仙人掌籽油的抗氧化活性研究本科生毕业论文设计.docx
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仙人掌籽油的抗氧化活性研究本科生毕业论文设计
黑龙江东方学院
本科生毕业论文(设计)
仙人掌籽油的抗氧化活性研究
学部食品与环境工程
专业食品科学与工程
仙人掌籽油的抗氧化活性
摘要
我国仙人掌果产量很大,除少部分用来鲜食外,其余都用来生产仙人掌啤酒、仙人掌饮料、药品、化妆品等,而含有丰富营养成分的果籽却被作为废弃物,极大地浪费了资源,本文以仙人掌果籽为原料对其油脂进行了体外抗氧化活性分析研究。
通过测定天然植物油提取物清除自由基及其抗氧化活性的能力,建立羟基自由基和DPPH清除体系来测定其清除自由基的能力并计算相应的吸光度值。
结果表明:
仙人掌籽油提取物在体外具有较强清除自由基的能力,对羟基自由基清除率最高可达到94.57%,可见其抗氧化能力极强。
关键词:
仙人掌果籽;油脂抗氧化活性;自由基
TheAntioxidantActivityofCactusFruitSeeds
Abstract
Ourcountryhasalargeoutputofcactuses.Asmallpartofthemareusedasfreshfood,andtherestofcactusesareusedtomakecactusalcohol,cactusbeverage,cactusdrugsandcosmetics.Atthesametime,thefruitseedsofcactuseswhichcontainreachnutrientcompositionarethrownawayaswastesthatmakesagreatwasteofresources.Inthispaper,Iwillstudyandanalyzetheinvitroantioxidantactivityofcactusfruitseedoil.
ThroughdeterminingtheabilityofnaturalvegetableoilextractforfreeradicalscavenginganditsantioxidantactivitytobuildhydrogenradicalandDPPHscavengingsysteminordertodetermineitsabilityoffreeradicalscavengingandcalculateitsrelativeabsorbancevalueofdegrees.
Theresultshowsthattheextractofcactusseedoilhasastronginvitrocapacitytoscavengefreeradical.Itsclearancerateofthehydrogenradicalisupto94.57%.SoitiseasytogettheconclusionthatitsAntioxidantActivityisextremelystrong.
Keywords:
Cactusfruitseeds;Oxidationresistanceofoilsandfats;Free
第1章绪论
1.1墨西哥仙人掌资源及其应用价值
墨西哥素有“仙人掌之国”的名称。
仙人掌是墨西哥的国花【1】。
仙人掌有“沙漠英雄花”的美誉。
仙人掌类植物全世界有两千多种,其中一半左右就产在墨西哥。
仙人掌从不同角度分类,可将其分为果用、菜用、药用、染料用、饲料用和观赏用等6大类成为一种绿色健康的引人注目的新型功能蔬菜和功能保健食品,目前,人工杂交培育的食用仙人掌在拉丁美洲、欧洲、亚洲、非洲、北美洲都有种植。
食用仙人掌的开发在国际上已进入系统化、规模化、商品化的产业发展阶段。
同时,对世界蔬菜市场、食品市场、药品市场产生了积极影响【2】。
1996年,Trejo等人证明,仙人掌提取物能将血糖维持在正常水平,具有降血糖活性。
国内,针对仙人掌提取物对小鼠血糖的影响进行研究了,发现正常小鼠用药后血糖降低百分之38.7。
四氧嘧啶诱导的高血糖降低百分之31.9,作用效力与降糖灵相近。
不仅如此,从仙人掌中提取芳香族胺和糖类可用于治疗炎症,疼痛,皮肤瘙痒和局部体温国等症状,是良好的抗炎药物。
仙人掌冻干茎对胃粘膜损伤有明显的保护作用,还能曾加胃粘膜血流量,促进胃粘膜PEG2生成等,具有较强的抗溃疡作用。
而仙人掌作为无公害蔬菜和保健食品进行开发利用前景也非常广阔。
其产量在墨西哥蔬菜中居第5位,是墨西哥等拉美甚至欧洲各国人民所喜爱的很普通的蔬菜品种之一。
1998年,我国开始从墨西哥引进“米邦塔”食用仙人掌,至今仍处于粗产品的加工阶段,若对仙人掌进行深入研究并解决仙人掌的种植、加工等问题,充分利用好这一广泛而有用的宝贵资源,将对增加我国农民收入,响应国家“三农”政策的号召有一定的促进作用【3】。
1.2仙人掌果籽的营养价值及抗氧化活性
1.2.1仙人掌果籽的营养价值
目前,国内一些运动保健饮(食)品含有一些抗氧化物质,具有一定的抗氧化作用,如沙棘制剂、猕猴桃汁、酸枣汁、等含有维生素C,梅参等运动饮料含生物活性物质绞股蓝,还有多种中药保健品,如长白景仙灵口服液、益寿回春汤等,它们有的可以减少血液中MAD的含量,有的可维持血还原型谷胱甘肽含量或谷胱甘肽过氧化物酶活力,这都是一些很好的阻止自由基损伤运动人体的天然制剂【4】。
但这些食物功能性成分比较单一,都不及仙人掌果、籽中所含有的丰富资源,仙人掌籽中不仅含有丰富的蛋白质、矿物质、纤维素、钙、磷、铁、维生素C、维生素B1、维生素B2、维生素A等人体所必需的营养成分,而且还含有18种人体必需的氨基酸和多种微量元素等等。
而食用仙人掌还具有降血糖、降血脂、降血压等功效,对糖尿病也有一定辅助治疗作用。
有报道说,每天食用50g仙人掌果籽,就能消除人体内多余的胆固醇、脂肪和糖分。
在众多减肥食品中,仙人掌籽油是很有效果的一种。
中国医学科学院药用植物研究所药学研究报告中指出:
"国内引种的墨西哥仙人掌品种有一定的降糖和较明显的降低血胆固醇和甘油三脂含量的作用"。
而且其组织中独有的抱壁莲、角蒂仙、玉芙蓉等成分还可增强人体免疫力。
1998年6月,中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所检验报告结果表明:
食用仙人掌果籽含有丰富的蛋白质、矿物质、维生素、胡萝卜素及18种氨基酸。
除此之外仙人掌果籽中富含钾、钙、铜、铁、锰、锶等营养元素,同时钠离子及其他重金属元素的含量低,不含草酸,而且初步检测到黄酮类物质(芦丁、槲皮素),是一种有发展潜力的蔬菜。
根据古代医书上记载仙人掌果籽味淡性寒,功能行气活血、清热解毒、消肿止痛。
又可补脾、镇咳、安神,治心胃气痛、蛇伤、浮肿,内外服用治疗多种疾病。
而通过现代医学研究,仙人掌果籽的确可增强人体免疫力,对某些癌症、心脑血管疾病和糖尿病有一定疗效。
仙人掌果籽中含有大量的有机酸类,如亚油酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸(O.ficus-indica)、抗坏血酸(O.ficus-indica,O.indica)、苹果酸(O.dillenii,O.ficus-indica)、琥珀酸(0.dillenii)、番石榴酸、柠檬酸(O.ficus-indica)等,其中的苹果酸和琥珀酸有消炎及清热解毒作用【6】。
1.2.2仙人掌果籽油的抗氧化活性
氧化是肌肤衰老的最大威胁,日晒、压力、环境污染等都能让肌肤自由基泛滥,从而产生面色黯淡、缺水等氧化现象。
每天的生活中,有太多会加速肌肤细胞氧化的可怕杀手,手机、电磁波、紫外线、空气污染、油炸食物及压力等,都是身体产生氧化的“罪魁祸首”。
所以无论从健康层面还是从护肤层面,我们都需要在日常生活中注意抗氧化。
人体的抗氧化物质有自身合成的,也有由食物供给的。
酶和非酶抗氧化物质在保护由于运动引起的过氧化损伤中起至关重要的作用。
补充抗氧化物质有利于运动机体减少自由基的产生或加速其清除,以对抗自由基的副作用,因而对人体的健康很有益处,可能延缓运动性疲劳发生和加快体能恢复。
在正常的人体生命活动中,或机体受到高能辐射、某些药物及致癌物质等的侵害时,可以产生许多具有高度化学活性的自由基。
人体自身有一套抗氧化体系,维持着体内自由基处于不断产生与清除的动态平衡之中。
若自由基产生过多或清除过慢,多余的自由基就可能对人体造成损伤。
这些损伤主要是氧化损伤,从而导致一些严重疾病,如心脏病、癌症和衰老现象的产生。
仙人掌果籽含有17.47%的油脂,可以看出仙人掌果籽油很丰富,可以为人体提供必需脂肪酸,还是脂溶性维生素的良好载体,如维生素E、维生素C、β-胡萝卜、素番茄红素等都是更强有力的抗氧化剂,有助于他们在体内的吸收。
此仙人掌果籽油具有抗脂质过氧化作用,脂质过氧化物在人体内的沉积能够损伤肝脏、肾脏和血管,从而引起多种疾病,而仙人掌果籽油能抑制过氧化物的形成。
1.3试验的目的及意义
(1)我国的传统养生学有着悠久的历史,早在春秋战国时期的中医学经典著作《黄帝内经》中就全面地总结了先秦时期的养生经验,明确地指出“圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱……夫病已成而后药之,乱已成而后治之,鐾犹渴而穿井,斗而铸锥,不亦晚乎!
”的养生观点,为我国传统预防医学和养生学的发展奠定了基础。
我国的传统养生学流派较多,各有所长,总体来讲主要分为精神、动形、固精、调气、食养、药饵等六大学派。
《本草纲目》、《本草求原》、《分类草药性》等中医典籍对仙人掌的药性及治疗作用都有记载【7】。
仙人掌含有的多种药用成分,对抑茵、消炎、增强免疫、降血糖、降血脂以及抗癌等有明显的作用。
仙人掌籽油无论是通过食补或者外用对于人体都有很大的保养作用,特别是抗氧化性很强,能够有效的抑制衰老,现在国内外已经研发出众多富含仙人掌籽油的产品,因此对仙人掌籽油的抗氧化活性的研究是一个很有发展课题。
(2)现代人生活繁忙,缺少运动,减低身体的抵抗力,难以抵抗自由基的侵袭;生活高度紧张,会使大脑和其它器官的脂质过氧化含量增加,产生自由基【8】;由于大量进食营养匮乏的快餐食品,日常生活饮水减少,经常只吃精制的大米和面粉,肉食以脂肪含量高的猪肉为主,也容易导致自由基的产生;紫外线、废气排放、杀虫剂、化肥、空调、冰箱释放的氟,酗酒和吸烟均会促进体内产生自由基。
在现代生活中,工作压力及生活环境对人体都产生了很大的影响,人们越来越认识到日常保健的重要。
这种种原因可导致体内大量自由基蓄积,如果不能及时清除多余的自由基,将不可避免地引发疾病或加速衰老【9】。
除了人体能自行清除自由基外,也可通过补充天然的抗氧化剂来提高身体清除自由基的能力。
特别是当人体自由基的产生和清除失去平衡,身体抵御疾病的能力大大降低时,我们就更需要补充天然的抗氧化剂。
仙人掌果籽油中富含丰富的维生素E并且有利于其他脂溶性维生素的吸收,具有很强的抗氧化活性,按照一定的比例摄入仙人掌籽油能够有效地抑制氧化,延缓人体的衰老。
(3)大量资料已经证明,炎症,肿瘤、衰老、血液病、以及心、肝、肺、皮肤等各方面疑难疾病的发生机理与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。
炎症和药物中毒与自由基产生过多有关;克山病——硒缺乏和范可尼贫血等疾病与清除自由基能力下降有关;而动脉粥样硬化和心肌缺血再灌注损伤与自由基产生过多和清除自由基能力下降两者都有关系。
自由基已成为人类健康最隐避、最具攻击力的敌人。
自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程。
在生命体系中,电子的转移是一种最基本的运动,而氧是最容易得到电子的元素,因此,生物体内许多化学反映都与氧有关。
科学家们发现损害人体健康的自由基几乎都与那些活性较强的含氧物质有关,他们把与这些物质相结合的自由基叫作活性氧自由基。
活性氧自由基对人体的损害实际上是一种氧化过程。
因此,要降低自由基的损害,就要从抗氧化做起。
(4)仙人掌被国际植物界称为“美洲的神奇植物”,不仅具有观赏作用和菜用、药用、果用等经济价值,还有水土保持和环境保护等多种功效。
在墨西哥,仙人掌经过数十年的发展,不但形成了从食用、药用到美容、保健等几大系列的成熟产业,而且还形成了独特的仙人掌文化。
从上世纪90年代末开始,我国一些地方开始引进仙人掌种植。
到2004年底,全国食用仙人掌种植面积已经超过了1.5万亩。
但是对于仙人掌的应用还不是很全面,因此通过本文的研究,可以使更多人了解仙人掌的应用价值,并且能够深入研发应用【10】。
1.4试验内容
本文采用了理化检验中的化学分析法和仪器分析法提取仙人掌果籽中的油脂并且进行了体外抗氧化活性的研究试验,以确定其抗氧化活性。
第2章试验材料和方法
2.1试验材料
2.1.1原料
墨西哥米帮仙人掌果籽
2.1.2试剂
磷酸二氢钾天津市光复科技发展有限公司
邻菲罗啉天津市天新精细化工开发中心
氢氧化钠天津市津北精细化工有限公司
乙醚天津市富宇精细化工有限公司
硫酸亚铁天津市科密欧化学试剂有限公司
无水乙醇中国·莱阳室双双化工有限公司
DPPH日本生化试剂有限公司
双氧水天津市津北精细化工有限公司
2.1.3主要仪器和设备
SZY-07型脂肪分析测定仪上海贝特仪电设备厂
感量0.0001g分析天平塞多丽斯公司
DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱上海一恒科技有限公司
离心机上海上海医用分析仪器厂
40目、60目、80目筛子浙江上虞市华丰五金仪器有限公司
高速万能粉碎机型号FW80型北京市永光明医疗仪器厂
RT-6000自动酶标仪深圳雷杜生命科技股份有限公司
化学分析滤纸杭州特种纸业有限公司
医用脱脂棉哈尔滨市同兴卫生材料厂
移液枪深圳华光科技股份有限公司
2.2试验方法
2.2.1原料预处理
把仙人掌果籽在干燥箱中烘干,高速万能粉碎机粉碎过40、60、80目筛子备用。
2.2.2仙人掌籽中油脂的提取(SZY-07型脂肪测定仪法)
2.2.2.1原理
根据脂肪能溶于乙醚等有机溶剂的特性,将试样置与连续抽提器——索式抽提器中,用乙醚连续提取试样(反复经过抽提,蒸发,冷凝,回流,抽提……循环过程),被抽提物的脂肪在下部的烧瓶中逐渐浓集,直至将试样中脂肪全部收集到烧瓶中,蒸发去除乙醚,干燥后称量提取物的质量,即可测得油脂【11】。
2.2.2.2提取方法
用0.0001感量的天平称取2.0000g样品,无损失地置入滤纸筒内用125mm滤纸折成样品篮形状,筒底垫一层脱脂棉上面用脱脂棉压紧塞牢插入样品篮里。
打开顶盖,升起提杆横梁,将样品篮上口与底部的磁钢对齐吸住。
打开脂肪测定仪的自来水龙头和电源开关,按下数显仪设置键,调节数显仪旋钮设定温度,当电热板达到设定温度时,在铝制提桶(洗净恒重)内倒入无水乙醚,将其移到电热板上,按下扳手叩牢,使桶口和保护套上的密封圈相贴,将抽提桶稍加旋转使其密封。
放下提杆横梁,使样品完全浸在乙醚中,打开阀门阀柄垂直方向,开始浸泡抽提时间与浸泡时间相同。
到了浸泡时间,将提杆横梁提起,搁在支柱上,此为抽提。
到了抽提时间,关闭阀门阀柄水平方向,进行溶剂回收,20分钟后,关掉电源,左手拉出扳手上的套管,使扳手抬起,取下抽提筒,稍等片刻待残余气体挥尽后送入恒温箱(105℃)烘到恒重称重【12】。
根据影响仙人掌籽油脂提取的四个单因素,设计了如下提取条件【13】。
(1)在70℃、浸抽时间45分钟、料液比1/25的条件下分别提取40、60、80目仙人掌籽油脂。
(2)在70℃、浸抽时间45分钟、80目的条件下分别提取料液比为1/20、1/25、1/30的仙人掌籽油脂。
(3)在70℃、80目、料液比1/25的条件下分别提取浸抽时间为45、60、90分钟的仙人掌籽油脂。
(4)在浸抽时间45分钟、80目、料液比1/25的条件下分别提取温度为65、70、75℃的仙人掌籽油脂。
根据不同提取条件多次重复提取,直至每个条件下提取出的油量达到400ul停止备用。
2.2.3油脂的前处理
将提取出的油脂用移液枪移到5ml具塞试管中加入1000ul无水乙醇漩涡震荡3-5分钟,静置2分钟,3000r/min离心5分钟,吸取上清液于5ml容量瓶中,重复此操作三次,合并提取液用无水乙醇摇匀定容。
用0.45um油膜过滤到小试剂瓶中备用【14】。
2.2.4羟自由基清除率的测定方法
2.2.4.1原理
Fenton反应是生物体内产生
的主要来源,其反应是如下:
其中的
可与邻菲罗啉生成红色络合物,可作为反应中的氧化还原指示剂,当向反映体系中加入羟自由基清除剂时,该反应向正方向进行,
不断减少,邻菲罗啉—
络合物随着
的不断减少颜色逐渐变浅,通过测定其反应溶液在536nm处的吸光度值(OD值),起吸光度值的变化可反应所加自由基清除剂对羟自由基的清除能力,由此可推算羟基的清除剂对羟基的清除效率【15】。
2.2.4.2测定方法
(1)溶液及试剂
PBS缓冲液(pH=7.4)、邻菲罗啉无水乙醇(0.75mol/L)、去离子水、硫酸亚铁溶液(0.75mmol/L)、双氧水(0.01%,V/V)、仙人掌籽油无水乙醇液
(2)操作方法
用移液枪向平底96孔微量滴定板中的小孔中按照表2-1顺序加入反应【16】。
设定RT-6000自动酶标仪参数,在493nm处测吸光度值,此反应属于间接测定样品清除能力,而自由基的反应非常迅速,通常在几个毫秒甚至更短时间内,通常都会存在误差,所以相同实验平行做4次,取吸光度的平均值减少误差。
——不含样品只含双氧水的吸光度,
——只含样品不含双氧水的吸光度,
——含有样品和双氧水的吸光度【17】。
表2-1羟自由基清除率的测定方法
试剂邻菲PBS
罗啉(ul)
(ul)
去离样品
子水(ul)
(ul)
亚硫
酸铁
(ul)
双氧水
(ul)
蒸馏水
(ul)
2550
25—
25
25
—
2550
2550
—25
25
25
—
25
—25
25
—
2.2.5DPPH清除率的测定方法
2.2.5.1原理
DPPH自由基,是一种相对稳定的有机化合物基团,当它暴露在质子自由基清除剂下时会产生明显的衰退。
因此,DPPH自由基经常被用来衡量抗氧化剂的抗氧化活性。
DPPH自由基在515-520nm下具有最大吸收波长,当有自由基清除剂存在时,与单电子配对而使其吸收逐渐消失。
褪色程度与接受电子数成定量关系【18】。
2.2.5.2测定方法
(1)溶液及试剂
DPPH无水乙醇液(2.0*104mol/L)、无水乙醇、去离子水、仙人掌籽油无水乙醇液
(2)操作方法
用移液枪向平底96孔微量滴定板中的小孔中按照表2-2顺序加入反应液【19】。
设定RT-6000自动酶标仪参数,在493nm处测吸光度值【20】,由于反应时间迅速通常都会存在误差,所以相同实验平行做4次,取吸光度的平均值减少误差。
——未加样的DPPH的吸光度,
——样品空白的吸光度,
——样品和DPPH的吸光度。
表2-2DPPH清除率的测定方法
项目
实验
序号
无水乙醇(ul)
DPPH溶液(ul)
样品(ul)
50
200
—
200
—
50
—
200
50
第3章结果与讨论
3.1仙人掌果籽油抗氧化活性分析
3.1.1单因素试验结果分析
单因素提取条件下仙人掌果籽油对羟自由基清除率和DPPH抑制率的影响
记录测量结果,并根据公式计算羟自由基的清除率,详情见表3-1:
羟自由基的清除率I
式中
——不含样品只含双氧水的吸光度;
——只含样品不含双氧水的吸光度;
——含有样品和双氧水的吸光度【21】;
记录测量结果,并根据公式计算DPPH的抑制率,详情见表3-1:
DPPH的抑制率I%=
%
式中
——未加样的DPPH的吸光度;
——样品空白的吸光度;
——样品和DPPH的吸光度【22】;
3.1.1.1粒(目)的影响
分别对40、60、80目条件下的仙人掌籽油脂进行吸光度值的测定,计算其清除率如表3-1,图3-1:
表3-1不同粒(目)测得的清除率
项目
试验
序号
羟自由基清除率%
DPPH抑制率%
1
79.32
28.18
2
82.53
32.12
3
84.60
33.87
图3-1粒(目)与清除率的关系
通过粒(目)单因素试验结果可以看出,随着粒(目)的递增清除率呈现一定的规律,即清除率逐渐增强,实验结果表明80目的仙人掌籽粉对羟自由基和DPPH的清除率最强。
3.1.1.2料液比的影响
分别对料液比为1/20、1/25、1/30的仙人掌籽油脂进行吸光度值的测定,计算其清除率如表3-2,图3-2:
表3-2不同料液比测得的清除率
项目
试验
序号
羟自由基清除率%
DPPH抑制率%
1
2
3
84.38
84.60
82.70
33.46
33.87
32.16
图3-2料液比与清除率的关系
通过料液比单因素试验结果可以看出,随着料液比的递增清除率呈现一定的规律,在1/25的条件下清除率最高,1/25条件下提取出的仙人掌籽油对羟自由基和DPPH的清除率最强。
3.1.1.3浸抽时间的影响
分别对浸抽时间为45、60、90分钟条件下的仙人掌籽油脂进行吸光度值的测定,计算其清除率如表3-3,图3-3:
表3-3不同浸抽时间测得的清除率
项目
试验
序号
羟自由基清除率%
DPPH抑制率%
1
2
3
84.60
81.52
80.75
33.87
30.99
27.84
图3-3浸抽时间与清除率的关系
通过浸抽时间单因素试验结果可以看出,随着浸抽时间的递增清除率呈现一定的规律,即清除率逐渐降低,浸抽时间为45分钟条件下提取出的仙人掌籽油对羟自由基和DPPH的清除率最强。
3.1.1.4温度的影响
分别对提取温度为65、70、75℃条件下的仙人掌籽油脂进行吸光度值的测定,计算其清除率如表3-4,图3-4:
表3-4不同提取温度测得的清除率
项目
试验
序号
羟自由基清除率%
DPPH抑制率%
1
2
3
77.35
84.60
75.59
24.67
33.87
24.42
图3-4提取温度与清除率的关系
通过提取温度单因素试验结果可以看出,随着温度的递增清除率呈现一定的规律,70℃时提取出的仙人掌籽油脂对羟自由基和DPPH的清除率最强【23】。
3.1.2正交试验结果分析
正交提取条件下仙人掌果籽油对羟自由基清除率和DPPH抑制率的影响
根据单因素实验结果,设计四因素三水平试验L9(34)正交表如表3-5所示
表3-5正交试验表
水平
A
温度(℃)
B
浸/抽时间(mi
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