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红树林植物抗氧化活性研究进展

2011-12-21崔亚飞刘红星黄初升彭运峰

化工技术与开发 2011年11期
关键词:红树林阴离子清除率

崔亚飞,刘红星,黄初升,彭运峰

(1.广西师范学院化学与生命科学学院,广西 南宁 530001;2.广西教育学院,广西 南宁 530023)

红树林植物抗氧化活性研究进展

崔亚飞1,刘红星1,黄初升1,彭运峰2

(1.广西师范学院化学与生命科学学院,广西 南宁 530001;2.广西教育学院,广西 南宁 530023)

近年来,国内外学者在对红树林植物抗氧化活性成分方面的研究有了很大进展,其中含多酚类化合物的糖苷、单宁是抗氧化活性的主要成分;很多有效成分效果好于标准对照物。本文以清除DPPH自由基、清除羟基自由基、清除亚硝基阴离子、清除超氧阴离子自由基、脂质过氧化抑制、清除过氧化氢、FRAP法、还原能力测定、ABTS法对近年来红树林抗氧化成分研究进行综述。

红树林;抗氧化;进展

自由基是生物体新陈代谢过程中产生的一类具有氧化活性的带负电的离子,化学性质相当活跃。目前研究表明,人体内自由基的产生和清除的动态平衡与人体的生理、病理、生长发育、疾病、衰老密切相关[1]。人工合成的口服抗氧化剂虽然有一定的疗效,但是其副作用大,因此从植物中寻找无害的天然抗氧化成分就成了当今的热点。红树林植物是一类生长于海岸潮间带的特殊植物群,特殊的生长环境使其含有大量具有良好活性的天然物质,其中较多成分具有良好的抗氧化活性。

1 不同方法对红树林植物抗氧化能力的评价

迄今为止,国内外用于评价植物抗氧化能力的方法已有很多,对红树林植物抗氧化活性成分的研究,也采用有不同的方法,这些方法都有各自的特点。本文对近10年来报道的9种不同抗氧化方法对红树林植物中抗氧化成分的研究进行综述,共涉及红树林植物品种20个,其中有通过分离得到的单体物质,也有直接用提取物进行抗氧化能力测定。

1.1 清除DPPH自由基法

DPPH 全 名 2,2-二 苯 基-1-苦 肼 基 , 由 于DPPH的自由基有单电子,在517nm处有一强吸收,其醇溶液呈紫色,当有自由基清除剂存在时,与其单电子配对而使吸收逐渐消失,褪色程度与其接受的电子数量成定量关系,因而可用分光光度计进行快速的定量分析。该法简单快速,并广泛用于测定生物试样和食品的抗氧化能力,在红树林抗氧化成分研究中也广为使用。

红树林各部位的提取物清除DPPH自由基效果方面,范润珍报道秋茄叶中的色素含量为0.100g·L-1时,对 DPPH 自由基清除率为 53.4%[2]。Nuntavan Bunyapraphatsara报道若干种红树林不同部位对DPPH清除作用,效果好坏依次为海桑的花萼,海桑的雌蕊,杯萼海桑的花萼,Cynometra ramiflora的种子,Cynometraramiflora果皮和树枝[3]。Toshiya masuda等人发现海漆和榄仁树的提取物有很强的清除DPPH自由基能力,其重要成分是鞣酸[4]。OVINDASAMY AGORAMOORTHY 发现海漆的提取物抗DPPH自由基对α-生育酚的氧化能力试验中清除能力达到 30.3μg·mL-1,其次为柱果木榄(42.9μg·mL-1),十雄蕊角果木(51.9μg·mL-1),红树(64.9μg·mL-1),桐花树(74.3μg·mL-1),红茄苳(79.9μg·mL-1)[5]。 杨维报道白骨壤叶子的水提物对DPPH自由基有一定的清除效果,IC50为2.27mg·mL-1[6], SGurudeeban 报道印度苦郎树树叶的甲醇提取物中酚类和黄酮对DPPH自由基有一定的清除效果[7]。韦龙宾报道广西的苦郎树叶乙醇提取物对DPPH自由基有一定清除效果,其浓 度 为52.41mg·mL-1[8], Jayanta Ku Patra 等用海漆叶水提物清除DPPH自由基,其最高清除率达到 82.66%[9]。 Deepanjan Banerjee 用酚类含量,清除DPPH自由基能力评价白骨壤,桐花树,木榄,角果木,红茄苳,无瓣海桑红树林植物叶、茎皮、根部20%甲醇提取物抗氧化能力,发现角果木的茎皮提取物总酚量达到 94.4mg·g-1,清除 DPPH自由基效果比较好,其 IC50为 0.65mg·g-1。 这说明抗氧化成分总量和单体成分总量与抗氧化能力有很大的联系[10]。Shu-Dong Wei等发现秋茄的70%丙酮提取物不同极性的萃取物对DPPH自由基有不同程度的清除效果,其清除效果排序为:LF[水萃取物过凝胶柱得到(87.20±1.01)μg·mL-1]>抗坏血酸>BHA≈70%AE(70%丙酮相)>EF(乙酸乙酯相)>WF(水相)>PF(石油醚相)[11]。LOOAIYIN 报道从正红树中分得许多对DPPH有很好清除效果的焦木酸类物质[12]。Liang-Liang Zhang等报道秋茄、大红树的叶子水提物总酚量为 (130.32±4.66)mg·g-1和(182.62±21.43)mg·g-1,单宁总量为(106.35±21.16)mg·g-1和(219.27±63.11)mg·g-1,其对DPPH自由基清除效果很好,总单宁清除浓度IC50为 (89.83±4.91)μg·mL-1(红树) 和 (93.51±4.44)μg·mL-1(秋茄),好于抗坏血酸和 BHA,这说明糖苷部分是抗氧化活性的官能团[13]。Afidah A.Rahim报道红树表皮乙醇提取物中的总单宁对DPPH 自由基达到 90%时, 浓度为 30μg·mL-1,强于 BHT[14]。 Wangensteen,H.报道银叶树茎皮乙醇提取物含有丰富的三聚、五聚、六聚的原花青素型化合物,该物质对DPPH自由基的清除浓度EC50为(19.4±1.7)μg·mL-1[15]。 Helle Wangensteen等从Sarcolobusglobosus分得的鱼藤酮、异黄酮、多酚类糖苷对DPPH自由基有很好的清除效果[16]。田莹等从老鼠簕枝中分得粗多糖、酸性多糖、中性多糖,对DPPH均有不同程度的清除效果,其中酸性多糖经过纯化后其 0.2mg·mL-1清除率为80.6%[17]。Natarajan Suganthy 报道红茄苳叶子甲醇提取物对DPPH自由基清除效果高于BHT,其IC50为 43.17μg·mL-1[18]。

在单一化学成分清除DPPH方面,李冬立报道 黄 槿 的 内 生 真 菌 赤 散 囊 菌 分 得 5,5'-methylenebisasperflavin (1) (EC50=44.0μM,),2-O-methyleurotinone (2)(EC50=74.0μM),Neoechinulin E (3) (EC50=46.0μM), Cryptoechinuline D (4)(EC50=23.6μM) 对 DPPH 自由基的清除率高于作为对照的 BHT(EC50=82.6μM);红海榄的乙醇粗提物效果与BHT相当,而从中分得的单体cinchonain Ib(5)(EC50=17.3μM) 、Proanthocyanidin B2(6) (EC50=7.4M m) 清除效果比 BHT 好[19~20]。

Kensaku Takakra等报道从红海榄分得黄酮苷 glabraoside A(EC50=4.6μM),比 EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)还好,glabraoside B(EC50=8.6μM)对 DPPH 自由基清除比 VC要好[21]。

1.2 清除羟基自由基

活性氧自由基能够引发癌症、自身免疫性疾病、炎症等已被生物医学界所证实,羟基自由基在活性氧自由基中反应活性最强,毒性最大,发掘活性氧自由基清除剂尤其天然活性氧自由基清除剂是多年来医学界的研究热点。目前经常使用清除羟基自由基的方法有Fe2+-邻二氮菲法,Fe2+-水杨酸法,Fe2+-EDTA 法等, 这些方法原理均为Fenton试剂,即过氧化氢与Fe2+产生羟基自由基,Fe2+与一些化合物形成有色配合物因为变成Fe3+颜色改变,其改变通过分光光度计定量测得。

范润珍报道秋茄叶中色素对羟基自由基有一定的清除作用,其清除能力相当于对照物BHT的66.4%,弱于同期比较的清除DPPH自由基。杨维等报道湛江特呈岛的白骨壤叶子水提物对羟基自由基有一定的清除作用,与其浓度呈正相关, 其 IC50为 1.42mg·mL-1, SGurudeeban 报道印度苦郎树树叶的甲醇提取物在二价铁-EDTA体系中当浓度为 2.5mg·mL-1时,对羟基自由基清除率为 71.4%。

Natarajan Suganthy报道红茄苳叶子的甲醇提取物对羟基自由基的清除能力为 IC50=46.76μg·mL-1,好于抗坏血酸[15]。Talat Roome 报道在大鼠体内试验中,桐花树茎乙酸乙酯提取物和甲醇提取物对羟基自由基很显著的清除能力,具有良好的的抗炎活性和保肝功能[22],Sunil Kumar报道黄槿花的水提取物在二价铁-EDTA体系中对羟基自由基有一定的清除能力,当浓度为2.5mg·mL-1时,其清除率为 70.2±1.7%[23]。

1.3 清除亚硝基阴离子

亚硝基是自由基里对人体伤害最大的一种自由基,现有的试验方法使用亚硝酸盐在酸性缓冲剂的条件下产生亚硝基阴离子(NOO-),利用亚硝基与对氨基苯磺酸生成偶氮化物,偶氮化物和盐酸萘乙二胺生成红色物质,加入抗氧化剂后,红色会变浅,可以在分光光度计上定量测得。

Natarajan Suganthy报道红茄苳叶子的甲醇提取物对亚硝基阴离子的清除能力为IC50=60.06μg·mL-1,好于 BHT,抗坏血酸和 α-育儿酚。Sunil Kumar报道黄槿花的水提取物在浓度为2.5mg·mL-1时,对亚硝基阴离子清除率为 76.47%±3.5%。

1.4 清除超氧阴离子自由基

超氧自由基属于单线氧自由基,联苯三酚在碱性条件下可以发生自氧化产生超氧阴离子,体系颜色由无色变成浅黄、黄色、最后变成绿色,加入抗氧化剂可以抑制联苯三酚自氧化,使得体系颜色加深变缓,这可以在紫外分光光度计下通过时间测定其变化,间接表征其抗氧化效果。

田莹等从老鼠簕枝中分得粗多糖、酸性多糖、中性多糖,对超氧阴离子自由基均有不同程度的清除效果,其中酸性多糖经过纯化后其0.2mg·mL-1清除率为 66.1%。 Talat Roome 报道在大鼠体内试验中,桐花树茎乙酸乙酯提取物和甲醇提取物对超氧阴离子自由基有一定的清除能力,具有良好的抗炎活性和保肝功能。Sunil Kumar报道黄槿花的水提取物在浓度为 2.5mg·mL-1时,对超氧阴离子自由基的清除率为72.45%±4.2%。

1.5 脂质过氧化抑制

脂质过氧化反应失调会引起一系列的新陈代谢失常和免疫功能降低,形成氧自由基连锁反应,损害生物膜及其功能,以致形成细胞透明性病变、纤维化,大面积细胞损伤,造成神经、组织、器官等损伤,因此很多学者利用体外化学试剂脂质过氧化抑制法和大鼠肝部脂质过氧化抑制法来评价天然产物的脂质过氧化。

NuntavanBunyapraphatsara报道柱果木榄和红茄苳的可食用幼果提取物提取物能抑制脂质过氧化其 IC50分别为 0.375μg·mL-1和 0.2918μg·mL-1,Talat Roome等发现桐花树成分有能够抑制大鼠肝脂质过氧化的功能。K.Vijayavel报道红树皮的水提物中多糖能够增强大鼠肝线粒体中细胞色素氧化酶、还原辅酶等活性,抑制大鼠肝脂质过氧化,达到保肝的作用[24]。

1.6 清除过氧化氢

过氧化氢与多种疾病如自身免疫疾病、肿瘤、炎症以及细胞凋亡关系密切。过氧化氢在碱性环境中,与发光剂鲁米诺相互作用可产生强烈的化学发光。在鲁米诺过量的情况下,化学发光强度值与过氧化氢的含量成正比,此原理可用来测定抗氧化剂对反应体系中过氧化氢的清除能力大小。

Natarajan Suganthy报道红茄苳叶子甲醇提取物对过氧化氢清除效果高于对照标准物,其IC50为 110μg·m L-1。Sunil Kumar报道黄槿花的水提取物在浓度为2.5mg·m L-1时,对过氧化氢的清除率为 65.75%±3.4%。

1.7 FRAP三价铁降低抗氧化剂能力

三价铁降低抗氧化剂能力可以评价混合型抗氧化剂的总抗氧化能力,FRAP法测定总抗氧化能力的原理是酸性条件下抗氧化物可以还原Ferric-tripyridyltriazine(Fe3+-TPTZ)产生蓝色的 Fe2+-TPTZ,随后在593nm测定蓝色的Fe2+-TPTZ即可获得样品的总抗氧化能力。

Shu-Dong Wei报道秋茄70%丙酮提取物不同极性的萃取物具有不同程度的FRAR能力,其中 LF(水萃取物过凝胶柱纯化(5.91 ± 0.23)mmol AAE·g-1)具有比参比物[BHA(5.28 ± 0.11)mmol AAE·g-1]更强的总抗氧化能力。Liang-Liang Zhang报道大红树水提物通过FRAP检测发现其总抗氧化能力[(12.98 ± 1.20 mmol AAE·g-1)]强于秋茄[(10.77 ± 0.37)mmol AAE·g-1] 和 BHA[(4.19 ±0.11)mmol AAE·g-1]。

1.8 还原能力

利用亚铁氰化钾在弱碱性条件下可以检测化合物的还原能力,A.Y.Loo等报道红树二氯甲烷的提取物分两部分:焦木酸和焦木酸浓缩物,这两个部分的总酚量很高,其中焦木酸浓缩物部分经过亚铁氰化钾法得知其还原能力分别为抗坏血酸、BHT、BHA、维生素 E 的 3.7、5.1、6.1、21.3倍。

Sunil Kumar报道黄槿花的水提取物的还原能力在低于1.5mg·m L-1时弱于对照物BHA,当浓度大于 1.5mg·m L-1,强于 BHA,但是其能力远远超过维生素E。

1.9 ABTS 法

ABTS法测定总抗氧化能力的原理是:ABTS在适当的氧化剂作用下氧化成绿色的ABTS+,在抗氧化物存在时ABTS+的产生会被抑制,在734nm或405nm测定ABTS+的吸光度即可测定并计算出样品的总抗氧化能力。

Afidah A.Rahima报道红树表皮中具有黄烷酮和间苯三酚结构的单宁,对ABTS自由基有比较好的清除效果,其抑制浓度为 50μg·m L-1,有比较好的总抗氧化能力。

2 小结

总结近10年来红树林植物抗氧化活性的研究报道,可以发现,分离出单一组分的抗氧化活性要强于次级提取物,但目前的研究绝大多数为次级提取物的活性筛选,单一组分的抗氧化活性报道较少,这可能是因次级提取物成分复杂,分离纯化较困难,且做活性初级筛选研究时又较为常用的原因。从研究方法上,红树林植物抗氧化活性研究大多采用清除DPPH自由基法,对人体内还可能产生的含氮自由基、烷氧自由基等,以及清除羟基自由基、超氧阴离子自由基,亚硝基自由基,过氧化氢等方面的研究报道还较少。从研究手段上多数抗氧化活性检测仅限于体外模拟实验,体内实验较少,这也和体内实验周期长、成本大且实验繁琐等原因有关。虽然目前已经建立了多种筛选抗氧化物质的方法,但大量样品的抗氧化活性筛选或者是粗筛仍依赖于体外实验法。从研究的植物种类上,对广泛药用于民间的红树林植物研究较多,而数量稀少的珍贵物种研究较少。

总之,以上评价红树林植物抗氧化能力的方法均为化学评价法,用以测定相应的抗氧化剂的活性,操作上相对简便,但能反应出它对某种自由基的清除能力强弱。由于各种检测技术因对象不同,各有优缺点,因此,要针对不同实验目的及条件来选择不同检测方法。这也为人们今后开展从植物中寻找无害的天然抗氧化成分的研究提供帮助。在开发利用红树林植物资源的研究中,应进一步拓展红树林这一极具潜力的宝贵资源的利用领域,提高其经济价值。

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Research Progressof Antioxidative Activity of Mangrove Plant

CUIYa-fei1, LIUHong-xing1, HUANGChu-sheng1, PENGYun-feng2
(1.Academy of Chemistry and Life Science, Guangxi Teachers’ Education University, Nanning530001, China;2.Guangxi Collegeof Education,Nanning530023, China)

The research progress about the antioxidative composition of mangrove plant was always developing,glucosides and tannins which had polyphenols structure were main composition of antioxidant activity,antioxidant effect of amajority of themwas better than normative contrasts.The research of the antioxidative composition of mangrove plant in recent years was reviewed by classification of eliminating DPPH, hydroxyl radicals,nitro free radicals, superoxide anion radical,hydrogen peroxide,lipid peroxidation inhibition,FRAP,reducing capacity,ABTS.

mangroveplant;antioxidant;progress

O 629.5

A

1671-9905(2011)11-0040-05

广西教育厅科研资助项目[桂教科研(2010)14]

崔亚飞(1986-),男,在读研究生,河南新乡人,研究方向为天然产物分离,电话:15240664712,E-mail:cui2635167@126.com

2011-07-22

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