不同加工輔料對玉米肽（＜1 kDa）抗氧化性的影響

劉帥言，馮萌萌，杜晶芳，肇 萍，張 正，于亞莉

（吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長春 130062）

玉米是營養(yǎng)價(jià)值最高、保健作用最好的粗糧佳品。據(jù)研究表明，每100 g玉米中含蛋白質(zhì)8.5 g，還含有多種維生素、煙酸，以及微量元素硒、鎂等。胚芽含52%不飽和脂肪酸，是精米精面的4～5倍。但隨著近年來人們物質(zhì)生活提高，玉米不再是主糧，其主要用途是作為飼料直接喂養(yǎng)禽畜。因此，玉米營養(yǎng)價(jià)值的實(shí)際利用率很低，造成資源浪費(fèi)，發(fā)展玉米深加工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展到現(xiàn)階段的必然選擇。

玉米深加工產(chǎn)品主要有玉米蛋白粉、玉米淀粉、食用酒精、玉米油等數(shù)千個品種[1]。其中，玉米蛋白以其獨(dú)特的理化特性在食品和生物制藥領(lǐng)域頗受關(guān)注。玉米蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性等，是一種公認(rèn)安全（GRAS）的生物材料；其次，玉米蛋白具有強(qiáng)疏水性和獨(dú)特溶解性，可作疏水性藥物或功能活性成分的理想載體；與其他動植物蛋白相比，玉米蛋白被腸胃消化所需時間較長，利于口服藥物中功能活性成分在體內(nèi)的緩慢釋放。玉米肽以玉米蛋白粉為原料，經(jīng)蛋白酶酶解或微生物發(fā)酵，再經(jīng)分離、超濾和層析等手段分離純化的低分子質(zhì)量的寡肽混合物。近年來，研究人員開始使用不同方法將玉米蛋白制成不同類型的生物活性肽。這種小分子質(zhì)量的肽（2～7個氨基酸組成）比蛋白質(zhì)的生物效價(jià)高，可制作不同的功能性食品[2]。

綜上所述，玉米肽的研究大多集中于玉米肽的制備和其生物活性的探究上。但是，對于玉米肽產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中加工條件及產(chǎn)品配料對玉米肽生物活性的影響研究卻不多。同時，玉米肽產(chǎn)品劑形多樣，包含粉劑、片劑、膠囊、沖劑及水劑（即口服液）等。其中，水劑以高效吸收的特點(diǎn)[3]得到消費(fèi)者的認(rèn)可。因此，試驗(yàn)以玉米肽（＜1 kDa）ABTS自由基清除活性為考查指標(biāo)，探究水質(zhì)、穩(wěn)定劑、食用酸和靜置時間對其抗氧化活性的影響，可有效延伸玉米深加工產(chǎn)業(yè)鏈，提高副產(chǎn)物綜合利用效率，以期為最大限度發(fā)揮玉米肽的抗氧化活性提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米肽（由玉米胚芽堿溶蛋白提取，含量為90%，溶解性49%），吉林大學(xué)營養(yǎng)與功能研究室提供。

怡寶純凈水、農(nóng)夫山泉、泉陽泉，均購于當(dāng)?shù)爻校籆MC、黃原膠、明膠，榮昇生物科技有限公司提供；檸檬酸、DL-蘋果酸，均為國產(chǎn)食品級，河南永順化工有限公司提供；PBS，上海立菲生物技術(shù)有限公司提供；海藻酸鈉，西隴化工股份有限公司提供；ABTS、過硫酸鉀等，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SynergyHT型酶標(biāo)儀，BioTek公司產(chǎn)品；XMTD-8222型水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；ME203E型電子天平，瑞士梅特勒托利多公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 ABTS自由基清除率的測定

用蒸餾水配制7 mmol/L的ABTS溶液，將7 mmol/L ABTS溶液和過硫酸鉀溶液（終濃度為2.45 mmol/L）按1∶1的體積比混合，配制得到ABTS儲備液，在室溫條件下避光靜置12～16 h后，用0.2 mol/L磷酸鹽緩沖液（PBS，pH值7.4）將ABTS儲備液稀釋一定倍數(shù)（20～30倍），使其在波長734 nm處的吸光度為0.70±0.02左右，形成ABTS工作液。用移液槍吸取180μL的ABTS工作液至96孔板各孔中，然后每孔加入20μL樣品溶液，振蕩10 s后，測定反應(yīng)體系在波長734 nm處的吸光度。ABTS工作液現(xiàn)用現(xiàn)配。

試驗(yàn)分為3組：①空白組。每孔加200μL PBS溶液。②對照組。180μL ABTS工作液加20μL PBS溶液。③試驗(yàn)組。180μL ABTS工作液加20μL樣品溶液（稀釋20倍）。每個樣品濃度設(shè)置6個復(fù)孔，取平均值。ABTS自由基清除率計(jì)算公式如下：

式中：AS——試驗(yàn)組；

AC——對照組；

AB——空白組。

1.3.2 不同水質(zhì)對玉米肽的抗氧化活性的影響

分別量取玉米肽溶液100μL于4個1.5 mL塑料管中，分別用去離子水、怡寶純凈水、農(nóng)夫山泉和泉陽泉將其稀釋20倍后，將4組樣品常溫靜置2 h后檢測其ABTS自由基清除率。

1.3.3 穩(wěn)定劑的種類和添加量對玉米肽的抗氧化穩(wěn)定性的影響

分別量取玉米肽溶液各3 mL于25個試管中，并向其中加入0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的海藻酸鈉、CMC、黃原膠、明膠，室溫靜置2 h，同理將樣品稀釋20倍后測定其ABTS自由基清除率。

1.3.4 不同食用酸對玉米肽的抗氧化活性的影響

分別量取玉米肽溶液各3 mL于10個試管中，向其中添加檸檬酸、蘋果酸，使得檸檬酸和蘋果酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%。室溫靜置2 h，將樣品稀釋20倍后測定其ABTS自由基清除率。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)均進(jìn)行3次平行，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。試驗(yàn)結(jié)果采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行顯著性差異分析，以p＜0.05作為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水質(zhì)對玉米肽的抗氧化穩(wěn)定性的影響

水質(zhì)對玉米肽抗氧化活性的影響見圖1，不同水質(zhì)中礦物質(zhì)及金屬組成一覽表見表1。

圖1 水質(zhì)對玉米肽抗氧化活性的影響

表1 不同水質(zhì)中礦物質(zhì)及金屬組成一覽表 /mg·mL-1

從圖1可以看出，采用去離子水（電導(dǎo)率小于0.1μs/cm）配制的玉米肽水溶液的抗氧化活性最高，ABTS自由基清除率達(dá)到88%，其次依次為怡寶純凈水（ABTS自由基清除率86%）、泉陽泉水（產(chǎn)自吉林省白山市，ABTS自由基清除率81%）、農(nóng)夫山泉礦泉水（產(chǎn)自吉林長白山，ABTS自由基清除率80%），自來水中含雜質(zhì)過多，故不參與討論。與怡寶純凈水相比，用農(nóng)夫山泉及泉陽泉配置的玉米肽水溶液的抗氧化活性顯著降低（p＜0.05）。其原因可能是農(nóng)夫山泉及泉陽泉中的礦物元素、金屬離子含量高于去離子水及怡寶純凈水（表1）。研究表明，辣木籽肽可與金屬離子的螯合反應(yīng)，形成部分絮凝產(chǎn)物，一定程度上降低了上清液中肽的含量，因此其抗氧化活性下降。隨著Ca2+，Mg2+，Zn2+，K+濃度的升高，辣木籽肽的抗氧化活性略有降低。一些研究發(fā)現(xiàn)，金屬離子與肽類的配位發(fā)生在氨基、亞氨基或羧基上，以單齒共價(jià)鍵的形式鍵合[4]，也有報(bào)道認(rèn)為螯合反應(yīng)較復(fù)雜，涉及到金屬離子與肽類氨基及羧基的配位結(jié)合，金屬離子與肽類羧基的離子鍵結(jié)合，還包括肽對金屬離子的吸附作用。究其原因，金屬離子會對其有較強(qiáng)親和能力的氨基酸的氨基N原子和羧基O原子形成配位鍵，使肽的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響其抗氧化活性。綜上所述，與去離子水及怡寶純凈水相比，由于農(nóng)夫山泉、泉陽泉中富含金屬離子、礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)可能與玉米肽結(jié)合形成螯合物，改變了玉米肽的空間結(jié)構(gòu)，從而降低其抗氧化活性。

2.2 穩(wěn)定劑種類和添加量對玉米肽的抗氧化活性的影響

有研究表明，當(dāng)分子量小于1 kDa的玉米肽溶液中不加入任何穩(wěn)定劑時，其平均ABTS自由基清除率為88.79%。

穩(wěn)定劑種類和添加量對玉米肽抗氧化活性的影響見圖2。

圖2 穩(wěn)定劑種類和添加量對玉米肽抗氧化活性的影響

從圖2可以看出，海藻酸鈉使玉米肽抗氧化活性略有升高，CMC和明膠的差異性不顯著（p＞0.05）。4種穩(wěn)定劑均為助抗氧化劑，自身抗氧化性較弱。當(dāng)添加0.1%海藻酸鈉時，玉米肽自由基清除率達(dá)到90%，隨著海藻酸鈉添加量的增加，玉米肽的ABTS自由基清除率明顯下降；而采用CMC和黃原膠為穩(wěn)定劑時，樣品的ABTS自由基清除率均呈先增加后下降趨勢；以明膠作為穩(wěn)定劑時，玉米肽ABTS自由基清除率同樣呈下降趨勢。穩(wěn)定劑的添加造成玉米肽抗氧化活性的降低，其原因可能是穩(wěn)定劑在溫和的條件下，在溶液中形成水凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能將玉米肽的活性部位覆蓋或包裹，從而阻礙了其ABTS自由基清除能力。4種穩(wěn)定劑中，對玉米肽抗氧化活性影響最小的為海藻酸鈉，且當(dāng)其添加量為0.1%時，玉米肽ABTS自由基清除率為90%。

2.3 不同食用酸對玉米肽抗氧化活性的影響

食用酸種類及添加量對玉米肽抗氧化活性的影響見圖3。

圖3 食用酸種類及添加量對玉米肽抗氧化活性的影響

從圖3可以看出，采用2種常見食用酸作用于玉米肽溶液。試驗(yàn)以不加入食用酸的玉米肽溶液作為空白對照，其ABTS自由基清除率為90.12%±1.7%。玉米肽抗氧化活性隨酸味劑添加量增加而減弱，經(jīng)蘋果酸和檸檬酸處理后，其ABTS自由基清除率均顯著下降（p＜0.05）。相同劑量下，檸檬酸（0.6%）對ABTS自由基清除活性破壞力最強(qiáng)，可降至72%。相較于檸檬酸，蘋果酸則對玉米肽的抗氧化活性造成的損失較小。究其原因，檸檬酸自身不具有還原性，但可能因?yàn)闄幟仕岷吞O果酸的添加使反應(yīng)體系中的pH值降低。在酸性條件下，肽段中的氨基（-NH2）和羧酸根（-COO-）會質(zhì)子化，從而降低了其螯合金屬離子（脂質(zhì)氧化的催化劑）的能力，故其抗氧化能力下降，導(dǎo)致玉米肽清除ABTS自由基的能力降低。

3 結(jié)論

通過考查水質(zhì)、穩(wěn)定劑、食用酸及靜置時間對玉米肽抗氧化活性的影響可知，不同水質(zhì)中，去離子水及純凈水配置玉米肽溶液，可保持較高的抗氧化活性；海藻酸鈉是保護(hù)玉米肽抗氧化活性最有效的食品穩(wěn)定劑；食用酸中的蘋果酸對玉米肽的ABTS自由基清除率破壞較小。研究為玉米肽飲料制備中加工條件的設(shè)定及配料的選擇提供理論依據(jù)。