温度对生姜多糖提取率及抗氧化活性的影响

杨晓杰，王世佳，李旭业

(1.齐齐哈尔大学 生命科学与农林学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006； 2.黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

多糖存在于动物、植物及微生物细胞壁中[1]。大量研究表明多糖除了有免疫调节、抗肿瘤的生物学效应外,还有抗衰老、降血糖、抗凝血和抗氧化等作用,且其对机体毒副作用小[2]。生姜(ZingiberofficinaleRoscoe)为姜科植物姜的新鲜根茎,以砂质深厚肥沃土壤最宜生长[3]。生姜有明显抗氧化、清除自由基、抗衰老、降血脂、治疗心脑血管疾病等药用保健功能[4]。自由基生物学和自由基医学的飞速发展表明，自由基与衰老、心血管疾病、癌症、帕金森综合症等各种急性和慢性疾病密切相关。因此，探讨新的植物多糖新资源对自由基的清除作用具有重要意义[5]。前人采用超声法、水提法提取生姜多糖，研究表明生姜多糖具有抗疲劳作用，且随多糖浓度的升高而增强。而对多糖提取中不同提取温度对生姜多糖的提取率及抗氧化活性的影响未见报道。本实验采用热水浸提法提取生姜多糖，比较不同提取温度所得生姜多糖的提取率及抗氧化活性差异，为今后生姜多糖资源的开发和高效利用提供实验依据[6]。

1 材料与方法

1.1 实验材料

生姜：购于齐齐哈尔蔬菜批发市场。

1.2 实验试剂

石油醚(批号为20160513)：天津市天力化学试剂有限公司；蒽酮(批号为20130228)、三氯乙酸(批号为20130322)：天津市科密欧化学试剂有限公司；浓硫酸(批号为20150109)：天津市振兴化工试剂酸厂；铁氰化钾(分析纯)：上海试剂一厂。

1.3 仪器与设备

721分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；电子天平(型号为CP225D) 德国赛多利斯公司；离心机(型号为L80-2) 上海跃进医疗器械有限公司；冷冻干燥机(FD-1A-50) 北京博医康实验仪器有限公司。

2 实验方法

2.1 生姜多糖提取工艺流程

生姜切片晒干粉碎→石油醚脱脂→在时间(2.5 h)、料水比(1∶25)相同的条件下以不同温度(60，70，80，90，100 ℃)进行热水浸提→脱蛋白→醇沉→冷冻干燥→粗多糖[7]。

2.2 生姜多糖提取率的计算

多糖提取率(%)=(测定的多糖浓度×糖液体积×稀释倍数)/姜粉末质量×100%[8]。

2.3 体外抗氧化活性的测定

2.3.1 总还原能力测定

将冷冻干燥所得生姜粗多糖溶解为不同的浓度(1，2，3，4，5 mg/mL)。分别取出2 mL加入0.5 mL的磷酸缓冲液(pH为7.4)和1.5 mL的铁氰化钾(0.3%)，将上述混合物水浴(50 ℃)10 min。然后加入1 mL三氯乙酸(10%)静置10 min，从上述体系中再取出2 mL混合物，加入0.5 mL的三氯化铁(0.3%)静置5 min后在700 nm波长下测定其OD值。以VC做为阳性对照，蒸馏水为空白对照进行3次重复测定。

2.3.2 清除DPPH能力测定

按上述浓度进行多糖溶液的配制，取各浓度的多糖溶液2 mL，分别加入2 mL的DPPH溶液(0.1 mol/L)。以VC作为阳性对照，向其中加入乙醇2 mL。空白组用蒸馏水代替，加入乙醇和蒸馏水各2 mL，避光反应20 min。进行3次重复实验，在517 nm下测定其OD值。

清除率E(%)=(A对照-A样品)/A对照×100%。

2.3.3 清除羟自由基能力测定

取各浓度的多糖溶液2 mL，分别加入2 mL硫酸亚铁溶液(6 mmol/L)、2 mL水杨酸(6 mmol/L)、2 mL过氧化氢溶液(6 mmol/L)。以VC作为阳性对照。将混合溶液水浴(37 ℃)0.5 h后于510 nm 波长下测其OD值。

3 结果与分析

3.1 提取温度对生姜多糖提取率的影响

不同温度提取的生姜多糖的提取率结果见图1。

图1 不同提取温度下生姜多糖的提取率Fig.1 Extraction rate of ginger polysaccharide at different extraction temperatures

由图1可知，在料水比和时间相同的情况下，不同温度所得多糖提取率不同。生姜多糖的提取率大小依次为90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃，提取率分别为7.28%，7.01%，5.32%，3.22%，3.02%。因此，90 ℃为热水浸提法提取生姜多糖的最适提取温度。其中90 ℃与80 ℃所得提取率相比差异不显著(P>0.05)，与70 ℃比较则表现为差异显著(P<0.05)，而与60，100 ℃相比差异极显著(P<0.01)。

3.2 提取温度对体外抗氧化活性的影响

3.2.1 总还原能力

不同温度下所得生姜多糖的总还原能力结果见图2。

图2 不同温度所得生姜多糖的总还原能力比较Fig.2 Comparison of total reducing ability of ginger polysaccharide obtained at different temperatures

由图2可知，不同提取温度所得多糖均有一定的还原能力。且随着多糖浓度的增大，不同提取温度所得多糖的总还原能力也不断增强，总还原能力的强弱依次为80 ℃>90 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃。

3.2.2 清除DPPH能力

不同提取温度下所得多糖清除DPPH的能力见图3。

图3 不同提取温度所得生姜多糖清除DPPH能力Fig.3 Removal of DPPH of ginger polysaccharide extracted at different extraction temperatures

由图3可知，不同温度下所得生姜多糖对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼均有一定的清除能力，且随多糖浓度的增加而增强。其中，90 ℃时多糖的清除能力最好，在多糖浓度为5 mg/mL时清除率达60.23%。清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼能力的强弱依次为90 ℃>80 ℃>70 ℃>100 ℃>60 ℃。

3.2.3 清除羟自由基能力

不同提取温度下所得多糖清除羟自由基的能力见图4。

图4 不同提取温度所得生姜多糖清除羟自由基能力Fig.4 Removal of hydroxyl radical of ginger polysaccharide extracted at different extraction temperatures

由图4可知，生姜多糖对羟自由基同样也具有一定的清除能力，且随多糖浓度的增加而增强。羟自由基的清除能力以温度为90 ℃时最强，在多糖浓度为5 mg/mL时清除率达66.79%。清除羟自由基能力的强弱依次为90 ℃>70 ℃>80 ℃>100 ℃>60 ℃。

4 结论

王瑶、刘长健、陈丹丹、张晶等[9-12]的研究表明：改变提取条件对植物多糖的提取率及抗氧化活性均有一定程度的影响。如张晶以提取率和氧化活性为指标，确定了40 ℃为桔梗多糖最适提取温度。王瑶以提取率和抗氧化活性为指标确定了1∶20为热水浸提法提取桔梗多糖的最适料水比。本研究所得生姜多糖提取率虽低于刘全德等[13]采用的微波超声协同萃取法，但是高于候英梅等的研究。实验结果表明：随着提取温度的不断升高，生姜多糖的提取率也不断升高。但是当温度达到100 ℃时，多糖的提取率呈下降趋势。分析原因可能是由于高温破坏糖苷键使多糖变性[14]。对于抗氧化活性指标来说，在清除羟自由基、清除DPPH的测定中，90 ℃所得多糖均表现出较强活性。虽然在总还原能力的测定中80 ℃的总还原能力略高于90 ℃，但是综合各方面的因素考虑认为90 ℃为热水浸提法提取生姜多糖的最适温度。本研究为生姜多糖的开发和有效利用提供了一定的实验和理论基础。

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