溫度對生姜多糖提取率及抗氧化活性的影響

楊曉杰，王世佳，李旭業

(1.齊齊哈爾大學 生命科學與農林學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006； 2.黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

多糖存在于動物、植物及微生物細胞壁中[1]。大量研究表明多糖除了有免疫調節、抗腫瘤的生物學效應外,還有抗衰老、降血糖、抗凝血和抗氧化等作用,且其對機體毒副作用小[2]。生姜(ZingiberofficinaleRoscoe)為姜科植物姜的新鮮根莖,以砂質深厚肥沃土壤最宜生長[3]。生姜有明顯抗氧化、清除自由基、抗衰老、降血脂、治療心腦血管疾病等藥用保健功能[4]。自由基生物學和自由基醫學的飛速發展表明，自由基與衰老、心血管疾病、癌癥、帕金森綜合癥等各種急性和慢性疾病密切相關。因此，探討新的植物多糖新資源對自由基的清除作用具有重要意義[5]。前人采用超聲法、水提法提取生姜多糖，研究表明生姜多糖具有抗疲勞作用，且隨多糖濃度的升高而增強。而對多糖提取中不同提取溫度對生姜多糖的提取率及抗氧化活性的影響未見報道。本實驗采用熱水浸提法提取生姜多糖，比較不同提取溫度所得生姜多糖的提取率及抗氧化活性差異，為今后生姜多糖資源的開發和高效利用提供實驗依據[6]。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

生姜：購于齊齊哈爾蔬菜批發市場。

1.2 實驗試劑

石油醚(批號為20160513)：天津市天力化學試劑有限公司；蒽酮(批號為20130228)、三氯乙酸(批號為20130322)：天津市科密歐化學試劑有限公司；濃硫酸(批號為20150109)：天津市振興化工試劑酸廠；鐵氰化鉀(分析純)：上海試劑一廠。

1.3 儀器與設備

721分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；電子天平(型號為CP225D) 德國賽多利斯公司；離心機(型號為L80-2) 上海躍進醫療器械有限公司；冷凍干燥機(FD-1A-50) 北京博醫康實驗儀器有限公司。

2 實驗方法

2.1 生姜多糖提取工藝流程

生姜切片曬干粉碎→石油醚脫脂→在時間(2.5 h)、料水比(1∶25)相同的條件下以不同溫度(60，70，80，90，100 ℃)進行熱水浸提→脫蛋白→醇沉→冷凍干燥→粗多糖[7]。

2.2 生姜多糖提取率的計算

多糖提取率(%)=(測定的多糖濃度×糖液體積×稀釋倍數)/姜粉末質量×100%[8]。

2.3 體外抗氧化活性的測定

2.3.1 總還原能力測定

將冷凍干燥所得生姜粗多糖溶解為不同的濃度(1，2，3，4，5 mg/mL)。分別取出2 mL加入0.5 mL的磷酸緩沖液(pH為7.4)和1.5 mL的鐵氰化鉀(0.3%)，將上述混合物水浴(50 ℃)10 min。然后加入1 mL三氯乙酸(10%)靜置10 min，從上述體系中再取出2 mL混合物，加入0.5 mL的三氯化鐵(0.3%)靜置5 min后在700 nm波長下測定其OD值。以VC做為陽性對照，蒸餾水為空白對照進行3次重復測定。

2.3.2 清除DPPH能力測定

按上述濃度進行多糖溶液的配制，取各濃度的多糖溶液2 mL，分別加入2 mL的DPPH溶液(0.1 mol/L)。以VC作為陽性對照，向其中加入乙醇2 mL。空白組用蒸餾水代替，加入乙醇和蒸餾水各2 mL，避光反應20 min。進行3次重復實驗，在517 nm下測定其OD值。

清除率E(%)=(A對照-A樣品)/A對照×100%。

2.3.3 清除羥自由基能力測定

取各濃度的多糖溶液2 mL，分別加入2 mL硫酸亞鐵溶液(6 mmol/L)、2 mL水楊酸(6 mmol/L)、2 mL過氧化氫溶液(6 mmol/L)。以VC作為陽性對照。將混合溶液水浴(37 ℃)0.5 h后于510 nm 波長下測其OD值。

3 結果與分析

3.1 提取溫度對生姜多糖提取率的影響

不同溫度提取的生姜多糖的提取率結果見圖1。

圖1 不同提取溫度下生姜多糖的提取率Fig.1 Extraction rate of ginger polysaccharide at different extraction temperatures

由圖1可知，在料水比和時間相同的情況下，不同溫度所得多糖提取率不同。生姜多糖的提取率大小依次為90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃，提取率分別為7.28%，7.01%，5.32%，3.22%，3.02%。因此，90 ℃為熱水浸提法提取生姜多糖的最適提取溫度。其中90 ℃與80 ℃所得提取率相比差異不顯著(P>0.05)，與70 ℃比較則表現為差異顯著(P<0.05)，而與60，100 ℃相比差異極顯著(P<0.01)。

3.2 提取溫度對體外抗氧化活性的影響

3.2.1 總還原能力

不同溫度下所得生姜多糖的總還原能力結果見圖2。

圖2 不同溫度所得生姜多糖的總還原能力比較Fig.2 Comparison of total reducing ability of ginger polysaccharide obtained at different temperatures

由圖2可知，不同提取溫度所得多糖均有一定的還原能力。且隨著多糖濃度的增大，不同提取溫度所得多糖的總還原能力也不斷增強，總還原能力的強弱依次為80 ℃>90 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃。

3.2.2 清除DPPH能力

不同提取溫度下所得多糖清除DPPH的能力見圖3。

圖3 不同提取溫度所得生姜多糖清除DPPH能力Fig.3 Removal of DPPH of ginger polysaccharide extracted at different extraction temperatures

由圖3可知，不同溫度下所得生姜多糖對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼均有一定的清除能力，且隨多糖濃度的增加而增強。其中，90 ℃時多糖的清除能力最好，在多糖濃度為5 mg/mL時清除率達60.23%。清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼能力的強弱依次為90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃。

3.2.3 清除羥自由基能力

不同提取溫度下所得多糖清除羥自由基的能力見圖4。

圖4 不同提取溫度所得生姜多糖清除羥自由基能力Fig.4 Removal of hydroxyl radical of ginger polysaccharide extracted at different extraction temperatures

由圖4可知，生姜多糖對羥自由基同樣也具有一定的清除能力，且隨多糖濃度的增加而增強。羥自由基的清除能力以溫度為90 ℃時最強，在多糖濃度為5 mg/mL時清除率達66.79%。清除羥自由基能力的強弱依次為90 ℃>70 ℃>80 ℃>100 ℃>60 ℃。

4 結論

王瑤、劉長健、陳丹丹、張晶等[9-12]的研究表明：改變提取條件對植物多糖的提取率及抗氧化活性均有一定程度的影響。如張晶以提取率和氧化活性為指標，確定了40 ℃為桔梗多糖最適提取溫度。王瑤以提取率和抗氧化活性為指標確定了1∶20為熱水浸提法提取桔梗多糖的最適料水比。本研究所得生姜多糖提取率雖低于劉全德等[13]采用的微波超聲協同萃取法，但是高于候英梅等的研究。實驗結果表明：隨著提取溫度的不斷升高，生姜多糖的提取率也不斷升高。但是當溫度達到100 ℃時，多糖的提取率呈下降趨勢。分析原因可能是由于高溫破壞糖苷鍵使多糖變性[14]。對于抗氧化活性指標來說，在清除羥自由基、清除DPPH的測定中，90 ℃所得多糖均表現出較強活性。雖然在總還原能力的測定中80 ℃的總還原能力略高于90 ℃，但是綜合各方面的因素考慮認為90 ℃為熱水浸提法提取生姜多糖的最適溫度。本研究為生姜多糖的開發和有效利用提供了一定的實驗和理論基礎。

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