来自吉林农业大学动物科学技术学院的李然、段梦颖和尚红梅等人通过研究干燥方式(热风干燥、真空干燥和冷冻干燥)对白三叶多糖理化性质和抗氧化活性影响,以期找到一种有利于保持白三叶多糖抗氧化活性的干燥方法,为白三叶的加工利用提供理论依据。
01
对白三叶多糖理化性质的影响
1.1 对化学成分的影响
冷冻干燥多糖的得率(10.92%)显着高于热风干燥(9.06%)和真空干燥(9.63%)(P<0.05)。多糖的生物活性受其化学组成的影响,因此有必要测定不同干燥方式所获得白三叶多糖的化学组成。干燥方式对白三叶多糖蛋白质、氨基糖和水分质量分数无显着影响(P>0.05)。干燥方式对白三叶多糖的总糖质量分数、硫酸基质量分数和糖醛酸质量分数有显着影响(P<0.05),总糖和糖醛酸质量分数由高到低的干燥产品顺序依次为:冷冻干燥>真空干燥>热风干燥,可能原因是热风干燥和真空干燥过程中较高温度条件(50 ℃)导致糖醛酸等化学成分的变性,而冷冻干燥较低的温度条件利于多糖活性成分的保存。干燥方式对白三叶多糖pH值和相对黏度无显着影响(P>0.05)。由以上分析可知,冷冻干燥法是保存白三叶多糖中活性成分(如总糖、糖醛酸和硫酸基)的较有效手段。
1.2 对溶解度的影响
干燥方式对白三叶多糖溶解度有显着影响(P<0.05)。溶解时间随着温度的升高逐渐缩短。在20~100 ℃下,冷冻干燥多糖的溶解时间显着短于热风干燥多糖和真空干燥多糖(P<0.05),可能原因是冷冻干燥多糖结构疏松,更容易溶解。
1.3 对紫外光谱的影响
3 种干燥方式多糖的紫外光谱相似。在280 nm波长处的吸收峰归因于蛋白质吸收,表明这3 种多糖含有少量的蛋白质或多肽。
1.4 刚果红实验结果
在NaOH浓度为0.0~0.1 mol/L时,3 种干燥方式所得多糖样品的光吸收移向长波,表明样品能与刚果红形成络合物,样品有三股螺旋结构;NaOH浓度继续增大时,最大吸收波长下降,表明多糖螺旋结构解体,变成无规则的线团形式,即样品在弱碱性范围内可形成有序的三股螺旋结构,在强碱性条件下,分子间氢键破坏,三股螺旋结构解体为单股,不能与刚果红形成络合物。在植物多糖中,具有三股螺旋型的多糖具有较高的生物活性。X射线衍射实验表明,香菇多糖具有三股螺旋结构,并表现出抗癌活性;由于二甲基亚砜和尿素能够改变香菇多糖的空间结构,在加入上述任意一种物质后香菇多糖空间结构发生改变,随之香菇多糖的抗癌活性也消失。
02
对多糖抗氧化活性的影响
2.1 DPPH自由基清除活力
随着多糖质量浓度的增加,热风干燥多糖(R2=0.943,P<0.05)、冷冻干燥多糖(R2=0.897,P<0.05)和真空干燥多糖(R2=0.912,P<0.05)的DPPH自由基清除活力均增加。冷冻干燥多糖的DPPH自由基清除活力显着高于热风干燥多糖和真空干燥多糖(P<0.05)。
本实验研究结果发现,冷冻干燥多糖的糖醛酸质量分数显着高于热风干燥多糖和真空干燥多糖(P<0.05);因此,冷冻干燥多糖的DPPH自由基清除活力较高。3 种干燥方式多糖的DPPH自由基清除活力均显着低于VC(P<0.05)。
本实验中,在多糖质量浓度为0.6 mg/mL时,白三叶多糖(冷冻干燥多糖)的DPPH自由基清除活力达到49.66%,说明白三叶多糖具有较强的DPPH自由基清除活力。
2.2 ABTS+·清除活力
随着多糖质量浓度的增加,热风干燥多糖(R2=0.996,P<0.05)、冷冻干燥多糖(R2=0.981,P<0.05)和真空干燥多糖(R2=0.991,P<0.05)的ABTS+·清除活力均与多糖质量浓度呈二次曲线关系。当质量浓度为0.050~0.750 mg/mL时,冷冻干燥多糖的ABTS+·清除活力显着高于热风干燥多糖和真空干燥多糖(P<0.05),半抑制浓度(IC50)由低到高的顺序为:冷冻干燥多糖(0.203 mg/mL)<真空干燥多糖(0.234 mg/mL)<热风干燥多糖(0.281 mg/mL);说明冷冻干燥多糖的ABTS+·清除活力最高,热风干燥多糖的ABTS+·清除活力最低。
当质量浓度达到0.75 mg/mL后,3 种干燥方式所得多糖的ABTS+·清除活力达到VC水平;在质量浓度为1.25 mg/mL时,白三叶多糖(冷冻干燥多糖)的ABTS+·清除活力达到最大(99.74%)。
2.3 还原力
随着多糖质量浓度的增加,热风干燥多糖(R2=0.987,P<0.05)、冷冻干燥多糖(R2=0.992,P<0.05)、真空干燥多糖(R2=0.988,P<0.05)和VC(R2=0.819,P<0.05)的还原力均呈线性升高。在实验质量浓度范围(0.5~3.0 mg/mL)内,冷冻干燥多糖的还原力显着高于热风干燥多糖和真空干燥多糖(P<0.05)。3 种干燥方式多糖的还原力均显着低于VC(P<0.05)。
结 论
冷冻干燥多糖的得率显着高于热风干燥和真空干燥(P<0.05)。干燥方式对多糖总糖质量分数、硫酸基质量分数和糖醛酸质量分数有显着影响(P<0.05),总糖和糖醛酸质量分数由高到低的干燥产品顺序依次为:冷冻干燥>真空干燥>热风干燥。干燥方式对多糖蛋白质质量分数、氨基糖质量分数、水分质量分数、pH值和相对黏度无显着影响(P>0.05)。冷冻干燥多糖的溶解时间显着短于热风干燥多糖和真空干燥多糖(P<0.05)。白三叶多糖含有少量蛋白质或多肽,并且具有三股螺旋结构。冷冻干燥多糖的还原力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除活力和2,2’-联氨-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐自由基清除活力均显着高于热风干燥和真空干燥多糖(P<0.05)。因此,冷冻干燥是保持白三叶多糖抗氧化活性的较好方法。