荸荠芡实莲子复合功能饮料的抗氧化活性*

葛惠，马淑凤，吴聪，杨济泽，乐国伟，施用晖

(江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡，214122)

荸荠芡实莲子复合功能饮料的抗氧化活性*

葛惠，马淑凤，吴聪，杨济泽，乐国伟，施用晖

(江南大学食品学院，食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡，214122)

研究以荸荠、芡实、莲子为原料的复合功能饮料的生物抗氧化活性。利用α-淀粉酶水解荸荠、芡实、莲子并进行复配，对不同配比的复合饮料进行体外及体内抗氧化实验;将复合饮料对小鼠饮水4周，测定血液自由基水平并进行跳台、穿梭行为学实验。结果显示:复合饮料对·OH自由基体外清除率为34.92%，DPPH自由基清除率达到80.58%;小鼠复合饮料饮水组血液自由基比对照组显著降低了38.59%(P＜0.05);与对照组比较，小鼠跳台潜伏期显著升高，错误次数降低(P＜0.05);暗室反应潜伏期比对照组也显著减少(P＜0.05)。说明荸荠复合功能性饮料对小鼠的抗氧化和学习记忆能力有改善作用。

复合功能饮料，自由基，小鼠行为学

复合蔬菜汁能较好地实现不同蔬菜汁营养成分的互补和风味的配合，营养价值高于单一蔬菜汁，并且克服了单一蔬菜汁风味、口感差的缺点［1］。江南一带盛产水生蔬菜，其中荸荠肉质白嫩，醇甜清香，甘美爽口，是生产果蔬汁饮料的优质原料;芡实以淀粉为主，另含抗坏血酸、生育酚、氨基酸、葡糖基甾醇类等抗氧化物质;莲子除含有大量的淀粉、蛋白质外，还富含多酚类化合物，酚类化合物作为一种天然的抗氧化剂，能够清除自由基和螯合金属离子［2］。从中医学角度，荸荠具有利尿作用，芡实则可治疗小便不禁，荸荠、芡实复合具有互补作用，莲子、芡实等还含有较多的生物碱成分，长期食用有较好的“降火”功效。荸荠、芡实、莲子中都含有大量的淀粉等碳水化合物，通过酶解技术，将其转化为低聚糖和单糖，提高了原料的利用价值，更好的为人体吸收利用。文献已有研究荸荠果粒饮料［3］、荸荠茶饮料［4］、荸荠-鲜莲子复合饮料［5］、莲子汁饮料［6］、芡实饮料［7］等。本文重点从饮料的体外抗氧化能力、对血液自由基的清除能力、对小鼠行为学实验方面考察复合饮料的功能性特点。

1 材料与设备

1.1 主要材料

新鲜荸荠，江苏泰州产;干芡实，产自江苏扬州;干莲子，产自江苏宝应;中温α-淀粉酶，2 000 u/g，无锡市科能技术有限公司;昆明种雄性成年小鼠，体重20～22 g，上海斯莱克实验动物有限公司(合格证号:00800161407)

1.2 主要设备

WX-80A型旋涡混合器，上海琪特分析仪器有限公司;DL－5低速大容量离心机，上海安亭科学仪器厂;ZH-500型小鼠光电刺激跳台，淮北正华生物仪器设备有限公司;ZH-DSX2型大鼠避暗－穿梭箱，淮北正华生物仪器设备有限公司;MPI－B型多参数化学发光分析检测系统，西安瑞迈分析仪器有限公司;MP1100B电子天平，上海第二天平仪器厂;LS-B50L立式高压消毒器，上海医用核子仪器厂。

2 试验方法

2.1 复合饮料的制备

(1)荸荠→清洗→去皮→切片、破碎→榨汁→荸荠汁→水解

(2)芡实、莲子→烘干→粉碎→过筛→加水→水解

(3)荸荠、芡实、莲子水解液→复配→澄清→过滤→脱气→灌装杀菌→感官评定→成品

2.2 荸荠、芡实、莲子的体外抗氧化活性测定

2.2.1 ·OH自由基清除率的检测

参照范冠宇等［8］用分光光度法测定光密度值。

2.2.2 DPPH自由基清除率的测定

参照连喜军等方法［9］测定吸光度，计算公式为:

式中:Ai，样品组吸光度值;Aj，空白组吸光度值;Ao，对照组吸光度值。

2.3 荸荠复合饮料体内抗氧化活性检测

2.3.1 小鼠的饲养与分组

昆明种雄性小鼠30只，平均体重(20±2)g，预饲1 w，空腹称重，根据体重随机分为3组，每组10只，饲喂正常饲料分别饮用无菌水记为对照组，实验1组饮用荸荠芡实复合汁，实验2组饮用荸荠芡实莲子复合汁。共喂养4 w。

小鼠置安静环境，保持动物生活环境通风及清洁卫生。小鼠笼养，每笼5只，室温(2±3)℃，湿度55%，自然光照、通风。自由饮水摄食，每周称量小鼠体重。饲养21 d后进行小鼠行为学实验，28 d实验结束时尾部取血备用。

2.3.2 小鼠血液自由基的测定

采用鲁米诺化学发光法测定机体自由基［10］。

2.3.3 小鼠跳台实验

分次将3组小鼠放入跳台仪底部电栅上，然后通电(AC，21V)。小鼠受到电击后其正常反应是跳上跳台，躲避电击。训练5 min后，小鼠获得记忆，表现出在跳台上的时间延长，受到电击的次数减少。实验时，将动物放入仪器内的跳台上，底部电栅通电(AC，21V)，实验时间设置5 min，分别记录第一次错误跳下跳台的时间记为潜伏期和5 min内小鼠跳下跳台受到电击的次数，即错误次数。

2.3.4 小鼠暗室反应

穿梭箱为长方形盒(50 cm×23 cm×30 cm)，用一带门(7 cm×5 cm)隔板分成安全区和点击区，电击区底部为可通用的铜栅栏(间隔0.5 cm)，顶部有一声源。实验分为训练和正式测试2部分。挑选对电击反应较为一致的小鼠进行训练，将小鼠放入穿梭箱内适应环境1 min，然后置于电击区，以声音为条件刺激，响10 s后，以电击(20V)为非条件刺激，使小鼠逃向安全区。训练期4 d，每天10次，每次间隔2～3 min。从声音响起开始计时记为小鼠的潜伏期。第5天进行正式测试，观察10次反应。记下反应所需时间。

3 结果分析

3.1 荸荠复合饮料的体外清除自由基能力

荸荠的水解液(B)、荸荠+芡实的水解液(BQ)、荸荠+芡实+莲子水解液(BQL)组按比例混合后分别稀释至原浓度的5%，25%，50%，75%，100%，不同浓度Vc作为对照。·OH自由基、DPPH自由基的清除率如图1、图2。

图1 不同浓度的复合汁·OH自由基清除率

图1表明，4组·OH自由基清除率都随着浓度稀释百分率增大逐渐增强，当稀释倍数较低时，B组明显低于BQ组、BQL组、VC组，说明荸荠组在较低浓度下对·OH自由基的清除能力不强;随着稀释百分率的进一步增大，VC组显示出了传统抗氧化剂的优势，清除效果较明显，而BQL组清除能力也明显大于BQ组和B组。这说明了在添加莲子的基础上，复合汁有较强的清除·OH自由基的能力。

酶解技术把原料中大量的淀粉等碳水化合物分解成为低聚糖和单糖，可以更好的为人体吸收利用。低聚糖的免疫、益生作用可能与体内自由基、酶类和非酶类抗氧化剂的代谢调控密切相关。H2O2/Fe2+体系中低聚糖对·OH自由基的清除能力较强，从而可以推断，其抗氧化机理可能是作为金属离子络合剂，络合了体系中的Fe2+，降低了Fenton反应的速率，从而间接实现抗氧化作用。Chen等［11］就研究发现，壳寡糖能螯合Cu2+，抑制Cu2+催化的过氧化反应，体现出抗氧化活性。而莲子里除了含有大量的淀粉外，还富含酚类化合物，其作为一种天然的抗氧化剂，能清除自由基和螯合金属离子［12］，所以在复合饮料中添加莲子能显示出较强的抗氧化能力。

图2 不同浓度的复合汁DPPH自由基清除率

图2表明，各组清除DPPH自由基能力随着浓度的增大而增加，BQL组在低于75%的稀释倍数下有较强的清除DPPH自由基的能力，明显高于其他3组。随着浓度的增加，3组都有不同程度的增加，剂量达到100%时，VC组和BQL组远远大于BQ组和B组，其中BQL组的清除率约为81%，比马晓佩［13］研究的黑米功能饮料57%的清除率高出了29.6%，比沈晨［14］研究的红景天复合饮料49%的清除率高出了39.9%。

DPPH具有单电子而使其在λ=517 nm处有一强吸收(深紫色)，当有自由基清除剂与单电子配对而使其吸收逐渐减弱(颜色变淡)或消失。一般褪色浓度与其所接受的电子数呈定量关系。饮料原料的性质决定了饮料中主要含有大量的低聚糖和单糖，低聚糖是多羟基类化合物，多羟基类化合物抗氧化活性的强弱与分子中质子氢的提供能力有关，羟基是活泼的氢供体，氢质子直接参与自由基的清除作用，母核上“OH”基团数越多，提供氢质子能力越强，清除自由基能力越强［15］。复合饮料在添加莲子的情况下清除自由基能力更强，还可能与莲子中含有大量的多酚类物质有关。多酚物质含有大量的酚羟基，酚羟基能够有效清除自由基，还能够阻断或终止自由基的链式反应，因此多酚表现出很强的抗氧化性。

3.2 荸荠复合饮料对小鼠的血液自由基水平的影响

对照组饮用无菌蒸馏水;实验1组:饮用荸荠芡实复合汁;实验2组:饮用荸荠芡实莲子复合汁。

表1 荸荠复合饮料对小鼠血液自由基的影响

表1表明，实验1组和实验2组均降低血液自由基浓度，实验1组与对照组有差异但是没有显著性差异，实验2组与对照组有显著性差异(P＜0.05)，比对照组显著降低了38.59%，说明饮用荸荠芡实莲子复合饮料对机体血液自由基有显著清除效果。产生各种自由基的器官主要是亚细胞结构和其代谢环节，如线粒体、内质网、微粒体、浆膜、胞浆、过氧化体、细胞核、多形核细胞、血红蛋白等，已知很多种疾病的发生发展与异常的自由基反应有关，特别与自由基引发的脂质过氧化反应有关，这些失控和异常的自由基反应是由于生理条件下产生的自由基引发的，因此研究自由基清除剂的作用具有重要生理意义和实用价值。唐兆新等［16］检测了鸡体血液自由基和某些组织器官的自由基含量，表明血液与肝脏、脾脏、心肌的自由基含量呈正相关，证实了血液自由基含量可以直接反映各组织器官的自由基代谢状况。王海宽［17］把饮用了4种不同复合保健饮料的小鼠和正常小鼠作对比，结果显示，4种中药复合饮料均能明显提高小鼠的血液、肝、脑、心脏等组织中的 SOD活性，并能降低MDA含量。于飞等［18］把饮用了S863天然果蔬饮料的小鼠骨骼肌中的SOD含量、MDA含量作对比，结果显示适量补充S863天然果蔬饮料对机体的确具有抗氧化作用，且对运动机体自由基失衡也具有一定的调控作用。以上均说明复合功能性饮料在生物学上确实具有很好的抗氧化特性。

3.3 小鼠行为学实验结果

采用小鼠跳台和暗室反应实验，测定研究荸荠复合饮料对小鼠记忆及学习能力的影响，结果见表2，表3。

表2 荸荠复合饮料复合饮料对小鼠跳台的影响

表2结果表明，实验2组和对照组、1组的潜伏期比较有显著性差异(P＜0.05)，潜伏期比对照组延长了78.8%，比实验1组延长了30.9%;错误次数中三者没有显著性差异，实验2组比对照组错误次数减少了13.8%，比实验1组减少10.4%。显著。

表3 荸荠复合饮料对小鼠暗室反应的影响

如表3所示，实验2组和对照组、实验1组有显著性差异(P＜0.05);实验1组和对照组有差异但是没有显著性差异。实验2组的潜伏期比实验1组缩短了10.6%。以上也进一步表明了荸荠、芡实、莲子复合饮料对小鼠学习记忆有明显的改善作用。学习和记忆是哺乳类动物生存的重要基础，学习是神经系统接受外界环境变化获得新行为、经验的过程，记忆是学习后经验的保持和再现，因此学习和记忆是2个相互有联系的神经过程，有赖于全脑功能的整合。在行为学水平的跳台实验和暗室实验均测试各组动物非陈述性记忆和陈述性记忆的获得、巩固、再现情况。结合本实验的结果证实，荸荠芡实莲子复合饮料的确有促进学习记忆的作用，且对学习记忆整个神经活动中的获得、巩固及再现3个基本神经活动过程均有明显的保护作用。

3.4 体外抗氧化活性与小鼠生物学指标的相关分析

通过表4可以看出小鼠跳台潜伏期与血液自由基的呈极显著负相关(P﹤0.01)，表明血液自由基下降的同时，小鼠对跳台区域的辨别能力和自我保护能力升高;暗室潜伏期与血液自由基呈极显著正相关(P﹤0.01)，表明小鼠在血液自由基降低的同时对暗室出口的记忆能力增强;说明体内血液自由基水平的大小与小鼠行为学实验是相关的，即小鼠体内的血液自由基清除率越高，小鼠的学习和记忆能力也得到改善。何璐等［19］研究孕酮的长期补充治疗可以通过组织抗氧化作用，抵抗脂质过氧化反应，提高组织的抗氧化能力，来缓解或改善小鼠学习记忆功能障碍。

林茂等［20］通过不同剂量的白藜芦醇能有效地清除体内脂质过氧化的代谢产物MDA，增强SOD和GSHPX的活性，对阿尔茨海默病模型小鼠学习能力和记忆功能都有一定的保护，同时提高了机体的抗氧化能力。综上说明了荸荠复合功能饮料在小鼠的机体抗氧化以及学习记忆能力上都有很好的改善作用。

表4 饮用荸荠复合饮料的小鼠血液自由基与行为学指标相关系数

4 结论

荸荠复合饮料通过体外抗氧化实验证明了荸荠复合饮料具有良好的抗氧化功能;通过小鼠体内血液自由基检测证明了荸荠复合饮料对机体具有良好的抗氧化功能;通过小鼠跳台实验(潜伏期:76.00s;错误次数:1.12)，暗室反应实验(潜伏期:10.82s)说明了荸荠复合饮料具有增强学习记忆的功能。复合饮料添加了莲子后抗氧化活性得到了明显提高，说明了莲子在改善饮料的功能上起了很大的作用。

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Study on the Antioxidant Activity of Functional Beverage Made of Water Chestnuts，Lotus and Gorgon

Ge Hui，Ma Shu-feng，Wu Cong，Yang Ji-Ze，Le Guo-wei，Shi Yong-hui
(The State Key Laboratory of Food Science and Technology Jiangnan University，The School of Food Science and Technology at Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

The raw materials of the functional beverage were water chestnuts，gorgon fruit and lotus seeds．α-amylase was used to hydrolyze water chestnuts，gorgon fruit and lotus seeds;the antioxidant properties of finish product was tested in vitro and in vivo．Mice were fed with the functional drinks for four weeks．Then free radicals in blood，and platform jumping and the shuttle behavior were determined．The o OH radical scavenging activity of the beverage was 34．92%;however，DPPH radical scavenging reached to 80．58%．The level of radicals in the blood was 38．59%(P ＜0．05)significantly lower than that of control group mice．The platform jumping lateness incresed compared to the control group and errors were reduced;darkroom lateness reaction was lesser than the control group(P＜0．05)．

mixed functional beverage，free radicals，mouse behavior

硕士研究生(施用晖为通迅作者，E-mail:yhshi@jiangnan.edu.cn)。

*科技部十一五支撑计划(2006BAD27B06)

2011－06－24，改回日期:2011－09－02