發(fā)酵芝麻餅粕的抗氧化功能及特征成分研究.pdf

1、我國是芝麻生產(chǎn)大國，資源豐富，僅芝麻餅粕的年產(chǎn)量就在50萬噸以上。芝麻餅粕中含有40～60％的蛋白質(zhì)，0.5～1.0％的木脂素，但目前主要作為飼料或肥料使用，深加工和綜合利用的研究尤顯不足。 本課題旨在通過發(fā)酵芝麻餅粕提高其抗氧化活性，充分利用芝麻餅粕資源。用醬油曲霉發(fā)酵芝麻餅粕，對發(fā)酵基質(zhì)組成和乙醇提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，研究了木脂素提取物抗氧化活性和降低高血脂的作用；對發(fā)酵芝麻餅粕提取物中產(chǎn)生的特征物質(zhì)進(jìn)行分離純化和鑒定，確定其

2、為芝麻素酚，并對芝麻素酚的抗氧化活性進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下： (1)優(yōu)化了醬油曲霉發(fā)酵芝麻餅粕提高抗氧化活性發(fā)酵基質(zhì)組成和木脂素提取條件。發(fā)酵基質(zhì)組成的優(yōu)化結(jié)果為：芝麻餅粕中添加輔料葡萄糖、硫酸銨和麥麩量分別為：1.9％、1.6％和2.6％；于28℃條件下固體發(fā)酵120 h；木脂素提取條件的優(yōu)化結(jié)果為：乙醇濃度60％、液料比16 mL/g、時(shí)間120 min、溫度50℃、轉(zhuǎn)速150 r/min。優(yōu)化的芝麻餅粕發(fā)酵提取物清除

3、DPPH自由基活性為87.9％，未發(fā)酵提取物為53.4％，發(fā)酵的提取物中總酚含量為2.23％，未發(fā)酵的1.85％。 (2)對芝麻餅粕發(fā)酵提取物(SCFE)體外抗氧化活性進(jìn)行了研究，其活性優(yōu)于芝麻餅粕提取物(SCE)。主要結(jié)果為：濃度為0.1～1.0 mg/mL時(shí)，SCFE的總抗氧化能力(TAC)和還原能力均隨濃度的增大而逐漸增強(qiáng)，濃度高于0.5mg/mL時(shí)，增強(qiáng)效果顯著；濃度為0.5 mg/mL和1.0 mg/mL時(shí)，SCFE對

4、DPPH自由基清除率分別為72.7％和87.5％，而SCE為53.7％和70.6％；濃度為1.0 mg/mL時(shí)，SCFE對O2-·的清除率比SCE清除值高20％；濃度為1.0 mg/mL時(shí)，SCFE對自發(fā)和H2O2誘導(dǎo)的鼠肝臟微粒體脂質(zhì)過氧化抑制率分別為84.4％和67％，SCE的抑制率分別為76.2％和52.3％；在0.1～1.0 mg/mL時(shí)，SCFE對亞油酸脂質(zhì)氧化的抑制率逐漸增強(qiáng)，優(yōu)于SCE；0.1％的芝麻木脂素提取物SCFE抑

5、制冷藏熟肉糜脂質(zhì)過氧化效果與0.02％的Vc作用相當(dāng)。 (3)通過動物試驗(yàn)，對SCFE預(yù)防和調(diào)節(jié)小鼠高血脂的作用進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)SCFE既能有效降低小鼠的血脂水平，改善血脂代謝，減少動脈粥樣硬化的發(fā)生幾率，又能有效提高小鼠體內(nèi)的抗氧化水平，增強(qiáng)抗氧化酶活性，減少過氧化脂質(zhì)含量，且SCFE的作用效果優(yōu)于SCE。主要結(jié)果為：誘導(dǎo)模型小鼠體內(nèi)的抗氧化能力和抗氧化酶活性性顯著下降，氧化的代謝產(chǎn)物量顯著提高；灌胃SCFE和SCE后，顯

6、著降低總甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL—C)及動脈硬化指數(shù)(AI1，AI2)，顯著提高高密度脂蛋白膽固醇(HDL—C)含量；此外還顯著提高小鼠血清的總抗氧化能力(TAC)和超氧化物歧化酶的活性(SOD)，降低脂質(zhì)過氧化物丙二醛(MDA)含量，在劑量范圍內(nèi)，呈現(xiàn)顯著的量效關(guān)系，給藥SCFE的小鼠血清中各指標(biāo)均顯著優(yōu)于SCE；比較了預(yù)防組和調(diào)節(jié)組中相同指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)SCFE和SCE對高脂高膽固醇小鼠的預(yù)

7、防效果要優(yōu)于調(diào)節(jié)的效果。高血脂小鼠血脂水平和動脈硬化指數(shù)與其氧化—抗氧化水平密切相關(guān)，二者相互促進(jìn)。 (4)對SCFE中的特征物質(zhì)PX進(jìn)行分離純化和鑒定。SCFE經(jīng)過乙酸乙酯萃取，硅膠柱層析得到純化的Px，得率分別為27.19％和1.43％；硅膠柱色譜分離純化PX用石油醚/乙酸乙酯=3/1和1/1兩種比例洗脫劑洗脫；硫酸顯色后，薄層層析(TLC)中PX的遷移率Rf為0.20，紫外掃描為單一峰；PX兩個(gè)特征吸收波長分別為228 n

8、m和287 nm；HPLC中其保留時(shí)間為13.5 min；LC—MS定性檢測，分子量為370.0。該特征物質(zhì)被鑒定為芝麻素酚，分子組成為：C20H18O7。 (5)對芝麻素酚體外抗氧化活性進(jìn)行了研究。芝麻素酚具有抑制大鼠肝臟微粒體自發(fā)及H2O2誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化作用。在抑制自發(fā)性肝臟微粒體脂質(zhì)過氧化作用時(shí)，芝麻素酚濃度從10μg/mL上升至100μg/mL時(shí)，SOD酶活性從130.7u/mgprot提高到198.3 u/mgpro

9、t，MDA抑制率從21.7％提高到61.8％；在亞油酸—吐溫乳化系統(tǒng)和亞油酸—乙醇系統(tǒng)中，芝麻素酚均具有抑制亞油酸脂質(zhì)氧化的作用，在乳化系統(tǒng)中，芝麻素酚的抑制效果優(yōu)于BHT；濃度為20μg/mL時(shí)，芝麻素酚清除DPPH自由基的效果與5μg/mL BHT和Vc相當(dāng)。 通過生物轉(zhuǎn)化芝麻餅粕中木脂素的研究，為芝麻餅粕深度加工和利用奠定了基礎(chǔ)。利用微生物發(fā)酵技術(shù)，對芝麻餅粕中木脂素進(jìn)行了生物轉(zhuǎn)化，并分離純化得到具有強(qiáng)抗氧化活性的特征物質(zhì)