烘干温度对铁皮石斛茎多糖抗氧化活性影响的研究

李俊健，林锦铭，林 蕾，古晋典，查应洪，黎 攀，杜 冰,*

1.华南农业大学 食品学院 (广州 510642) 2.红河群鑫石斛种植有限公司 (屏边 661200)

据《中国药典》记录，铁皮石斛因其表皮呈铁绿色而得名，为兰科石斛属植物，其干燥茎一直以来作为我国中医常用药，具有极高的药用价值，且资源极为稀缺，有“药中黄金”之称。铁皮石斛富含多糖、生物碱、氨基酸和多种矿物元素[1-4]，中医上具有安定精神、补五脏滋阴益精等药效，现代药理研究表明铁皮石斛具有增强免疫力、抗氧化、抗肿瘤、抗疲劳等多种功能活性[5]。多糖作为铁皮石斛的主要有效成分，已被实验验证具有抗氧化[6]、增强免疫力[7]、缓解糖尿病[8]、抗肿瘤[9]等功能。

当前对石斛的研究主要集中在石斛多糖的提取和纯化方法、结构鉴定及功能活性等方面。查学强等[10]研究了铁皮石斛多糖对羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除作用，结果表明：石斛多糖对两种自由基均有不同程度的清除作用。Meng等[11]研究对比了晒干、热风干燥、真空干燥、红外辐射干燥及冷冻干燥等主流干燥方式对铁皮石斛多糖结构、化学性质和抗氧化活性的影响，实验结果表明:热风干燥对水溶性多糖含量的保留和抗氧化活性优于其他处理方式。马厚丽等[12]探究了干燥温度对铁皮石斛颗粒多糖溶出率和溶出速度的影响及其机理，研究结果显示：在一定的温度范围内，较低的干燥温度有利于铁皮石斛颗粒减少收缩，保持内部的组织结构，美拉德和焦糖化反应速率降低，同时在石斛内部的细胞组织产生一定的空隙，从而促进其多糖的溶出。铁皮石斛的干燥是石斛产业加工的第一步，过高的烘干温度会降低干制品的品质[11],目前国内外关于烘干温度对铁皮石斛茎多糖抗氧化活性影响的研究仍然较少。

本实验提取不同烘干温度下的铁皮石斛茎多糖测定其得率，同时测定其对1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)，羟基自由基(-OH)，超氧阴离子(O2-)的清除率来作为其抗氧化能力的指标，为铁皮石斛茎的综合开发提供了参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜铁皮石斛茎，红河群鑫石斛有限公司；DPPH，Aladdin；抗坏血酸、浓硫酸、苯酚、无水乙醇、三氯甲烷、正丁醇、乙酸乙酯、丙酮等试剂，均为分析纯，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

101-0BS 型数显电热鼓风干燥箱，广州央申科技仪器有限公司；RE-52 型旋转蒸发仪，上海维普生化仪器厂；N-1100 型离心机，南京普析通用有限公司；SHZ-III型循环水式真空泵，南宁信达实验仪器技术有限公司；HH-4 型数显恒温水槽，常州市大雅数学仪器有限公司；UV-1601 型紫外分光光度计，日本岛津公司；DFY-200C/200g 型食品级粉碎机，浙江利闻科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1铁皮石斛茎多糖的提取与纯化

将铁皮石斛茎鲜条剪至长度约为1 cm，放入电热鼓风干燥箱中，分别以40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃烘干至恒重，再用食品级粉碎机粉碎成100目细粉。将80 g样品放入蒸馏瓶中并加入500 mL去离子水，水浴80 ℃加热4 h，冷凝回流过滤后得到铁皮石斛茎粗多糖溶液。采用Sevag法[13]除蛋白，在50 ℃条件下利用旋转蒸发仪除去Sevag试剂；剩余液体用去离子水在4 ℃冰箱里透析至电导率降为1，加入5倍体积的无水乙醇沉淀24 h；4 000 r/min转速离心后，沉淀物依次用乙酸乙酯和丙酮冲洗，沉淀重新用去离子水溶解并冷冻干燥，得到铁皮石斛茎纯多糖。

1.3.2多糖含量的测定

采用苯酚-硫酸比色法[14]测定铁皮石斛茎多糖含量；以葡萄糖含量为横坐标，分光光度490 nm下的吸光值为纵坐标。

1.3.3铁皮石斛茎多糖对DPPH自由基清除能力的测定

参照王玲[15]的实验方法测定铁皮石斛茎多糖对DPPH自由基的清除能力。

1.3.4铁皮石斛茎多糖对羟基自由基清除能力的测定

参照Wang等[16]的实验方法测定铁皮石斛茎多糖对羟基自由基的清除能力。

1.3.5铁皮石斛茎多糖对超氧阴离子自由基清除能力的测定

根据张娥珍[17]的实验方法加以改进以测定铁皮石斛茎多糖对超氧阴离子自由基的清除能力。将不同烘干温度提取纯化后的待测多糖配制成浓度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL的溶液，吸取2.25 mL的0.05 mol/L Tris-HCl缓冲液于25 ℃下预热20 min，加入0.5 mL不同浓度的铁皮石斛茎多糖溶液和0.2 mL 25 mmol/L邻苯三酚溶液，迅速混匀后于25 ℃下反应3 min，用3 mol/L盐酸终止反应，以Tris-HCL溶液调零，在320 nm处测定吸光度，空白对照组用相同体积的蒸馏水作为替代。铁皮石斛茎多糖对超氧阴离子自由基的消除率可表示为：

式中：A1为蒸馏水吸光度；A2表示样品吸光度。

2 结果与讨论

2.1 不同烘干温度对铁皮石斛茎多糖得率的影响

图1 葡萄糖标准曲线

图2 不同烘干温度对铁皮石斛茎多糖得率的影响

葡萄糖标准曲线如图1，不同烘干温度下提取的铁皮石斛多糖得率结果如图2。由图2可知，在40 ℃～80 ℃温度范围内，随着烘干温度的升高，铁皮石斛茎多糖提取率反而下降，多糖得率由45.93%降低至34.22%，说明在一定温度范围内，烘干温度越高铁皮石斛茎多糖提取得率越低，可能与烘干温度过高影响石斛的组织结构使其收缩和多糖结构被破坏有一定的关系。

2.2 烘干温度对铁皮石斛茎多糖对DPPH自由基抗氧化活性的影响

由图3可以看出，铁皮石斛茎多糖溶液对DPPH自由基的清除率与烘干温度和铁皮石斛茎多糖溶液的浓度有关。同一温度下烘干所得的铁皮石斛茎制作而成的多糖溶液，其浓度越高，对DPPH自由基的清除率越强；在40 ℃～80 ℃温度范围内，铁皮石斛茎多糖浓度相同，烘干温度越低，铁皮石斛茎多糖的DPPH自由基清除率越高。

图3 铁皮石斛茎多糖对DPPH自由基的清除率

2.3 烘干温度对铁皮石斛茎多糖对羟基自由基抗氧化活性的影响

由图4可知，铁皮石斛茎多糖溶液的羟自由基抗氧化活性与铁皮石斛茎的烘干温度和铁皮石斛茎多糖溶液的浓度相关。当多糖溶液质量浓度为2.5 mg/mL时，烘干温度由40 ℃上升至80 ℃，清除率由56.44%降低至37.5%。铁皮石斛茎多糖浓度相同时，烘干温度越低，铁皮石斛茎多糖的羟自由基抗氧化活性越强。而在同一烘干温度下，随着多糖质量浓度的提高，羟基自由基的清除能力增强。

图4 铁皮石斛茎多糖对羟基自由基的清除率

2.4 烘干温度对铁皮石斛茎多糖对超氧阴离子自由基抗氧化活性的影响

由图5可知，铁皮石斛茎多糖溶液的超氧阴离子自由基清除率与铁皮石斛茎的烘干温度和铁皮石斛茎多糖溶液的浓度相关。当多糖溶液质量浓度为2.5 mg/mL时，烘干温度由40℃上升至80℃，清除率由49.02%降低至29.02%。铁皮石斛茎多糖浓度相同时，烘干温度越低，铁皮石斛茎多糖的超氧阴离子自由基抗氧化活性越强。而在同一烘干温度下，随着多糖溶液浓度的提高，超氧阴离子自由基的清除能力增强。

图5 铁皮石斛茎多糖对超氧阴离子自由基的清除率

3 结论

本实验在3种不同抗氧化体系下评价不同烘干温度下的铁皮石斛茎多糖的提取率与抗氧化活性。研究结果发现，烘干温度会对铁皮石斛茎多糖的提取率和抗氧化活性造成影响，在40 ℃～80 ℃温度范围内，烘干温度越高，多糖的提取率和抗氧化活性就越低。当烘干温度为40 ℃时，铁皮石斛茎多糖提取率最高达45.93%，此温度下提取的多糖抗氧化活性最强，同时多糖溶液质量浓度也与对自由基的清除能力存在线性的剂量关系，但是与对照组抗坏血酸还存在着一定差距。随着烘干温度的上升，多糖得率下降，抗氧化活性随之降低。但是过低的烘干温度会使烘干时间大幅上升，烘干过程中容易造成石斛的腐烂，多元化的干燥方式值得被研究，同时不同的烘干温度下提取到的多糖结构与抗氧化活性之间的关系还有待进一步的研究。本研究为进一步研究铁皮石斛的加工对活性成分影响和石斛的产品开发提供了参考。