不同粒色藜麦活性成分含量及体外活性研究
作者: 王海云
摘 要:本文选取青海海西蒙古族藏族自治州白、红、黑三色藜麦,测定其总黄酮和花青素的含量,并对其抗氧化活性及抑菌活性进行探究。结果表明,不同粒色的藜麦中总黄酮和花青素含量差异显著,其中黑色藜麦的总黄酮和花青素含量显著高于红色藜麦和白色藜麦,达到了2.811 mg·g-1和57.88 μg·g-1。花青素含量和总黄酮含量呈显著正相关。藜麦中总黄酮对菌种的抑制效果依次为大肠杆菌>枯草芽孢杆菌>金黄色葡萄球菌,最小抑菌浓度分别为大肠杆菌16 mg·mL-1、枯草芽孢杆菌32 mg·mL-1、金黄色葡萄球菌256 mg·mL-1。三色藜麦总黄酮均具有较强的抗氧化和抑菌活性,且黑色藜麦最强。
关键词:藜麦;总黄酮;抗氧化;抑菌
Study on the Content and in Vitro Activity of Active Components in Different Grain Color Quinoa
WANG Haiyun
(Maanshan Teachers College, Maanshan 243000, China)
Abstract: In this paper, white, red and black quinoa in Qinghai Haixi Mongolian and Tibetan Autonomous Prefecture were selected to determine the content of total flavonoids and anthocyanins, and their antioxidant activity and antibacterial activity were investigated. The results showed that the contents of total flavonoids and anthocyanins in quinoa with different grain colors were significantly different. The contents of total flavonoids and anthocyanins in black quinoa were significantly higher than those in red quinoa and white quinoa, reaching 2.811 mg·g-1 and 57.88 μg·g-1, respectively. There was a significant positive correlation between anthocyanin content and total flavonoid content. The inhibitory effect of total flavonoids from quinoa seeds on bacteria was in the order of Escherichia coli>Bacillus subtilis> Staphylococcus aureus. The minimum inhibitory concentrations of Escherichia coli, Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus were respectively 16 mg·mL-1, 32 mg·mL-1 and 256 mg·mL-1. The total flavonoids of three-color quinoa have strong antioxidant and antibacterial activities, and black quinoa is the strongest.
Keywords: quinoa; total flavonoids; antioxidation; antibacterial
藜麦是藜科藜属植物,含有丰富的氨基酸、多糖、维生素C等多种对人体有益的物质,是联合国粮农组织认定的唯一一种能满足人体基本营养需求的单体植物,更有“黄金谷物”“超级谷物”之美誉[1]。藜麦有红色、白色、黑色3种,具有一定的抗氧化活性和抑菌作用,这主要归功于它丰富的营养成分和生物活性物质,如黄酮类化合物和多酚类化合物。这些化合物在人体内具有对抗自由基和抗氧化的功能,可以增强身体对抗氧化和清除自由基的能力,维持身体的年轻状态[2]。同时,藜麦的抗氧化活性和抑菌作用可能受到多种因素的影响,如品种、产地、加工方式等。因此,本研究对3种粒色的藜麦总黄酮含量及体外活性进行研究,为藜麦的深入开发利用奠定了一定的理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
白、红、黑3种颜色的藜麦,来自青海海西蒙古族藏族自治州。无水乙醇、磷酸二氢钠、硫酸鞍、磷酸钾、芦丁(BR)、亚硝酸钠(AR)、硝酸铝(AR)、无水乙醇(AR)、氢氧化钠(AR)、三氯化铝、牛肉膏蛋白胨斜面培养基、青霉素和无菌生理盐水。
1.2 仪器与设备
TU-1950紫外可见分光光度计、KQ3200超声波清洗器、TD-5台式离心机、HH-S4电子分析天平、8H2-D111循环水式多用真空泵、QHZ-98A TH恒温振荡器。
1.3 实验方法
1.3.1 样品制备
取三色藜麦分别除杂洗净后置于60 ℃恒温干燥箱中干燥24 h,粉碎过60目筛,再参照董晶等[3]的方法,利用索氏提取法进行脱脂处理,干燥后用封口袋密封备用。
1.3.2 总黄酮提取及测定
称取一定量干燥备用的藜麦粉于锥形瓶中,采用30%乙醇溶液、硫酸铵质量浓度0.2 g·mL-1,以料液比为1∶30,形成双水相体系进行浸泡,将锥形瓶放入超声波清洗机,在超声功率240 W和超声温度50 ℃下进行超声提取40 min,提取后对溶液进行抽滤分离,所得到的待测溶液在4 ℃下保存备用。以芦丁为基准品,使用亚硝酸钠-硝酸铝比色法绘制标准曲线,然后在510 nm波长下测定待测液的吸光度,再利用芦丁标准曲线确定待测液体中总黄酮的浓度。
1.3.3 总花青素的提取及测定
采用pH示差法测定总花青素[4],精密称取0.5 g样品加入15 mL经过酸化后的甲醇提取3次,离心后取上清液。提取液分别用pH=1.0、pH=4.5的缓冲液稀释10倍,分别在520 nm和700 nm处测定稀释液的吸光值,以不同浓度的矢车菊素葡萄糖苷绘制标准曲线。
1.3.4 不同粒色藜麦总黄酮提取液抗氧化活性
(1)OH·的清除作用。参照杨子敬等[5]的方法对邻二氮菲-Fe2+氧化法稍做调整,在511 nm测定吸光度计算藜麦种子总黄酮对羟自由基的清除率。
OH·清除率=[(A1-A2)/(A0-A2)]×100%
式中:A1为样品组吸光度;A0为对照组吸光度;A2为空白组吸光度。
(2)·O2-清除能力。参照杨子敬等[5]的方法对邻苯三酚自氧化法进行微调,然后在320 nm处测量吸光度,最后计算出藜麦种子总黄酮对超氧阴离子自由基的清除效率。
·O2-清除率=(1-AC/A0)×100%(1)
式中:A0为空白对照吸光度;AC为样品吸光度。
1.3.5 藜麦总黄酮提取液抑菌活性
(1)菌种活化。将大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌从冰箱中取出冷却至室温,然后选取单个菌落在斜面培养基上接种,在恒温振荡摇床中37 ℃活化培养24 h,然后置于4 ℃的冰箱内备用。
(2)制备菌悬液。在斜面培养基上使用接种针分别选取单一菌落,然后将其转移到液体培养基中,菌落在37 ℃的恒温振荡摇床中培养18 h,最终得到菌悬液。然后采用比浊法配制稀释菌悬液,制成菌数为1×107 cfu·mL-1的菌悬液。
(3)抑菌圈直径大小的测定。采用纸片法,在无菌条件下,取0.2 mL菌悬液均匀涂布于固体培养基上,将消毒过的牛津杯放在平板上,然后加入0.2 mL的提取液,在37 ℃培养箱中培养24~28 h。用青霉素与无菌生理盐水分别充当阳性及阴性对照组,通过测量抑制圈的大小来确定其尺寸。
(4)最小抑菌质量浓度的测定。参照二倍稀释法,稍做修改[6-7]。选取黑色藜麦所得的总黄酮提取液做抑菌实验。将总黄酮溶液依次分别加入1~10孔中,每孔加入0.1 mL,且按照浓度由高到低排列,浓度分别为1 024 mg·mL-1、512 mg·mL-1、256 mg·mL-1、128 mg·mL-1、64 mg·mL-1、32 mg·mL-1、16 mg·mL-1、8 mg·mL-1、4 mg·mL-1和2 mg·mL-1。随后向每个孔中加入0.1 mL的菌悬液,使得每孔的浓度分别为512 mg·mL-1、256 mg·mL-1、128 mg·mL-1、64 mg·mL-1、32 mg·mL-1、16 mg·mL-1、8 mg·mL-1、4 mg·mL-1、2 mg·mL-1和1 mg·mL-1。第11孔和第12孔分别加入青霉素和无菌生理盐水作为对照。然后将培养皿放置在37 ℃的培养箱中培养24~28 h,并观察每个孔的透明度。若孔内呈现浑浊状态,则说明有微生物生长。
1.4 数据处理
为保证实验结果的相对准确性,每个平行做3次,采用SPSS 29.0对各组数据进行单因素方差分析,P<0.05为差异显著。
2 结果与分析
2.1 不同粒色藜麦的总黄酮和花青素含量的分析
藜麦中富含山奈酚、槲皮素等黄酮类化合物。由表1可知,藜麦总黄酮含量为1.848~2.811 mg·g-1。
不同粒色的藜麦中总黄酮含量差异显著,其中黑色藜麦的总黄酮含量显著高于红色藜麦和白色藜麦,达到了2.811 mg·g-1,白色藜麦的总黄酮含量最低,为1.848 mg·g-1。这可能是因为不同粒色的藜麦中活性成分具有不同的积累和调控途径。
花青素是一类水溶性类黄酮物质,主要由黄烷-3醇单元聚合而成。由表1可知,白色、红色、黑色3种藜麦的花青素含量为37.92~57.88 μg·g-1。3种粒色的藜麦花青素含量差异显著,其中黑色藜麦花青素含量最高,为57.88 μg·g-1。可能是因为花青素主要存在于深色藜麦中,颜色越深,藜麦中花青素含量越高。
2.2 不同粒色藜麦总黄酮提取液抗氧化活性分析
2.2.1 不同粒色藜麦总黄酮提取液对OH·清除能力
由图1可知,不同粒色藜麦总黄酮提取液均表现出较好的OH·清除能力,且清除能力随着浓度的增加呈现逐渐增强的趋势。其中黑色藜麦对自由基的清除能力最强,在浓度为0.7 mg·mL-1时清除率达到最大,为93.3%,自由基清除能力和红色藜麦相近,均高于白色藜麦。这可能与藜麦提取液中总黄酮和花青素含量的多少有关,颜色越深,总黄酮含量越高,自由基清除能力越强[4]。
2.2.2 不同粒色藜麦总黄酮提取液对·O2-清除能力
由图2可知,不同粒色藜麦总黄酮提取液对·O2-自由基均具有较好的清除能力。随着藜麦总黄酮提取液浓度的增加,对·O2-自由基清除能力也逐渐增加。黑色藜麦总黄酮提取液对·O2-自由基清除能力最强,均高于白色、红色藜麦,且与对OH·自由基的清除能力一致,说明三色藜麦抗氧化能力的大小为黑色藜麦>红色藜麦>白色藜麦,这均与藜麦提取液中总黄酮含量有关。
2.2.3 总黄酮、花青素与抗氧化活性的相关性分析
为了进一步研究藜麦总黄酮与其抗氧化活性的关系,对三色藜麦提取液中总黄酮、花青素含量与其对OH·自由基、·O2-自由基的清除能力进行相关性分析。由表2可知,OH·自由基、·O2-自由基清除率与总黄酮呈显著相关(P<0.05),R2均在0.70以上。花青素与总黄酮提取量呈极显著相关(P<0.01),R2达到0.872,这可能是总黄酮含量与花青素的数量存在直接关联,颜色越深,花青素的含量就越多,而总黄酮的含量则越丰富,其抗氧化活性也随之增强。