紫甘蓝多酚的体外抗氧化能力及抑菌作用

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(济宁学院生命科学与工程系,山东曲阜 273155)

紫甘蓝多酚的体外抗氧化能力及抑菌作用

刘静,李湘利,梁宝东,李奥迪

(济宁学院生命科学与工程系,山东曲阜 273155)

紫甘蓝,多酚,抗氧化性,自由基,油脂氧化,抑菌性

多酚是多羟基酚类化合物的总称,是植物体内的一种次级代谢产物[1],主要包括儿茶酚、没食子酸、多巴酚、儿茶素和表儿茶素等[2]。多酚是一类具有较强抗氧化活性的植物营养素,具有抗肿瘤、抗氧化、抗动脉粥样硬化、抑菌、抗病毒等多种生理功能[3],对人体健康具有积极的作用,现已广泛应用于医学、食品和日用化工等相关领域,是天然产物研究的热点之一[4]。

紫甘蓝(BrassicaoleraceaL.),又名紫包菜,属十字花科芸薹属植物,在我国广泛种植,是餐桌上的美食佳肴[5]。研究表明[6-7],紫甘蓝具有强的抗肿瘤、抗氧化、抗突变、抗炎等活性,极具保健价值。紫甘蓝中花青素属酚类化合物中黄酮类,含量较高,具有明显的抑菌和抗氧化功效[8-9],其功效源于酚类物质对自由基的强清除能力[10-11]。国内外对紫甘蓝的研究多集中于花色苷类物质的提取和组分分析[7],但对紫甘蓝多酚化合物的体外抗氧化作用和抑菌特性的研究尚未见报道。为此,对乙醇提取紫甘蓝多酚的体外抗氧化作用和抑菌活性进行了系统研究,旨在促进天然抗氧化剂的开发与应用,为紫甘蓝的高值化加工利用和体内抗氧化活性研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫甘蓝、芝麻油、猪油 市售;枯草杆菌(Bacillussubtilis)、醋酸菌(Aceticacidbacteria)、大肠杆菌(Escherichiacoli)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae) 本校微生物学实验室保存;DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼) Sigma分装;其他试剂 国产分析纯。

FA2004N电子天平 上海精密科学仪器有限公司;FCD2000恒温干燥箱 上海琅玕实验设备有限公司;RE-201B旋转蒸发器 南京金正教学仪器有限公司;723PC分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;TU-1900紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 紫甘蓝多酚的提取与测定 新鲜紫甘蓝于65 ℃烘干至恒重后研磨制粉,以50%乙醇为溶剂,按料液比1∶20于40 ℃水浴浸提40 min(浸提2次)[12],真空抽滤,60 ℃旋转蒸发除去乙醇,浓缩液经冷冻干燥即得多酚干品,用于测定其抗氧化活性和抑菌特性。多酚含量的测定采用Folin-Ciocaltue比色法[13],测定765 nm的吸光值,以没食子酸浓度为横坐标,吸光值为纵坐标,绘制没食子酸标准曲线为y=1.3603x+0.0264,相关系数R2=0.9945,线性范围为0～0.6 mg/mL,根据标准曲线计算多酚浓度。

1.2.2 紫甘蓝多酚清除自由基实验

1.2.2.1 DPPH·清除能力的测定 参照文献[14]的方法略调整,于2 mL 0.04 mg/mL DPPH溶液中加入2 mL浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/mL的紫甘蓝多酚溶液,室温反应30 min后于517 nm下测定吸光度(A1);以2 mL无水乙醇为空白,测定吸光度(A0),同时以VC为对照,计算DPPH·清除率。

DPPH·清除率(%)=[1-(A1/A0)]×100

1.2.2.2 ·OH清除能力的测定 于试管中加入浓度均为6 mmol/L的 FeSO4溶液、H2O2溶液和水杨酸溶液各2 mL,37 ℃水浴30 min,冷却后于510 nm测定吸光度(A0);然后加入2 mL紫甘蓝多酚溶液,37 ℃水浴30 min,测定510 nm处的吸光度(A1),同时以VC作对照[15],计算·OH清除率。

·OH清除率(%)=[(A0-A1)/A0]×100

1.2.2.4 H2O2清除能力的测定 用0.05 mol/L pH7.4的磷酸缓冲液配制40 mmol/L的H2O2溶液,取1.2 mL于各试管中,分别加入2.0 mL紫甘蓝多酚溶液,室温静置10 min 后,测定230 nm处的吸光度(A1)。以蒸馏水代替样液为空白,测定吸光度(A0),以VC为对照[16],计算H2O2清除率。

H2O2清除率(%)=(1-A1/A0)×100

1.2.2.5 总还原能力的测定 按照文献[17]的方法略调整,分别取2.5 mL不同浓度的紫甘蓝多酚溶液依次加入2.5 mL磷酸缓冲液(pH6.6)和2.5 mL 1%铁氰化钾溶液;50 ℃水浴15 min后加入2.5 mL 10%三氯乙酸溶液,取5 mL混合液加5 mL蒸馏水和1 mL 0.1%的三氯化铁溶液,700 nm测定吸光度,以蒸馏水做空白,以VC为对照。

1.2.3 紫甘蓝多酚抗油脂氧化实验 采用烘箱强化法[18],称取芝麻油、猪油各20.0 g,分别加入质量浓度0.5%紫甘蓝多酚,混匀后于65 ℃强化保存,以空白油脂为对照,与VC、VE处理的油脂对比,每隔24 h搅拌5 min并交换样品在烘箱中的位置,参照GB/T 5538-2005的碘量法测定过氧化值(POV),用POV表示氧化速度,衡量抗油脂氧化活性。

1.2.4 紫甘蓝多酚体外抑菌实验 采用抑菌圈实验法[19]将酿酒酵母接种到酵母菌培养基,28 ℃培养48 h;醋酸菌、枯草杆菌、大肠杆菌接种到细菌培养基,37 ℃培养24 h。长出菌落后,各挑取1环菌种于9 mL无菌生理盐水中,振荡摇匀即得菌悬液,浓度约为106～108CFU/mL。将直径10 mm的无菌定性滤纸片在紫甘蓝多酚溶液中浸泡30 min。取1 mL供试菌液涂布培养基,将浸泡多酚的滤纸片贴于含菌平板上,每平板3片,以浸泡无菌水的滤纸片为对照。酿酒酵母平板28 ℃倒培养72 h、细菌平板37 ℃倒培养48 h后测量抑菌圈直径,观测有无抑菌作用。

1.2.5 数据统计方法 各处理重复三次,用IBM SPSS Statistics 22.0软件进行结果分析。

2 结果与分析

2.1 紫甘蓝多酚对自由基的清除作用

2.1.1 紫甘蓝多酚对DPPH·的清除能力 由图1可知,紫甘蓝多酚对DPPH·具有一定的清除作用,在所试浓度范围内,随紫甘蓝多酚浓度的增加,DPPH·清除率增加,对DPPH·的清除能力与多酚浓度呈正相关(p<0.05);紫甘蓝多酚浓度为0.5 mg/mL时,DPPH·清除率为40.81%,而低于同浓度VC对DPPH·的清除能力(p<0.05)。

图1 紫甘蓝多酚对DPPH·的清除能力Fig.1 DPPH· Scavenging of purple cabbage polyphenol

2.1.2 紫甘蓝多酚对·OH的清除能力 由图2可知,紫甘蓝多酚对·OH有一定的清除作用,在所试多酚浓度内,对·OH的清除能力随多酚浓度的增加呈上升趋势;紫甘蓝多酚浓度为0.5 mg/mL时,·OH的清除率为28.03%,而低于同浓度VC对·OH的清除能力(p<0.05)。

图2 紫甘蓝多酚对·OH的清除能力Fig.2 ·OH Scavenging of purple cabbage polyphenol

图3 紫甘蓝多酚对的清除能力Fig.3 · Scavenging of purple cabbage polyphenol

2.1.4 紫甘蓝多酚对H2O2的清除能力 由图4可知,紫甘蓝多酚对H2O2的清除能力较强,在所试浓度范围内,H2O2清除率随多酚浓度的增加而增大;紫甘蓝多酚浓度为0.5 mg/mL时,H2O2清除率为44.18%,而低于同浓度VC对H2O2的清除能力(p<0.05)。

图4 紫甘蓝多酚对H2O2的清除能力Fig.4 H2O2 Scavenging of purple cabbage polyphenol

2.1.5 紫甘蓝多酚的总还原能力 由图5可知,随多酚浓度的增加,吸光度值增大,紫甘蓝多酚浓度为0.5 mg/mL时,吸光度为0.616,这表明紫甘蓝多酚具有较强的还原能力,但低于同浓度VC的总还原能力(p<0.05)。

图5 紫甘蓝多酚的总还原力Fig.5 Reducing capacity of purple cabbage polyphenol

2.2 紫甘蓝多酚对油脂氧化的抑制作用

2.2.1 紫甘蓝多酚对芝麻油的抗氧化效果 由图6可知,紫甘蓝多酚对芝麻油有一定的抗氧化作用。随强化时间的延长,紫甘蓝多酚的抗氧化性减弱,强化120 h处理的POV为7.10 meq/kg,同浓度的VE和VC处理仍具有较高的抗氧化性(p<0.05),这是因为芝麻油在长时间强化处理中被氧化产生大量的自由基,POV值逐渐增大;多酚、VC和VE对自由基的清除作用的差异与氧化产生的自由基种类和数量有关[20]。

图6 紫甘蓝多酚对芝麻油的抗氧化效果Fig.6 Antioxidant effect of purple cabbage polyphenol on sesame oil

2.2.2 紫甘蓝多酚对猪油的抗氧化效果 由图7可知,紫甘蓝多酚对猪油有一定的抗氧化作用,但低于VC和VE处理。加温处理可使油脂氧化积累较多的自由基[18],随强化时间的延长,紫甘蓝多酚对猪油中产生的自由基的清除能力降低,强化120 h的POV为8.70 meq/kg,而同浓度的VC和VE对猪油氧化仍有较强抑制作用(p<0.05)。

表1 紫甘蓝多酚对几种微生物的抑菌圈直径(mm)Table 1 Inhibitory zone diameters of purple cabbage polyphenol against different microorganisms(mm)

图7 紫甘蓝多酚对猪油的抗氧化效果Fig.7 Antioxidant effect of purple cabbage polyphenol on lard

注:“-”表示无明显抑菌效果;同行小写字母不同表示差异显著,p<0.05。2.3紫甘蓝多酚的抑菌作用

植物多酚具有抑菌消炎的作用,可作为食品防腐剂使用[21]。不同浓度的紫甘蓝多酚溶液对食品中四种常见供试菌株的抑制效果见表1。

由表1可知,四种供试菌株的平板上均出现了抑菌圈,且浓度越高抑制效果越好,紫甘蓝多酚浓度为0.5 mg/mL时,其抑菌作用依次为醋酸菌>酿酒酵母>枯草杆菌>大肠杆菌,最大抑菌圈直径分别为16.15、14.65、13.25、12.45 mm,这可能是多酚与菌体细胞膜上的蛋白质相互结合,使蛋白质活性丧失从而导致菌体细胞生理功能紊乱或死亡[22]。

3 结论

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Antioxidantandantimicrobialactivitiesofthepolyphenolfrompurplecabbage

LIUJing,LIXiang-li,LIANGBao-dong,LIAo-di

(Department of Life Science and Engineering,Jining University,Qufu 273155,China)

Antioxidant and antimicrobial activities of purple cabbage polyphenol were studied in this paper. The purple cabbage polyphenol was extracted by organic solvent. The antioxidant activities of polyphenol were investigated by scavenging DPPH free radical,hydroxyl radical,superoxide anion,H2O2free radical and the growth of microorganism. The inhibitions were also measured through testing lipid oxidation in the experiment. The results showed that the polyphenol of purple cabbage had certain scavenging ability on DPPH free radical,hydroxyl radical superoxide anion,and H2O2free radical,but less than VC’s ability to remove them. The purple cabbage polyphenol had certain ability of restraint on lard and sesame oil oxidation that was lower than VCand VEespecially at the late stage of lipid oxidation. The polyphenol had the inhibiting effect onBacillussubtilis,Aceticacidbacteria,Escherichiacoli,Saccharomycescerevisiae. The maximum of antibacterial circle were 13.25,16.15,12.45 and 14.65 mm respectively when the polyphenol concentration was 0.5 mg/mL. The purple cabbage polyphenol had the powerful inhibit forAceticacidbacteriaand weak inhibit forEscherichiacoli.

purple cabbage;polyphenol;antioxidant activity;free radical;lipid oxidation;antibacterial properties

2017-02-20

刘静(1980-)，女，硕士，副教授，主要从事园艺产品资源开发与利用方面的研究，E-mail:liujingpretty@163.com。

济宁学院青年科研基金项目(2015QNKJ04)。

TS209

A

1002-0306(2017)23-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.011