呼鑫榮 饒 歡 熊海寬 薛文通*
(1 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院 北京100083 2 永仁野森達(dá)菌業(yè)有限公司 云南永仁651400)
松露是目前世界上最貴的食用菌菇之一,具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。松露獨(dú)特的土腥風(fēng)味和口感質(zhì)地[1],使其廣受消費(fèi)者的歡迎。除風(fēng)味獨(dú)特外,松露還具有良好的營養(yǎng)價(jià)值和生物活性。松露富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等元素[1],含有8 種人體必需氨基酸,是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)良好的植物來源。研究表明,松露具有抗氧化性、抗腫瘤、抗炎、保肝護(hù)肝等多種生理活性[3]。人體內(nèi)時(shí)刻都在發(fā)生氧化-還原反應(yīng),有氧呼吸過程中大約5%的氧會轉(zhuǎn)化成活性氧和自由基[4],細(xì)胞在新陳代謝過程中也會產(chǎn)生一系列的活性氧[5],而過量自由基造成的氧化損傷是腫瘤、衰老等多種退行性疾病的主要原因之一[6]。人們開始越來越多地關(guān)注具有良好抗氧化活性的天然產(chǎn)物,而松露就是一種含有多種抗氧化物質(zhì)的健康食材。研究發(fā)現(xiàn),松露中的PST-W 多糖對DPPH 的清除率高達(dá)90.2%,對過氧化氫(300 mmol/L) 誘導(dǎo)的PC12 細(xì)胞損傷也有良好的抑制力,且多糖純化程度越高,抗氧化能力就越強(qiáng)[7]。本研究對松露不同極性提取物進(jìn)行抗氧化能力檢測,篩選出抗氧化性最強(qiáng)的部位,對其進(jìn)行秀麗線蟲體內(nèi)抗氧化測試,全面評價(jià)松露的抗氧化生物活性。
新鮮松露(Tuber indicum),云南永仁縣;秀麗隱桿線蟲(C.elegans Bristol N2),中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張雅麗教授實(shí)驗(yàn)室贈予;大腸桿菌(E.coli)OP50,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張雅麗教授實(shí)驗(yàn)室贈予。
石油醚、乙酸乙酯、甲醇(分析純級),北京化工廠;鐵氰化鉀(分析純級),國藥集團(tuán);福林酚(分析純級),索萊寶公司;膽固醇、酵母粉、蛋白胨(生物級),拜爾迪公司;5-氟-2,脫氧尿嘧啶(FUDR)、分子探針(生物級),Sigma-Aldrich 公司(中國)。
LGJ-10 冷凍干燥機(jī),北京四環(huán)科學(xué)儀器廠;SHB-III 循環(huán)水式真空泵,北京神泰偉業(yè)儀器公司;1650E 紫外分光光度計(jì),北京普析通用儀器公司;超凈工作臺,北京東聯(lián)哈爾儀器公司;體式顯微鏡,重慶奧特光學(xué)儀器公司;手提高壓蒸汽滅菌鍋,上海申安醫(yī)療器械公司;全溫生化培養(yǎng)箱,上海培因儀器公司;熒光酶標(biāo)儀,Bio Tech 公司(中國)。
將新鮮松露切片,冷凍干燥粉碎成末,過40目篩。分別稱取松露30 g,各加入300 mL 石油醚、乙酸乙酯、甲醇、水,冷凝回流分別提取2 h,取濾液,濾渣同上述方法再提取1 遍,合并提取液,旋蒸并干燥,分別獲得石油醚提取物(PF)、乙酸乙酯提取物(EAF)、甲醇提取物(MF)、水提?。╓F),4℃保存?zhèn)溆肹8]。
將上述松露不同極性提取物分別配成質(zhì)量濃度為:5,10,20,30 g/L 的稀釋液,做體外抗氧化測試。
1.4.1 羥基自由基清除能力測定 羥基自由基清除能力測定參照Zhao 等[9]的方法稍作修改。取20 mmol/L 水楊酸鈉0.3 mL 和1.5 mmol/L 的硫酸亞鐵1.0 mL 于各試管中,分別加入不同濃度的樣品提取液1.0 mL,加入6 mmol/L 的H2O20.7 mL,迅速混勻,37 ℃恒溫水浴1 h,于510 nm 波長下測定其OD 值。以無水乙醇為空白對照,VC 為陽性對照。
1.4.2 鐵離子鰲合能力測定 參照Decker 等[10]的方法檢測松露提取物鐵離子螯合能力。鐵離子螯合率按式(1)計(jì)算。
I(%)=[A0-(Ai-Aj)]×100/A0
式中,I——樣品吸光率;A0——空白組吸光度;Ai——樣品組吸光度;Aj——對照組吸光度。
1.4.3 松露總還原能力測定 分別取0.5 mL 不同樣品,加入0.2 mol/L pH 6.6 磷酸鹽緩沖溶液
2.5 mL,1%鐵氰化鉀[K3Fe(CN)6]溶液2.5 mL,混勻,50 ℃保溫20 min,加入10%TCA 溶液2.5 mL,振蕩混勻后離心10 min。取上清液2.5 mL,加蒸餾水2 mL 和0.1%FeCl3溶液0.5 mL。靜置10 min,以等量去離子水調(diào)零,700 nm 波長處比色。以蒸餾水為陰性對照,以VC 為陽性對照[11]。
將松露不同極性提取物分別配成質(zhì)量濃度為0,10,50,100 μg/mL 的稀釋液,做體外抗氧化測試。
1.5.1 秀麗線蟲壽命測定 將生長至L2 期的同期化秀麗線蟲挑至含0,10,50,100 μg/mL 松露水提物的OP50 mNGM 培養(yǎng)板中,記為第1 天,此后每天在相同時(shí)間將存活的線蟲轉(zhuǎn)移至新平板中,記錄每天存活的線蟲數(shù),直至全部線蟲死亡。線蟲的死亡標(biāo)準(zhǔn)為鉑金鏟觸碰線蟲無任何反應(yīng),丟失和爬到培養(yǎng)基壁上干死的線蟲應(yīng)從統(tǒng)計(jì)中剔除。試驗(yàn)中每組秀麗線蟲不少于30 條,設(shè)置3 組重復(fù)。
1.5.2 秀麗線蟲產(chǎn)卵量測定 挑取生長至L4 期的同期化的線蟲,分別至含有不同濃度松露水提物的OP50 NGM 板中培養(yǎng),每個(gè)板只放一條線蟲單獨(dú)培養(yǎng)。每天在相同時(shí)間把線蟲挑至新培養(yǎng)基上,舊培養(yǎng)板在標(biāo)準(zhǔn)條件下繼續(xù)培養(yǎng)12 h 后清點(diǎn)產(chǎn)卵量,直到線蟲不再產(chǎn)卵,計(jì)算該線蟲的產(chǎn)卵總量,即為其一生產(chǎn)卵數(shù)。每組15 條線蟲,重復(fù)3次。
1.5.3 秀麗線蟲急性應(yīng)激能力測試 秀麗線蟲急性壓力應(yīng)激測試參照Wilson 等[12]的方法,在壓力應(yīng)激試驗(yàn)中,將同期化蟲卵在含不同濃度松露水提物的OP50 NGM 培養(yǎng)板中培養(yǎng)至成蟲,將成蟲暴露于不同的壓力環(huán)境下,研究松露水提物對線蟲壓力應(yīng)激的保護(hù)作用。每組試驗(yàn)秀麗線蟲不少于30 條,重復(fù)3 次。
1) 秀麗線蟲急性熱應(yīng)激 秀麗線蟲急性熱應(yīng)激試驗(yàn)方法參照趙江等[13]的方法,稍作修改。將不同濃度藥物處理的秀麗線蟲和對照組線蟲培養(yǎng)板置于35 ℃恒溫恒濕箱中,每隔1 h 記錄線蟲的死亡數(shù)、剔除數(shù),直至線蟲全部死亡。
2) 秀麗線蟲急性氧化應(yīng)激 秀麗線蟲急性氧化應(yīng)激試驗(yàn)以H2O2為氧化劑,參照于周龍[14]的方法,稍作修改。將同期化的成蟲置于含有4 mmol/L H2O2的M9 溶液的培養(yǎng)皿中,每隔1 h 記錄線蟲的死亡數(shù)、剔除數(shù),直至線蟲全部死亡。
1.5.4 秀麗線蟲體內(nèi)活性氧的測定 采用H2DCFDA 分子探針測定秀麗線蟲體內(nèi)的活性氧(Reactive oxygen species,ROS)[15]。同期化的線蟲在標(biāo)準(zhǔn)條件下培養(yǎng)至成蟲。在含有不同濃度松露水提物的培養(yǎng)板上培養(yǎng)48 h,用M9 緩沖液將線蟲沖洗到黑色96 孔板中,每孔50 μL,并加入50 μL 分子探針,使分子探針的終濃度為50 μmmol/L。20 ℃溫浴30 min,激發(fā)波長485 nm,發(fā)射波長538 nm條件下檢測熒光強(qiáng)度,每隔30 min 檢測1 次,檢測2 h。檢測完成后測定線蟲蛋白濃度,計(jì)算ROS含量。
數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,應(yīng)用單向方差分析(ANOVA)和鄧肯氏法(Duncan’s)對數(shù)據(jù)在0.05 水平上檢驗(yàn)顯著性差異。用Origin 8 作圖軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖及分析。
2.1.1 松露提取物羥基自由基清除能力 松露不同極性提取物的羥基清除曲線如圖1所示。
當(dāng)提取物質(zhì)量濃度為1 g/L 時(shí),WF 和MF 的清除率接近50%,而EAF 和PF 的清除率約為35%;在質(zhì)量濃度達(dá)到5 g/L 之前,WF 和MF 的清除曲線接近重合,說明在這一質(zhì)量濃度區(qū)間,二者的羥自由基清除效果接近;當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到10 g/L 時(shí),WF 的清除率已經(jīng)接近90%,并趨于穩(wěn)定,而MF、EAF、PF 的清除率還較低;當(dāng)質(zhì)量濃度為30 g/L 時(shí),MF、PF、EAF 的清除率分別達(dá)到最大值95.81%,75.76%,82.11%,而WF 的清除率可高達(dá)98.61%,清除效果與質(zhì)量濃度為5 g/L 的VC 接近。以上清除曲線說明松露不同極性提取物均具有良好的羥基清除效果。李波等[16]對云南7 種其它食用菌進(jìn)行羥自由基清除研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在同一濃度下,草菇、黑虎掌、竹蓀等多種食用菌均具有一定的羥基自由基的清除效果,然而清除效果較差,最高清除率均低于50%。而松露WF 的羥基清除率最高可達(dá)98.61%,說明松露具有良好的羥自由基清除能力。
2.1.2 松露提取物鐵離子螯合能力 松露不同極性提取物鐵離子螯合曲線見圖2。
如圖2所示,WF 的鐵離子螯合率在質(zhì)量濃度為10 g/L 時(shí)趨于穩(wěn)定,螯合率接近90%,最大可達(dá)93.22%,具有很好的鐵離子螯合能力;MF 的螯合曲線在質(zhì)量濃度為20 g/L 時(shí),螯合率趨于穩(wěn)定,最大值為91.16%,雖然MF 的最大螯合率與WF 相近,但在低劑量時(shí),MF 的螯合能力明顯弱于WF;EAF 和PF 的螯合曲線上升平緩,在質(zhì)量濃度為1 g/L 時(shí)螯合率分別為35.83%和45.68%,當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到30 g/L 時(shí),螯合率增加至60.98%和69.55%,然而遠(yuǎn)低于WF、MF 相同質(zhì)量濃度的螯合率。EDTA-2Na 具有良好的鐵離子螯合能力,質(zhì)量濃度為5 g/L 時(shí),螯合率可以達(dá)到95.07%,相同質(zhì)量濃度下,WF、MF 的螯合能力遠(yuǎn)不及EDTA-2Na。
圖1 松露提取物的羥自由基清除曲線Fig.1 Hydroxy radical scavenging curve of truffle extract
圖2 松露提取物鐵離子螯合能力曲線Fig.2 The Fe3+ chelation ability curve of truffle extract
2.1.3 松露提取物的總還原能力 由圖3可知,4種極性提取物的還原能力排序WF>MF>EAF>PF。WF 和MF 在質(zhì)量濃度在1~10 g/L 之間,還原能力與質(zhì)量濃度約成線性正相關(guān),且二者在這一質(zhì)量濃度區(qū)間的還原能力差異不明顯;當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到10 g/L 后,質(zhì)量濃度對WF、MF 的還原能力影響減少,然而WF 開始表現(xiàn)出更大的還原能力;當(dāng)質(zhì)量濃度為30 g/L 時(shí),WF 和MF 的最大吸光值分別達(dá)到2.221 和2.011,接近VC 的最大吸光值,相同質(zhì)量濃度下,WF 和MF 的還原能力遠(yuǎn)小于VC。EAF 和PF 的還原能力較弱,質(zhì)量濃度為5 g/L 時(shí),二者的還原能力接近,質(zhì)量濃度大于5 g/L 時(shí),EAF 的還原能力明顯強(qiáng)于PF,EAF 的吸光值最大可達(dá)0.941,而PF 的最大吸光值為0.608。
圖3 松露提取物的總還原能力曲線Fig.3 Total reduction capacity curves of the extracts
2.2.1 松露水提物對秀麗線蟲壽命的影響 標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下,野生型秀麗線蟲的壽命約為2~3 周,分別用0,10,50,100 μg/mL 的松露水溶液處理秀麗線蟲,發(fā)現(xiàn)松露對秀麗線蟲的壽命延長有顯著促進(jìn)作用(P<0.05)。如圖4、表1所示。
由圖4可見,對照組的秀麗線蟲最長壽命為13 d,而10,50,100 μg/mL 處理組的最長壽命分別為18,16,16 d,分別延長5,3,3 d。由此可知,50 μg/mL 處理組對松露對秀麗線蟲的壽命延長效果最顯著。
空白對照組的秀麗線蟲平均壽命為9.06 d,而10,50,100 μg/mL 處理組的平均壽命相對于空白組分別延長了18.68%,31.86%,15.71%,且當(dāng)松露水提物質(zhì)量濃度為50 μg/mL 時(shí)效果最顯著。當(dāng)松露質(zhì)量濃度上升到100 μg/mL 時(shí),壽命延長效果有所下降,說明過量的松露水提物會對線蟲有細(xì)胞毒性。
2.2.2 松露水提物對秀麗線蟲生殖能力的影響野生型秀麗線蟲一生中的產(chǎn)卵量受環(huán)境、傳代數(shù)等多種因素的影響。分別用10,50,100 μg/mL 質(zhì)量濃度的松露水提物處理秀麗線蟲,檢測秀麗線蟲的產(chǎn)卵量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)松露水提物能有效增加秀麗線蟲的產(chǎn)卵量。如圖5,表2所示。
圖4 松露對秀麗線蟲壽命的影響Fig.4 The effect of truffles on the life span of C.elegans
圖5 松露對秀麗線蟲產(chǎn)卵量的影響Fig.5 Effect of truffle on fecundity of C.elegans
表1 不同質(zhì)量濃度松露水提物對秀麗線蟲平均壽命的影響Table 1 Effects of different mass concentrations of truffle extracts on the average life span of C.elegans
表2 不同質(zhì)量濃度松露水提物對秀麗線蟲產(chǎn)卵量的影響Table 2 Effects of different mass concentrations of truffle extract on fecundity of nematodes
由表2可知,對照組線蟲一生的產(chǎn)卵量為197 個(gè),而10,50,100 μg/mL 處理組的線蟲產(chǎn)卵量分別增加到221,269,234 個(gè),產(chǎn)卵的增加率分別為12.18%,36.55%,18.78%,與對照組相比有顯著差異。且以50 μg/mL 的質(zhì)量濃度處理組對秀麗線蟲的生殖促進(jìn)作用最明顯。
2.2.3 急性熱應(yīng)激條件下松露水提物對秀麗線蟲壽命的影響 壓力環(huán)境應(yīng)激能力是指生物體在外界生存環(huán)境變得惡劣下的抗逆能力,壓力環(huán)境越惡劣,生物體生存周期越長,證明生物體的壓力應(yīng)激能力越好。秀麗線蟲在不同質(zhì)量濃度松露水提物干預(yù)條件下的應(yīng)激壽命如圖6,表3所示。
由圖6可知,對照組秀麗線蟲在35 ℃急性熱應(yīng)激環(huán)境下的最長壽命為8 h,而10,50,100 μg/mL 處理組的線蟲的最長壽命分別為9,11,10 h,把秀麗線蟲的應(yīng)激壽命分別延長了1,3,2 h。
由表3可知,正常對照組秀麗線蟲的急性熱應(yīng)激平均壽命為5.75 d,而10,50,100 μg/mL 的松露水提物質(zhì)量濃度處理的秀麗線蟲平均壽命分別為 (6.15±0.05),(7.40±0.10),(6.75±0.15)d,相對壽命延長率可達(dá)6.96%,28.70%,17.39%,其中50 μg/mL 的質(zhì)量濃度處理組對秀麗線蟲的壽命延長效果最顯著。
2.2.4 急性氧化應(yīng)激條件下松露水提物對秀麗線蟲壽命的影響 將野生型秀麗線蟲放入4 mmol/L的H2O2溶液中造成氧化應(yīng)激條件,造成秀麗線蟲的急性氧化損傷。分別用0,10,50,100 μg/mL 的松露水溶液預(yù)處理線蟲48 h 后,挑入H2O2溶液的6 孔板中,每隔1 h 檢測線蟲存活量。松露水提物對秀麗線蟲急性氧化應(yīng)激的影響如圖7,表4所示。
圖6 急性熱應(yīng)激下松露對秀麗線蟲壽命的影響Fig.6 Effects of truffle on longevity of C.elegans under acute hot stress
圖7 急性氧化應(yīng)激下松露對秀麗線蟲壽命的影響Fig.7 Effects of truffle on longevity of C.elegans under acute oxidative stress
表3 急性熱應(yīng)激下不同質(zhì)量濃度松露提取物對秀麗線蟲的影響Table 3 Effects different mass concentrations of truffle extracts on C.elegans under acute hot stress
從線蟲的生存率曲線中,可以看出,對照組線蟲的氧化應(yīng)激最長壽命為7 h,而10,50,100 μg/mL 的松露處理組線蟲的最長壽命分別提高到10,8,8 h,比對照組多存活了3,1,1 h。
對照組秀麗線蟲在H2O2急性氧化應(yīng)激下的平均壽命為(4.20 ± 0.20) h,而10,50,100 μg/mL松露處理組的秀麗線蟲平均壽命分別為 (5.15 ±0.15),(6.70±0.10),(5.35±0.25)h,壽命相對延長率為22.61%,59.52%,27.38%。說明松露對急性氧化應(yīng)激下的秀麗線蟲有顯著保護(hù)作用(P<0.05),可以有效降低秀麗線蟲對氧化損傷的敏感度,提高氧化條件下的抗逆能力,且當(dāng)松露質(zhì)量濃度為50 μg/mL 時(shí)效果最佳。
2.2.5 松露對秀麗線蟲體內(nèi)活性氧生成量的影響
ROS 是需氧細(xì)胞在代謝過程中產(chǎn)生的一系列活性基團(tuán),適量的ROS 可雙向調(diào)控某些腫瘤細(xì)胞的凋亡和增殖,是人體中維持生理平衡的重要物質(zhì)[17]。然而過量的ROS 會引起機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞損傷或凋亡,從而引發(fā)動脈粥樣硬化、癌癥、心腦血管病癥等多種疾病[18]。本試驗(yàn)用H2DCF-DA 分子探針檢測了不同質(zhì)量濃度松露對秀麗線蟲體內(nèi)活性氧的影響如圖8所示。
由圖8可知,線蟲體內(nèi)的ROS 水平隨反應(yīng)時(shí)間的延長而增加。對照組線蟲體內(nèi)ROS 在2 h 時(shí)可達(dá)303.45%,而松露水提物處理可以有效降低線蟲的ROS 水平上升趨勢,10 μg/mL 的松露水提物處理的線蟲2 h 后體內(nèi)ROS 為248.78%,相比對照組降低了54.67%;50 μg/mL 的松露水提物處理的線蟲ROS 為206.86%,相比對照組降低了96.59%;100 μg/mL 的松露水提物處理后ROS 為238.21%,相比對照組降低了65.24%。以上數(shù)據(jù)表明,松露水提物能有效清除線蟲體內(nèi)的ROS,且以50 μg/mL 的松露水提物對ROS 清除效果最為顯著(P<0.05)。
以松露不同極性提取物為對象,對其進(jìn)行體外抗氧化能力評價(jià)以及秀麗線蟲體內(nèi)抗氧化測試,獲得全面的松露抗氧化數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,松露具有良好的體外、體內(nèi)抗氧化能力。松露不同極性提取物的抗氧化性存在顯著差異,綜合抗氧化能力排序?yàn)閃F>MF>EAF>PF,且抗氧化能力排序與提取溶劑的極性大小排序一致,說明松露中主要的抗氧化活性成分為極性較大的物質(zhì),易被極性較大的物質(zhì)提取;松露水提物可以有效清除線蟲體內(nèi)的ROS,降低其氧化應(yīng)激水平。50 μg/mL 松露處理可將線蟲的平均壽命增加31.86%,產(chǎn)卵量可從對照組的197 個(gè)增加到269 個(gè)。同時(shí),松露水提物可以顯著降低秀麗線蟲在急性應(yīng)激條件下的敏感性,延長線蟲應(yīng)激條件下的壽命。未來可繼續(xù)深入探究松露的抗氧化機(jī)理和促進(jìn)生殖功能,為松露功能性食品的開發(fā)提供理論支撐。