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(濟寧學(xué)院生命科學(xué)與工程系,山東曲阜 273155)

紫甘藍(lán)多酚的體外抗氧化能力及抑菌作用

劉靜,李湘利,梁寶東,李奧迪

(濟寧學(xué)院生命科學(xué)與工程系,山東曲阜 273155)

紫甘藍(lán),多酚,抗氧化性,自由基,油脂氧化,抑菌性

多酚是多羥基酚類化合物的總稱,是植物體內(nèi)的一種次級代謝產(chǎn)物[1],主要包括兒茶酚、沒食子酸、多巴酚、兒茶素和表兒茶素等[2]。多酚是一類具有較強抗氧化活性的植物營養(yǎng)素,具有抗腫瘤、抗氧化、抗動脈粥樣硬化、抑菌、抗病毒等多種生理功能[3],對人體健康具有積極的作用,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、食品和日用化工等相關(guān)領(lǐng)域,是天然產(chǎn)物研究的熱點之一[4]。

紫甘藍(lán)(BrassicaoleraceaL.),又名紫包菜,屬十字花科蕓薹屬植物,在我國廣泛種植,是餐桌上的美食佳肴[5]。研究表明[6-7],紫甘藍(lán)具有強的抗腫瘤、抗氧化、抗突變、抗炎等活性,極具保健價值。紫甘藍(lán)中花青素屬酚類化合物中黃酮類,含量較高,具有明顯的抑菌和抗氧化功效[8-9],其功效源于酚類物質(zhì)對自由基的強清除能力[10-11]。國內(nèi)外對紫甘藍(lán)的研究多集中于花色苷類物質(zhì)的提取和組分分析[7],但對紫甘藍(lán)多酚化合物的體外抗氧化作用和抑菌特性的研究尚未見報道。為此,對乙醇提取紫甘藍(lán)多酚的體外抗氧化作用和抑菌活性進行了系統(tǒng)研究,旨在促進天然抗氧化劑的開發(fā)與應(yīng)用,為紫甘藍(lán)的高值化加工利用和體內(nèi)抗氧化活性研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫甘藍(lán)、芝麻油、豬油 市售;枯草桿菌(Bacillussubtilis)、醋酸菌(Aceticacidbacteria)、大腸桿菌(Escherichiacoli)、釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae) 本校微生物學(xué)實驗室保存;DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼) Sigma分裝;其他試劑 國產(chǎn)分析純。

FA2004N電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司;FCD2000恒溫干燥箱 上海瑯玕實驗設(shè)備有限公司;RE-201B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 南京金正教學(xué)儀器有限公司;723PC分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;TU-1900紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紫甘藍(lán)多酚的提取與測定 新鮮紫甘藍(lán)于65 ℃烘干至恒重后研磨制粉,以50%乙醇為溶劑,按料液比1∶20于40 ℃水浴浸提40 min(浸提2次)[12],真空抽濾,60 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇,濃縮液經(jīng)冷凍干燥即得多酚干品,用于測定其抗氧化活性和抑菌特性。多酚含量的測定采用Folin-Ciocaltue比色法[13],測定765 nm的吸光值,以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo),吸光值為縱坐標(biāo),繪制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=1.3603x+0.0264,相關(guān)系數(shù)R2=0.9945,線性范圍為0～0.6 mg/mL,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算多酚濃度。

1.2.2 紫甘藍(lán)多酚清除自由基實驗

1.2.2.1 DPPH·清除能力的測定 參照文獻[14]的方法略調(diào)整,于2 mL 0.04 mg/mL DPPH溶液中加入2 mL濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/mL的紫甘藍(lán)多酚溶液,室溫反應(yīng)30 min后于517 nm下測定吸光度(A1);以2 mL無水乙醇為空白,測定吸光度(A0),同時以VC為對照,計算DPPH·清除率。

DPPH·清除率(%)=[1-(A1/A0)]×100

1.2.2.2 ·OH清除能力的測定 于試管中加入濃度均為6 mmol/L的 FeSO4溶液、H2O2溶液和水楊酸溶液各2 mL,37 ℃水浴30 min,冷卻后于510 nm測定吸光度(A0);然后加入2 mL紫甘藍(lán)多酚溶液,37 ℃水浴30 min,測定510 nm處的吸光度(A1),同時以VC作對照[15],計算·OH清除率。

·OH清除率(%)=[(A0-A1)/A0]×100

1.2.2.4 H2O2清除能力的測定 用0.05 mol/L pH7.4的磷酸緩沖液配制40 mmol/L的H2O2溶液,取1.2 mL于各試管中,分別加入2.0 mL紫甘藍(lán)多酚溶液,室溫靜置10 min 后,測定230 nm處的吸光度(A1)。以蒸餾水代替樣液為空白,測定吸光度(A0),以VC為對照[16],計算H2O2清除率。

H2O2清除率(%)=(1-A1/A0)×100

1.2.2.5 總還原能力的測定 按照文獻[17]的方法略調(diào)整,分別取2.5 mL不同濃度的紫甘藍(lán)多酚溶液依次加入2.5 mL磷酸緩沖液(pH6.6)和2.5 mL 1%鐵氰化鉀溶液;50 ℃水浴15 min后加入2.5 mL 10%三氯乙酸溶液,取5 mL混合液加5 mL蒸餾水和1 mL 0.1%的三氯化鐵溶液,700 nm測定吸光度,以蒸餾水做空白,以VC為對照。

1.2.3 紫甘藍(lán)多酚抗油脂氧化實驗 采用烘箱強化法[18],稱取芝麻油、豬油各20.0 g,分別加入質(zhì)量濃度0.5%紫甘藍(lán)多酚,混勻后于65 ℃強化保存,以空白油脂為對照,與VC、VE處理的油脂對比,每隔24 h攪拌5 min并交換樣品在烘箱中的位置,參照GB/T 5538-2005的碘量法測定過氧化值(POV),用POV表示氧化速度,衡量抗油脂氧化活性。

1.2.4 紫甘藍(lán)多酚體外抑菌實驗 采用抑菌圈實驗法[19]將釀酒酵母接種到酵母菌培養(yǎng)基,28 ℃培養(yǎng)48 h;醋酸菌、枯草桿菌、大腸桿菌接種到細(xì)菌培養(yǎng)基,37 ℃培養(yǎng)24 h。長出菌落后,各挑取1環(huán)菌種于9 mL無菌生理鹽水中,振蕩搖勻即得菌懸液,濃度約為106～108CFU/mL。將直徑10 mm的無菌定性濾紙片在紫甘藍(lán)多酚溶液中浸泡30 min。取1 mL供試菌液涂布培養(yǎng)基,將浸泡多酚的濾紙片貼于含菌平板上,每平板3片,以浸泡無菌水的濾紙片為對照。釀酒酵母平板28 ℃倒培養(yǎng)72 h、細(xì)菌平板37 ℃倒培養(yǎng)48 h后測量抑菌圈直徑,觀測有無抑菌作用。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法 各處理重復(fù)三次,用IBM SPSS Statistics 22.0軟件進行結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫甘藍(lán)多酚對自由基的清除作用

2.1.1 紫甘藍(lán)多酚對DPPH·的清除能力 由圖1可知,紫甘藍(lán)多酚對DPPH·具有一定的清除作用,在所試濃度范圍內(nèi),隨紫甘藍(lán)多酚濃度的增加,DPPH·清除率增加,對DPPH·的清除能力與多酚濃度呈正相關(guān)(p<0.05);紫甘藍(lán)多酚濃度為0.5 mg/mL時,DPPH·清除率為40.81%,而低于同濃度VC對DPPH·的清除能力(p<0.05)。

圖1 紫甘藍(lán)多酚對DPPH·的清除能力Fig.1 DPPH· Scavenging of purple cabbage polyphenol

2.1.2 紫甘藍(lán)多酚對·OH的清除能力 由圖2可知,紫甘藍(lán)多酚對·OH有一定的清除作用,在所試多酚濃度內(nèi),對·OH的清除能力隨多酚濃度的增加呈上升趨勢;紫甘藍(lán)多酚濃度為0.5 mg/mL時,·OH的清除率為28.03%,而低于同濃度VC對·OH的清除能力(p<0.05)。

圖2 紫甘藍(lán)多酚對·OH的清除能力Fig.2 ·OH Scavenging of purple cabbage polyphenol

圖3 紫甘藍(lán)多酚對的清除能力Fig.3 · Scavenging of purple cabbage polyphenol

2.1.4 紫甘藍(lán)多酚對H2O2的清除能力 由圖4可知,紫甘藍(lán)多酚對H2O2的清除能力較強,在所試濃度范圍內(nèi),H2O2清除率隨多酚濃度的增加而增大;紫甘藍(lán)多酚濃度為0.5 mg/mL時,H2O2清除率為44.18%,而低于同濃度VC對H2O2的清除能力(p<0.05)。

圖4 紫甘藍(lán)多酚對H2O2的清除能力Fig.4 H2O2 Scavenging of purple cabbage polyphenol

2.1.5 紫甘藍(lán)多酚的總還原能力 由圖5可知,隨多酚濃度的增加,吸光度值增大,紫甘藍(lán)多酚濃度為0.5 mg/mL時,吸光度為0.616,這表明紫甘藍(lán)多酚具有較強的還原能力,但低于同濃度VC的總還原能力(p<0.05)。

圖5 紫甘藍(lán)多酚的總還原力Fig.5 Reducing capacity of purple cabbage polyphenol

2.2 紫甘藍(lán)多酚對油脂氧化的抑制作用

2.2.1 紫甘藍(lán)多酚對芝麻油的抗氧化效果 由圖6可知,紫甘藍(lán)多酚對芝麻油有一定的抗氧化作用。隨強化時間的延長,紫甘藍(lán)多酚的抗氧化性減弱,強化120 h處理的POV為7.10 meq/kg,同濃度的VE和VC處理仍具有較高的抗氧化性(p<0.05),這是因為芝麻油在長時間強化處理中被氧化產(chǎn)生大量的自由基,POV值逐漸增大;多酚、VC和VE對自由基的清除作用的差異與氧化產(chǎn)生的自由基種類和數(shù)量有關(guān)[20]。

圖6 紫甘藍(lán)多酚對芝麻油的抗氧化效果Fig.6 Antioxidant effect of purple cabbage polyphenol on sesame oil

2.2.2 紫甘藍(lán)多酚對豬油的抗氧化效果 由圖7可知,紫甘藍(lán)多酚對豬油有一定的抗氧化作用,但低于VC和VE處理。加溫處理可使油脂氧化積累較多的自由基[18],隨強化時間的延長,紫甘藍(lán)多酚對豬油中產(chǎn)生的自由基的清除能力降低,強化120 h的POV為8.70 meq/kg,而同濃度的VC和VE對豬油氧化仍有較強抑制作用(p<0.05)。

表1 紫甘藍(lán)多酚對幾種微生物的抑菌圈直徑(mm)Table 1 Inhibitory zone diameters of purple cabbage polyphenol against different microorganisms(mm)

圖7 紫甘藍(lán)多酚對豬油的抗氧化效果Fig.7 Antioxidant effect of purple cabbage polyphenol on lard

注:“-”表示無明顯抑菌效果;同行小寫字母不同表示差異顯著,p<0.05。2.3紫甘藍(lán)多酚的抑菌作用

植物多酚具有抑菌消炎的作用,可作為食品防腐劑使用[21]。不同濃度的紫甘藍(lán)多酚溶液對食品中四種常見供試菌株的抑制效果見表1。

由表1可知,四種供試菌株的平板上均出現(xiàn)了抑菌圈,且濃度越高抑制效果越好,紫甘藍(lán)多酚濃度為0.5 mg/mL時,其抑菌作用依次為醋酸菌>釀酒酵母>枯草桿菌>大腸桿菌,最大抑菌圈直徑分別為16.15、14.65、13.25、12.45 mm,這可能是多酚與菌體細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)相互結(jié)合,使蛋白質(zhì)活性喪失從而導(dǎo)致菌體細(xì)胞生理功能紊亂或死亡[22]。

3 結(jié)論

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Antioxidantandantimicrobialactivitiesofthepolyphenolfrompurplecabbage

LIUJing,LIXiang-li,LIANGBao-dong,LIAo-di

(Department of Life Science and Engineering,Jining University,Qufu 273155,China)

Antioxidant and antimicrobial activities of purple cabbage polyphenol were studied in this paper. The purple cabbage polyphenol was extracted by organic solvent. The antioxidant activities of polyphenol were investigated by scavenging DPPH free radical,hydroxyl radical,superoxide anion,H2O2free radical and the growth of microorganism. The inhibitions were also measured through testing lipid oxidation in the experiment. The results showed that the polyphenol of purple cabbage had certain scavenging ability on DPPH free radical,hydroxyl radical superoxide anion,and H2O2free radical,but less than VC’s ability to remove them. The purple cabbage polyphenol had certain ability of restraint on lard and sesame oil oxidation that was lower than VCand VEespecially at the late stage of lipid oxidation. The polyphenol had the inhibiting effect onBacillussubtilis,Aceticacidbacteria,Escherichiacoli,Saccharomycescerevisiae. The maximum of antibacterial circle were 13.25,16.15,12.45 and 14.65 mm respectively when the polyphenol concentration was 0.5 mg/mL. The purple cabbage polyphenol had the powerful inhibit forAceticacidbacteriaand weak inhibit forEscherichiacoli.

purple cabbage;polyphenol;antioxidant activity;free radical;lipid oxidation;antibacterial properties

2017-02-20

劉靜(1980-)，女，碩士，副教授，主要從事園藝產(chǎn)品資源開發(fā)與利用方面的研究，E-mail:liujingpretty@163.com。

濟寧學(xué)院青年科研基金項目(2015QNKJ04)。

TS209

A

1002-0306(2017)23-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.011