几种抗性淀粉的体外抗氧化活性

唐正辉，亢灵涛，杨春丰，高 娟，谢 慧，谢 涛

(湖南工程学院 化学化工学院，湘潭 411104)



几种抗性淀粉的体外抗氧化活性

唐正辉，亢灵涛，杨春丰，高 娟，谢 慧，谢 涛

(湖南工程学院 化学化工学院，湘潭 411104)

采用二次循环压热法制备、纯化得到了绿豆、马铃薯、锥栗和板栗抗性淀粉，并对它们的体外抗氧化性能进行了研究.结果表明：四种抗性淀粉具有较强的抗氧化活性；对DPPH·的清除作用较强，随温度上升清除率增高而IC50值降低；对ABTS+·有更强的清除作用，IC50值均较低；对O2-·具有较弱的清除作用；在较高的温度与浓度条件下对亚硝酸钠的清除作用增强，IC50值降低；对脂质过氧化的抑制作用也较弱.

绿豆；马铃薯；锥栗；板栗；抗性淀粉；体外抗氧化活性

研究表明，人体的许多疾病和组织损伤等都与体内的氧化应激反应有关，人体由于体内酶促或非酶促反应、有毒药物侵害和外源辐射等都会产生自由基[1].正常体内会保持适量自由基，而在某些病理情况下，体内过多的自由基会损伤生物大分子，影响生物膜功能或破坏蛋白质构象，引起机体损伤，并形成丙二醛等有害物质，产生生理病变[2].因此，研制高效低毒的抗氧化性药物越来越受到人们的重视.目前，评价天然物的体外抗氧化活性方法多种多样，主要有清除自由基型、还原金属离子、抑制脂质过氧化等化学评价方法，以及体外抗氧化活性细胞的生物学方法[3].近些年来，有关谷物、蔬菜和水果等食物中膳食纤维的抗氧化性活性已有研究[4-6]，但抗性淀粉的抗氧化性研究较少[7].本文采用二次循环压热法制备并纯化得到了绿豆、马铃薯、锥栗、板栗的抗性淀粉，重点研究了它们的总抗氧活性、自由基清除率、亚硝酸盐业清除率和脂质过氧化抑制等体外抗氧化性，为开发以抗性淀粉为原料的功能性食品提供了理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料

1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH·)、2,2-联氮基双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS+·)均购自Sigma公司；过硫酸钾、维生素C、亚硝酸钠等试剂均为分析纯.

1.2 抗性淀粉制备

制备：用蒸馏水配制30%的淀粉乳液，调节pH为6.0，沸水浴30 min后，121 ℃高温高压处理40 min.冷却，4 ℃放置24 h.重复高温高压和冷却步骤，80 ℃烘干，粉碎过100目筛得粗抗性淀粉.

纯化：取粗抗性淀粉用耐热α-淀粉酶在70 ℃水解1 h，加入过量糖化酶，55 ℃水解2 h，离心(3000 r/min，30 min)，水洗离心多次，最后用95%乙醇清洗，干燥，粉碎，过200目筛，得纯抗性淀粉，供实验用.

1.3 检测方法

总抗氧化活性按Prieto等[8]的方法测定；DPPH·清除率采用连喜军等[7]的方法；ABTS+·清除率按Re等[9]的方法测定；超氧阴离子自由基(O2-·)清除率采用邻苯三酚自氧化法[10]测定；亚硝酸盐清除率按参考文献[11]的方法测定；脂质过氧化抑制作用采用Ock-Sook等[12]的方法.以维生素C做阳性对照.

所有数据为三个平行实验的平均值，且采用SPSS 20.0 for windows进行方差分析.

2 结果与分析

2.1 几种抗性淀粉的总抗氧化活性

一般情况下，物质的还原能力与抗氧化活性之间有显著的相关性，抗氧化能力越强，其还原能力也越强[13，14].图1反映了四种抗性淀粉的总抗氧化活性.从图1可看出，四种抗性淀粉的总抗氧化活性随其浓度增高而增强，且线性关系很强；当浓度在8 mg/mL以内时，若浓度相同，锥栗和板栗抗性淀粉的抗氧化能力基本相当，但要强于绿豆和马铃薯抗性淀粉的抗氧化能力(0.010.05)，而马铃薯抗性淀粉的抗氧化活性低些(0.01

图1 几种抗性淀粉的总抗氧化活性

2.2 几种抗性淀粉对DPPH·的清除作用

20 ℃时不同浓度的绿豆、马铃薯、锥栗和板栗抗性淀粉对DPPH·的清除能力见图2.随着抗性淀粉浓度升高，其清除DPPH·的能力随之增强.当浓度低于6 mg/mL时，它们对DPPH·的清除率随浓度升高而增加的速率较快；而高于6 mg/mL后，它们对DPPH·的清除率增速减缓.当抗性淀粉浓度为10 mg/mL时，绿豆、马铃薯、锥栗和板栗抗性淀粉对DPPH·的清除率分别为68.2%、67.1%、87.4%和82.1%，但锥栗与板栗抗性淀粉对DPPH·的清除率仅与0.6 mg/mL维生素C的相当，而绿豆和马铃薯抗性淀粉对DPPH·的清除效果仅与0.5 mg/mL维生素C相当.图3反映了从30～60 ℃下各种抗性淀粉对DPPH·清除率的变化过程.各种抗性淀粉对DPPH·的清除作用随温度升高，清除率也随之增高.在相同温度条件下，当浓度控制在2.5 mg/mL以内时，四种抗性淀粉对DPPH·的清除率相差不大(P>0.05)，而当浓度高于2.5 mg/mL时，锥栗与板栗抗性淀粉比绿豆和马铃薯抗性淀粉对DPPH·的清除率要高得多(P<0.01).如表1所示，每种抗性淀粉的IC50值则随温度的升高而降低.当温度低于40 ℃时，锥栗与板栗抗性淀粉、绿豆与马铃薯抗性淀粉的IC50值基本相当(P>0.05)，但前两者的IC50值要高于后两者的IC50值(P<0.01)；当温度达到40 ℃及以上时，相同温度下四种抗性淀粉的IC50值几无差别(P>0.05).

图2 20℃下几种抗性淀粉对DPPH·清除率

图3 不同温度下几种抗性淀粉对DPPH·的清除率

表1 不同温度下几种抗性淀粉清除DPPH·的IC50值

2.3 几种抗性淀粉对ABTS+·的清除作用

图4显示了20 ℃下四种抗性淀粉对ABTS+· 的清除能力.各种抗性淀粉对ABTS+·的清除率随其浓度增大而增高；在浓度相同时，锥栗与板栗抗性淀粉、绿豆与马铃薯抗性淀粉对ABTS+· 的清除率基本一致(P>0.05).当浓度在6 mg/mL以下时，锥栗与板栗抗性淀粉比绿豆和马铃薯抗性淀粉对ABTS+· 的清除率要高些(0.010.05)，相当于0.6 mg/mL维生素C对ABTS+·的清除率.从图4还可看出，绿豆与马铃薯抗性淀粉清除ABTS+· 的IC50值在3.0 mg/mL左右，而锥栗和板栗抗性淀粉清除ABTS+· 的IC50值均低于2.0 mg/mL.再结合2.2的实验结果，在20 ℃时，与对DPPH·的清除率相比，相同浓度的任一种抗性淀粉对ABTS+·的清除能力更强(P<0.01).

图4 20 ℃时几种抗性淀粉对ABTS+· 的清除率

2.4 几种抗性淀粉对O2-· 的清除作用

邻苯三酚在碱性条件下能够迅速自氧化，氧化过程中释放出O2-·，加入清除剂，则能够清除O2-·，使邻苯三酚自氧化速率降低.不同浓度抗性淀粉对邻苯三酚自氧化产生的O2-·清除率如图5所示.从图5可看出，各种抗性淀粉和维生素C对O2-·的清除能力均表现不强，当浓度增大至一定值后，它们对O2-·的清除能力可能会趋于饱和.在4～6 mg/mL浓度范围内，绿豆与马铃薯抗性淀粉比锥栗和板栗抗性淀粉对O2-· 的清除能力要强些(0.010.05).绿豆、马铃薯、锥栗与板栗抗性淀粉清除O2-· 的IC50值分别为7.7、8.1、8.8和9.3 mg/mL(P>0.05).

图5 几种抗性淀粉对O2-· 的清除率

2.5 几种抗性淀粉对亚硝酸盐的清除作用

图6所示为不同温度下四种抗性淀粉对亚硝酸钠的清除率.当温度不变时，随着浓度增大，四种抗性淀粉对亚硝酸钠的清除能力随之增强；当浓度一定时，它们在低温下对亚硝酸钠的清除能力较弱，但它们在高温下对亚硝酸盐的清除作用则变强.在任一实验温度下，当浓度增加至一定值后，四种抗性淀粉对亚硝酸钠的清除作用将会趋于饱和.各种抗性淀粉清除亚硝酸钠的IC50值如表2所示.由表2可知，各种抗性淀粉清除亚硝酸钠的IC50值均随温度增高而降低.在30～50 ℃范围内，四种抗性淀粉对亚硝酸钠的IC50值相差不大(P>0.05)，在60 ℃时它们对亚硝酸钠的IC50值差别增大(0.01

图6 不同温度下几种抗性淀粉对亚硝酸盐的清除率

样品IC50/(mg/mL)20℃30℃40℃50℃60℃绿豆抗性淀粉10.05.65.13.22.4马铃薯抗性淀粉>10.06.84.93.73.1锥栗抗性淀粉>10.05.95.23.61.8板栗抗性淀粉>10.05.83.93.12.2

2.6 几种抗性淀粉对脂质过氧化的抑制作用

自由基进攻的主要靶物质是细胞膜上的不饱和脂类，因而卵磷脂通常被用作细胞膜模型进行体外的脂质过氧化的研究[15]，本文采用二价铁离子引发的卵磷脂脂质体过氧化，加入抗性淀粉溶液后测定其抑制率，结果见图7.由图7可看出，四种抗性淀粉对脂质过氧化的抑制作用大致相当(P>0.05)，随其浓度增大而增强，且最终趋于平稳.总的来说，四种抗性淀粉对脂质过氧化的抑制作用十分有限，它们对脂质过氧化抑制的IC50值在7.2 mg/mL左右.

图7 几种抗性淀粉对脂质过氧化的抑制率

3 结 论

(1)四种抗性淀粉具有较强的抗氧化活性，且均随其浓度增高而增强.在8 mg/mL浓度范围内，锥栗和板栗抗性淀粉的抗氧化活性基本相当，绿豆抗性淀粉次之，马铃薯抗性淀粉最弱.

(2)各种抗性淀粉对DPPH·的清除作用较强，随温度上升清除率增高而IC50值降低.在相同温度条件下，当浓度控制在2.5 mg/mL以内时，四种抗性淀粉对DPPH·的清除率相差不大，而当浓度高于2.5 mg/mL时，锥栗与板栗抗性淀粉比绿豆和马铃薯抗性淀粉对DPPH·的清除率要高得多.当温度低于40 ℃时，锥栗与板栗抗性淀粉比绿豆与马铃薯抗性淀粉的IC50值要高；当温度达到40 ℃及以上时，相同温度下四种抗性淀粉的IC50值几无差别.

(3)各种抗性淀粉对ABTS+·的清除作用较强，随其浓度增大而增高.当浓度小于6 mg/mL时，锥栗与板栗抗性淀粉比绿豆和马铃薯抗性淀粉对ABTS+· 的清除率要高些；当浓度大于6 mg/mL时，四种抗性淀粉对对ABTS+· 的清除率相差不大.绿豆与马铃薯抗性淀粉清除ABTS+· 的IC50值在3.0 mg/mL左右，而锥栗和板栗抗性淀粉清除ABTS+· 的IC50值均低于2.0 mg/mL.

(4)四种抗性淀粉对超氧阴离子具有较弱的清除作用.温度与浓度越高，四种抗性淀粉对亚硝酸钠的清除作用增强，IC50值降低.四种抗性淀粉对脂质过氧化的抑制作用也较弱.

[1] Amarowicz R, Estrella I, Hernandez T, et al. Free Radical-scavenging Capacity, Antioxidant Activity, and Phenolic Composition of Green Lentil[J]. Food Chemistry, 2010,121 (3):705-711.

[2] Rossner A, Kuester D, Malfertheiner P, et al. Oxidative stress in Ulcerative Colitis Associated Carcinogenesis[J]. Pathology Research and Practice, 2008, 204 (7): 511-524.

[3] 张献忠, 黄海智, 钟烈洲, 等. 植物提取物体外抗氧化活性评价方法研究进展[J]. 中国粮油学报, 2012, 27 (11): 122-128.

[4] 成兰英, 梁书凤, 张治强. DPPH法研究麦冬提取物抗氧化活性[J]. 精细化工, 2012, 29 (9): 870-874.

[5] Ragaeea S, El-Sayed M, Abdel A, et al. Antioxidant Activity and Nutrient Composition of Selected Cereals for Food use[J]. Food Chemistry, 2006, 98(1):32-38.

[6] Mahattanatawee K, Manthey J A, Luzio G, et al. Total Antioxidant Activity and Fiber Content of Select Florida-grown Tropical Fruits[J]. Food and Feed Chemistry, 2006, 54(19): 7355-7363.

[7] 连喜军, 王 亮, 贾 烨. DPPH法研究不同品种甘薯抗性淀粉抗氧化性[J]. 粮食与油脂, 2009(6): 26-28.

[8] Prieto P, Pineda M, Aguilar M. Spectrophotometric Quantitation of Antioxidant Capacity Through the Formation of a Phosphomolybdenum Complex: Specific Application to the Determination of Vitamin E[J]. Anal Biochem, 1999, 269(2): 337-341.

[9] Re R, Pellegrini N, Proteggente A, et al. Antioxidant Activity Applying an Improved ABTS Radical Cation Decolorization Assay[J]. Free Radical Biology & Medicain, 1999, 26 (9): 1231-1237.

[10] 李燕凌, 张志旭, 胡 令. 茯苓多糖抗氧化性研究[J]. 天然产物研究与开发, 2012, 24 (4): 1126-1128.

[11]赵二劳, 王晓妮, 张海容, 等. 山楂清除亚硝酸盐及阻断亚硝酸胺合成的研究[J]. 食品与发酵工业, 2006, 32(10): 29-31.

[12]Ock-Sook Y, Anne S.M, Edwin N.F. Antioxidant Activity of Grape Extracts in a Lecithin Liposome System[J]. Journal of the American Oil Chemist Society, 1997, 74(10):1301-1307.

[13]Yen G C, Duh P D, Tsai CL. Relationship Between Antioxidant Ability and Maturity of Peanut Hulls[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1993, 41(1): 67-70.

[14]冯 雪, 姜子涛, 李 荣. 调味香料草果挥发油的抗氧化性能及清除自由基能力[J]. 中国调味品, 2010, 35 (3): 48-50.

[15]Tsuda T, Watanabe M, Ohshima K, et al. Antioxidative Activity of the Anthocyanin Pigments Cyanidin 3-O-.beta.-D-glucoside and Cyanidin[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1994, 42 (11): 2407-2410.

In Vitro Antioxidant Activity of Several Resistant Starches TANG Zheng-hui, KANG Ling-tao, YANG Chun-feng,

GAO Juan, XIE Hui, XIE Tao

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104， China)

The resistant starches of mung bean, potato, castanea henryi and castanea mollissima are made by the secondary loop autoclaving method and purified. Their in vitro antioxidant activites are studied. The results demonstrate that four kinds of resistant starches have strong antioxidant activities. They have strong scavenging effects on DPPH·, IC50 values decrease and clearance rates rise with increasing temperature. Their have stronger impacts on ABTS+·, IC50 values are lower. Their scavenging effects on O2-· are weaker. At the higher temperatures and concentrations, their eliminating effects on sodium nitrite become stronger and IC50 values become more lower. Their inhibitional effects on lipid peroxidation are also weaker.

mung bean; potato; castanea henryi; castanea mollissima; resistant starch; in vitro antioxidant activity

2014-10-12

国家级大学生创新创业训练计划项目(教高司函[2013]8号).

唐正辉(1993-)，男，本科生，研究方向：淀粉化学与营养.

谢 涛(1970-)，男，博士，教授，研究方向：再生资源与食品.

TS235.2

A

1671-119X(2015)01-0053-05