地黄渣色素抗氧化性与稳定性研究.pdf
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1、NO.162023饲料研究FEEDRESEARCH71试验研究地黄渣色素抗氧化性与稳定性研究赵桐悉闵琰罗婧欣成世哲邱彬航王亚齐乔汉桢*王金荣*(河南工业大学生物工程学院,河南郑州450 0 0 1)摘要:试验旨在研究地黄渣色素抗氧化性及色素稳定性。试验采用超声辅助浸提法提取地黄渣色素,检测地黄渣色素对2,2 -联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和羟基自由基的清除率,考察温度、光照、金属离子和pH值对地黄渣色素稳定性的影响。结果显示,地黄渣色素具有较强的抗氧化活性,且对DPPH自由基、ABTS自由基、羟基自由基均具有一定的清
2、除能力。稳定性试验结果表明,地黄渣色素具有较好的热稳定性和宽泛的pH值稳定性,耐受紫外光照,强酸和金属离子会降低色素稳定性。研究表明,地黄渣色素的抗氧化性和稳定性较好,具有开发成为饲用色素的潜力。关键词:地黄渣;色素;抗氧化;稳定性中图分类号:S816.7文献标识码:A文章编号:10 0 2-2 8 13(2 0 2 3)16-0 0 7 1-0 6Doi:10.13557/ki.issn1002-2813.2023.16.014Study on antioxidant activity and stability of Rehmannia glutinosa residues pigment
3、ZHAO Tong-xiMIN YanLUO Jing-xinCHENG Shi-zheQIU Bin-hangWANG Ya-qiQIAO Han-zhenWANG Jin-rongAbstract:The experiment was to study Rehmannia glutinosa residue antioxidant and pigment stability.The pigment ofRehmannia glutinosa residue was extracted by ultrasonic-assisted extraction method,and the scav
4、enging rates of ABTSfree radicals,DPPH free radicals and hydroxyl radicals of Rehmannia glutinosa residue were detected.The effect oftemperature,light,metal ions and pH value on pigment stability of Rehmannia glutinosa residue were investigated.Theresults showed that the pigment of Rehmannia glutino
5、sa residue had strong antioxidant activity,and had certainscavenging ability on DPPH free radicals,ABTS free radicals and hydroxyl free radicals.The stability test results showedthat the pigment of Rehmannia glutinosa had good thermal stability and wide pH value stability.It could withstandultraviol
6、et light and strong acid and metal ions would reduce the stability of pigment.The study indicates that the pigmentof Rehmannia glutinosa has good antioxidant and stability,which has the potential to be developed into feeding pigment.Key words:Rehmannia glutinosa residues;pigment;antioxidant;stabilit
7、y色素在饲料中应用广泛,具有改善饲料及畜产品感官性状 、清除动物体内自由基、调节免疫、改善肠道健康等多种功效2-5。色素分为合成色素和天然色素两大类,但大多数人工合成的色素存在一定毒性,会危害动物机体健康6-7 。自然界中天然色素通常以单体(如类胡萝卜素、黄酮、啉、叶绿素和血红蛋白等)和聚合体(如黑色素、酸类和腐殖质)形式存在8)。但大部分天然色素存在提取成本高、杂质多、功能不稳定等因素,限制了天然色素在畜牧业中的应用。地黄(R e h m a n n ia第一作者:赵桐悉,大学,研究方向为植物提取物开发。通信作者:乔汉桢,博士,副教授,硕士生导师;王金荣,博士,教授,博士生导师。基金项目:“
8、十四五”国家重点研发计划(项目编号:2 0 2 1YFD1300300);河南工业大学创新基金支持计划专项(项目编号:2020ZKCJ25);河南工业大学青年骨干教师培育计划项目(项目编号:2 142 12 0 4)收稿日期:2 0 2 2-12-0 7glutinosa),别名怀庆地黄、地髓等,是玄参科地黄属的多年生草本的药食同源植物,在我国分布广泛9。地黄具有调节血糖血脂10 、抗氧化 、调节免疫系统12 、抗抑郁13、抗肿瘤14 等多重功效。在六味地黄丸等中药的制造中会产生大量地黄药渣。地黄渣富含色素15,除少量用于回收外,绝大多数被直接丢弃,会造成环境污染和资源浪费。因此,开发地黄渣色
9、素具有较大的应用前景和价值。本研究采用超声辅助浸提法提取地黄渣色素,并探究地黄渣色素的稳定性及抗氧化性,为地黄渣色素作为饲用色素的开发与应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料怀地黄渣取自焦作温县。无水乙醇、30%H,02、过硫酸钾、硫酸亚铁(FeSO4)、水杨酸、维生素C等试剂均为分析纯,购自天津科密欧试剂有限公司,DPPH和ABTS均购自上海麦克林生化科技股份有限公司。2.172试验研究刮料研究FEEDRESEARCHNO.1620231.2地黄渣色素的制备1.2.1原料预处理使用粉碎机将怀地黄渣粉碎,过6 0 目筛,密封干燥保存。1.2.2制备地黄渣色素样品色素提液的制备参考吴琳珊16
10、的方法,并适当修改。使用超声辅助浸提法提取地黄渣色素,在溶剂为7 5%乙醇、料液比为1:6 0 g/mL、超声时间为40 min、超声温度30 的条件下进行提取。提取后的溶液减压浓缩除去多余的乙醇,冷冻干燥制备色素样品,其中色素回收率为8.1%。1.3地黄渣色素抗氧化能力的检测1.3.1DPPH自由基清除率参照王振伟17 的方法测定DPPH自由基清除率,并适当调整。配制10 0 mL,0.1m m o l/L D PPH-乙醇溶液和不同质量浓度色素溶液(0.12 5、0.2 50、0.50 0、1.0 0 0、2.000、3.0 0 0 g/L)各2 5mL。样品组为2 mLDPPH-乙醇溶液
11、加入2 mL不同浓度色素溶液,吸光度记为A;空白组为2 mL无水乙醇代替地黄渣色素溶液加入2 mLDPPH乙醇溶液,吸光度记为Ao;对照组为2 mL色素溶液加入2mL无水乙醇代替DPPH乙醇溶液,吸光度记为A2。以上3组溶液充分涡旋混合,室温下避光反应30 min,于OD517 nm久处测定吸光度。每组3个平行,取平均值,计算DPPH清除率,以维生素C作为阳性对照。DPPH清除率=4o-(A1-A2),100%(1)1.3.2ABTS自由基清除率参照苏建青等18 的方法测定ABTS自由基清除率,并适当调整。配制1.4mmol/L过硫酸钾10 0 mL,7 m m o l/LABTS10mL,各
12、取10 mL充分混合,室温避光反应16 h,制备ABTS自由基。使用前,于OD734nm将ABTS自由基溶液稀释至吸光度(0.7 0.0 2)。配制不同质量浓度的地黄渣色素溶液(0.12 5、0.2 50、0.50 0、1.0 0 0、2.0 0 0、3.000g/L)。样品组为0.1mL不同质量浓度地黄渣色素溶液加入0.9mLABTS,吸光度记为A;空白组为0.1mL蒸馏水代替地黄渣色素溶液加入0.9mLABTS,吸光度记为Ao;对照组为0.1mL地黄渣色素溶液加入0.9mL蒸馏水代替ABTS,吸光度记为A2。以上3组溶液充分涡旋混合,室温静置5min,于OD734m测吸光度。每组3个平行,
13、取平均值,计算ABTS清除率,以维生素C作为阳性对照。A1-A2ABTS清除率=(Ao100%(2)1.3.3羟基自由基清除率参照德勒黑等119的方法测定基自由基的清除率,并适当调整。配制10 0 mLFeSO4(6 m m o l/L)、10 0 m LH,O(6 m m o l/L)和10 0 mL9mmol/L水杨酸-乙醇溶液,不同质量浓度(0.125、0.2 50、0.50 0、1.0 0 0、2.0 0 0、3.000g/L)色素溶液各2 5mL。样品组离心管中依次加入1mL地黄渣色素溶液、1mLH,O2、1m L Fe SO,和1mL水杨酸-乙醇溶液;吸光度记为A;空白组为用蒸馏水
14、代替色素溶液,管中依次加入1mL蒸馏水、1mLH,Oz、1mLFeSO,和1mL水杨酸-乙醇溶液,吸光度记为Ao;对照组为用蒸馏水代替H,O,溶液,管中依次加入1mL地黄渣色素溶液、1mL无菌水、1mLFeSO4和1mL水杨酸-乙醇溶液,吸光度记为Az;以上3组溶液用充分涡旋混匀,40 水浴1h,于ODs10mm测吸光度,每组3个平行试验,取平均值,维生素C作为阳性对照,计算羟基自由基清除率。A1-A2羟基自由基清除率=(1100%(3)Ao1.4地黄渣色素稳定性的检测1.4.1温度稳定性将3g/L的地黄渣色素溶液在不同温度下(4、2 5、50、8 0)分别处理1、2、3、4、5h,在OD41
15、9m测定地黄渣色素的吸光度,计算地黄渣色素损失率。OD.-OD 损失率=ODto100%(4)式中:OD为Oh时地黄渣色素的吸光值;OD,为ih地黄渣色素的吸光值。1.4.2光照稳定性将3g/L的地黄渣色素溶液分别置于自然光、紫外光(灯光15W,30 0 l x;紫外光15W,40 l x)以及黑暗的环境下分别处理1、2、3、4、5h,在OD419mm测定地黄渣色素的吸光度,按照公式(4)计算地黄渣色素损失率。1.4.3pH值稳定性将地黄渣色素分别使用不同pH值(3、5、7、9、11)的缓冲液稀释至相同质量浓度(3g/L),随后分别处理1、2、3、4、5h,并在OD419mm测定色素的吸光度,
16、并按照公式(4)进行计算地黄渣色素损失率。1.4.4金属离子稳定性将30 mL3g/L的地黄渣色素溶液置于5个50 mL离心管中,分别加入等量0.2%的硫酸铁、硫酸镁、硫酸铜、硫酸锌以及硫酸锰溶液,静置1、2、3、4、5h,在OD419mm测定色素的吸光度,并按照公式(4)计算地黄渣色素损失率。1.5数据统计与分析采用SPSS20.0中单因素方差程序对数据进行分析,每个试验均做3个重复,LSD法进行多重比较。结果以“平均值标准差”形式表示,P0.05表示差异显著。2结果与分析不同质量浓度的地黄渣色素的抗氧化能力(见表)由表1可知,不同质量浓度的地黄渣色素对DPPH和羟基自由基具有较好的清除作用
17、,其清除效果随着地黄渣色素浓度的增加而逐渐增大,地黄渣色素质量浓度为NO.162023饲料研究FEEDRESEARCH73试验研究福3g/L时,其对DPPH和羟基自由基的清除作用达到最大值,分别为8 9.7 4%、46.32%。不同质量浓度的地黄渣色素对ABTS具有一定的清除作用,清除效果也随着地黄渣色素浓度的增加而逐渐增大,当地黄渣色素质量浓度为3g/L时,其对ABTS清除作用达到最大值,为14.25%。表1不同质量浓度地黄渣色素的抗氧化能力单位:%项目DPPH自由基清除率ABTS自由基清除率基自由基清除率0.125g/L地黄渣色素3.10 1.021.28 0.57f1.16 0.31f0
18、.250g/L地黄渣色素16.60 0.74f2.67 0.81ef3.02 0.31f0.500g/L地黄渣色素33.27 1.003.06 0.93e7.41 0.09e1.000g/L地黄渣色素66.26 0.31d5.57 1.02d18.75 1.37d2.000g/L地黄渣色素76.52 0.549.74 1.32c32.37 1.28c3.000g/L地黄渣色素89.74 0.12b14.25 1.33b46.31 2.52b维生素C99.67 1.52a97.88 1.89a96.45 2.21a注:同列数据肩标不同字母表示差异显著(P0.05)。2.2地黄渣色素的稳定性分析2
19、.2.1不同温度对地黄渣色素损失率的影响(见表2)由表2 可知,地黄渣色素的损失率随时间的延长及温度的升高而逐渐增加,当加热温度为8 0,加热5h时,地黄渣色素损失率最高为4.2 6%,表明色素热稳定性较好。当储存在4、2 5时地黄渣色素的损失率较低,表明地黄渣色素可室温保存,无须冷藏。研究表明,地黄渣色素具有较好的热稳定性。表2不同温度对地黄渣色素损失率的影响地黄渣色素损失率/%处理时间/h425 508010.22 0.07Cb0.47 0.11Cc1.29 0.22 Bc1.94 0.334d20.27 0.08Db0.52 0.11 Cbc1.69 0.12Bbc2.53 0.19Ac
20、30.32 0.08cab0.57 0.14.Cac1.87 0.33 Bbc2.90 0.27Ac40.44 0.08ca0.68 0.11Cab 2.27 0.48 Bab 3.51 0.314b50.47 0.12Ca0.73 0.08ca2.55 0.4 7 Ba4.26 0.32Aa注:不同大写字母表示不同温度、同一时间的地黄渣色素损失率差异显著(P0.05),不同小写字母表示同一温度、不同时间的地黄渣色素损失率差异显著(P0.05)。2.2.2不同光照对地黄渣色素损失率的影响(见表3)由表3可知,地黄渣色素损失率在同一时间内随光照强度增加而变大,同一光照条件下,随着时间的增加色素损
21、失率逐渐变大;光照强度越大,对地黄渣色素结构破坏性越大;与灯光及黑暗环境相比,紫外光照射对地黄渣色素的稳定性影响较大,在5h后地黄渣色素损失率最大,为1.36%,黑暗条件下保存5h后,地黄渣色素损失仅为0.33%。研究表明,地黄渣色素能耐受长时间紫外光照,稳定性较好。表3不同光照对地黄渣色素损失率的影响地黄渣色素损失率/%处理时间/h黑暗灯光紫外光10.19 0.08Bc0.24 0.14.Bb0.55 0.04.Ad20.22 0.07Cbc0.38 0.19Bab0.57 0.01 Ad30.36 0.07Ca0.60 0.15 Bab0.98 0.08Ac40.33 0.08Cab0.6
22、2 0.26Bab 1.19 0.11Ab50.33 0.04.Cab 0.72 0.04.Ba1.36 0.08Aa注:不同大写字母表示不同光照、同一时间的地黄渣色素损失率差异显著(P0.05),不同小写字母表示同一光照、不同时间的地黄渣色素损失率差异显著音(P0.05)。2.2.3不同pH值对地黄渣色素损失率的影响(见表4)由表4可知,地黄渣色素的损失率随处理时间的延长而增大,相同处理时间下,随着pH值的减小,地黄渣色素损失率逐渐增大,在pH值3处理5h时,地黄渣色素损失率最大,达到2 9.34%。在相同处理时间pH值为11时,地黄渣色素损失率均最小。研究表明,地黄渣色素强酸会NO.162
23、023饲料研究FEEDRESEARCH74试验研究具有宽泛的pH值耐受性,在碱性条件下更稳定,加速破坏地黄渣色素的结构,导致色素降解。表4不同pH值对地黄渣色素损失率的影响地黄渣色素损失率/%处理时间/hpH值3pH值5pH值7pH值9pH值11128.09 1.42A18.78 0.52 Bcd17.87 1.10CDc16.67 0.50DEc15.13 0.36 Ec228.26 1.19A20.09 0.4 1 Bcd18.69 1.02 BCbc17.46 0.68CDe16.04 0.44 Dbc328.40 1.34A20.64 0.56Bb 19.48 1.35 BCb 17.
24、75 1.65 CDbc16.82 0.69Dc428.77 1.29A21.35 0.90Bb20.58 0.76Bcb 19.06 0.30Chc17.30 0.89Dc529.34 1.79A23.21 1.60 Ba21.08 1.08Bca20.10 0.27ca17.58 0.91 Da注:不同大写字母表示不同pH值、相同时间地黄渣色素损失率差异显著(P0.05),不同小写字母表示同一pH值、不同时间的地黄渣色素损失率差异显著(P0.05)。2.2.4不同金属离子对地黄渣色素损失率的影响(见表5)由表5可知,Fe3+、M g 2+、Z n 2+、M n 2+、Cu 2+对地黄渣色素
25、的稳定性具有一定影响。金属离子孵育1h地黄色素损失较明显,随着孵育时间延长,地黄渣色素损失趋于平稳。与其他金属离子相比,Mn2+对地黄渣色素的稳定性影响最大,孵育5h后地黄渣色素损失率达到30.68%。Fe 3+对色素稳定性影响最小,孵育5h后地黄渣色素损失率为18.2 7%。研究表明,地黄渣色素具有较好的色素稳定性,在保存过程中,可适当避开金属容器。表5不同金属离子对地黄渣色素损失率的影响地黄渣色素损失率/%处理时间/dFe3+Cu2+Zn2Mg2Mn2116.86 0.43 Eb23.13 0.12Dc27.14 0.57Cac29.31 0.37 Bb30.27 0.33217.07 0
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