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      酸木瓜資源利用及加工技術(shù)的研究進(jìn)展

      2018-01-22 12:32羅文靜李燮昕張羽晨敬艷
      新農(nóng)業(yè) 2018年9期
      關(guān)鍵詞:抗氧化活性抗壞血酸黃酮

      羅文靜 李燮昕 張羽晨 敬艷

      摘要:酸木瓜是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的果蔬原料,富含抗壞血酸、黃酮等抗氧化性卓越的物質(zhì),是一種優(yōu)秀的抗氧化天然食品原料。本文對(duì)藥食同源的酸木瓜所含的抗氧化物質(zhì)的性質(zhì)、分類、提取等研究進(jìn)展以及其利用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,并進(jìn)一步展望了其在植物醫(yī)學(xué)、生物制藥、保健食品等方面的應(yīng)用研究。

      關(guān)鍵詞:酸木瓜;抗氧化活性;應(yīng)用研究;黃酮;抗壞血酸

      酸木瓜(Chaenomelessinensis),學(xué)名為貼梗木瓜,薔薇科,木瓜屬,是四川、貴州、云南重要的野生資源。在云南也稱皺皮木瓜或光皮木瓜,是臨滄市主要的藥食同源經(jīng)濟(jì)作物之一。成熟的酸木瓜色澤金黃,氣味芳香,營(yíng)養(yǎng)成分豐富,大多數(shù)成分對(duì)人體有益。

      自從果蔬抗氧化活性對(duì)于預(yù)防癌癥、心血管疾病以及抗衰老等方面有很重要的生理功能被提出后,研究果蔬的抗氧化性已成為熱門課題。黃酮類、抗壞血酸、多酚、多糖類物質(zhì)被普遍認(rèn)為具有很好的抗氧化性,而這幾類物質(zhì)廣泛存在酸木瓜中,酸木瓜正作為一種抗氧化性優(yōu)越的食品原料,逐步被科研人員開發(fā)利用。

      1酸木瓜中主要的抗氧化物質(zhì)

      目前酸木瓜中存在的抗氧化物質(zhì)主要有4種,分別為黃酮類、抗壞血酸、多酚及多糖類。

      1.1黃酮類

      陽(yáng)小勇等以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)樣品,測(cè)得新鮮酸木瓜中總黃酮含量以蘆丁計(jì)為(1.76±0.013)%。黃酮的功效有很多,是一種很強(qiáng)的抗氧化劑,能作為食品添加劑延緩脂肪的氧化,可有效清除體內(nèi)的氧自由基,且可用于防治自由基引發(fā)的多種疾病,可以一定程度上阻止細(xì)胞的退化、衰老,也可預(yù)防癌癥的發(fā)生。

      研究人員以抗壞血酸作為對(duì)照,測(cè)定了光皮木瓜總黃酮的抗氧化能力,比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,光皮木瓜總黃酮無(wú)論是DPP H自由基清除能力、對(duì)羥基自由基清除能力還是還原能力,相比被人們熟知的抗氧化性極佳的抗壞血酸更加優(yōu)秀。

      通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定野木瓜乙醇提取液和水提取液的總還原力及對(duì)羥自由基和超氧陰離子清除率,并以不同濃度的維生素C為對(duì)照,結(jié)果顯示,盡管水提物中溶有更多多糖,使兩者在清除羥基自由基能力上大致相同,但是醇提物中的黃酮含量高于水提物,其總還原力和對(duì)O2的清除作用均高于水提物,并與維生素C相當(dāng),說(shuō)明野木瓜具有很好的抗氧化作用主要來(lái)自于黃酮類化合物。

      1.2抗壞血酸

      據(jù)中國(guó)林業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心檢測(cè),100克酸木瓜鮮果汁中含有抗壞血酸50.84~203.09毫克,而相同條件下100克蘋果僅含抗壞血酸4毫克,說(shuō)明酸木瓜中含有的抗氧化物質(zhì)含量豐富,是不可多得的原材料??箟难嵩谝种坪谏厣伞⒔档桶┌Y發(fā)病率、清除自由基等方面都有顯著的功效。

      用ABTS/正鐵肌紅蛋白/H2O2體系測(cè)定了維生素C和多酚類對(duì)橙汁總抗氧化活性的貢獻(xiàn)率,得出維生素C是最主要的貢獻(xiàn)成分,貢獻(xiàn)率高達(dá)87%。測(cè)定甜橙中反映總抗氧化能力的TEAC值,結(jié)果表明,維生素C的抗氧化能力貢獻(xiàn)率僅次于多酚類物質(zhì),且通過(guò)比較不同品種甜橙的TEA C值與維生素C、多酚、及總類胡蘿卜素含量的相關(guān)關(guān)系,得到TEA C值與維生素C含量達(dá)到顯著水平(r=0.868,P=0.011),表明維生素C是良好的抗氧化性質(zhì)。

      1.3多酚

      多酚是酸木瓜中含量豐富的生物活性物質(zhì)中的一種,具有很高的抗氧化潛力,甚至可以預(yù)防和延緩一些疾病的發(fā)生。

      通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得番木瓜果皮中多酚含量為15.42毫克·克-1,清除DPPH·的IC50值為27.03毫克·毫升,番木瓜果肉中多酚含量為6.87毫克·克,清除DPPH·的I C50值為63.16毫克·毫升-1,且由表1可得,清除DPPH·能力與番木瓜皮和果肉中的多酚含量呈正相關(guān),即多酚含量越高,清除DPPH·自由基的能力越大,抗氧化活性就越強(qiáng)。

      以山奈酚和維生素C這兩種已知抗氧化活性很強(qiáng)的物質(zhì)作為對(duì)照,對(duì)番木瓜葉片提取物的抗氧化活性進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果均表明番木瓜葉片具有良好的抗氧化活性和還原能力,且番木瓜葉片提取液的抗氧化能力與溶液中總酚含量成正比關(guān)系。

      1.4多糖

      通過(guò)光皮木瓜多糖的體外抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,光皮木瓜多糖對(duì)自由基清除作用明顯,具有較好的還原力,且隨著質(zhì)量濃度的升高而升高。光皮木瓜多糖結(jié)構(gòu)中的醇羥基可與產(chǎn)生·OH等自由基所必需的金屬離子(如Fe2+、CU2+等)絡(luò)合,使自由基的產(chǎn)生受到抑制,進(jìn)而影響脂質(zhì)過(guò)氧化的啟動(dòng),最終抑制活性氧的產(chǎn)生,多糖可以捕捉脂質(zhì)過(guò)氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中產(chǎn)生的活性氧,減少脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)鏈長(zhǎng)度,阻斷或減緩脂質(zhì)過(guò)氧化的進(jìn)行。對(duì)于·OH而言,多糖碳?xì)滏溕系臍湓涌梢耘c其結(jié)合成水,達(dá)到清除·OH的目的,而多糖的碳原子則因此成為碳自由基,并進(jìn)一步氧化形成過(guò)氧自由基,最后分解成對(duì)機(jī)體無(wú)害的產(chǎn)物;對(duì)于O2,多糖可與其發(fā)生氧化反應(yīng),達(dá)到清除的目的。

      2抗氧化物質(zhì)的提取方法

      目前用于酸木瓜中抗氧化物質(zhì)的提取方法主要有五種,分別為:超聲波提取法(Ultrasonic extraction)、微波提取法(Microwave Extraction)、溶劑提取法(Solvent Extraction)、分離純化法(Separation andpurification)和高壓提取法(High hydrostatic)。

      2.1超聲波提取法

      超聲輔助提取技術(shù)具有能耗低、效率高、不破壞有效成分等特點(diǎn),目前較多應(yīng)用于提取植物中有效活性成分。

      在單因素實(shí)驗(yàn)以及正交試驗(yàn)基礎(chǔ)上,以總黃酮的得率為檢測(cè)指標(biāo),采用了超聲提取法與微波提取法進(jìn)行提取,得結(jié)果如表2。通過(guò)比較兩種方法,雖然微波提取法提取效果優(yōu)于超聲提取法,但由于微波提取法反應(yīng)劇烈,較容易引起爆沸,提取過(guò)程不易控制,故最優(yōu)還是選用超聲提取法。

      采用超聲乙醇提取木瓜中的多酚類物質(zhì),得到最佳條件為:乙醇體積分?jǐn)?shù)60%,料液比1:20,提取時(shí)間10分鐘,提取次數(shù)為3次。且證明了該方法具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,能夠用于多酚類物質(zhì)的分析。

      通過(guò)超聲波法提取光皮木瓜黃酮和多糖并確定最佳工藝條件為:超聲波功率480瓦、提取時(shí)間35分鐘、溫度73℃、液料比為90:1(毫升/克),多糖和黃酮總得率為15.62%,比熱水浸提法總得率提高了21.46%。說(shuō)明超聲波法提取光皮木瓜多糖和黃酮復(fù)合物得率較高。

      2.2微波提取法

      在植物多酚的提取上,運(yùn)用微波提取技術(shù),具有選擇性高、重現(xiàn)性好、省時(shí)節(jié)能、提取率高、不會(huì)破壞所提取成分的生物活性與化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

      以微波輔助提取高效液相色譜法提取測(cè)定番石榴等蔬果中的抗壞血酸含量,確定了當(dāng)以0.25%偏磷酸為提取溶劑、固液比1:10、微波功率400瓦、提取時(shí)間10分鐘時(shí),微波輔助提取番石榴中抗壞血酸的提取率最高,且證明了微波輔助提取法適用于蔬果中抗壞血酸的提取。

      2.3溶劑提取法

      以光皮木瓜為研究對(duì)象由單因素試驗(yàn)和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其分析結(jié)果獲得的有機(jī)溶劑浸提法提取光皮木瓜中黃酮的最佳工藝參數(shù)為:乙醇體積分?jǐn)?shù)90%,溫度65℃,液料比22.5:1,提取時(shí)間4小時(shí),在此工藝條件下,黃酮的得率為3.40毫克·克-1

      采用水提醇沉法從皺皮木瓜中提取水溶性多糖,根據(jù)正交試驗(yàn)確定了提取溫度是顯著影響因素,優(yōu)化后的提取工藝條件為:溫度96℃,提取時(shí)間3小時(shí),醇液比為3:1,料液比為1:40。

      使用不同的溶劑提取所得維生素C含量存在一定差異。在相同條件下,維生素C提取率大小為酒精溶液>檸檬酸溶液>水溶液。以酒精作為抽提溶劑,最優(yōu)條件:酒精濃度為30%,抽提時(shí)間為22小時(shí),維生素C浸提率最高,為52.14%。以檸檬酸作為抽提溶劑,最優(yōu)條件:檸檬酸濃度為0.25%,抽取時(shí)間為22小時(shí),浸提效果最佳,浸提率為41.2%。

      2.4分離純化法

      通過(guò)靜態(tài)吸附解吸試驗(yàn)比較5種大孔樹脂的吸附性能,確定D101大孔樹脂為光皮木瓜總黃酮的純化樹脂。動(dòng)態(tài)吸附解吸試驗(yàn)表明,當(dāng)柱體積為80毫升,上樣流速1.5毫升·分鐘1時(shí),其達(dá)到泄露終點(diǎn)時(shí)的吸附量為180毫克,乙醇濃度為30%時(shí)有較好的洗脫效果。

      2.5高壓提取法

      與傳統(tǒng)提取方法相比較,高壓凈水提?。℉HPE)可以減少提取時(shí)間和提高提取效率,使提取達(dá)到最高的收益。這種方法已經(jīng)成功的用于多酚類物質(zhì)的提取中,利用HHPE法已成功提取荔枝中的黃酮類物質(zhì)。

      3抗氧化性的測(cè)定方法

      目前酸木瓜抗氧化物質(zhì)的測(cè)定方法主要有3種:清除DPPH自由基的能力測(cè)定、清除羥自由基作用的測(cè)定和清除超氧陰離子自由基的試驗(yàn)。

      3.1清除DPPH自由基的能力測(cè)定

      DPPH是最常用的評(píng)估物質(zhì)抗氧化能力的方法之一。依據(jù)DPPH-在可見光區(qū)最大吸收峰為517納米,其乙醇溶液呈深紫色,當(dāng)有自由基清除劑存在時(shí),由于與其單電子配對(duì)而使其吸收逐漸消失,其褪色程度與接受的電子數(shù)成定量關(guān)系,因而可用分光光度法進(jìn)行定量分析來(lái)檢測(cè)自由基消除情況,從而評(píng)價(jià)某種物質(zhì)的抗氧化能力。其能力用消除率表示,消除率越大,其抗氧化能力越強(qiáng)。

      試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)物質(zhì)對(duì)DPPH清除能力從高到低依次為維生素C>番木瓜葉>山奈酚。而維生素C和山奈酚是已知公認(rèn)強(qiáng)抗氧化性物質(zhì),番木瓜葉片提取物的清除能力介于兩者之間,說(shuō)明其具有良好的自由基抑制能力。

      3.2清除羥基自由基(·OH)作用的測(cè)定

      羥基自由基(·OH)是目前所知活性氧中對(duì)生物體毒性最強(qiáng),危害最大的一種自由基,可以與生物體內(nèi)的多種分子作用,造成糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸和脂類等物質(zhì)的氧化性損傷,使細(xì)胞壞死或突變。

      用清除羥自由基的能力來(lái)研究木瓜多酚粗提液的抗氧化性能,在木瓜多酚提取液濃度為0.11~2.5毫克·毫升-1濃度范圍內(nèi),維生素C和木瓜多酚粗提液對(duì)羥基自由基均有較強(qiáng)的清除能力,且隨濃度的增加而增大。當(dāng)濃度小于1.0毫克·毫升-1時(shí),隨著濃度的增加,清除率增加速率較大;當(dāng)濃度大于1.0毫克·毫升,隨著濃度的增加,清除率趨于穩(wěn)定;濃度為2.5毫克·毫升-1時(shí),水提物和醇提物對(duì)·OH的清除能力最強(qiáng),清除率分別達(dá)89.64%、83.97%。

      3.3清除超氧陰離子自由基的試驗(yàn)

      木瓜多酚粗提液對(duì)超氧陰離子自由基具有較強(qiáng)的清除能力,且隨著多酚濃度的增加,清除能力呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)。在濃度為0.5毫克·毫升-1左右時(shí),對(duì)超氧陰離子自由基達(dá)到半數(shù)清除;在濃度為1.5毫克·毫升-1時(shí),醇提物和水提物的清除效果均達(dá)到最好,說(shuō)明了木瓜多酚粗提液具有較強(qiáng)的綜合抗氧化能力。

      超氧陰離子是人體內(nèi)最常見的自由基,按照超氧陰離子自由基毒性理論,不僅超氧陰離子自由基的衍生物過(guò)氧化氫和輕自由基具有細(xì)胞毒性,而且超氧陰離子自由基本身也具有毒害作用。因此及時(shí)清除體內(nèi)聚集的超氧陰離子自由基意義重大。

      4酸木瓜的利用現(xiàn)狀

      首先,酸木瓜作為國(guó)內(nèi)云南、貴州、四川等地的特有野生資源在國(guó)際市場(chǎng)上的利用較少,存在較大的研究空間。其次,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng),目前僅存在對(duì)酸木瓜果酒、果醋研制,而且因其成品具有一定局限性而很少進(jìn)入消費(fèi)者眼球,導(dǎo)致大量的酸木瓜還是因?yàn)橹谱鞴に嚨穆浜螅坏靡怎r果的形式在市場(chǎng)進(jìn)行直銷,又因其鮮食的酸澀口感又是消費(fèi)者難以接受的,這就使酸木瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展暫時(shí)遇到了瓶頸。

      關(guān)于酸木瓜的研究,在營(yíng)養(yǎng)成分方面,已經(jīng)有關(guān)于酸木瓜中總生物堿的抗菌性能、齊墩果酸降血糖作用、總黃酮含量方面的研究;在食品加工方面,酸木瓜在云南民間加工食用方法較多,且具有濃厚民族特色,如苗族酸木瓜炒雞、麗江納西族酸木瓜炒魚;此外還有一部分與酸木瓜籽、酸木瓜皮利用方面的研究。

      5酸木瓜的應(yīng)用展望

      抗氧化性是當(dāng)今植物醫(yī)學(xué)、生物制藥、保健食品研究的熱點(diǎn)之一。隨著人民生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的改善,合成抗氧化劑已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求,人們開始挑選更加天然健康,風(fēng)味獨(dú)特并且珍奇的材料來(lái)滿足抗氧化這一需求。我國(guó)酸木瓜資源豐富,隨著科技水平的進(jìn)步,從酸木瓜中提取抗氧化物質(zhì)的技術(shù)也日益成熟,人們已經(jīng)將研究和開發(fā)的目光投向醫(yī)食同源的酸木瓜新資源。

      此外,研究還發(fā)現(xiàn)酸木瓜含有多種對(duì)人體有益的成分如木瓜蛋白酶、酵素,可將脂肪分解為脂肪酸,有利于人體對(duì)食物進(jìn)行消化和吸收,有健脾消食之功;酸木瓜里的番木瓜堿具有抗菌素、抗腫瘤功效,酸木瓜所含的齊墩果具有護(hù)肝降酶、抗炎抑菌、降低血脂、軟化血管等功效。其維生素C含量是蘋果的48倍,還齊墩果酸、鉀、鈣、鎂、鋅等多種營(yíng)養(yǎng)元素,17種以上的氨基酸,大量的礦物元素、胡蘿卜素等生物活性物質(zhì),因此,酸木瓜是一種具有開發(fā)價(jià)值的原材料,其也是潛在的抗氧化物質(zhì)寶庫(kù)。

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