　靜磁場預處理對黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

將單用超聲法提取的樣品在不同強度的靜磁場下靜置12 h，然后進行清除DPPH自由基能力的測試，所得結果如圖3所示。

圖3　靜磁場預處理對黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響Fig.3　Effect of static magnetic field on DPPH radical scavenging activity of black pepper extracts when static magnetic field acted on extracts preconditioning

由圖3可見，在靜磁場下靜置12 h之后，黑胡椒提取物對DPPH自由基的清除率有明顯的下降，并且磁場強度越大，清除率下降的越明顯，這表明靜磁場的預處理會抑制黑胡椒提取物對DPPH自由基的清除能力。

將單用超聲法提取的樣品在不同強度的靜磁場下靜置12 h，然后進行還原能力的測試，所得結果如圖4所示。

圖4　靜磁場預處理對黑胡椒提取物還原能力的影響Fig.4　Effect of static magnetic field on reducing power of black pepper extracts when static magnetic field acted on extracts preconditioning

由圖4可見，在靜磁場下靜置12 h之后，黑胡椒提取物的還原能力出現一定程度的下降：當磁場強度為0.15 T時，黑胡椒提取物的還原能力與無磁場時相比稍有下降但變化并不明顯，當磁場強度增大到0.30 T時，其還原能力出現了明顯的下降，之后繼續增大磁場強度，黑胡椒提取物還原能力的下降趨于平緩。

試驗結果表明，靜磁場作用于黑胡椒提取物的預處理過程時，黑胡椒提取物的抗氧化活性有明顯的下降，并且磁場強度越大，下降越明顯。所以在黑胡椒產品儲存和運輸過程中應避免長時間受到磁場影響，以保證黑胡椒提取物的抗氧化活性。

2.3　靜磁場輔助抗氧化活性測定過程對黑胡椒提取物抗氧化活性的影響

將測定樣品清除DPPH自由基能力的試驗置于不同強度的靜磁場下進行，所得結果如圖5所示。

圖5　靜磁場輔助抗氧化性測定過程對黑胡椒提取物清除DPPH自由基能力的影響Fig.5　Effect of static magnetic field on DPPH radical scavenging activity of black pepper extracts when static magnetic field acted on the antioxidant activity detection process

由圖5可見，當磁場強度為0.15 T時，黑胡椒提取物對DPPH自由基的清除率同無磁場條件下完全一致，當磁場強度增加到0.3 T時，黑胡椒提取物對DPPH自由基的清除率明顯下降，之后隨著磁場強度的繼續增大，清除率也繼續降低。這表明在較低的磁場強度下，靜磁場對黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力基本沒有影響，但當磁場強度增大到一定水平之后，靜磁場對黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力具有明顯的抑制作用。

將測定樣品還原能力的試驗置于不同強度的靜磁場下進行，所得結果如圖6所示。

圖6　靜磁場輔助抗氧化性測定過程對黑胡椒提取物還原能力的影響Fig.6　Effect of static magnetic field on reducing power of black pepper extracts when static magnetic field acted on the antioxidant activity detection process

由圖6可見，當磁場強度為0.15 T時，測得的吸光度值最大，表明此時黑胡椒提取物的還原能力最高，之后隨著磁場強度繼續增大，提取物的還原能力逐漸下降，但均高于無磁場的對照組。

試驗結果表明，當靜磁場作用于抗氧化活性測定過程時，黑胡椒提取物清除DPPH自由基的能力受到了抑制，但其還原能力卻增強了。這主要是因為還原能力由黑胡椒提取物被鐵氰化鉀氧化來表征，試驗在水系環境下進行，有研究表明磁場可以通過改變水系的性質來提高鐵氰化鉀還原反應的速率[15]，所以宏觀表現為黑胡椒提取物的還原能力增強。當黑胡椒提取物被用作抗氧化劑時，應根據其抗氧化過程的具體機理來有選擇性的回避或引入磁場。

3　討論

綜上所述，靜磁場對黑胡椒提取物抗氧化活性的影響主要表現為抑制作用，但不同強度的靜磁場對其抗氧化活性的影響呈現不規律性。這可能是因為一方面磁場可以改變水相或有機相溶液的表面張力及粘度[16-18]，在浸提過程中磁場可以通過改變溶劑性質來影響溶劑與提取物中活性成分的相互作用，改變活性成分的提取率，從而影響提取物的抗氧化活性；另一方面，在磁場作用下，抗氧化活性物質的構象、構型和功能基團產生了變化[19-21]，而這些變化均會不同程度的影響黑胡椒的抗氧化活性。

本試驗初步探究了靜磁場作用于不同過程對黑胡椒中抗氧化活性物質的影響，其具體的作用機理還有待進行更深入的研究。

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