全缘火棘果油成分分析及其抗氧化活性研究

王春凤,高　雪,*,王星敏

(1.重庆特色农产品加工储运工程技术研究中心,重庆 400067;2.重庆工商大学催化与功能有机分子重庆市重点实验室,重庆 400067;3.重庆工商大学环境与资源学院,重庆 400067)



全缘火棘果油成分分析及其抗氧化活性研究

王春凤1,2,3,高雪1,2,3,*,王星敏1,2,3

(1.重庆特色农产品加工储运工程技术研究中心,重庆 400067;2.重庆工商大学催化与功能有机分子重庆市重点实验室,重庆 400067;3.重庆工商大学环境与资源学院,重庆 400067)

为了有效地综合利用渝产全缘火棘果,采用索氏提取法提取渝产全缘火棘果油,然后使用DPPH自由基清除作用和亚铁还原能力(FRAP)来检测该油的抗氧化活性,最后将该油甲酯化后,经气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析该果油的成分。结果:全缘火棘果油的产率为1.1%,并且发现该油具有较好的清除DPPH自由基的作用和亚铁还原能力。从甲酯化的全缘火棘果油中鉴定出了30个化合物,占该油总提取物的89.0%,主要成分为棕榈酸甲酯(20.3%)、亚油酸甲酯(18.7%)、亚麻酸甲酯(22.8%)和硬脂酸甲酯(4.6%),由此说明全缘火棘果油含有丰富的棕榈酸、亚油酸和亚麻酸,并且亚麻酸的含量高于目前市场上其他常见食用油脂,因此全缘火棘果油具有较高的开发利用价值。

全缘火棘果油,抗氧化活性,GC-MS

火棘属(Pyracantha)是蔷薇科苹果亚科火棘属的常绿灌木,在我国西南地区大量野生分布,也作为观赏植物广泛栽培。火棘果又叫救军粮、红子等,成熟时香气浓郁、酸甜略涩,风味独特,可直接食用。民间将火棘果晒干,磨成干粉,用来代替粮食食用,也可用来做糕点、酿酒、酿醋和加工成果酱、饮料、化妆品等。目前,火棘果已经被卫生部列为食品新资源食用果品。我国有7种火棘属植物,其中研究最多的为火棘(P.fortuneana)。火棘的果实、根、叶均可入药,具“生津止渴、清热解毒、收敛止泻、活血止血”之功效,用于治疗消化不良,肠炎,痢疾,小儿疳积,崩漏,疮毒、阴虚和止泻痢等[1-2]。

全缘火棘(Pyracanthaatalantioides)亦是火棘属的一种。目前,对该种的研究较少。2004年,黄祖良等[3]研究了桂西全缘火棘果实的特性和主要营养物质,发现其营养成分齐全,含量丰富,VC、VE等维生素和氨基酸种类多且含量高。周蓉蓉等[4]研究发现鄂产全缘火棘果实中多糖类成分具有抗疲劳的作用。付燕[5]研究分析了黔东南地区的全缘火棘果实的营养成分,发现其可溶性糖含量较多,且含有一定量的VC和有机酸。但是,对全缘火棘果油的成分分析及其抗氧化活性的研究暂未见报道。因此,为了综合开发利用野生的全缘火棘资源,有必要对全缘火棘果油化学成分及抗氧化活性进行系统研究。

本研究采用索氏提取法提取渝产全缘火棘果油,然后初步研究该油对DPPH自由基的清除作用和亚铁还原能力(FRAP),最后将该油甲酯化后,经气相-质谱(GC-MS)联用仪测定全缘火棘果油的化学成分,期望为渝产全缘火棘果实资源的开发利用提供一定的科学依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

全缘火棘果实样品重庆长寿地区。

1,1-二苯基苦基苯阱(DPPH)上海晶纯试剂有限公司;2,4,6-三吡啶基均三嗪(TPTZ)(分析纯)东京化成工业株式会社;2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)(>99.0%)阿拉丁公司。

GC-MS 2010型气相色谱-质谱联用仪与Rtx-5MS(0.25 mm×30 m,0.25 μm)气相色谱日本岛津公司;Vortex-5旋涡仪其林贝尔仪器制造有限公司;明澈-D24UV实验室超纯水机Millipore公司;Infinite M200型酶标仪Tecan公司;EF9697C/D移液枪Gilson公司。

1.2实验方法

1.2.1索氏提取法提取全缘火棘果油及产率的测定参考张丽勇文献[6]中的方法,将新鲜摘取的全缘火棘果实烘干粉碎后,称重,用滤纸筒装好,放入索氏提取器中,在提取瓶中加入一定量的乙醚(分析纯),然后放入45 ℃水浴中提取,至提取液无明显颜色。待乙醚回收完后，则放入真空冷冻干燥箱中至恒重后得到全缘火棘果油样品，称重，密封置于冰箱冷藏备用。按下列方式计算果油的产率:

产率(%)=全缘火棘果油质量/全缘火棘果烘干粉碎后样品质量×100

1.2.2全缘火棘果油清除DPPH自由基的检测参考Blois、徐超等文献[7-8]中的方法,在1.5 mL tuber管中分别加入用乙醇溶解配制的不同质量浓度的全缘火棘果油溶液和等体积的0.2 mmol/L DPPH乙醇溶液,混和均匀后,置于暗室30 min,最后在波长517 nm处测定吸光值,平行测定3次,以BHT为对照。按下列式子计算各待测样品对DPPH自由基的清除率:

清除率(%)=[1-(A-B)/C]×100

其中,A为混合液的吸光度;B为样品本身的吸光度(不加DPPH);C为DPPH的吸光度(不加样品)。

1.2.3全缘火棘果油的铁离子还原法实验(FRAP)参考徐超、Benzie 等文献[8-9]中的方法,FRAP试剂的配制:300 mmol/L醋酸盐缓冲液(pH=3.6)、20 mmol/L FeCl3溶液、40 mmol/L HCl 配制的10 mmol/L TPTZ溶液,三者按照体积比10∶1∶1混合均匀。

将配好的FRAP试剂预热至37 ℃,然后取1 mL与100 μL样品或对照物(BHT)混合、旋涡均匀,10 min后593 nm处检测吸光值,无水乙醇作为参照液,平行测定3次。分别取不同浓度的(0～1 mmol/mL)FeSO4标准溶液代替样品,根据以上相同步骤,测定吸光值,做出标准曲线。则抗氧化能力以相同吸光度值的FeSO4当量浓度表示,记为 FRAP值。

1.2.4全缘火棘果油的甲酯化参考寇秀颖等文献[10]中的方法,取全缘火棘果油0.2 g,加入2 mL 0.5 mol/L KOH-甲醇溶液溶解,60 ℃振摇30 min,冷却至室温。然后加入2 mL三氯化硼-甲醇溶液,60 ℃振摇30 min,冷却至室温。最后分别加入2 mL异辛烷和饱和食盐水,振摇,静置分层,用过滤头取上清,得到脂肪酸甲酯的待测溶液。

1.2.5GC-MS条件色谱条件:初始温度60 ℃,保持3 min,以3 ℃/min升至90 ℃,以10 ℃/min升至250 ℃,保持15 min,进样口温度230 ℃。载气(He)流速1 mL/min,压力57.5 kPa,进样量1 μL,分流比50∶1。质谱条件:EI电离源,检测静电压1.2 kV,离子源温度200 ℃,接口温度250 ℃,溶剂延迟时间2 min,ACQ方式Scan,扫描速度1668/s,质量扫描范围m/z 50～500 amu。

2　结果与分析

2.1全缘火棘果油产率的测定及性状

平行提取3次全缘火棘果油后,计算得到全缘火棘果油的平均产率为1.1%。

全缘火棘果油,呈橙黄色、黏稠状液体,具有浓郁的果香味,4 ℃时凝固成冻状。

2.2清除DPPH自由基的能力

DPPH自由基在有机溶剂中是一种稳定的自由基,其乙醇溶液呈深紫色,具有单一电子,在波长为517 nm下具有最大光吸收,有自由基清除剂存在时,DPPH自由基的单电子被捕捉而使其颜色变浅。按1.2.2方法进行实验,计算不同质量浓度全缘火棘果油和BHT对DPPH自由基的清除率,如表1所示。

由表1可知,全缘火棘果油对DPPH自由基的清除率随浓度的增加而升高,当浓度为2 mg/mL时,清除率达到93.7%,稍弱于相同浓度下BHT的清除率。建立对DPPH自由基清除率与浓度的回归方程,根据回归方程计算全缘火棘果油清除DPPH自由基的IC50值为0.67 mg/mL。有研究报道[8]香榧子油清除DPPH自由基的IC50值为9.2 mg/mL;另外,梅片树叶挥发油在0.5 mg/mL时的DPPH自由基清除率为12.41%[11]。通过与以上两篇文献比较，全缘火棘果油在相同浓度下的DPPH自由基清除率高于这两种油,因此全缘火棘果油相对来说有较好的清除DPPH自由基的能力。

表1　全缘火棘果油的DPPH自由基清除作用Table 1　DPPH· scavenging rate of the sample

2.3亚铁还原能力(FRAP)

Fe3+吡啶三吖嗪可被样品中还原物质还原为二价铁形式即Fe2+-TPTZ复合物,该复合物呈现出蓝色,并于593 nm处具有最大光吸收,因而样品593 nm处吸光度大小与样品中抗氧化剂的量呈正相关。按1.2.3方法进行实验,得总抗氧化能力标准曲线,如图1所示。

图1　总抗氧化力标准曲线Fig.1　Total antioxidant force standard curve

由图1可知,FeSO4浓度在0～1 mmol/mL范围内与吸光度值成良好线性关系。拟合方程:y=1.2083x+0.0995,相关系数R2=0.9994。因此,以593 nm处的吸光度值换算成样品的FeSO4当量浓度的方法是可行的。

取不同质量浓度的全缘火棘果油乙醇溶液和对照BHT进行总抗氧化活性测定,结果如图2所示。

图2　样品总抗氧化能力Fig.2　Total antioxidant force of sample

由图2可知,全缘火棘果油的亚铁还原能力随其浓度的增加而增大,但总体来说,全缘火棘果油的亚铁还原能力均弱于相同浓度下BHT的亚铁还原能力。全缘火棘果油在浓度为2 mg/mL时,计算出的FRAP值达到0.421 mmol/mL。之前,刘卫根等[12]研究了羌活种子挥发油的抗氧化活性,通过他们得到的线性回归方程可计算出,在挥发油浓度为2 mg/mL时,其FRAP值小于全缘火棘果油的值;另外,赵功玲等[13]研究了8种萝卜籽油的抗氧化活性,其中活性最好的盛丰萝卜籽油的FRAP值在40 mmol/kg以下,根据该文献方法计算出全缘火棘果油的FRAP值为2315.5 mmol/kg。因此,相比之下全缘火棘果油亦有较好的总抗氧化活性。

2.4全缘火棘果油提取物甲酯化后的GC-MS分析

从前面的抗氧活性实验得知全缘火棘果油具有一定的抗氧化能力,为了进一步分析其中的成分,将该油甲酯化后,应用GC-MS分析其化学成分,从中共检出近50种成分,利用NIST98质谱数据库对照解析,鉴定了其中30个化合物的结构(见表2),占该油总提取物的89.0%。鉴定结果显示,主要成分为脂肪酸甲酯,分别是棕榈酸甲酯(20.3%)、亚油酸甲酯(18.7%)、亚麻酸甲酯(22.8%)和硬脂酸甲酯(4.6%),占全缘火棘果油总提取物的66.4%,其他成分还包括11个烷烃结构(10.8%)和6个烷醇和烯醇(5.0%)等化合物。

从以上结果可以看出,全缘火棘果油中的主要成分为脂肪酸。其中,棕榈酸、亚油酸和亚麻酸的含量相对较大,达到总含量的60%以上。棕榈酸的含量达到总含量的20%以上,棕榈酸是人体血液中含量最高的饱和脂肪酸,对人体具有重要的平衡调节作用[14]。全缘火棘果油中的不饱和脂肪酸,亚油酸和亚麻酸的含量也达到总含量的40%以上。不饱和脂肪酸是构成人体内脂肪的一种必需的脂肪酸,只能从食物中补充[15]。亚油酸,有降低胆固醇和调节血脂的作用[16],可预防或减轻脉粥样硬化症。亚麻酸对人体健康起着非常重要的作用,能够降血脂、抗血栓、抗肿瘤及调节植物神经和营养细胞等[17]。通过对比还发现全缘火棘果油中亚麻酸的含量高于目前市场上其他常见食用油脂[18]。据报道,共轭亚油酸和α-亚麻酸具有一定的抗氧化活性[19-20],因而全缘火棘果油的抗氧化活性可能部分来自于这两类物质。

表2　全缘火棘果油甲酯化后GC-MS分析结果Table 2　Chemical constituents of the methyl-esterification product of the oil by GC-MS

3　讨论与结论

本研究采用索氏提取法从渝产全缘火棘果中提取全缘火棘果油,然后采用清除DPPH自由基法和亚铁还原能力(FRAP)法评价了全缘火棘果油的抗氧化活性,结果发现全缘火棘果油具有较好的清除DPPH自由基的活性和亚铁还原能力,并且随着样品浓度的增加其抗氧化活性升高。为了进一步分析其中的成分,将该油甲酯化后,以GC-MS联用技术分析其化学成分。结果从全缘火棘果油中鉴定出30个成分,主要成分为脂肪酸。其中棕榈酸、亚油酸、亚麻酸等含量丰富,占该果油总提取物的60%以上。而不饱和脂肪酸,亚油酸和亚麻酸的含量也达到总含量的40%以上,并且亚麻酸的含量达到总含量的20%以上,高于目前市场上其他常见食用油脂中亚麻酸的含量[18]。因此,全缘火棘果油在油脂等方面具有较高的开发利用价值。但是,本实验对渝产全缘火棘果油的提取率还相对较低,能否使用破壁等方法提高果油提取率有待进一步研究。并且探讨采摘时间、提取方法等对全缘火棘果油成分的影响亦具有进一步研究的价值。

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Chemical composition and antioxidant activity of the oil ofPyracanthaatalantioidesfruits

WANG Chun-feng1,2,3,GAO Xue1,2,3,*,WANG Xing-min1,2,3

(1.Chongqing Engineering Research Center for Processing,Storage and Transportation of Characterized Agro-Products,Chongqing 400067,China;2.Chongqing Key Lab of Catalysis & Functional Organic Molecules,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China;3.School of Environment and Resources,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China)

To utilize thePyracanthaatalantioidesfruits from Chongqing effectively,using Soxhlet extractor method to extract the oil,then the antioxidant capabilities of the oil were evaluated by DPPH free radical scavenging activity and ferric reducing antioxidant power(FRAP)assay. Last,the constituents of the methyl-esterification product of the oil were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS),after methyl esterification of free fatty acids of the oil. From the above results,the yield of the oil was 1.1%,and the oil exhibited potent antioxidant activity by scavenging DPPH radicals and ferric reducing ability. Thirty compounds,which occupied 89.0% of total constituents,were identified. The dominant components were methyl palmitate(20.3%),linoleic acid methyl ester(18.7%),linolenic acid methyl ester(22.8%)and stearic acid methyl ester(4.6%),which illustrated the oil of theP.atalantioidesfruits was rich in palmic acid,linoleic acid and linolenic acid. And also,the content of linolenic acid in the oil was higher than in the current other edible oils. So the oil ofP.atalantioidesfruits was worthy of development and utilization.

the oil ofPyracanthaatalantioidesfruits;antioxidant activity;GC-MS

2015-10-16

王春凤(1990-),女，在读硕士研究生，研究方向：环境生物质资源化研究，E-mail:chamilihua@163.com。

高雪(1980-)，女，博士，副研究员，研究方向：天然产物化学的研究，E-mail:gaoxue@ctbu.edu.cn。

国家自然科学基金资助(21402017)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)09-0081-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.007