干与鲜马齿苋多糖抗氧化动力学研究

发布时间：2022-06-15

　　摘 要: 分别采用新鲜和干制马齿苋酶解提取马齿苋多糖，比较干、鲜马齿苋多糖的得率和抗氧化性。结果表明: 鲜榨马齿苋多糖的提取率为 12. 51 g /kg( 鲜计) ，干制马齿苋多糖的提取率为 4. 88 g /kg( 鲜计) ，鲜马齿苋多糖提取率远高于干马齿苋多糖的提取率。多糖质量浓度为 1. 196 g /L，在反应 2 min 时干马齿苋多糖对 OH 自由基的清除率为 53. 4 % ，鲜马齿苋多糖为 68. 4 % ; 在反应 60 min 时干马齿苋多糖对 Ce( Ⅳ) 还原率为 66. 2 % ，鲜马齿苋多糖为 69. 2 % 。干、鲜马齿苋多糖清除 OH 自由基和还原 Ce( Ⅳ) 的能力均随质量浓度的增大而增大，鲜马齿苋多糖的抗氧化性强于干马齿苋多糖，反应均接近一级反应动力学方程。

　　关键词: 马齿苋; 多糖; 抗氧化; 动力学

　　马齿苋( Portulaca oleracea L. ) 为马齿苋科马齿苋属，是中国卫生部划定的药食同源的 101 种植物之一。马齿苋含有丰富的多糖、黄酮类、生物碱类、香豆素类、萜类、有机酸类等生物活性物质[1]。马齿苋多糖( Portulaca oleracea polysaccharides，POPs) 是其主 要 活 性 成 分 之 一，具 有 抗 衰 老、保 护 心 血管[2]、抗 菌、抗 病 毒[3]、降 血 糖、降 血 脂、免 疫 调节[4]、抗氧化[5]、抗癌[6]、神经保护[7]等医疗保健作用。马齿苋多糖的抗氧化作用与其多糖的含量、提取方式、贮存时间及温度等有关，已有研究表明干、鲜马齿苋的抗菌性不同[8]，而用新鲜、干制马齿苋提取的多糖的抗氧化性比较研究至今未见。前期我们研究了干制后马齿苋多糖和鲜榨马齿苋多糖的提取工艺，现比较这 2 种不同前处理后提取的马齿苋多糖对 OH 自由基的清除作用和对 Ce ( Ⅳ) 的还原能力以及其抗氧化动力学，为高效利用马齿苋多糖的抗氧化性提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1. 1 材料与仪器

　　马齿苋，采于嘉兴职业技术学院; 无水乙醇、葡萄糖、浓硫酸、苯酚、水杨酸、过氧化氢、FeSO4 ·7H2O、 Na2 SO4、Ce( SO4 ) 2·4H2O，分析纯。

　　DK-S24 型恒温水浴锅、DGG-9240BD 型电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司; UV1800PC 紫外可见分光光度计，上海色谱仪器有限公司; ATY224 分析天平，日本岛津; CR21N 高速冷冻离心机，日本日立; R-210 旋转蒸发器，瑞士步琪; JYZ-E6 九阳原汁机，九阳股份有限公司; Millipore 超纯水仪、Smartpark DQ3 纯水柱，美国密理博公司。

　　1. 2 试验方法

　　1. 2. 1 马齿苋多糖的提取

　　将同一时间采摘的新鲜马齿苋地上部分分成质量相等的 2 份: 一份干制后酶解提取马齿苋多糖[9]( 以下称干马齿苋多糖) ，一份新鲜压榨后酶解提取马齿苋多糖[10]( 以下称鲜马齿苋多糖) 。干、鲜马齿苋多糖提取液在 60 ℃下旋转蒸发浓缩后，加入 4 倍体积的无水乙醇醇沉，置于 4 ℃ 冰箱过夜后冷冻离心( 10 000 r/min，8 min) 分离马齿苋多糖，马齿苋多糖在 60 ℃ 下干燥至恒重，置于 4 ℃ 冰箱备用。

　　1. 2. 2 抗氧化性测定

　　准确称取干马齿苋多糖 0. 239 1 g、鲜马齿苋多糖 0. 239 3 g，分别用超纯水于 100 mL 容量瓶中定容，取此溶液进行抗氧化试验。采用水杨酸捕获法测定马齿苋多糖对 OH 自由基的清除率[11]，采用 CERAC 法利用 Ce( Ⅳ) /Ce( Ⅲ) 之间的转化度，评价马齿苋多糖的还原能力[12]。

　　1. 2. 3 抗氧化动力学研究

　　1. 2. 3. 1 清除 OH 自由基的动力学

　　以 2. 0 mmol /L FeSO4 ∶ 3. 0 mmol /L H2O2 ∶ 3. 0 mmol /L水杨酸 = 1 ∶ 1 ∶ 1的体积比加入到烧杯中 ( 按此顺序逐级混合摇匀) ，再用超纯水稀释到 波长 510 nm 处 吸 光 度 为 ( 0. 68 ± 0. 01) 。移 取 此 液 10. 00 mL于 10 mL 比色管中，分别加入 1. 00 mL 质量浓度为 0. 598、0. 957、1. 196 g /L 的马齿苋多糖溶液，摇匀，测定在波长 510 nm 处其吸光度随时间的变化。

　　1. 2. 3. 2 还原 Ce( Ⅳ) 的动力学

　　按 1. 2. 2 法配制检测试剂，再用超纯水稀释到波长 320 nm 处吸光度为( 0. 74 ± 0. 01) 。移取此反应液 10. 00 mL 于 10 mL 比 色 管 中，分 别 加 入 1. 00 mL质量浓度为 0. 598、0. 957、1. 196 g /L 的马齿苋多糖溶液，摇匀，测定在波长 320 nm 处其吸光度随时间的变化。

　　1. 3 数据处理

　　试验记录数据用 Excel 2010 处理，由 Origin 9. 0 作图。拟合直线及拟合参数都用 Origin 9. 0 软件生成。

　　2 结果与分析

　　2. 1 马齿苋多糖的提取率按

　　1. 2. 1 方法提取的干马齿苋多糖的提取率为 4. 88 g /kg ( 鲜 计) ，鲜马齿苋多糖的提取率为 12. 51 g /kg( 鲜计) ，显然鲜马齿苋多糖的提取率远高于干马齿苋多糖的提取率。

　　2. 2 马齿苋多糖抗氧化能力

　　2. 2. 1 对 OH 自由基的清除能力

　　图 1 是马齿苋多糖质量浓度为 0. 479 g /L 的不同体积干、鲜马齿苋多糖对 OH 自由基的清除效果。由图 1 可知: 干、鲜马齿苋多糖随体积的增加对 OH 自由基的清除率都增大，相同体积下，鲜马齿苋多糖对 OH 自由基的清除率大于干马齿苋多糖，在多糖体积为 0. 5 mL 时，鲜马齿苋多糖对 OH 自由基清除率为 37. 7 % ，而干马齿苋多糖为 20. 3 % 。鲜马齿苋多糖的抗氧化性强于干马齿苋多糖。

　　2. 2. 2 对 Ce( Ⅳ) 的还原能力

　　由图 2 可知: 随着马齿苋多糖体积( 多糖质量浓度为 0. 479 g /L) 的增加对 Ce( Ⅳ) 的还原能力增强。相同质量浓度下，鲜马齿苋多糖对 Ce( Ⅳ) 的还原率大于干马齿苋多糖，且随着体积的增加，还原率增加较 干 马 齿 苋 多 糖 快。在多糖加入体积为 0. 5 mL时，鲜 马 齿 苋 多 糖 对 Ce ( Ⅳ) 还 原 率 为 41. 6 % ，而干马齿苋多糖为 19. 7 % 。鲜马齿苋多糖的还原性强于干马齿苋多糖。

　　干、鲜马齿苋多糖都具有较好的抗氧化能力，鲜马齿苋多糖的抗氧化性强于干马齿苋多糖，可能是由于鲜榨和干制导致提取的马齿苋多糖的组成和结构的不同，这可以从紫外扫描图 3 看出，在相同质量浓度( 0. 479 g /L) 下，在波长 220 ～ 340 nm 处干马齿苋多糖的吸光度低于鲜马齿苋多糖，在 200 ～ 220 nm处干马齿苋多糖的吸光度高于鲜马齿苋多糖。

　　2. 3 马齿苋多糖抗氧动力学特征分析

　　2. 3. 1 马齿苋多糖清除 OH 自由基的反应动力学

　　马齿苋多糖与 OH 自由基反应后使其溶液褪色，吸光度降低，溶液退色越明显则表明所检测物质的抗氧化能力越强。不同质量浓度干、鲜马齿苋多糖清除 OH 自由基反应的吸光度随时间的变化见图 4，在起初 2 min 内随反应时间的增加反应体系的吸光度迅速降低，而 2 min 后随着反应时间的延长，吸光度缓慢减小。在 反 应 2 min 时，质 量 浓 度 为 0. 598、0. 957、1. 196 g /L，干马齿苋多糖对 OH 自由基的清除率分别为 7. 5 % 、32. 8 % 、53. 4 % ，鲜马齿苋多糖则分别为 7. 6 % 、46. 2 % 、68. 4 % ; 在 60 min 时，干马齿苋多糖对 OH 自由基的清除率分别是 34. 5 % 、48. 0 % 、60. 8 % ，鲜马齿苋多糖分别是 48. 7 % 、64. 2 % 、77. 7 % 。同一时间相同质量浓度多糖对 OH 自由基的清除率为鲜马齿苋多糖大于干马齿苋多糖。

　　本文来源于：《粮食与油脂》(月刊)1987年创刊，是粮食、油脂及相关食品等专业的科技综合性期刊。主要内容有粮油新产品开发、粮油加工、粮油资源利用、粮油生物工程、粮油检测、功能性食品、食品添加剂、粮油市场、行情分析、市场评论、国际粮油食品信息等。

　　由图 4 可知: 0 ～2 min 内吸光度急剧下降，由于扫描设置的时间间隔为 1 min，所以动力学方程无法拟合。反应 2 min 后的曲线，由一级动力学反应所得直线的回归系数较零级动力学反应要大，即线性关系要好，一级反应动力学方程( A = kAk0t ，A 为吸光度，k0 为速率常数) 拟合，速率常数和回归系数 R2 见表 1，所得回归系数均大于 0. 988 7，所以 2 min 后，OH 自由基清除率与反应时间之间的关系模型可以通过一级动力学反应来建立。在 2 min 后，随多糖的质量浓度增大，反应速率常数绝对值减小，其抗氧化能力减弱，但起初 2 min 内，随多糖质量浓度的增加抗氧化性增大极显著，总的结果是随多糖质量浓度的增加，抗氧化性增强。相同质量浓度的鲜马齿苋多糖的速率常数的绝对值大于干马齿苋多糖，所以其抗氧化能力强于干马齿苋多糖，这与 OH 自由基清除率的结论一致。

　　2. 3. 2 马齿苋多糖还原 Ce( Ⅳ) 的反应动力学

　　Ce( Ⅳ) 被还原为 Ce( Ⅲ) 后溶液颜色变浅，吸光度降低，溶液褪色越明显则表明所检测物质的还原能力越强。不同质量浓度的干、鲜马齿苋多糖还原 Ce( Ⅳ) 的能力随时间的变化如图 5 所示。由图 5 可知: 随着多糖质量浓度的增加，吸光度减小，即还原性增强。在反应 2 min 时，质量浓度为 0. 598、 0. 957、1. 196 g /L 干马齿苋多糖对 Ce( Ⅳ) 还原率分别为3. 4 % 、6. 8 % 、8. 2 % ，鲜马齿苋多糖则分别为 4. 4 % 、7. 2 % 、8. 8 % ; 在反应 60 min 时，干马齿苋多糖对 Ce ( Ⅳ) 还原率分别为 38. 4 % 、58. 4 % 、 66. 2 % ，鲜马齿苋多糖分别为46. 9 % 、65. 1 % 、 69. 2 % 。同一时间相同质量浓度的鲜马齿苋多糖对 Ce( Ⅳ) 还原率大于干马齿苋多糖，鲜马齿苋多糖对 Ce( Ⅳ) 还原能力强于干马齿苋多糖。

　　根据一级反应的特点，反应速率与反应物质量浓度的一次方成正比，不同质量浓度所拟合的曲线均为线性关系良好的直线，回 归 系 数 R2 均 大 于 0. 9968( 见表 2) ，所以马齿苋多糖还原 Ce( Ⅳ) 的反应符合一级动力学反应。由表 2 的速率常数可知: 质量浓度相同时鲜马齿苋多糖速率常数绝对值大于干马齿苋多糖，即鲜马齿苋多糖对 Ce( Ⅳ) 还原能力强于干马齿苋多糖; 随着质量浓度的增加，速率常数的绝对值增加，还原能力增强。

　　3 结论

　　在所试条件下，0 ～ 2 min 内马齿苋多糖清除 OH 自由基的反应速率比较快，且随多糖质量浓度的增加反应速率加快。在 2 min 后，干、鲜马齿苋多糖清除 OH 自由基的动力学曲线接近一级反应，且随多糖质量浓度的增大，反应速率常数绝对值减小，其抗氧化能力减弱。相同质量浓度的鲜马齿苋多糖的速率常数的绝对值大于干马齿苋多糖，因此鲜马齿苋多糖清除 OH 自由基的能力强于干马齿苋多糖。马齿苋多糖还原 Ce( Ⅳ) 的动力学过程符合一级反应，随多糖质量浓度的增加反应速率常数的绝对值增加，还原能力增强。同一质量浓度鲜马齿苋多糖的速率常数的绝对值大于干马齿苋多糖，所以还原 Ce( Ⅳ) 的能力强于干马齿苋多糖。

　　鲜马齿苋酶解多糖的提取率明显高于干制后的提取率，且鲜马齿苋多糖的抗氧化性强于干马齿苋多糖，因此最好用新鲜马齿苋提取多糖，且低碳环保。——论文作者：陈 凌，贺伟强，曹巧巧

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