野生薄荷精油的抗氧化活性研究
2021-07-10
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第11期(总第371期) 2014年11月 农产品加工 Farm Products Processing No.1l NOV. 文章编号:1671—9646(2014)1 lb一0020—04 野生薄荷精油的抗氧化活性研究 高 燕, 陈计峦 (石河子大学食品学院,新疆石河子832000) 摘要:利用超声波法提取野生薄荷精油,针对总抗氧化能力、超氧阴离子自由基清除能力、羟基自由基清除能力及 DPPH自由基清除能力薄荷精油的抗氧化活性进行研究,同时与合成抗氧化剂没食子酸丙酯(PG)的抗氧化性进行 比较分析。结果表明,新疆伊犁野生薄荷精油是一种天然的抗氧化剂,并呈现一定的量效关系,其抗氧化能力在各 方面均比人工合成的抗氧化剂PG要弱,对清除DPPH自由基的能力远不如人工合成的抗氧化剂PG,而在对清除超 氧阴离子自由基能力和清除羟基自由基能力上具有显著的能力与效果。 关键词:薄荷精;抗氧化活性;清除自由基 中图分类号:¥567.2 文献标志码:A doi:10.3969 ̄issn.1671—9646(X).2014.11.035 Antioxidant Activity 0f Wild Mint 0il GAOYan.℃HEN Ji-han (Institute of Food,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832000,China) Abstract:Using the method of ultrasonic extraction for total antioxidant capacity of wild mint essential oil.to study the antioxidant activity in supemxide anion radical scavenging ability,hydroxyl radical scavenging ability and DPPH radical scavenging ability of peppermint oil,at the same time comparative analysis the oxidation resistance of synthetic antioxidants propyl gallate(PG) .It indicates that Xinjinga yili wild peppermint 0il is a naturla antioxidant, and presents a certain concentration—response relationship,its antioxidant ability in various aspects are weak than the synthetic antioxidant PG, bilaity to remove DPPH free radicals is much less than the synthetic antioxidant PG,and in the cleared to remove ability on superoxide anion and hydroxyl free radical ability has the effect of signiifcantly. Key words:peppermint oil;antioxidant activity;scavenging free radicals 0引言 近年来,由于食品添加剂毒副作用而引发的食 品安全事件频发,影响甚至危及人体健康。食品防 腐剂和抗氧化剂在食品添加剂中广泛应用并占有重 要的地位,越来越多传统的、合成的食品添加剂被 发现具有毒副作用。在生物体内过量的氧自由基会 引发生物体内各种疾病,尽管有许多人工合成的抗 氧化性物质可抑制氧自由基反应的发生,但由于其 安全性和潜在的毒性等方面,合成抗氧化剂的使用 也受到了很多限制『l1。因此,严格控制食品添加剂 的安全使用,加强开发天然低毒、有益身体健康的 食品添加剂已成为食品加工行业必然的研究趋势【 】。 芳香植物兼有多种药用价值,其提取物是天然 香精、香料的重要组成部分,由于天然香料有着合 成香料无法代替的独特香韵、无毒副作用,以及具 有增香、杀菌、抗病毒和抗氧化等多种生物活性, 收稿日期:2014—07—27 因此在香料、化妆品、食品工业、制药、医疗及农 业害虫等方面得到了广泛应用,其生产和销售经久 不衰 。 薄荷是重要的天然香料植物,目前薄荷精油提 取分离技术及其抑菌性、抗氧化性已成为研究植物 精油的热点之一。本文以新疆伊犁野生薄荷为原料, 采用超声波法提取薄荷精油并研究其抗氧化活性, 为薄荷精油的工业化生产提供理论基础。 1材料与方法 1.1材料 野生薄荷,采收7—8月新疆伊犁地区野生薄荷。 45%乙醇、邻苯三酚、无水乙醇、95%乙醇、 FeSO 和H20 等,均为分析纯。KQ一250B型双频数 控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司产品; DL203型电子天平,上海精密科学仪器有限公司产 品;热湿电恒温干燥箱,金坛市恒本仪器厂产品; 作者简介:高燕(1979一),女,在读硕士,研究方向为食品加工与安全。 通讯作者:陈计峦(1973一),女,博士,教授,研究方向为农产品加工与贮藏。 2014年第11期 高燕,等:野生薄荷精油的抗氧化活性研究 ・21・ FZ一6型粉碎机,温岭市百乐粉碎设备厂产品;RE一 记录1次荧光强度,以时间为横坐标、吸光度为纵 52—98旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂产品; 坐标进行线性回归,曲线斜率为 ,以0.1 mL蒸馏 UV一1240型紫外一可见分光光度计,Et本岛津公司 水取代样品溶液(不加样品溶液时)得到的斜率记 产品;DK一8B型恒温水槽,常州国华电器有限公司 为 。,所测平行进行3次,取平均值。产品。 1.2方法 1.2.1薄荷精油的提取 采收新疆伊犁地区野生薄荷除去枯枝、杂草及 霉变部分,趁鲜清洗2次,控水后切成3 cm小段, 铺在清洁的地面上厚约3 em每天翻动1次,阴干。 用粉碎机粉碎阴干的薄荷草,粉碎过程中应防止粉 超氧阴离子自由基清除率= 0 X 100%. 1.2.4清除羟基自由基能力的测定——结晶紫分光 光度法 采用生物化学发光法,利用Fenton反应产生羟 自由基。用无水乙醇配制质量浓度分别为0.1,0.2, 0.3,0.4,0.5 ̄g/mL的薄荷精油和PG溶液各5 mL, 碎机过热对薄荷油造成氧化,过4O目筛。 准确称取经处理过的薄荷粉20 g装入干燥的三 角瓶中,按薄荷粉质量和溶剂体积比1:5的料液比 分别加人45%乙醇,在40℃条件下将超声波发生仪 调功率至200 w,处理40 min,取出过滤。滤渣用 有机溶剂洗涤2~3次,合并滤液及洗涤液用旋转蒸 发仪,在40℃下减压回收有机溶剂,提取薄荷油浓 缩液,用无水硫酸钠脱水,滤纸过滤得到薄荷油, 准确称质量并评估薄荷油的质量。 1.2.2总抗氧化活性的测定——磷钼络合物法 用无水乙醇稀释得到质量浓度分别为0.1,0.2, 0.3,0.4,0.5 mg/mL的薄荷精油溶液和PG样品溶 液。磷钼试剂是浓度为0.6 mol/L浓硫酸、28 mmol/L 磷酸钠和4 mmo ̄L钼酸铵的混合溶液。在一系列 10 mL比色管中分别加入4.0 mL磷钼试剂及0.4 mL 不同质量浓度的样品溶液,在95℃恒温水浴的条件 下保持90 min,然后于波长695 nm处测吸光度嘲。 测定平行进行3次,取平均值。 1.2.3清除超氧阴离子自由基能力的测定——邻苯 三酚自氧化法 采用生物化学发光法,利用邻苯三酚自氧化体 系产生超氧阴离子自由基。由于自氧化的速率依赖 于超氧阴离子的浓度,利用加入抗氧化剂使邻苯三 酚自氧化产物于波长325 nm处的吸收峰受到抑制的 特点进行光化学测定,测定其吸光度。 用无水乙醇稀释配制得到质量浓度分别为0.5, 1.0,1.5 mg/mL的野生薄荷精油溶液和PG样品溶液 各5 mL。对于光谱条件的选择:选用0.05 mo]/L Tris—HC1缓冲溶液(pH值8.2),先放于37℃水浴中 恒温20 min,以使缓冲溶液的pH值达到试验要求。 在石英比色皿中,分别加入2.2 mL Tfis—HC1缓冲溶 液(pH值8.2)、0.3 mL邻苯三酚溶液(3 mmo )、 0.1 mL蒸馏水,混匀后立即用荧光光度计进行扫描。 向石英比色皿中分别加入2.2 mL Tris—HCI缓冲液 (pH值8.2)、0.1 mL薄荷精油或PG样品、0.3 mL邻 苯三酚溶液(3 mmol/L),快速摇匀后立即用荧光光 度计进行扫描。利用3-8 min的测定值,每隔1 min 测定吸光度(As)。在一组10 mL比色管中,分别加 入0.3 mL结晶紫溶液(0.4 mmol/L)、0.6 mL FeSO 溶 液(10.0 mmol/L)和1.2 mL H2O2溶液(5.0 mmol/L), 然后用柠檬酸一Na2HPO 缓冲液(pH值4.0)定容至 10 mL,摇匀后放置30 min,测定溶液于波长580 nm 处的吸光度(Ab),同时测定不加H:O 时溶液于波长 580 nm处的吸光度(A0),则羟自由基的产生量为 A A 即可表征。所有测定平行进行3次,结果取平 均值。 羟基自由基= = ×100%. A0一Ab 1.2.5清除DPPH自由基的能力测定——分光光度法 DPPH自由基(二苯代苦味酰基自由基)是一 种稳定的以氮为中心的自由基,其孤对电子于波长 5 17 am附近有强吸收(显深紫色)。用无水乙醇配制 质量浓度分别为1.0,2.0,3.0,4.0 mg/mL的薄荷精 油溶液及1.0,2.0 mg/mL PG溶液,在一组10 mL比 色管中分别加入上述2.0 mL样品溶液、2.0 mL DPPH・溶液(1.0×10 tool/L),混匀后放置于暗处 30 min,以无水乙醇溶液作参比溶液,测定溶液在波 长517 nm处的吸光度(Ai),按照上述操作,以同样 方法分别测定2.0 mL样品溶液与2.0 mL无水乙醇溶 液和2.0 mL DPPH・溶液与2.0 mL无水乙醇溶液,混 匀暗处放置30 min后,于波长517 nm处的吸光度, 分别记为 与A。,所有测定均平行进行3次,最终 结果取平均值。 DPPH.: 二! I二 ×100%A“ . 2结果与分析 2.1野生薄荷精油的提取 利用超声波提取法分离得到的野生薄荷精油为 浅黄色油状液体,薄荷味较浓郁,该方法经测得精 油提取率为1.57%。 2.2野生薄荷精油总抗氧化能力 野生薄荷精油与PG总抗氧化活性比较见图1。 测定了不同质量浓度野生薄荷精油与PG总抗氧 农产品加工 2014年第11期 薄荷精油和PG都具有一定的清除羟基自由基能力, 随质量浓度的增加,二者清除超氧阴离子自由基的 能力逐渐增强。其中,PG表现出更强的清除能力, 《 当PG溶液的质量浓度为0.5 咖L时,清除率达 95.3%,同样质量浓度条件下薄荷精油的清除率为 80.2%,薄荷精油和PG的清除羟基自由基能力都很 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 强。随着提取液浓度的增大,羟基自由基清除率升 质量浓度/mg・mL-’ 高,并且随时间延长,2种提取液对羟基自由基清除 ◆一精油;-一PG 率均呈逐渐下降趋势。 图1 野生薄荷精油与PG总抗氧化活性比较 2.5野生薄荷精油与PG清除DPPH自由基的能力 化活性比较,溶液的吸光度随2组样品质量浓度的 野生薄荷精油与PG清除DPPH自由基能力的比 增加而增大,表明薄荷精油和PG的总抗氧化活性都 较见图4。 是逐渐增强。薄荷精油具有良好的总抗氧化活性, 但抗氧化能力略低于合成抗氧化剂PG。 2-3野生薄荷精油与PG清除超氧阴离子自由基的 能力 野生薄荷精油与PG清除・02-能力的比较见 图2。 40 30 篷20 蜒lO O 0.5 1.0 1.5 质量浓度/mg・mL- ◆一精油;t—PG 图2野生薄荷精油与PG清除・02-能力的比较 由图2可知,薄荷精油和PG都具有一定的清除 超氧阴离子自由基能力,并且随着质量浓度的增加, 二者清除超氧阴离子自由基的能力越大。其中,PG 对超氧阴离子自由基的清除能力比薄荷精油高,当 PG溶液的质量浓度为1.5 mg/mL时,对超氧阴离子 自由基的抑制率为34.6%,同样质量浓度条件下薄荷 精油对超氧阴离子自由基的抑制率为27.3%。 2.4野生薄荷精油与PG清除羟基自由基的能力 野生薄荷精油与PG清除・OH一能力的比较见图3。 100 90 錾80 涎7O 60 0.1 O.2 O-3 0-4 O.5 质量浓度/ g・mL ◆一精油;-一PG 图3野生薄荷精油与PG清除・OH一能力的比较 由图3可知,在质量浓度0.1 ̄0.5 咖L内, 80 6O 褂40 烬20 0 1.0 2.0 3.0 4.O 质量浓度,mg・mL ◆一精油;-一PG 图4野生薄荷精油与PG清除DPPH自由基能力的比较 由图4可知,薄荷精油和PG都具有一定的清除 DPPH自由基的能力,但PG表现出更强的清除能 力,当质量浓度为2.0 mg/mL时,清除率达82.3%, 而薄荷精油质量浓度为4.0 mg/mL时,清除率仅为 9.2%。由此分析,薄荷精油对DPPH自由基的清除 能力远不如合成抗氧化剂PG的清除能力。 3讨论 本研究中野生薄荷精油和PG的总抗氧化活性都 是逐渐增强,这可能是因为随着质量浓度增加,抗 氧化物质增多,抗氧化能力增强。 本研究中野生薄荷精油清除羟基自由基的作用, 45%乙醇提取液对羟基自由基的清除率随着薄荷精 油质量浓度的增加先缓慢上升后有下降趋势。这可 能是因为乙醇中醇羟基的存在影响了精油中的黄酮 类物质对羟基自由基的清除,所以随着乙醇用量的 增加,虽然精油中黄酮类物质含量增加了,但对羟 基自由基的清除率却减缓了 。 薄荷精油对清除DPPH自由基的能力远不如人 工合成的抗氧化剂PG,其原因主要为薄荷提取物中 所含的黄酮类化合物大多为水溶性阎,它们与DPPH 自由基的反应能力较差,这可能与DPPH自由基的 稳定相关。其次,薄荷精油在提取过程中由于提取 分离温度以及提取后贮藏时间等影响,导致精油发 生了部分的氧化现象,降低了其抗氧化的能力。另 外,在试验中应注意DPPH自由基溶液为剧毒、易 挥发的液体,在操作时一定要注意避光和通风。 2014年第11期 高燕,等:野生薄荷精油的抗氧化活性研究 ・23・ 2】 野生薄荷在生长环境中的光照、温度、湿度以 [及采收期等因素的影响本试验未考虑 垌。另对野生 薄荷叶片精油提取后残渣的成分分析及抗氧化活性 [3 3]有待进一步研究,以期为新疆野生薄荷精油的工业 化生产提供理论基础【u】。 [4] 王明强,陈顺浩,浦绍飞.预防和控制食品添加剂对食 品安全的影响及防止对策[J].中国调味品,2012(4): 14-19. 张守文.全社会应科学理性地对待食品添加剂[J].中国 食品添加剂,2013(4):57—61. 余汉谋,姜兴涛,李庆廷,等.植物精油在皮肤美白领 域中的研究进展【J】.日用化学工业,2014(1):45—49. 吴建挺,张悦丽,张博,等.11种植物精油对6种植物病 原真菌的抑菌活性研究【J】.植物科学学报,2013(2): 198-202. 4结论 本试验从总抗氧化能力、对超氧阴离子自由基 清除能力、对羟基自由基清除能力和对DPPH自由 基清除能力4个方面,对新疆伊犁野生薄荷精油的 抗氧化活性进行研究。结果表明,新疆伊犁野生薄 荷精油是一种天然的抗氧化剂,在以上4方面均表 现一定的抗氧化能力,且呈现一定的量效关系,但 其抗氧化能力在各方面均比人工合成的抗氧化剂PG 要弱些,对清除DPPH自由基的能力远不如人工合 成的抗氧化剂PG,但在对清除超氧阴离子自由基能 力和清除羟基自由基能力上还是有显著的能力和效 果。由此可见,野生薄荷作为芳香草本植物可作为 嘲 同 网 食品添加剂很好的候选材料,为进一步开发天然、无害的绿色食品添加剂提供重要的应用依据。 参考文献: [11] ・陆海峰,黎海妮,唐玉莲,等.薄荷中总黄酮的提取及 其对羟自由基的清除作用[J].华西药学杂志,2010, 25(5):555—556. 邱贺媛,章宋洁.薄荷叶中黄酮类物质的提取及其抗氧化 活性研究[J].安徽农业科学,2010,38(34):19 335— 19 337. 于清跃,朱新宝.薄荷种植与薄荷精油提取研究进 展[J].安徽农业科学,2012(13):7 911-7 913. 郭晓恒,万德光,陈美兰,等.不同地区野生薄荷挥发 油的比较【J1.天然产物研究与开发,2011,23(6): Ⅲ 李娟娟,王羽梅.薄荷精油成分和含量的影响因素综 1 139-1 143. 述【J].安徽农业科学,2011,39(36):22 313—22 316. 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