野生薯蓣膳食纤维的提取及对自由基的清除作用

野生薯蓣膳食纤维的提取及

对自由基的清除作用

钟希琼，谢嘉虹，张英慧

(佛山科学技术学院生命科学学院食品科学系，广东佛山528231)

摘要:以薯蓣粉为材料，设计4因素3水平的正交试验，酶法提取膳食纤维。结果表明:0．7%混

0．5%蛋白酶在60℃处理温度60℃，处理时间80min，合酶(α－淀粉酶与糖化酶质量比为6∶1)，

处理60min，对淀粉和蛋白质的脱除较彻底。以体外试验研究不同质量浓度(20～140mg/mL)的

1－二苯基－2－苦膳食纤维鲜样和可溶性淀粉对自由基的清除效果，设计3种不同的反应体系:1，

味肼基自由基(DPPH)、超氧阴离子自由基(O2)、羟自由基(·OH)。结果表明:薯蓣膳食纤维

31．67%、30．38%。对3种自由基对3种自由基都有一定的清除能力，平均消除率分别为53．23%、

可溶性淀粉对3种自清除能力大小顺序为:DPPH自由基＞超氧阴离子自由基＞羟自由基。另外，

6．98%、6．48%。由基也有轻微的清除能力，其平均清除率分别为2．81%、

关键词:薯蓣;膳食纤维;可溶性淀粉;自由基;清除

中图分类号:R151．4文献标识码:A文章编号:1007－7561(2012)06－0016－03

Extractionofdietaryfiberfromyamanditsabilityofremovefreeradicals

ZHONGXi－qiong，XIEJia－hong，ZHANGYing－hui

(DepartmentofFoodScience，SchoolofLifeScience，FoshanUniversity，FoshanGuangdong528231)Abstract:Thedietaryfiberwasextractedfromyambyenzymatichydrolysisandtestedbyorthogonalex-periment．Theresultsindicatedthattheoptimalextractionprocessingconditionswere，0．7%mixeden-zyme(α－amylaseandglucoamylaseattheratioof6∶1)，hydrolysistemperature60℃andhydrolysistime80min，0．5%proteaseat60℃for60min．Thescavengingeffectsoffreshdietaryfiberandsolu-blestarchwithvariousconcentrations(20～140mg/mL)onDPPH，superoxideanionandhydroxylfreeradicalswerealsoinvestigatedinvitro．Resultsexhibitedthatthedietaryfiberhadstrongscavengingca-pabilityonthe3kindsoffreeradicals．TheaveragescavengingratesofdietaryfiberfromyamonDPPH，superoxideanionandhydroxylfreeradicalswere53．23%、31．67%and30．38%，respectively．Inaddi-tion，solublestarchhadmildscavengingfactiononthe3kindsoffreeradicals．Theaveragescavengingrateswere2．81%、6．98%and6．48%，respectively．

Keywords:yam;dietaryfiber;solublestarch;freeradicals;scavenging膳食纤维是指不能被人体消化的多糖类和木质素的总称。可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食

［1］

纤维。水溶性膳食纤维具有调节糖类和脂类代谢的功能，对降低血浆胆固醇含量、预防心血管疾病具有良好效果。水不溶性膳食纤维具有吸收人体水分的特性和良好的预防便秘效果。膳食纤维被人们

［2］

“第七营养素”。称为

膳食纤维在清除外源有害物质方面也有着独特

收稿日期:2012－06－18

基金项目:国家自然科学基金项目(31071537)

1965年出生，作者简介:钟希琼，女，硕士，副教授．1974年出生，通讯作者:张英慧，女，博士，副教授．

［3］［4］

的功能。对自由基也有一定的清除作用。自由基被认为是人体衰老和某些慢性病发生的原因之一，当人体内的自由基产生过多或清除过慢，就会攻击各种生物大分子，使正常的细胞和组织受损，加速其衰

［5］

老并诱发多种疾病。麦麸、米糠等酶法提取膳食纤

［6－7］

。本试验选维及对自由基的清除作用已有报道

择一种野生薯蓣(Dioscoreabatatas)的块茎为材料，

拟进行酶法提取膳食纤维及其对自由基的清除作用的研究，为纤维功能性食品的开发提供一定参考。1材料与方法1．1材料与试剂

薯蓣:购自广东省电白县霞洞镇河南村;α－淀

品+0．1mL45mmol/L的邻苯三酚时的吸光度;A2为9mLpH=8磷酸盐缓冲溶液+1mL样品时的吸光度;A3为9mLpH=8磷酸盐缓冲溶液+1mL蒸馏水+0．1mL45mmol/L的邻苯三酚时的吸光度。1．3．2．3羟自由基体系

比色法测定Fenton反应产生的羟自由基:于试管

0．5mL9．1mmol/L水杨酸—乙中加入样品0．5mL，

0．5mL9mmol/LFe2+溶液，3．5mL蒸馏水，醇溶液，最

摇匀后后加入5mL88mmol/LH2O2启动Fenton反应，

于波长510nm处测定吸光度为A1;用0．5mL的蒸馏

2+

水代替9mmol/LFe溶液所测得的吸光度为A2;用0．5mL蒸馏水代替样品所测得的吸光度为A3。

A1－A2

)自由基清除率P(%)表示为:P=(1－

A3

×100%。

2结果与分析

2．1酶法提取薯蓣膳食纤维正交试验

选择影响薯蓣膳食纤维提取的4个主要因素:混合酶比例、混合酶用量、混合酶温度、蛋白酶用［9］4量，每个因素设3个水平进行L9(3)正交试验。结果见表1。

B、从极差分析可知:R4＞R3＞R1＞R2，所以A、

C、D4个因素对薯蓣粉中膳食纤维提取影响的主次顺序是D＞C＞A＞B，最佳提取条件组合为A2B3C1D2，即0．7%混合酶(α－淀粉酶与糖化酶质量比为6∶1)，0．5%蛋白酶(60℃处理60处理温度60℃，

min)对淀粉和蛋白质的脱除最彻底。以此条件提取膳食纤维，进行下一步清除自由基的实验。

粉酶:2000U/g，广东环凯微生物科技有限公司;糖

5

化酶:1×10U/mL，上海晶纯试剂有限公司;木瓜蛋

6

国药集团化学试剂有限公司;DP-白酶:6×10U/g，

PH:Sigma公司;可溶性淀粉及其它化学试剂为国产分析纯。

1．2仪器与设备

GF－90粉碎机、101－2电热干燥箱，金坛市科析仪器有限公司;HH数显恒温水浴锅，金坛市金城国胜实验仪器厂;752S紫外可见分光光度计，上海棱光技术有限公司;TGL－16G离心机，上海安亭仪器厂。

1．3试验方法

1．3．1薯蓣膳食纤维的提取［8］

将烘干的新鲜薯蓣片状样品粉碎成粉末，过40

4

目筛。采取L9(3)正交实验方法(即混合酶比例、用量、温度及蛋白酶用量4个因素各设3个水平)进行薯粉膳食纤维提取。称取质量均为5g的薯蓣粉9份，分别加入45mL蒸馏水，以混合酶比例(即α－

m/m)分别为5∶1、6∶1、7∶1，淀粉酶:糖化酶，混合酶

0．6%、0．7%，用量分别为质量分数0．5%、混合酶70℃、80℃，处理温度分别为60℃、处理80min

后，用蒸馏水漂洗至中性;再加入25mL蒸馏水，木

0．5%、瓜蛋白酶用量分别为质量分数0．4%、

0．6%，在60℃下处理60min，再漂洗至中性。每个处理重复3次。将提取后的样品于60～70℃下烘干至恒重，计算膳食纤维的得率。以正交试验中脱除淀粉和蛋白质的最佳条件进一步提取膳食纤维，将其鲜样品配制成不同质量浓度，每个质量浓度设3次重复，进行清除自由基的体外实验。

1．3．2测定不同体系中薯粉膳食纤维和可溶性淀粉清除自由基的能力

将膳食纤维和可溶性淀粉配成7个质量浓度，

40、60、80、100、120、140mg/mL。分别为20、

1．3．2．1二苯代苦味酰(DPPH)自由基体系

比色法测定样品对DPPH的清除作用:DPPH用95%乙醇配成1×10－4mol/mL溶液，于试管中加入相

25℃恒温30min，4000r/min离心10min，应试剂，取

上清液在波长517nm下测定吸光值。其中A1为5mLDPPH溶液+0．5mL样品时的吸光度;A2为5mL95%乙醇溶液+0．5mL样品时的吸光度;A3为5mLDPPH溶液+0．5mL蒸馏水时的吸光度。1．3．2．2超氧阴离子自由基体系

采用邻苯三酚自氧化法测定样品对超氧阴离子

25℃自由基的清除作用:于试管中加入相应试剂，

恒温15min，取混合液3mL于比色皿中加入100mmol/L的邻苯三酚(用0．01mmol/LHCl配制)0．1mL，摇匀，反应3min，在波长420nm测定吸光度。其中A1为9mLpH=8磷酸盐缓冲溶液+1mL样

［6］

表1

试验号1

23456789k1k2k3R

A混合酶比例5∶15∶15∶16∶16∶16∶17∶17∶17∶10．3980．3430．3690．055

正交试验设计及结果B混合酶用量/%0．50．60．70．50．60．70．50．60．70．3630．380．3670．017

C混合酶温度/℃6070807080608060700．3760．3390．3950．056

D蛋白酶膳食纤维用量/%质量/g0．40．3970．50．3440．60．4530．60．3380．40．3780．50．3140．50．3540．60．4180．40．3350．370．3370．4030．066

2．2薯蓣膳食纤维及可溶性淀粉对自由基的清除

作用

2．2．1膳食纤维及可溶性淀粉对DPPH的清除作用

由图1可知，薯蓣膳食纤维对DPPH有良好的清除作用，平均清除率为53．23%。其清除作用随着膳食纤维的质量浓度增大而加强，当膳食纤维质量浓度大于80mg/mL后，清除作用逐渐趋向平缓。

粮食加工

当膳食纤维浓度为140mg/mL时，其清除率达到66．80%。相比而言，可溶性淀粉对DPPH只有轻微的清除作用，平均清除率只有2．81%

。

粮油食品科技第20卷2012年第6期

图1膳食纤维及可溶性淀粉对DPPH的清除作用

2．2．2膳食纤维及可溶性淀粉对超氧阴离子的清除作用

图2说明薯蓣膳食纤维对超氧阴离子有清除作用，平均清除率为31．67%。其清除作用随着膳食纤维的浓度增大而加强，当膳食纤维浓度大于100mg/mL后，清除作用逐渐趋向平缓。当膳食纤维浓度为140mg/mL时，其清除率达到38．46%。相比而言，可溶性淀粉对超氧阴离子也有一定的清除作用，平均清除率为6．98%

。

30．38%，与其对超氧阴离子的清除作用相差不大。

其清除作用随着膳食纤维的浓度增大而加强，在20～140mg/mL浓度范围内，清除率几乎呈直线上升。相比而言，可溶性淀粉对羟自由基也有清除作

平均清除率为6．48%，也与其对超氧阴离子的用，

清除作用相差不大。3结论

本研究采用酶解法，设计4因素3水平的正交试验对野生薯蓣粉进行膳食纤维的提取，得出提取条件为0．7%混合酶(α－淀粉酶与糖化酶质量比为6∶1)于60℃处理80min、0．5%蛋白酶在60℃处理60min对糖类和蛋白质的脱除较彻底。

采用酶制剂水解野生薯蓣粉所获得的膳食纤维，在一定质量浓度(20～140mg/mL)范围内对DPPH自由基、超氧阴离子自由基、羟自由基等都有良好的清除作用，对3种自由基的平均清除率为53．23%、31．67%、30．38%，说明了该膳食纤维对这3种自由基的清除能力是:DPPH自由基＞超氧阴离子自由基＞羟自由基，膳食纤维对后两种自由基的清除作用相差不大。相比而言，可溶性淀粉对3种自由基也有轻微的清除作用，其平均清除率分别为2．81%、6．98%、6．48%，且可溶性淀粉对后两者的清除作用也相差不大。通过本试验，说明薯蓣粉中

超氧阴离子自由基、羟自由基起清对DPPH自由基、

除作用的主要是膳食纤维，且不同粗粮或其他食物

［9－11］

，对不同自由基的清除能力有所不同所以人们

在日常饮食中，应注意食物的多样化。参考文献:

［1］．北京:化学工业出版社，2005，郑建仙．功能性膳食纤维［M］

15－22．

［2］ChauCF，ChenCH，LeeMH．Comparisonofthecharacteristics，

functionalproperties，andinvitrohypoglycemiceffectsofvariouscar-

图2膳食纤维及可溶性淀粉对超氧阴离子的清除作用rotinsolublefiber－richfractions［J］．Lebensm－Wiss．u．－Techn-2004，39(12):155－160．ol，

［3］钟希琼，胡文娥，林丽超．膳食纤维对油脂、胆固醇、胆酸钠和亚硝酸根

［J］．食品工业科技，2010，(5):134－136．离子吸附作用的研究

［4］SinghN，RajiniPS．Freeradicalscavengingactivityofanaqueous

J］．FoodChemistry，2004，(85):611－613．extractofpotatopeel［

［5］孙存普，张建中，段绍谨．自由基生物学导论［M］．合肥:中国科

1999．1－15．学技术大学出版社，

［6］张璟，欧仕益，张宁．麦麸酶解产品清除自由基的体外实验研究

［J］．营养学报，2005，27(1):25－29．

［7］刘友明，赵思明，熊善柏，等．米糠的蛋白酶水解提取物抗氧化活

J］．中国粮油学报，2006，21(2):1－4．性及分子量分布研究［

［8］钟海燕，韩军，苏勇，等．从葛根渣中酶法制备膳食纤维［J］．作

2005，31(12):1606－1610．物学报，

［9］．食钟希琼．大薯膳食纤维的提取及其对自由基的清除作用［J］

2010，31(24):139－141．品科学，

［10］丁利君，周国栋．莲子水溶性糖的提取及其对自由基清除能力

J］．食品科学，2002，23(8):252－254．的研究［

［11］李来好，李刘冬，石红，等．4种海藻膳食纤维清除自由基的比较

2．2．3膳食纤维及可溶性淀粉对羟自由基的清除

作用

·OH是化学性质最活泼的一种自由基，危害性很大。因此，常用清除·OH的能力来评价一种物质对自由基的清除效果。由图3可知，薯蓣膳食纤维对羟自由基有清除作用，平均清除率

为

图3膳食纤维及可溶性淀粉对·OH的清除作用

J］．中国水产科学，2005，12(4):471－476．●研究［