啤酒糟揮發油化學成分的GC-MS分析及對DPPH自由基的清除作用

孫強偉，胡春芹，齊應才，王玲玲，翟思遠，畢淑峰

(黃山學院生命與環境科學學院，安徽黃山245041)

啤酒糟是啤酒釀造生產的主要副產物，是以大麥為原料經發酵提取籽實中可溶性碳水化合物后的殘渣。啤酒糟含有粗蛋白、粗脂肪、粗纖維等成分［1－2］，可應用于酶制劑、食品、飼料、能源、醫藥等方面［3－7］。我國是最大啤酒生產國，啤酒糟資源豐富。長期以來，大多數廠家主要是將濕糟作為粗飼料直接低價出售，有少數廠家則是將啤酒糟直接排放，不僅造成嚴重的環境污染，還導致資源的浪費。啤酒糟揮發油的化學成分及活性研究未見報道，本文對啤酒糟揮發油的化學成分及其對DPPH自由基的清除作用進行研究，為啤酒糟的深加工和開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

啤酒糟 黃山學院生命與環境科學學院食品專業;1，1－二苯基苦基苯肼(DPPH)梯希愛(上海)化成工業發展有限公司;無水硫酸鈉、無水乙醚、乙醇等 分析純。

HP7890－5975C型氣相色譜－質譜聯用儀 美國Agilent公司;PL203型電子天平 梅特勒－托利多儀器(上海)有限公司;揮發油提取器。

1.2 啤酒糟揮發油的提取

參照文獻［8］的方法提取揮發油。將干燥、粉碎的啤酒糟30g裝入揮發油提取器的燒瓶中，加350mL水，采用水蒸氣蒸餾法提取6h。無水乙醚層用無水硫酸鈉干燥，低溫揮發無水乙醚，得到無色透明油狀液體，稱重，計算揮發油的得率。揮發油得率(%)=［揮發油質量(g)/啤酒糟質量(g)］×100，揮發油的得率為0.11%。取部分揮發油用丙酮稀釋成體積分數為25.00%，用于測定揮發油對DPPH自由基清除作用。

1.3 氣相色譜－質譜分析條件

1.3.1 氣相色譜條件 選用HP－5 MS彈性石英毛細管柱(0.25μm×30m×0.25mm);高純氦氣為載氣，體積流量為1.0mL/min，分流比為20∶1;進樣口溫度為280℃;進樣量為0.5μL，色譜柱初始溫度為60℃，以5℃/min升至290℃，保持5min。

1.3.2 質譜條件 電子轟擊(EI)離子源，離子源溫度230℃，電子能量70eV，掃描質量數范圍m/z 35～450，質譜數據庫為NIST08。

1.4 啤酒糟揮發油對DPPH自由基清除作用的測定

綜合文獻［9－10］的方法進行測定。取 20～100μL 25%揮發油置于5只試管，樣品體積少于100μL的實驗管，以丙酮補至100μL。分別加4mL 24mg/L的DPPH乙醇(95%)溶液混合，避光2h，在波長517nm處測吸光度(Ai)，以不加樣品的DPPH乙醇液為對照，測定對照組吸光度(A0)。

清除率(%)=(1－Ai/A0)×100

1.5 數據處理方法

測得的實驗數據采用SPSS統計軟件進行回歸方程分析，半數抑制率(IC50)指清除率為50%時所需樣品的體積，根據回歸方程求出，采用EXCLE表格作圖。

2 結果與分析

2.1 啤酒糟揮發油化學成分的GC－MS分析

按設定的GC－MS條件分析揮發油化學成分，經NIST08譜庫檢索、質譜分析等確定揮發油的化學成分，并用面積歸一化法計算各組分的相對含量，總離子流圖和具體分析結果見圖1和表1。

圖1 啤酒糟揮發油GC－MS的總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile oil from brewer＇s spent grain

由表1可知，從啤酒糟揮發油中共分離、鑒定出38個化合物，占揮發油總量的91.09%，其組分包括3種醇(0.28%)、12 種醛(5.62%)、3 種酮(0.19%)、9種酸(81.87%)、1種酯(0.06%)、2種烷烴類(0.18%)、3種雜環類(1.17%)、1種倍半萜(0.41%)、其他4種(1.31%)，含量較高的化學成分有棕櫚酸(48.90%)、亞油酸(26.10%)、肉豆蔻酸(3.02%)、硬脂酸(2.74%)、糠醛(1.47%)、苯乙醛(0.94%)，這6種主要成分占揮發油總量的83.17%。啤酒糟揮發油中含有多種有應用價值的化學成分，棕櫚酸為飽和脂肪酸，對人體具有重要的平衡調節作用，是不可缺少的物質，在降血脂、抗腫瘤、營養和免疫調節等方面起重要作用［11］。肉豆蔻酸、橙花叔醇、2－羥基－4－甲基苯甲醛、反－2－辛烯醛等均可用作食用香料;壬醛可用于調制玫瑰、橙花、香紫羅蘭、香味等香精，癸醛常用作鳶尾、橙花、素馨、香葉、香堇、玫瑰等香精的調配原料。

表1 啤酒糟揮發油的化學成分Table 1 Chemical constituents of volatile oil from brewer＇s spent grain

續表

2.2 啤酒糟揮發油對DPPH自由基的清除作用

DPPH自由基在有機溶劑中是一種穩定的、以氮為中心的質子自由基，廣泛用于天然產物抗氧化活性的研究［12］。由圖2可知，25.00%啤酒糟揮發油對DPPH自由基有較好的清除作用，清除效果略低于1mg/mL的維生素C;揮發油樣品體積為100μL時，清除率為75.83%。隨著樣品體積的增加，清除率逐步增加，但增幅逐漸減小;樣品量與清除率呈明顯的量效關系，揮發油的體積(X)與清除率(Y)的回歸方程為Y=0.6436X+17.4761(R=0.9494)，揮發油和維生素C的IC50(清除率為50%時的樣品體積)分別為 50.53、35.26μL。

圖2 啤酒糟揮發油對DPPH自由基的清除作用Fig.2 Scavenging capacity against DPPH·of volatile oil from brewer＇s spent grain

3 結論

本文采用水蒸氣蒸餾法提取啤酒糟揮發油，利用GC－MS技術分析揮發油的化學成分及其含量，從揮發油中共分離鑒定出38個化合物，占揮發油總量的91.09%，以酸和醛類化合物為主，含量最高的成分為棕櫚酸和亞油酸;啤酒糟揮發油含有多種具有應用價值的化學成分，在食品、香料香精等行業有應用前景。采用分光光度法測定啤酒糟揮發油對DPPH自由基的清除作用，清除作用明顯，清除效果略低于1mg/mL的維生素C，25%揮發油IC50為50.53μL。我國啤酒糟資源豐富，資源利用率低，本研究為啤酒糟的開發利用提供科學依據。

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