龙眼核多酚的提取分离及抗氧化性能研究

孙菡峥1,2,孙培冬1,2*

1(食品胶体与生物技术教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡,214122) 2(江南大学 化学与材料工程学院,江苏 无锡,214122)

摘 要为探究龙眼核中的主要多酚种类及其抗氧化性能,依次采用超声波辅助提取、有机溶剂萃取、AB-8型大孔树脂和Sephadex LH-20型葡聚糖凝胶树脂分离纯化龙眼核多酚,经液质联用仪鉴定结构,并通过ABTS自由基清除率和FRAP值的测定判断其抗氧化性能。结果表明在最优条件下,超声波辅助提取法的多酚提取量为53.68 mg/g;适宜的萃取溶剂为乙酸乙酯,萃取多酚含量最高,为663.50 mg/g;经2种树脂分离纯化后得到主要多酚组分4,通过结构鉴定为柯里拉京,含量631.18 mg/g;组分4在质量浓度为100μg/mL时,对ABTS自由的清除率和FRAP值分别为(73.90±0.60)%和1766.07±94.39。因此,龙眼核中主要的多酚物质为柯里拉京,且具有优异的抗氧化性能。

关键词龙眼核;多酚;分离纯化;抗氧化

龙眼(Dimocarpus longan Lour.)是最受欢迎的亚热带水果之一,广泛分布于东南亚和我国南部[1]。龙眼果肉通常以新鲜或加工的形式食用,而占水果鲜重约17%的龙眼核,被作为废弃物丢弃或在加工过程中作为燃料燃烧[2-3]。龙眼核作为传统中药具有止血、定痛、理气、化湿的功效,可治疗创伤出血、疝气等[4]。龙眼核提取物含有黄酮类化合物,且对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有抑制作用[5];文良娟等[6]发现龙眼核提取物对DPPH自由基、OH自由基有良好的清除作用。所以龙眼核含有的多种活性物质具有良好的抗菌、抗氧化等生物活性[7-8]

多酚是在芳环上含有1个或多个羟基的化合物,性质活泼[9],具有抗氧化、抗菌、抗病毒等作用,这种化合物几乎存在于所有植物中[10]。龙眼核中含有丰富的多酚类物质,研究人员采用溶剂萃取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法提取龙眼核多酚,发现其对DPPH自由基、OH自由基有很好的清除作用[11];龙眼核中含有鞣花酸及其衍生物,具有优异的抗氧化性[12]。本文对龙眼核多酚进行分离纯化,探究其中的多酚种类与含量,以明确其中的主要抗氧化成分。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

龙眼核,购自广西玉林。干燥后打粉过60目筛备用。

没食子酸标准品,中国药品生物制品鉴定所;柯里拉京标准品,上海源叶生物有限公司;福林酚试剂:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS,98%)、2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ,99%),上海阿拉丁生物科技有限公司;AB-8型大孔吸附树脂,上海摩速科学有限公司;Sephadex LH-20型葡聚糖凝胶树脂,美国GE公司。

1.2 仪器与设备

电热鼓风干燥箱,上海-精宏实验设备有限公司;HC-300T2高速多功能粉碎机,永康市绿可食品机械有限公司;AX224ZH/E电子天平,常州奥豪斯仪器有限公司;RE-S2AA旋转蒸发器,上海亚荣生化仪器厂;SB-5200DTD型数控超声清洗器,宁波新芝生物科技有限公司;HH-1数显恒温水浴锅,金坛市美特仪器有限公司;TU-1901 双光束紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;Tecan Infinite 200 Pro多功能酶标仪,瑞士Tecan公司;MALDI SYNAPT MS超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱联用仪,美国沃特世公司。

1.3 实验方法

1.3.1 龙眼核多酚的提取及多酚含量的测定

多酚含量测定以没食子酸作为标准品,采用福林酚比色法[13]。准确吸取待测溶液0.5 mL,加入2.5 mL稀释10倍的福林酚溶液,摇匀静置5 min。再加入75 mg/mL Na2CO3溶液2 mL,摇匀后静置2 h,于760 nm处测吸光度。以没食子酸质量浓度为横坐标(x,mg/mL)、吸光度为纵坐标(y),制作标准曲线,方程为y=0.010 97x+0.005 89,R2=0.999 2。

精确称取1 g预先干燥、粉碎过筛的龙眼核粉末置于圆底烧瓶中,加入乙醇水溶液,采用超声波辅助法提取多酚。收集滤液,并用去离子水于1 000 mL容量瓶中定容,用上述方法测定多酚含量。根据标准曲线计算提取液多酚含量,然后按公式(1)计算多酚提取量(mg/g):

多酚提取量

(1)

式中:V1,提取液定容体积,mL;ρ,多酚质量浓度,mg/mL;m0,龙眼核粉末质量,g。

1.3.2 龙眼核多酚提取条件优化

(1)乙醇体积分数的选择:准确称取龙眼核粉末1 g,料液比1∶20(g∶mL)、提取时间60 min、提取温度60 ℃,考察乙醇体积分数为30%、40%、50%、60%、70%条件下龙眼核多酚提取量。

(2) 料液比的选择:准确称取龙眼核粉末1 g,乙醇体积60%,提取时间60 min、提取温度60 ℃,考察料液比为1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35(g∶mL)条件下龙眼核多酚提取量。

(3)提取温度的选择:准确称取龙眼核粉末1 g,乙醇体积60%,提取时间60 min,料液比1∶20(g∶mL),考察提取温度为40、50、60、70、80 ℃条件下龙眼核多酚提取量。

(4)提取时间的选择:准确称取龙眼核粉1 g,乙醇体积60%,提取温度60 ℃,料液比1∶20(g∶mL),考察提取时间为15、30、45、60、75 min条件下龙眼核多酚提取量。

1.3.3 龙眼核多酚的分离纯化

1.3.3.1 有机溶剂萃取

准确称取龙眼核粉末25 g,用上述最优提取条件提取。提取液减压浓缩至约50 mL后,依次用约200 mL的氯仿、乙酸乙酯和正丁醇分别萃取。每种溶剂萃取3次,合并后减压浓缩,并冷冻干燥得到粉末。称重后计算3种萃取相得率并按1.3.1测定多酚含量。

1.3.3.2 大孔吸附树脂分离

将乙酸乙酯相冷冻干燥粉末配制成质量浓度1.5 mg/mL,pH值3.5的溶液。然后将已经处理过的AB-8型大孔树脂湿法装柱,去离子水平衡后,以流速1.7 mL/min上样,共上样120 mL。待大孔树脂吸附完全后,用体积分数60%乙醇以相同流速洗脱,分管收集,每管13 mL。按1.3.1测定计算每管的多酚含量,按公式(2)计算每管的总酚量(mg)。

总酚量=V2·ρ

(2)

式中:V2,每管洗脱液体积,mL;ρ,多酚质量浓度,mg/mL。

1.3.3.3 葡聚糖凝胶树脂纯化

准确称取30 g葡聚糖凝胶Sephadex LH-20,用20%甲醇水溶液充分溶胀后装柱。将1.3.3.2大孔树脂纯化物的冷冻干燥粉末配制成20 mg/mL的溶液,用0.45 μm的微孔滤膜过滤后上样2 mL。分别用250 mL体积分数20%、40%、60%、80%、100%的甲醇水溶液以1.0 mL/min流速洗脱,分管收集,每管10 mL并在280 nm处测定吸光度值。

1.3.4 UPLC-MS分析

1.3.4.1 色谱条件

色谱柱:Waters ACQUITY UPLC BEH C18柱(2.1 mm×100 mm,1.7 μm);柱温:45 ℃;进样量:1 μL;流速0.3 mL/min;流动相A:100%乙腈;流动相B:0.1%甲酸。色谱洗脱条件:0~10 min,流动相A从5%增加至25%;10~15 min,增加至40%;15~20 min,增加至80%;10~25 min,增加至100%。

1.3.4.2 质谱条件

ESI-;毛细管电压,3.0 kV;锥孔电压,30 V;离子源温度,100 ℃;脱溶剂气温度,400 ℃;脱溶剂气流量,700 L/h;锥孔反吹气流量,50 L/h;碰撞能量,6/20 V;探测器电压,1 800 V。

1.3.4.3 柯里拉京标准曲线的测定

精确称取柯里拉京标准品,用无水甲醇定容至10 mL,以柯里拉京质量浓度(x,μg/mL)与峰面积(y)绘制标准曲线方程:y=3.321 4xR2=1。

1.3.5 抗氧化性能测定

1.3.5.1 ABTS法

用2.45 mmol/L的过硫酸钾溶液将ABTS配制成浓度为7 mmol/L的储备液,使用时用乙醇将储备液稀释至在734 nm处吸光度为(0.700±0.02)的工作液。在96孔板中依次加入190 μL的ABTS工作液和10 μL不同浓度的样品溶液,摇匀,10 min后于酶标仪中测定波长734 nm处的吸光度A734。空白组用pH 4.5醋酸缓冲液代替ABTS工作液,对照组用DMSO代替样品溶液[14]。按公式(3)计算ABTS自由基抑制率:

ABTS自由基抑制率

(3)

1.3.5.2 FRAP法

FRAP工作液:pH值3.6醋酸缓冲液、10 mmol/L TPTZ溶液和20 mmol/L FeCl3溶液按体积比(10∶1∶1)混合,现用现配。在96孔板中依次加入190 μL的FRAP工作液和10 μL不同浓度的样品溶液和FeSO4溶液,摇匀,37 ℃孵育10 min,在酶标仪中测量波长593 nm处的吸光度A593。空白组用pH 3.6 醋酸缓冲液代替FRAP工作液,对照组用DMSO代替样品溶液[15]。以FeSO4的浓度(μmol/L)与吸光度值的关系做标准曲线,根据样品的吸光度值,求得相应的FRAP值。

2 结果与分析

2.1 提取条件的优化

由图1-A可知,随着乙醇含量的增加,龙眼核多酚提取量呈先升后降的趋势,当乙醇体积分数为60%时,多酚的提取量达到最大值。图1-B显示,当料液比在1∶10~1∶25(g∶mL)范围内,总酚提取量有显著增加,但继续提高溶剂用量对多酚提取量无明显影响。故确定最佳料液比为1∶25(g∶mL)。由图1-C和1-D可知,随着提取温度和时间的增加,多酚提取量有明显升高,但继续增加,多酚提取量反而会降低,这是因为温度过高或时间过长,多酚易发生氧化。所以选取70 ℃和60 min为提取温度和时间。

图1 乙醇体积分数、料液比、温度、时间对多酚提取量的影响
Fig.1 Effect of ethanol concentration, solid-to-solvent ratio, temperature and time on extraction yield of polyphenols

综上可知最优提取条件为乙醇体积分数60%、料液比1∶25(g∶mL)、温度70 ℃、时间60 min。该条件下,龙眼核粉末的多酚提取量为53.68 mg/g。

2.2 分离纯化

2.2.1 萃取

表1 3种有机溶剂萃取相的得率及多酚含量
Table 1 Yield and polyphenol content of three organicsolvent extraction phases

指标氯仿相乙酸乙酯相正丁醇相得率/%3.032.804.70多酚含量/(mg·g-1)254.23663.50262.25

为了进一步探究龙眼核中的主要多酚,选择有机溶剂萃取富集多酚。从表1可以看出,3种有机溶剂中乙酸乙酯萃取后得到的多酚含量最高,为663.50 mg/g。

2.2.2 大孔吸附树脂分离与Sephadex LH-20柱纯化

通过AB-8型大孔树脂的吸附与解析作用提高乙酸乙酯相多酚的纯度。从图2可以看出,流出液的多酚主要集中在5~20管中,收集洗脱液并冷冻干燥,进行Sephadex LH-20柱分离。洗脱曲线见图3。根据洗脱液紫外吸光值分布可以将其分为6个组分,其中可以明显的看出具有最高吸光值的组分4为乙酸乙酯相中的主要多酚。组分4的多酚含量为757.75 mg/g,较乙酸乙酯相有较大的提高。

图2 AB-8型大孔树脂洗脱曲线
Fig.2 AB-8 type macroporous resin elution curve

图3 Sephadex LH-20树脂洗脱曲线
Fig.3 Sephadex LH-20 resin elution curve

2.3 UPLC-MS分析

图4-A和图4-C分别为组分4和柯里拉京标准品的UPLC图,组分4主要峰的保留时间与柯里拉京标准品的保留时间一致。

A-组分4的UPLC图;B-组分4的质谱图;
C-柯里拉京的UPLC图;D-柯里拉京的质谱图
图4 组分4与柯里拉京标准品的UPLC-MS图
Fig.4 The UPLC-MS of component 4 and corilagin

对比图4-B和图4-D中的质谱数据,并与PFUNDSTEIN等[16]的研究数据比较,确定组分4中的主要多酚物质为柯里拉京(corilagin),分子式为C27H22O18。根据1.3.4.3中的标准曲线可以得到组分4的柯里拉京含量为631.18 mg/g。

2.4 抗氧化性能的测定

通过测定ABTS自由基清除能力和FRAP值评估龙眼核多酚的抗氧化能力。ABTS法基于ABTS自由基的减少来检测抗氧化剂的抗氧化能力[17]。FRAP法是利用Fe3+被抗氧化物质还原成Fe2+,通过检测Fe2+-TPTZ的生成量反映抗氧化物质的还原能力,FRAP值越大则抗氧化能力越强[18]。从图5-A可以看出,ABTS自由基清除能力的大小为:组分4>乙酸乙酯相>VC>粗提物相>正丁醇相>氯仿相。从图5-B中显示的FRAP值大小为:组分4>VC>乙酸乙酯相>粗提物相>正丁醇相>氯仿相。综上所述,组分4具有优于VC的抗氧化能力。且抗氧化能力随多酚含量提高而上升,说明龙眼核中的主要抗氧化成分为多酚。

图5 龙眼核多酚的ABTS自由基的抑制率与FRAP值
Fig.5 Inhibition rate of ABTS free radicals and FRAP values of polyphenols in longan seeds

3 结论

本文以来源丰富的龙眼核为原料,优化超声波辅助法提取龙眼核多酚,最佳提取条件为:乙醇体积分数60%、料液比1∶25(g∶mL)、温度70 ℃、时间60 min。在此提取条件下,龙眼核多酚提取量为53.68 mg/g。通过有机溶剂萃取、AB-8型和Sephadex LH-20型树脂的分离与纯化,得到乙酸乙酯相主要的多酚组分4。通过液质联用与标准品对照确定其中主要多酚为柯里拉京,含量为631.18 mg/g。比较ABTS自由基的清除能力与FRAP值,确定了多酚含量较高的组分4具有较强的抗氧化性。

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Extraction, separation, and antioxidant activities of polyphenols from longan seeds [Dimocarpus longan Lour.(syn. Euphoria longana Lam.)]

SUN Hanzheng1,2,SUN Peidong1,2*

1(The Key Laboratory of Food Colloids and Biotechnology(Jiangnan University), Wuxi 214122, China) 2(School of Chemical and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Abstract In order to explore the main polyphenols in longan seeds and their antioxidative activities, the polyphenols were extracted by ultrasonic-assisted organic solvent extraction. They were separated and purified by AB-8 macroporous resin and Sephadex LH-20 glucan gel resin. The structure was identified by LC/MS. Their antioxidative properties were determined by their ABTS radical scavenging rate and FRAP value. The results showed that the highest amount of polyphenols (663.50 mg/g) were extracted by ultrasonic-assisted extraction followed by using ethyl acetate as an extraction solvent. The main polyphenol component 4 was isolated and purified, which was identified as corilagin with an amount of 631.18 mg/g. Furthermore, 100 μg/mL corilagin were found to be able to scavenge (73.90±0.60)% ABTS, and the FRAP value was (1 766.07±94.39). Therefore, the main polyphenolic substance in longan seeds is corilagin, and it has excellent antioxidative properties.

Key words longan seeds; polyphenols; separation and purification; antioxidant

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.019032

第一作者:硕士研究生(孙培冬副教授为通讯作者,E-mail:sunpeidong2004@126.com)。

收稿日期:2018-10-11,改回日期:2018-11-02