玉米淀粉硫酸酯的抗氧化性研究

林艳平，张燕萍

(江南大学食品学院，江苏无锡214122)

玉米淀粉硫酸酯的抗氧化性研究

林艳平，张燕萍*

(江南大学食品学院，江苏无锡214122)

合成了六种取代度分别为0.224、0.325、0.446、0.621、0.786、0.998的玉米淀粉硫酸酯，并通过还原力、Fe2+螯合能力、羟自由基及超氧阴离子清除能力四种体外方法评价了其抗氧化能力。结果表明，玉米淀粉硫酸酯具有一定的抗氧化活性，取代度越高，抗氧化能力越强。取代度为0.998的玉米淀粉硫酸酯的浓度分别为1、2、3、2mg/mL时，其还原力为1.013，Fe2+螯合能力为91.6%，羟自由基(·OH)及超氧阴离子(O－2·)清除率为49%、65.8%。因此玉米淀粉硫酸酯凭借其抗氧化性有望应用于食品或药品工业上。

玉米淀粉硫酸酯，取代度，抗氧化

硫酸酯淀粉早在二十世纪五十年代就被开发出来［1］，由于其理化性质不具备与同类变性淀粉竞争的优势，一直对其开发利用较少。然而，近年来研究发现硫酸酯淀粉被认为是唯一一种具有生理活性的淀粉［2］，从而引起了人们的关注。一些研究表明，植物多糖硫酸酯有抗氧化活性，并且可开发作为新型抗氧化物，如褐藻多糖硫酸酯、当归多糖硫酸酯、牛膝多糖硫酸酯等等［3－5］。淀粉是一种均多糖，从理论上，多糖硫酸酯有的性质，淀粉硫酸酯也可能具有。目前，对淀粉硫酸酯抗氧化活性的研究较少，本文通过体外抗氧化实验，研究淀粉硫酸酯的抗氧化特性。实验先用NaHSO3和NaNO2合成酯化剂N(SO3Na)3，再与玉米结合，合成淀粉硫酸酯(StO－SO3H)［6］，采用还原力、螯合Fe2+、超氧阴离子自由基(O2－·)和羟自由基(·OH)体系研究了玉米淀粉硫酸酯的体外抗氧化性，为淀粉硫酸酯的开发利用提供了基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

玉米淀粉 食用级;亚硫酸氢钠、氢氧化钠、盐酸、乙醇、亚硝酸钠、亚硫酸氢钠、氯化钡、明胶、三氯乙酸 均为分析纯;其他化学药品 均为国产分析纯。

Bsl01s型电子天平 北京赛多利斯天平有限公司;JJ－l型电动搅拌器 江苏金坛市正基仪器有限公司;KQ2200B型超声波反应器 江苏昆山市超声仪器有限公司;lOlC－3B型电热鼓风干燥箱 上海实验仪器有限公司;电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器厂;JJ－l型定时电动搅拌器 金坛市华峰仪器有限公司;PHs－25型数字酸度计 上海大普仪器有限公司;752型紫外可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;1－6型低速离心机 Signm公司;Model nicolet nexus 470傅里叶变换红外光谱仪 美国热电公司。

1.2 实验方法

1.2.1 合成工艺流程 制备酯化剂［6］→加入淀粉→合成淀粉硫酸酯［6］→无水乙醇洗涤→干燥→测取代度→备用。

用此工艺合成出6种取代度的淀粉硫酸酯，取代度分别为0.224、0.325、0.446、0.621、0.786、0.998。

1.2.2 硫酸根含量的测定及产物取代度的计算 本实验采用BaSO4－明胶分光光度法［7］测定硫酸根含量，略有改动。其测定步骤如下:精确称量0.0300g淀粉硫酸酯样品，然后加入8mL浓度为1mol/L的HCl溶液，密闭试管，在100℃下，水解8h，以确保淀粉硫酸酯所有的硫酸根取代基都从淀粉的葡萄糖残基中脱离出来。精确量取0.50mL上述水解液置于带塞试管中，另加2.5mL蒸馏水、3mL质量分数为3%的三氯乙酸和1.5mL氯化钡－明胶试液，混合后在室温下静置15～20min，于波长360nm［8］下测定吸光度。以0～0.50mL(按0.05mL递升)、0.01g/mL的硫酸钾溶液代替水解液加入到带塞试管中，在其它条件不变的情况下，按同样的方法进行处理得到标准样;以0.50mL的蒸馏水代替水解液加入到带塞试管中，在其它条件不变的情况下，按同样的方法进行处理得到空白样。用硫酸钾为标准品，测得硫酸根含量的标准曲线为:y=0.0088x(μg)+0.028，R2=0.9983。硫酸基取代度的计算公式为［9］:

式中:DS－硫酸基取代度;ωs－硫元素的质量分数(由硫酸根含量折算而得)，%。

1.2.3 红外光谱结构表征 测定条件:取干燥至恒重的样品1.00mg，与150mg溴化钾研磨，并将研磨好的样品全部转移到压片模具中进行压片，之后用Model nicolet nexus470型傅里叶变换红外光谱仪分析，扫描32次，分辨率为4cm－1。

1.2.4 还原力的测定方法［10］取0.4mL的待测样品溶液(浓度为1mg/mL)，加入0.2mol/L pH6.6的磷酸缓冲液和1%铁氰化钾各2.5mL，充分搅拌混合均匀置于50℃恒温水浴锅中反应20min，然后加入2.5mL 10%三氯乙酸溶液，混合后离心20min。取上清液2.5mL+2.5mL蒸馏水+0.5mL 0.1%氯化铁，混合均匀，静置10min后在700nm处读取吸光值。按照上述方法和浓度以抗坏血酸(VC)做阳性对照，以空白作调零对照。

1.2.5 清除羟自由基(·OH)实验 按照Smirnoff等［11］的方法改进。在3mL 150mmol/L磷酸缓冲液中加入0.15mmol/L FeSO4－EDTA，2mmol/L水杨酸钠，6mmol/L H2O2以及不同浓度的玉米淀粉硫酸酯。室温下静置30min，以蒸馏水调零点，在波长510nm处读取吸光值。清除率计算公式:清除率(%)={［A2－(A0－A1)］/A2}×100%。

1.2.6 清除超氧阴离子自由基(O－2·)实验［12］向各试管中加3mmol/L邻苯三酚溶液0.3mL，再分别加2mL浓度分别为0.4、0.8、1.2、1.6、2mg/mL的淀粉硫酸酯溶液，用 pH8.3的 Tris－HCl缓冲液定容至10mL，以蒸馏水作参比，测定325nm处的吸光值，每隔30s测1次，直至反应启动后的第6min，把所得的数据以时间为横坐标，吸光值为纵坐标进行线性回归，得到的直线斜率为反应速率ΔA0/ΔA。

式中:ΔA0为邻苯三酚的自氧化法速率;ΔA为加入淀粉硫酸酯溶液后邻苯三酚自氧化法速率，单位均为吸光度值每分钟的增值。

1.2.7 对金属螯合Fe2+能力的测定方法［13］样品管中加入不同浓度的淀粉硫酸酯溶液1mL，再加入3.7mL蒸馏水、0.1mL 2mmol/L的FeCl2溶液，混和均匀，最后加入0.2mL 5mmol/L的ferrozine启动反应;空白管用蒸馏水代替样品液;标准管用蒸馏水代替FeCl2溶液，以上三组在室温放置10min后，在562nm处测定吸收值，设三个平行，结果取平均值。同时以EDTA做对比。用以下公式计算对金属螯合能力(%)。

2 结果与分析

2.1 红外光谱结构分析

由图1可以看出，合成的玉米淀粉硫酸酯与玉米淀粉相比，在807.6cm－1处有一个吸收峰，这是特征吸收，为S－O伸缩振动;同时在1241cm－1处也有一个特征吸收，为典型的S=O伸缩振动，这些特征吸收在玉米淀粉中是不存在的，足以说明合成的是玉米淀粉硫酸酯。

图1 玉米淀粉和玉米淀粉硫酸酯的红外光谱图Fig.1 The IR spectrum of corn starch and corn starch sulfates

2.2 还原能力的测定

由图2可以看出随着浓度的升高，淀粉硫酸酯的还原能力增强，随着取代度的升高，还原能力也逐渐升高，当取代度达到0.998、浓度为1mg/mL时，还原能力为 1.013，与 0.07mg/mL的 VC(还原力为1.009)相当。

图2 淀粉硫酸酯的还原能力Fig.2 Reducing power of corn starch sulfates

2.3 清除羟自由基的能力

由图3可以看出随着浓度的升高，淀粉硫酸酯清除羟自由基的能力增强，随着取代度的升高，清除羟自由基的能力也逐渐增强，当取代度达到0.998、浓度为3mg/mL时，清除率为49%，与0.3mg/mL的VC(清除率为50.8%)相当。

图3 淀粉硫酸酯清除羟自由基的能力Fig.3 Hydroxyl radical scavenging ability of corn starch sulfates

2.4 清除超氧阴离子的能力

由图4可以看出随着取代度的升高，清除超氧阴离子的能力也逐渐增强，当取代度达到0.998、浓度为2mg/mL时，清除率为65.81%，与0.1mg/mL的VC(清除率为59.48%)相当。

图4 淀粉硫酸酯清除超氧阴离子的能力Fig.4 Superoxide radical scavenging ability of corn starch sulfates

2.5 螯合Fe2+的能力

由图5可以看出随着浓度的升高，淀粉硫酸酯螯合Fe2+的能力增强，随着取代度的升高，螯合Fe2+的能力也逐渐增强，当取代度达到0.998、浓度为2mg/mL时，螯合率为 91.6%，与 0.3mg/mL的EDTANa2(螯合率为88.8%)相当。

3 结论

实验表明玉米淀粉硫酸酯具有一定的抗氧化能力，且取代度越高抗氧化能力越强。在实验范围内，取代度为0.998的玉米淀粉硫酸酯其最高还原力为1.013、亚铁离子螯合能力为91.6%、羟自由基及超氧自由基清除率分别为49%、65.8%。尽管与相同浓度的VC、EDTANa2相比存在一些差距，但是当提高浓度时，可以与其相当。因此，玉米淀粉硫酸酯凭借其抗氧化性有望应用于食品或药品工业上。

图5 淀粉硫酸酯螯合铁离子的能力Fig.5 Metal chelating ability of corn starch sulfates

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Study on antioxidant activity of corn starch sulfates

LIN Yan－ping，ZHANG Yan－ping*
(Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

Six corn starch sulfates were synthetized，which degrees of substitution(DS)was 0.224，0.325，0.446，0.621，0.786，0.998，respectively.In vitro antioxidant activities of the six corn starch sulfates were evaluated by four methods，including reducing power，Fe2+chelating ability，abilities of scavenging hydroxyl and superoxide radicals.Results showed that corn starch sulfates had significant antioxidant activities in vitro and the higher DS，the stronger antioxidant activities.The corn starch sulfates(DS is 0.998)at the concentration of 1，2，3，2mg/mL，reducing power was 1.013，Fe2+chelating ability was 91.6%，abilities of scavenging hydroxyl and superoxide radicals were 49%and 65.8%，respectively.Above results suggested that corn starch sulfates had the potential to be used in food or pharmaceutical industry because of their antioxidant activities.

corn starch sulfates;DS;antioxidation

TS231

A

1002－0306(2012)08－0149－03

2011－07－08 *通讯联系人

林艳平(1986－)，女，在读硕士，研究方向:粮食油脂及植物蛋白工程。