玉米苞叶黄酮微波提取技术及其抗氧化性质研究

张蕾，张伟，姜曼

（济宁职业技术学院生物与化学工程系，山东济宁272037）

玉米苞叶黄酮微波提取技术及其抗氧化性质研究

张蕾，张伟，姜曼

（济宁职业技术学院生物与化学工程系，山东济宁272037）

将微波技术应用提取玉米苞叶黄酮，反应速度加快，产品得率提高。研究玉米苞叶黄酮的抗氧化性质，实验结果表明：玉米苞叶黄酮具有比VC还强的还原能力，0.2 mg/mL的玉米苞叶黄酮提取液与0.8 mg/mL的VC溶液的还原能力相当。玉米苞叶黄酮提取液能够一定程度地清除对邻苯三酚自氧化产生的O2-·，0.05 mg/mL的玉米苞叶黄酮对O2-的消除率达到VC的4倍。当提取液浓度为1.4 mg/mL时，对·OH的清除作用高达83.17%。通过玉米苞叶黄酮提取物对豆油体系过氧化的抑制作用研究，发现浓度为0.1%的玉米苞叶黄酮有较好的抑制油脂氧化现象，且抗氧化效果优于VC；柠檬酸可以作为增效剂，大大提升玉米苞叶黄酮对油脂氧化的抑制效果。

微波技术；玉米苞叶；黄酮；抗氧化

我国是种植玉米的大国，玉米苞叶资源丰富。玉米苞叶通常被丢弃，不能有效地利用，甚至影响农业灌溉和排水，或直接燃烧，造成环境污染和资源浪费。在玉米苞叶中黄酮类化合物的含量是十分丰富的［1-2］，拥有较好的抗氧化能力，是一种绿色天然的抗氧化活性成分，能有效治疗冠心病、心绞痛、高血压等心血管疾病，对含脂食品的自动氧化有一定防止的实用价值，是一类值得深入研究的天然产物。

目前对玉米苞叶黄酮的抗氧化性质研究主要集中在清除羟自由基、超氧阴离子自由基方面。但是鲜见将玉米苞叶黄酮应用到油脂体系中研究其对脂质的抗氧化能力。文章将应用微波技术辅助提取玉米苞叶总黄酮，系统的研究其还原能力，清除O2-·与·OH的能力，尤其是对油脂的抗氧化能力。为玉米苞叶资源的深度开发，更为开发天然的绿色安全的抗氧化剂提供一定的理论参考。

1仪器与材料

1.1材料

玉米苞叶（均采于山东省济宁市同一地点，洗净、低温干燥、粉碎、过筛，得粉末状样品）；亚硝酸钠、BHT、氢氧化钠、邻苯三酚、铁氰化钾、邻二氮菲、盐酸、双氧水，可溶性淀粉、硫酸亚铁，碘、三氯甲烷、碘化钾、乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、磷酸氢二钠、硝酸铝、磷酸二氢钠、酒石酸、三氯乙酸、乙醇、氯化铁，以上均为分析纯；TRIS，上海生工生物工程有限公司；芦丁（Rutinu），生化试剂，国药集团化学试剂有限公司。

1.2主要仪器设备

XH-MC-1型祥鸽实验室微波合成反应器：北京祥鸽科技发展有限公司；UV—2000型分光光度计：尤尼柯上海仪器有限公司；JD200-2型电子天平：上海精密仪器公司；QL-901漩涡混和器：江苏海门市麒麟医用仪器厂；FZ102型粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科技有限公司。

2试验方法

2.1玉米苞叶总黄酮的微波提取

2.1.1玉米苞叶黄酮得率测定［3］

由于金属离子能与黄酮类物质形成呈红色的稳定络合物，所以用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH体系络合物化学吸光法来制作以芦丁为标准品的标准曲线。得到回归方程Y=0.524 4x-0.005 1，R2=0.999 9。

按照以上方法测出玉米苞叶浸提液的吸光度A，并且通过以上回归方程计算出浸提液中总黄酮含量。

2.1.2玉米苞叶黄酮的微波提取［4］

称取玉米苞叶干粉，用65%的乙醇溶液为溶媒，按照1∶35的料液比进行微波提取15 min，微波功率为400 W。提取完毕后进行抽滤，加入石油醚（1∶1）进行萃取，静止，除去醚层。然后真空浓缩所得下层溶液。定容后，得到玉米苞叶黄酮的提取液。

2.2玉米苞叶黄酮抗氧化能力测定

2.2.1还原能力的测定［5］

配制玉米苞叶黄酮溶液及VC溶液，浓度分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.2、1.4 mg/mL。分别将2.5 mL浓度为0.2 mol/L的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液（pH6.6）加入到玉米苞叶黄酮溶液、VC溶液中，再加入1%的K3Fe（CN）6溶液2.5 mL，而后将所得的混合物在50℃的条件下进行保温20 min；取出后分别加入10%的TCA溶液（W/V）2.5 mL。于2 000 r/min，离心10 min，取上层清夜5 mL，分别加入1 mL 0.1%的氯化铁溶液，定容至50 mL，混合均匀。在700 nm波长下下测定吸光度（同时做空白）。吸光度越高，其还原能力越强。

2.2.2对超氧阴离子自由基O2-的检测［6］

在试管中，加入3 mL pH为8.3的Tris-HCl缓冲液，再加入不同浓度的玉米苞叶黄酮提取液及VC溶液（对照用蒸馏水代替）。25℃条件下，试管预温10 min，加入浓度为30 mmol/L的经过25℃预温10 min的邻苯三酚溶液12 μL，摇匀后倒入比色杯中。325 nm处，每30秒测一次吸光值滞后30 s。反应5 min后，加入1.0 mL 8 mol/L HC1。同时以缓冲液作参比，以1 mL试样溶剂做空白对照组，每个处理重复3次。清除率的公式为：

2.2.3对羟自由基·OH的检测［7］

10 mL的比色管中，加入1 mL的邻二氮菲溶液（5×10-3mol/L），加2 mL磷酸缓冲液（PBS）（pH=7.4），充分混匀后，加1.0 mL 7.5×10-3mol/LFeSO4溶液，每加一管立即混匀，再加1.0 mL0.1%的H2O2，最后以H2O补充体积至总体积为10 mL。37℃下，保温反应1 h，在536 nm处测定吸光值A536（损伤）。玉米苞叶黄酮的清除自由基作用，依上法操作，加入玉米苞叶黄酮提取液后加H2O2，37℃保温1 h，测A536（加药）。未损伤管不加H2O2及玉米苞叶黄酮提取液。羟自由基清除率d计算方法：

2.2.4在油脂体系中的抗氧化作用

2.2.4.1标准曲线的绘制［8］

配置浓度为0.1%的KI-I2溶液，用此标准溶液配置浓度分别为0.197、0.393、0.787、1.575、2.362、3.136、3.937 μmol/mL的标准溶液。分别取上述浓度的KI-I2溶液各1 mL，加入2 mL的氯仿-乙酸溶液（V/V=2∶3）后，再添加1 mL 1%（W%）的可溶性淀粉溶液，最后定容至15 mL。经摇匀后，取上清液，在585 nm处测定吸光值（用蒸馏水作为参比）。制作以碘量为横坐标，吸光值为纵坐标的标准曲线，得到回归方程：y=0.097 7x+ 0.018 8，R2=0.996。

2.2.4.2油脂POV值得测定

30 g豆油加入抗氧化剂，置于100 mL烧杯中，放在65℃的烘箱中。每48小时取样，测定油脂POV值。

取0.6 g豆油（用蒸馏水为参比作空白试验），加入2.00 mL氯仿-乙酸溶液，摇匀溶解。加入1.00 mL 10%的KI溶液，具塞摇匀，30 s后并置于暗处，进行反应180 s，再加入1 mL 1%的可溶性淀粉溶液，定容，测定吸光值（依据标准曲线测定方法）。通过标准曲线计算碘的生成量，进而依据下式计算油脂POV值。

POV（meq/kg）=碘生成量（μmol）/W（g）

3结果与分析

3.1不同黄酮浓度对还原铁体系吸光度的影响

不同黄酮浓度对还原铁体系吸光度的影响见图1。

图1　不同浓度对还原体系吸光度的影响Fig.1Effectofconcentrationontheabsorbanceofdeoxidizesystem

选用还原铁反应体系来考察物质的还原能力，物质的还原能力与吸光值呈正相关关系，物质的还原能力越强，显色反应后则吸光度就越大。所以通过测定样液的还原能力来反映物质的抗氧化活性。由图1可以看出，玉米苞叶黄酮及VC的还原能力均随浓度的升高而增大。在低浓度时，玉米苞叶黄酮的还原能力强于VC。当浓度超过0.6 mg/mL后，其还原能力提高不明显。玉米苞叶黄酮提取液为0.2 mg/mL时与0.8 mg/mL的VC溶液的还原能力相当。说明玉米苞叶黄酮具有较强的还原能力。

3.2对超氧阴离子自由基O2-·的清除作用

不同浓度对O2-·抑制率变化的影响见图2。

图2　不同浓度对O2-·抑制率变化的影响Fig.2Effect of concentration on the variation of ratio of O2-· restrain

由图2可以看出，玉米苞叶总黄酮对O2-·的清除作用较为显著，且黄酮浓度越大清除作用越强。玉米苞叶总黄酮在较低浓度时显示出较强的清除超氧阴离子自由基作用，0.05 mg/mL的VC对超氧阴离子自由基的消除率是玉米苞叶黄酮的1/4。说明玉米苞叶总黄酮对超氧阴离子自由基的清除能力较好，远远高于VC对超氧阴离子自由基的清除能力。

3.3对羟自由基·OH的清除作用

不同浓度对·OH清除率的影响见图3。

图3　不同浓度对·OH清除率的影响Fig.3Effect of different on the scavenging ratio of·OH

作为反应物，Fe2+与H2O2作用可作用产生·OH，是一种强氧化剂。邻二氮菲-Fe2+是一种常用的氧化还原指示剂，可以观察其颜色变化，来考察溶液的氧化还原状态。通过指示剂颜色的变化从而判断体系中羟自由基含量的多少，以断定黄酮提取物对羟自由基的清除作用。如图3所示，玉米苞叶黄酮类物质对·OH有一定的清除作用，玉米苞叶黄酮提取液浓度越大，对·OH的清除率越大。当提取液浓度为1.4 mg/mL时，对·OH的清除作用高达83.17%，而VC对·OH的清除作用为63.24%。说明玉米苞叶总黄酮清除·OH的能力优于VC。

3.4玉米苞叶黄酮在油脂体系中抗氧化作用的研究

3.4.1玉米苞叶黄酮与其他抗氧化剂对油脂抗氧化作用的比较

油脂中分别加入0.1%的玉米苞叶黄酮、VC、BHT及柠檬酸，每隔48小时进行取样测定油脂POV值。

图4　不同抗氧化剂对POV的影响Fig.4Effect of different antioxidant on POV of bean oil

由图4可以看出，在反应的初始阶段，VC组的POV值较低。随着时间的延长，VC组的POV值增长速率较快。柠檬酸组和BHT组处理过的豆油样品的POV值变化情况基本上是相同的。玉米苞叶黄酮组油样在反应初期POV值较其他组高，但是其的抗氧化持久能力较好，反应后期其POV值的增长略高于BHT组和柠檬酸组，低于VC组处理。

3.4.2不同浓度的玉米苞叶黄酮提取液在豆油中的抗氧化作用

不同浓度的玉米苞叶黄酮提取液在豆油中的抗氧化作用见图5。

图5　不同浓度对POV变化的影响Fig.5EffectofconcentrationonthevariationofPOVinthebeanoil

由图5可以看出，玉米苞叶黄酮黄酮提取液在豆油中就表现出明显的抗氧化作用。高浓度的提取液对豆油体系有较强的抗氧化作用。当浓度较低为0.02%，抗氧化效果不显著；0.04%、0.06%及0.08%三组的POV值差别不明显；当玉米苞叶黄酮提取液的浓度达到0.1%时，对豆油体系的抗氧化作用增强明显。黄酮提取液浓度的进一步增加，样品的POV值的变化不显著。

3.4.3不同增效剂对玉米苞叶黄酮在豆油中抗氧化作用的影响

不同增效剂对玉米苞叶黄酮在豆油中抗氧化作用的影响见图6。

图6　不同增效剂对POV的影响Fig.6Effect of different material increasing Antioxidant Property on POV of bean oil

由图6可以看出，增效剂明显增强玉米苞叶黄酮对豆油的抗氧化作用，抗氧化效果明显优于单独使用玉米苞叶总黄酮。玉米苞叶黄酮-VC组在反应初始阶段抗氧化效果较好，但时间越长，其抗氧化作用减弱。通过四种处理的比较，玉米苞叶黄酮-柠檬酸组的抗氧化效果更加稳定和持久。

4结论

1）在还原铁反应体系中，玉米苞叶黄酮提取液为0.2 mg/mL时与0.8 mg/mL的VC溶液的还原能力相当。说明玉米苞叶黄酮具有较强的还原能力。

2）在邻苯三酚自氧化体系中，0.05 mg/mL的玉米苞叶黄酮对超氧阴离子自由基的消除率是VC的4倍。说明玉米苞叶总黄酮对超氧阴离子自由基的清除能力较好，远远高于VC对超氧阴离子自由基的清除能力。

3）通过Fenton法，表明玉米苞叶黄酮类物质对·OH有一定的清除作用。清除率随着玉米苞叶黄酮提取液浓度的增大而升高，当提取液浓度为1.4 mg/mL时，对·OH的清除作用高达83.17%，而VC对·OH的清除作用为63.24%。说明玉米苞叶总黄酮清除羟基自由基的能力优于VC。

4）通过豆油体系的抗氧化实验，表明玉米苞叶黄酮提取液对植物性油脂有明显的抗氧化作用。与其它几种抗氧化剂（柠檬酸、BHT、VC）相比，在反应初期VC的抗氧化作用较强，但不稳定。柠檬酸与BHT的抗氧化作用较好，玉米苞叶黄酮抗氧化作用更加稳定和持久。同时柠檬酸作为抗氧化增效剂，能够显著增强玉米苞叶黄酮在油脂体系中的抗氧化活性，有效清除过氧化自由基。

5）结果表明玉米苞叶黄酮是一种很好的天然抗氧化剂，尤其是在清除羟自由基和对食用油脂脂质抗氧化方面。另外，玉米苞叶黄酮原料来源广泛，大量玉米苞叶被废弃，因没能得到有效利用而造成资源浪费。所以，玉米苞叶黄酮可望作为一种无毒副作用的天然抗氧化剂在食品工业中应用。

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Study on Micro-assisted Extracting and Antioxidant Activity of Flavonoids from the Corn-bract

ZHANG Lei，ZHANG Wei，JIANG Man
（Biochemical Engineering Department，Jining Polytechnic，Jining 272037，Shandong，China）

The optimum process conditions of extracting the corn-bract flavonoids by microwave aided method were studied through factor analysis method and orthogonal experimental，and the antioxidant activity was determined.Antioxidative test results show that flavonoid content in corn-bract has the stronger deoxidize ability than VC.Deoxidize ability of 0.2 mg/mL flavonoid content is correspond to 0.8 mg/mL VC.Corn-bract flavonoids had scavenging effect of superoxide anion radicals（O2-·）by the method of pyrogallol auto-oxidation.The strong scavenging effect by 0.05 gm/mL Corn-bract flavonoids was VC's four times.When the concentration was more than 1.4 mg/mL，the clearance rate of·OH reaches 83.17%.Corn-bract flavonoids showed the antioxidant property in lipin.In bean oil，the better concentration for the restrain function of bean oil'oxidation was 0.1% and antioxidant activity of 0.1%corn-bract flavonoids was higher than VC.Citric acid can strong the antioxidant property greatly in the lipin.

microwave extraction；corn-bract；flavonoid；antioxidative

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.12.004

2014-02-09

张蕾（1981—），女（回），讲师，硕士，研究方向：天然产物分离纯化。