不同干燥預處理對牛蒡多酚和多糖抗氧化活性的影響

陳 杭，顧 冉，孫丁艷，唐業豪，張建萍，巫永華，劉恩岐

（徐州工程學院 食品與生物工程學院，江蘇 徐州 221018）

0 引言

牛蒡（Arctium lappaL.） 又名東洋參，具有很高的營養和藥用價值，富含酚類、糖類、蛋白質、鈣、鐵、磷、生物堿，以及17 種人體必需的氨基酸[1]。除了鮮食外，主要被加工成牛蒡茶、牛蒡醬、牛蒡酒等產品。

在牛蒡干制品生產中主要有熱風干燥、遠紅外干燥、冷凍干燥、微波真空干燥及幾種干燥的聯合應用等工藝。研究表明不同的干燥預處理，對果蔬干制品的物理化學性質、營養成分及其功能特性具有一定的影響。吳昆明等人[2]研究表明真空冷凍干燥和60 ℃熱風干燥用于苦蕎麥芽干燥時，可最大程度地保持蕎麥芽色澤和活性成分。秦汝蘭等人[3]研究表明不同干燥方法處理后牡丹草中總皂苷、總黃酮及多糖含量有較大差異。吳振等人[4]研究發現不同干燥方式對銀耳多糖含量和抗氧化活性均有顯著影響；蘇敬紅等人[5]研究表明不同干燥方式處理后火龍果莖的總糖含量和抗氧化活性有一定的差異；Fan L P 等人[6]研究發現不同干燥方式對靈芝多糖的理化特性和生物活性均有顯著的影響。譚飔等人[7]研究表明與真空干燥、熱風干燥相比，冷凍干燥對龍眼中總酚的保留最好，而真空干燥和熱風干燥的龍眼果肉中總多酚含量無顯著性差異，且經冷凍干燥處理后的龍眼多酚具有最好的DPPH·能力清除和還原能力。秦丹丹等人[8]研究表明相較于曬干、熱風干燥、冷凍干燥和遠紅外干燥方式處理的無花果，真空干燥所的產品總酚含量最高。董靜等人[9]研究表明熱風干燥法可以保持馬齒莧多糖的含量，而真空干燥法可以保持馬齒莧總酚、多糖、黃酮類化合物的含量。朱翠平等人[10]研究表明不同干燥方式對牛蒡片色澤、多酚、黃酮、多糖含量有一定的影響。試驗分別采用自然晾干（AD）、鼓風干燥（HAD）、遠紅外干燥（FID）、冷凍干燥（FVD）、微波真空干燥（MVD）對牛蒡進行預處理，以體外抗氧化能力為指標，探討不同干燥預處理方法對牛蒡多酚和多糖抗氧化活性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛蒡，購自農副產品批發市場；苯酚，國藥集團化學試劑有限公司提供；30%的過氧化氫（H2O2），Aladdin 公司提供；1,1- 二苯基-2- 苦肼基（DPPH），Sigma 公司提供；葡聚糖、半乳糖醛酸、牛血清蛋白、蘆丁、沒食子酸、福林酚，上海葉源生物科技有限公司提供；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

閃式提取器，河南智晶生物科技發展有限公司產品；TJ-305 型多功能切菜機，廣州市正盈機械設備有限公司產品；L-550 型高速離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司產品；766 型遠紅外電熱恒溫干燥箱，上海索普器械有限公司產品；Alpha plus 型真空冷凍干燥機CHRIST 公司產品；YZWZ-6 型微波真空干燥機，南京磊潤微波設備有限公司產品；BGZ-76型電熱鼓風干燥箱，上海博迅實業有限公司產品；TU-1810 型紫外分光光度計，北京普析通用有限公司產品。

1.3 牛蒡的預處理

將新鮮牛蒡進行清洗，晾干后用切菜機切成約1 mm 小薄片，置于2%的檸檬酸溶液中浸泡10 min，用紗布濾干后，分成5 份，采用不同的干燥方法進行干燥，粉碎，過80 目后置于自封袋中，置于干燥器中保存，備用。試驗所涉及的不同干燥預處理方法為以下5 種：

（1） 自然干燥。將牛蒡片置于陽光下晾曬12 h左右。

（2） 遠紅外干燥。將牛蒡片置于50 ℃遠紅外干燥箱中干燥6 h 左右。

（3） 鼓風干燥。將牛蒡片置于50 ℃鼓風干燥箱中干燥6 h 左右。

（4） 微波真空干燥。將牛蒡片置于真空度為0.08 kPa，溫度50 ℃微波真空干燥箱中干燥50 min。

（5） 冷凍干燥。將牛蒡片在-20 ℃下預冷12 h后置于冷凍干燥機中干燥24 h 左右。

1.4 牛蒡粗多酚和粗多糖樣品的制備

1.4.1 牛蒡粗多酚樣品的制備

采用閃式提取法[11]制備經不同干燥預處理牛蒡的多酚化合物，經提取離心后收集濾液，旋轉蒸發濃縮至膏狀，冷凍干燥，樣品低溫保存備用。其中，自然干燥預處理的多酚命名為ADP，遠紅外干燥預處理的多酚命名為FIDP，鼓風干燥預處理的多酚命名為HADP，微波真空干燥預處理的多酚命名為MVDP，冷凍干燥預處理的多酚命名為FVDP。

1.4.2 牛蒡粗多糖樣品的制備

采用閃式提取法提取牛蒡多糖，醇沉后使用Sevage 試劑（氯仿∶正丁醇=1∶4） 去除蛋白質，真空濃縮、凍干，置于塑封袋中于-20 ℃下冷凍保存。其中自然干燥預處理的多糖命名為APs，遠紅外干燥預處理的多糖命名為FIPs，鼓風干燥預處理的多糖命名為HAPs，微波真空干燥預處理的多糖命名為MVPs，冷凍干燥預處理的多糖命名為FVPs。

1.5 牛蒡粗多酚和粗多糖的主要成分分析

以葡聚糖為標準品，采用苯酚硫酸法測定樣品的多糖含量[12]；參考漆倩涯等人[13]報道的方法測定樣品中蛋白質含量；采用Folin-Ciocalteu 比色法[14]測定樣品中的多酚含量；用Al(NO3)3法[15]測定樣品中的黃酮含量；參考趙鶴鵬等人[16]的方法測定樣品中的糖醛酸含量。

1.6 牛蒡粗多酚和粗多糖體外抗氧化能力測定

在與試驗的基礎上，配制不同質量溶度的牛蒡粗多酚和粗多糖溶液，參考王希等人[17]的方法分析牛蒡多糖對DPPH 自由基清除率能力；參考闕斐等人[18]的方法測定牛蒡多糖清除羥自由基的能力；參考Chow S T 等人[19]報道的方法測定牛蒡多糖的總還原力。

2 結果與分析

2.1 牛蒡粗多酚和粗多糖的提取率及主要成分分析結果

牛蒡多酚和多糖的主要成分分析結果見表1。

由表1 可知，不同干燥預處理所得的牛蒡多糖提取率略有差異，最低為AD，最高的為FVD，但無顯著差異，試驗中發現，AD、HAD、FID 和MVD 所得的產品嚴重收縮、結構致密，可能會影響后續的多糖提取，另外，干燥過程中美拉德反應也會導致多糖的損失。秦汝蘭等人[3]研究發現陰干處理有利于酶進一步降解藥材中的多糖，導致其多糖含量較低。吳振等人[4]研究發現冷凍干燥法處理的銀耳多糖的得率、總糖含量高于其他干燥方式。程毛等人[20]研究表明真空冷凍干燥對柚子皮多糖保留率最高。可能是FVD 所得的產品孔隙多，真空低溫干燥下有利于保護多糖不受破壞。試驗所得的粗多糖中，FVD 的多糖含量顯著高于HAD 的，但與其他干燥方式的無顯著差異。另外，粗多糖中均含有一定的多酚、黃酮、蛋白質和糖醛酸。

表1 牛蒡多酚和多糖的主要成分分析結果/ %

不同干燥方式對牛蒡預處理后粗多酚提取率的影響沒有顯著差異，其中FVD 的最高；粗多酚中MVD 的多酚含量顯著高于AD、HAD 和FID，高于FVD 的，但無顯著差異；可能是由于氧氣和長時間的干燥過程導致多酚類物質發生降解。鄒容等人[21]研究表明熱風干燥過程中，金銀花樣品與氧氣充分接觸，多酚類物質因氧化而損失較多，而在較低溫度及高真空環境下進行的凍干處理，由于低氧含量和多酚氧化酶較為穩定使得樣品中多酚類物質損失較少。高煒等人[22]研究表明相比于冷凍干燥，熱風干燥處理后檸檬片的總酚含量下降，但游離態酚酸和總黃酮含量顯著增加。另外，粗多酚中含有較多的黃酮類成分，也還含有少量的多糖和蛋白類物質。

2.2 抗氧化能力試驗結果

2.2.1 DPPH·清除率效果

DPPH·是以氮為中心的一種穩定自由基，常被用來探討各樣品的體外抗氧化能力。

牛蒡多酚、多糖對DPPH·清除效果見圖1，牛蒡粗多酚抗氧化活性（IC50值） 見表2，牛蒡多糖抗氧化活性（IC50值） 見表3。

圖1 牛蒡多酚、多糖對DPPH·清除效果

表2 牛蒡粗多酚抗氧化活性（IC50 值）

表3 牛蒡多糖抗氧化活性（IC50 值）

由圖1 可知，不同干燥方法預處理后制得的牛蒡多酚和多糖對DPPH·的清除率都呈現出濃度- 劑量關系。表明其具有一定的抗氧化活性。由表2 可知，FVDP 的IC50值最小，為63.73 μg/mL，小于HADP，顯著低于ADP、MVDP 和FIDP，相較于其他的干燥方式，表現出最佳的DPPH·清除效果；由表3 可知，FVPs 對DPPH·清除效果與HAPs 的無差異，顯著低于MVPs、Aps 和FIPs。牛蒡粗多糖清除DPPH·的IC50值從小到大排序為FVPs

2.2.2 羥自由基清除率效果

在生物體內，羥自由基最為活潑，毒性很強，其產生過量時會嚴重傷害機體。

牛蒡多酚、多糖對羥自由基清除效果見圖2。

由圖2 可知，隨著牛蒡多酚和多糖樣品濃度的升高，其對羥自由基清除率也在變大，且呈現出較好的量效關系；由表2 可知，MVDP 的IC50值最小，與FVDP 無顯著差異，FIDP 對羥自由基的清除能力相較于其他方法而言較弱，其IC50值為86.55 μg/mL。由表3 可知，FVPs 的清除·OH 能力最佳，牛蒡粗多糖清除·OH 的IC50值從小到大排序為FVPs

圖2 牛蒡多酚、多糖對羥自由基清除效果

2.2.3 總還原力試驗結果

牛蒡多酚、多糖的總還原力見圖7。

由圖3 可知，牛蒡多酚和多糖的總還原能力具有明顯的量劑關系。由表2 和3 可知，FVDP 和FVPs 的IC50值最小，說明其總還原力最強。牛蒡多酚的總還原從小到大為FVDP

圖3 牛蒡多酚、多糖的總還原力

綜上所述，不同的牛蒡多酚和多糖組分都表現出較好的抗氧化能力，但是同一樣品對不同抗氧化體系的抗氧化能力有所差異，可能是由于樣品中還含有其他的成分，總體而言，冷凍干燥處理后的樣品抗氧化能力最強，說明這種干燥方式對保護牛蒡的活性成分最好，與許多研究結果一致，Wang Y 等人[23]研究表明冷凍干燥獲得的茶葉多糖對金屬螯合和超氧自由基的清除能力較強，而真空干燥的對α -糖苷酶和α - 淀粉酶的抑制能力較強。陳歡等人[24]研究表明真空冷凍干燥制備的川芎多糖抗氧化最強。吳振等人[4]研究發現冷凍干燥法處理的銀耳多糖抗氧化活性高于熱風和真空干燥。蘇敬紅等人[5]研究發現真空冷凍干燥對火龍果莖多糖體外抗氧化活性和降血糖活性最強，是干燥新鮮火龍果莖的最佳方式。譚飔等人[7]研究表明冷凍干燥處理后的龍眼多酚清除DPPH 自由基能力、還原能力（FRAP） 顯著高于真空干燥和熱風干燥處理的樣品，但對清除ABTS 自由基能力無顯著差預。鄒容等人[21]研究表明真空冷凍干燥處理金銀花多酚提取物的DPPH·，·OH 及ABTS+清除能力均最強。但遲曉君等人[25]研究發現微波干燥的老山芹的·OH 和O2-清除率最好，不同的研究結果可能與原料特性相關。

3 結論

采用自然晾干（AD）、鼓風干燥（HAD）、遠紅外干燥（FID）、冷凍干燥（FVD） 和微波真空干燥（MVD） 對新鮮牛蒡進行干燥處理，利用閃式提取制備牛蒡多酚和多糖，以DPPH·、·OH 清除率和總還原力為指標，分析各組分的抗氧化能力，探討不同干燥預處理方法對牛蒡多酚和多糖抗氧化活性的影響。結果表明，經不同干燥預處理后牛蒡多酚的提取率和抗氧化活性略有不同，其中FVD 的提取率最高，為31.12%；經冷凍干燥預處理后提取的牛蒡多酚對DPPH·清除能力最佳，IC50值為63.73 μg/mL，并具有最強的總還原力，IC50值為3.79 mg/mL；MVD的·OH 清除能力最優，其IC50值為69.31 μg/mL。對于牛蒡多糖，經FVD 的提取率最高，其DPPH·，·OH清除率和總還原力都最佳，IC50分別為0.98，2.21，2.20 mg/mL。結果表明，不同干燥預處理會影響牛蒡多酚和多糖的提取率和抗氧化能力，比較而言，FVD 影響最小，是牛蒡干燥的最佳方式。