辣椒叶α-葡萄糖苷酶抑制剂的提取及稳定性研究

摘    要：辣椒叶中含有在小肠中延缓糖分分解吸收的α-葡萄糖苷酶抑制剂，以辣椒叶粉为原料，乙醇为提取溶剂，在单因素（液料比、乙醇体积分数、提取温度和提取时间）试验的基础上设计响应面试验，优化提取α-葡萄糖苷酶抑制剂的工艺，并探索α-葡萄糖苷酶抑制剂在提取后真空浓缩过程中的温度、食品加工过程中的温度、强酸条件下的稳定性。结果表明，辣椒叶中α-葡萄糖苷酶抑制剂的最佳提取条件为：液料比10∶1、乙醇体积分数35%、提取温度26 ℃、提取时间5 h；提取液在真空浓缩过程中温度控制在50 ℃以下相对稳定，而在加工特性研究中发现，α-葡萄糖苷酶抑制剂对高温比较敏感，而在pH 2.0～6.0范围内稳定性良好。研究结果可为辣椒叶资源的高值化开发利用提供理论依据。

关键词：α-葡萄糖苷酶抑制剂；提取；响应面法；稳定性；辣椒叶

中图分类号：S641.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）05-071-10

Study on the extraction and stability of α-glucosidase inhibitory components from pepper （Capsicum annuum L.）leaves

LI Chunying1， 2， 3， YE Chunjie1， LI Yanyan1， LI Yu1， 3， SHEN Xiaoye1，3， WU Zhexiong4

（1. College of Food Science and Technology， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， Henan， China; 2. Key Laboratory of Bulk Grain Processing Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Zhengzhou 450002， Henan， China; 3. Zhengzhou Key Laboratory of Vegetable Processing， Storage and Safety Control， Zhengzhou 450002， Henan， China; 4. Jiangxi Green Collar Agricultural Technology Co，. LTD， Leping 333300， Jiangxi， China）

Abstract： Pepper leaves contain α- glucosidase inhibitor that delays sugar breakdown and absorption in small intestine. The ethanol was used to extract α- glucosidase inhibitory components in pepper leaf powder and optimized the extraction process was optimized by changing liquid to material ratio， ethanol volume fraction， extraction temperature and extraction time in this study. The stability of α- glucosidase inhibitory components were further investigated with different temperature during vacuum concentration process and different temperature and acidified conditions during food processing. The results showed the optimized extraction condition for α- glucosidase inhibitory components in pepper leaf powder were liquid to material ratio of 10∶1， ethanol volume fraction of 35%， extraction temperature of 26 ℃， and extraction time of 5 h. The α- glucosidase inhibitory components were relatively stable during vacuum concentration process at 50 ℃. The food processing analysis showed α- glucosidase inhibitory components were sensitive to high temperature but were stable during pH 2.0-6.0， collectively， the results provide scientific data for high value application of pepper leaves.

Key words： α-glucosidase inhibitor; Extraction; Response surface method; Stability; Pepper leaves

根据国际糖尿病联盟组织发布的最新信息显示，截至2021年，全球约有5.37亿成年人患有糖尿病，在2021年，糖尿病导致670万人死亡，预计到2030年，患者人数将上升至6.43亿，到2045年将上升至7.83亿[1]，其中90%的糖尿病患者是2型糖尿病，表现为体内胰岛素水平相对较低[2]。α-葡萄糖苷酶抑制剂（alpha-glucosidase inhibitor， AGI）作为糖尿病治疗的口服药物，通过抑制肠道中α-葡萄糖苷酶（alpha-glucosidase， AG）的活性，延缓食物中多糖在小肠中的消化和吸收，从而有效降低餐后血糖水平，改善多种糖尿病并发症。目前市售的治疗糖尿病的AGI有米格列醇（miglitol）、阿卡波糖（acarbose）、伏格列波糖（voglibose）等，均通过微生物获得，在人体内普遍存在对糖类物质不完全分解而导致对胃肠道的刺激和细胞耐药性增强等问题，因此从天然产物中探索安全、有效、新颖的AGI已成为预防和治疗糖尿病的研究热点[3]。

我国辣椒年产量稳居世界第一[4]，种植范围覆盖全国28个省（区、市），产业规模持续扩大，辣椒叶资源丰富、成本低。辣椒叶中含有丰富的营养物质，如膳食纤维、维生素C以及钙、钾、镁、铁等矿物质（本实验室内部数据），同时还含有多种多酚、黄酮类化合物，其中，多酚类化合物主要包括儿茶素、花青素、类黄酮等，而黄酮类化合物则包括槲皮素、山奈酚、异鼠李素及其衍生物（本实验室内部数据），赋予辣椒叶抗氧化[5-7]、抗炎[8]、抗菌[9]、抗肿瘤[10-11]、降血糖[12]等多种功效，是预防慢性疾病、增强免疫力、改善身体健康的良好资源。然而，到目前为止，辣椒商品化仍然以果实为主，而果实采收后，辣椒叶连同枝干被视为农业垃圾被丢弃，造成了资源浪费[13]。国内外关于辣椒叶药理功效方面的研究论文相对有限，严重阻碍了辣椒副产物资源的利用。为了有效开发应用辣椒叶资源，张友仁[10]对辣椒叶的生物活性进行研究，指出辣椒叶多酚具有抗氧化、抗炎、抑菌活性，其纯化物清除ABTS+自由基、DPPH自由基和铁还原能力的IC50与维生素C浓度处于同一数量级，可作为有效的天然抗氧化剂，并在二甲苯所致小鼠耳肿胀试验中抗炎症效果显著，安全性较高，值得开发和利用。笔者的研究团队发现，辣椒叶水提液具有抑制α-葡萄糖苷酶活性，并通过caco-2细胞试验和动物试验证实了其降血糖功效[12，14]，同时还发现辣椒叶乙醇萃取液中的α-葡萄糖苷酶抑制活性显著高于水萃取液，其活性成分对α-葡萄糖苷酶的抑制能力有别于水提取液，并通过薄层层析证实其活性物质不同（实验结果未发表）。

笔者旨在通过对辣椒叶α-葡萄糖苷酶抑制剂的提取工艺及其稳定性进行研究，获得辣椒叶α-葡萄糖苷酶抑制剂的有效提取参数，阐明其食品加工特性，为辣椒叶高值化利用提供试验基础和理论指导的同时，有望为糖尿病辅助治疗提供新的资源和方法。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2023年8－11月在河南农业大学食品科学技术学院实验室进行。试验原料为大连养生之家生物科技有限公司提供的从韩国引进的功能性辣椒品种的叶粉，系大棚种植的成熟辣椒叶采收后经-60 ℃速冻、冷冻干燥、粉碎制得。公司提供的辣椒叶粉，在实验室将原料粉进行过筛（80目），装入自封袋后抽气，放于-18 ℃保存。

1.2 方法

1.2.1 α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定 参考杨彦[14]的方法测定α-葡萄糖苷酶抑制活性。反应液利用酶标仪在405 nm下测定其吸光值，并按照下列公式计算AGI抑制活性。

AGI抑制活性/%=[1-（SR－SB）/（CR－CB）]×100。

式中：SR为样品反应组所测得的吸光值；SB为样品空白组所测得的吸光值；CR为对照反应组所测得的吸光值；CB为对照空白组所测得的吸光值。

1.2.2 辣椒叶中AGI活性物质提取的单因素试验 （1）不同料液比对辣椒叶AGI活性物质提取的影响：称取1.00 g辣椒叶粉于50 mL离心管中，分别在液料比为5∶1、10∶1、20∶1、30∶1、40∶1（mL∶g）的条件下，加入体积分数为40%的乙醇溶液，在30 ℃条件下提取4 h，每隔20 min振荡1次，使物料与提取溶剂混合均匀，过滤，上清液定容至100 mL，研究不同液料比对辣椒叶AGI活性物质的提取效果。试验3次重复，AGI活性物质的提取效果用AGI活性（%）来表示。

（2）不同乙醇浓度对辣椒叶AGI活性物质提取的影响：称取1.00 g辣椒叶粉于50 mL离心管中，固定液料比为10 mL∶1 g，分别加入体积分数为0、20、40、60、80、100%的乙醇溶液，在30 ℃条件下提取4 h，每隔20 min振荡1次，使物料与提取溶剂混合均匀，过滤，上清液定容至100 mL，研究不同乙醇体积分数对辣椒叶AGI活性物质的提取效果。试验3次重复。

（3）不同提取温度对辣椒叶AGI活性物质提取的影响：称取1.00 g辣椒叶粉于50 mL离心管中，固定液料比为10 mL∶1 g，加入体积分数为40%的乙醇溶液，分别在20、30、40、50、60、70 ℃条件下提取4 h，每隔20 min振荡1次，使物料与提取溶剂混合均匀，过滤，上清液定容至100 mL，研究不同提取温度对辣椒叶AGI活性物质的提取效果。试验3次重复。

（4）不同提取时间对辣椒叶AGI活性物质提取的影响：称取1.00 g辣椒叶粉于50 mL离心管中，固定液料比为10 mL∶1 g，加入体积分数为40%的乙醇溶液，在40 ℃条件下分别提取1、2、4、6、8 h，每隔20 min振荡1次，使物料与提取溶剂混合均匀，过滤，上清液定容至100 mL，研究不同提取时间对辣椒叶AGI活性物质的提取效果。试验设3次重复。

1.2.3 响应面试验 以AGI活性作为响应值，在单因素试验结果的基础上选取对AGI活性影响显著的因素，设计响应面试验优化工艺参数，因素与水平的设置见表1。

表1 响应面试验的因素与水平

Table 1    Factors and levels of response surface surface

[试验因素

Experimental factor

因素水平/Factor level -1 0 1 A 液料比Solvent-material ratio 5∶1 10∶1 15∶1 B乙醇体积分数Ethanol volume fraction/% 30 40 50 C 提取温度Extraction temperature/℃ 20 30 40 D 提取时间Extraction time/h  3  4  5 ]

1.2.4 辣椒叶中AGI活性物质的稳定性 （1）温度对AGI活性物质稳定性的影响：取25个100 mL锥形瓶，加AGI提取液50 mL，封口后分别置于20、40、60、80、100 ℃的条件下避光放置100 min，每隔20 min取样，迅速冷却，转移至50 mL容量瓶并定容至刻度，测定AGI活性。