不同加工輔料對玉米肽（＜1 kDa）抗氧化性的影響

劉帥言，馮萌萌，杜晶芳，肇 萍，張 正，于亞莉

（吉林大學食品科學與工程學院，吉林長春 130062）

玉米是營養價值最高、保健作用最好的粗糧佳品。據研究表明，每100 g玉米中含蛋白質8.5 g，還含有多種維生素、煙酸，以及微量元素硒、鎂等。胚芽含52%不飽和脂肪酸，是精米精面的4～5倍。但隨著近年來人們物質生活提高，玉米不再是主糧，其主要用途是作為飼料直接喂養禽畜。因此，玉米營養價值的實際利用率很低，造成資源浪費，發展玉米深加工業是我國經濟發展到現階段的必然選擇。

玉米深加工產品主要有玉米蛋白粉、玉米淀粉、食用酒精、玉米油等數千個品種[1]。其中，玉米蛋白以其獨特的理化特性在食品和生物制藥領域頗受關注。玉米蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性等，是一種公認安全（GRAS）的生物材料；其次，玉米蛋白具有強疏水性和獨特溶解性，可作疏水性藥物或功能活性成分的理想載體；與其他動植物蛋白相比，玉米蛋白被腸胃消化所需時間較長，利于口服藥物中功能活性成分在體內的緩慢釋放。玉米肽以玉米蛋白粉為原料，經蛋白酶酶解或微生物發酵，再經分離、超濾和層析等手段分離純化的低分子質量的寡肽混合物。近年來，研究人員開始使用不同方法將玉米蛋白制成不同類型的生物活性肽。這種小分子質量的肽（2～7個氨基酸組成）比蛋白質的生物效價高，可制作不同的功能性食品[2]。

綜上所述，玉米肽的研究大多集中于玉米肽的制備和其生物活性的探究上。但是，對于玉米肽產品在生產加工過程中加工條件及產品配料對玉米肽生物活性的影響研究卻不多。同時，玉米肽產品劑形多樣，包含粉劑、片劑、膠囊、沖劑及水劑（即口服液）等。其中，水劑以高效吸收的特點[3]得到消費者的認可。因此，試驗以玉米肽（＜1 kDa）ABTS自由基清除活性為考查指標，探究水質、穩定劑、食用酸和靜置時間對其抗氧化活性的影響，可有效延伸玉米深加工產業鏈，提高副產物綜合利用效率，以期為最大限度發揮玉米肽的抗氧化活性提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米肽（由玉米胚芽堿溶蛋白提取，含量為90%，溶解性49%），吉林大學營養與功能研究室提供。

怡寶純凈水、農夫山泉、泉陽泉，均購于當地超市；CMC、黃原膠、明膠，榮昇生物科技有限公司提供；檸檬酸、DL-蘋果酸，均為國產食品級，河南永順化工有限公司提供；PBS，上海立菲生物技術有限公司提供；海藻酸鈉，西隴化工股份有限公司提供；ABTS、過硫酸鉀等，均為分析純。

1.2 儀器與設備

SynergyHT型酶標儀，BioTek公司產品；XMTD-8222型水浴鍋，上海精宏實驗設備有限公司產品；ME203E型電子天平，瑞士梅特勒托利多公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 ABTS自由基清除率的測定

用蒸餾水配制7 mmol/L的ABTS溶液，將7 mmol/L ABTS溶液和過硫酸鉀溶液（終濃度為2.45 mmol/L）按1∶1的體積比混合，配制得到ABTS儲備液，在室溫條件下避光靜置12～16 h后，用0.2 mol/L磷酸鹽緩沖液（PBS，pH值7.4）將ABTS儲備液稀釋一定倍數（20～30倍），使其在波長734 nm處的吸光度為0.70±0.02左右，形成ABTS工作液。用移液槍吸取180μL的ABTS工作液至96孔板各孔中，然后每孔加入20μL樣品溶液，振蕩10 s后，測定反應體系在波長734 nm處的吸光度。ABTS工作液現用現配。

試驗分為3組：①空白組。每孔加200μL PBS溶液。②對照組。180μL ABTS工作液加20μL PBS溶液。③試驗組。180μL ABTS工作液加20μL樣品溶液（稀釋20倍）。每個樣品濃度設置6個復孔，取平均值。ABTS自由基清除率計算公式如下：

式中：AS——試驗組；

AC——對照組；

AB——空白組。

1.3.2 不同水質對玉米肽的抗氧化活性的影響

分別量取玉米肽溶液100μL于4個1.5 mL塑料管中，分別用去離子水、怡寶純凈水、農夫山泉和泉陽泉將其稀釋20倍后，將4組樣品常溫靜置2 h后檢測其ABTS自由基清除率。

1.3.3 穩定劑的種類和添加量對玉米肽的抗氧化穩定性的影響

分別量取玉米肽溶液各3 mL于25個試管中，并向其中加入0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的海藻酸鈉、CMC、黃原膠、明膠，室溫靜置2 h，同理將樣品稀釋20倍后測定其ABTS自由基清除率。

1.3.4 不同食用酸對玉米肽的抗氧化活性的影響

分別量取玉米肽溶液各3 mL于10個試管中，向其中添加檸檬酸、蘋果酸，使得檸檬酸和蘋果酸的質量分數分別為0，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%。室溫靜置2 h，將樣品稀釋20倍后測定其ABTS自由基清除率。

1.4 統計分析

所有試驗均進行3次平行，試驗結果以平均值±標準差表示。試驗結果采用SPSS 22.0軟件進行顯著性差異分析，以p＜0.05作為差異具有統計學意義的判斷標準。

2 結果與分析

2.1 不同水質對玉米肽的抗氧化穩定性的影響

水質對玉米肽抗氧化活性的影響見圖1，不同水質中礦物質及金屬組成一覽表見表1。

圖1 水質對玉米肽抗氧化活性的影響

表1 不同水質中礦物質及金屬組成一覽表 /mg·mL-1

從圖1可以看出，采用去離子水（電導率小于0.1μs/cm）配制的玉米肽水溶液的抗氧化活性最高，ABTS自由基清除率達到88%，其次依次為怡寶純凈水（ABTS自由基清除率86%）、泉陽泉水（產自吉林省白山市，ABTS自由基清除率81%）、農夫山泉礦泉水（產自吉林長白山，ABTS自由基清除率80%），自來水中含雜質過多，故不參與討論。與怡寶純凈水相比，用農夫山泉及泉陽泉配置的玉米肽水溶液的抗氧化活性顯著降低（p＜0.05）。其原因可能是農夫山泉及泉陽泉中的礦物元素、金屬離子含量高于去離子水及怡寶純凈水（表1）。研究表明，辣木籽肽可與金屬離子的螯合反應，形成部分絮凝產物，一定程度上降低了上清液中肽的含量，因此其抗氧化活性下降。隨著Ca2+，Mg2+，Zn2+，K+濃度的升高，辣木籽肽的抗氧化活性略有降低。一些研究發現，金屬離子與肽類的配位發生在氨基、亞氨基或羧基上，以單齒共價鍵的形式鍵合[4]，也有報道認為螯合反應較復雜，涉及到金屬離子與肽類氨基及羧基的配位結合，金屬離子與肽類羧基的離子鍵結合，還包括肽對金屬離子的吸附作用。究其原因，金屬離子會對其有較強親和能力的氨基酸的氨基N原子和羧基O原子形成配位鍵，使肽的空間結構發生改變，從而影響其抗氧化活性。綜上所述，與去離子水及怡寶純凈水相比，由于農夫山泉、泉陽泉中富含金屬離子、礦物質，這些礦物質可能與玉米肽結合形成螯合物，改變了玉米肽的空間結構，從而降低其抗氧化活性。

2.2 穩定劑種類和添加量對玉米肽的抗氧化活性的影響

有研究表明，當分子量小于1 kDa的玉米肽溶液中不加入任何穩定劑時，其平均ABTS自由基清除率為88.79%。

穩定劑種類和添加量對玉米肽抗氧化活性的影響見圖2。

圖2 穩定劑種類和添加量對玉米肽抗氧化活性的影響

從圖2可以看出，海藻酸鈉使玉米肽抗氧化活性略有升高，CMC和明膠的差異性不顯著（p＞0.05）。4種穩定劑均為助抗氧化劑，自身抗氧化性較弱。當添加0.1%海藻酸鈉時，玉米肽自由基清除率達到90%，隨著海藻酸鈉添加量的增加，玉米肽的ABTS自由基清除率明顯下降；而采用CMC和黃原膠為穩定劑時，樣品的ABTS自由基清除率均呈先增加后下降趨勢；以明膠作為穩定劑時，玉米肽ABTS自由基清除率同樣呈下降趨勢。穩定劑的添加造成玉米肽抗氧化活性的降低，其原因可能是穩定劑在溫和的條件下，在溶液中形成水凝膠的三維網狀結構，這種結構可能將玉米肽的活性部位覆蓋或包裹，從而阻礙了其ABTS自由基清除能力。4種穩定劑中，對玉米肽抗氧化活性影響最小的為海藻酸鈉，且當其添加量為0.1%時，玉米肽ABTS自由基清除率為90%。

2.3 不同食用酸對玉米肽抗氧化活性的影響

食用酸種類及添加量對玉米肽抗氧化活性的影響見圖3。

圖3 食用酸種類及添加量對玉米肽抗氧化活性的影響

從圖3可以看出，采用2種常見食用酸作用于玉米肽溶液。試驗以不加入食用酸的玉米肽溶液作為空白對照，其ABTS自由基清除率為90.12%±1.7%。玉米肽抗氧化活性隨酸味劑添加量增加而減弱，經蘋果酸和檸檬酸處理后，其ABTS自由基清除率均顯著下降（p＜0.05）。相同劑量下，檸檬酸（0.6%）對ABTS自由基清除活性破壞力最強，可降至72%。相較于檸檬酸，蘋果酸則對玉米肽的抗氧化活性造成的損失較小。究其原因，檸檬酸自身不具有還原性，但可能因為檸檬酸和蘋果酸的添加使反應體系中的pH值降低。在酸性條件下，肽段中的氨基（-NH2）和羧酸根（-COO-）會質子化，從而降低了其螯合金屬離子（脂質氧化的催化劑）的能力，故其抗氧化能力下降，導致玉米肽清除ABTS自由基的能力降低。

3 結論

通過考查水質、穩定劑、食用酸及靜置時間對玉米肽抗氧化活性的影響可知，不同水質中，去離子水及純凈水配置玉米肽溶液，可保持較高的抗氧化活性；海藻酸鈉是保護玉米肽抗氧化活性最有效的食品穩定劑；食用酸中的蘋果酸對玉米肽的ABTS自由基清除率破壞較小。研究為玉米肽飲料制備中加工條件的設定及配料的選擇提供理論依據。