冻融预处理对萃取率的影响和抗氧化生物活性的玉米类胡萝卜素(叶黄素和玉米黄质)

文摘

绿色和低能耗的预处理方法,冻融(英尺)预处理对萃取率的影响和抗氧化剂类胡萝卜素的生物活性玉米蛋白粉(CGM)在本研究评估。CGM颗粒破裂在英国《金融时报》治疗由于重复英尺CGM粒子造成的损害。类胡萝卜素化合物预处理CGM的叶黄素、玉米黄质,β胡萝卜素、玉米黄质。其中,主要的类胡萝卜素,叶黄素和玉米黄质。优化英尺预处理条件包括冻结温度−20°C,湿度100%,和2个周期。增加产量的叶黄素和玉米黄质在2.23 - -16.39的范围µ-36.3 g / g和4.66µg / g的预处理对1.17和2.52µ分别g / g的未经处理的样品。此外,释放CGM的叶黄素和玉米黄质是由英国《金融时报》促进预处理和提高类胡萝卜素的抗氧化活性。

1。介绍

类胡萝卜素,尤其是叶黄素和玉米黄质,是功能性色素存在于多种植物,动物,微生物(1]。据报道,食物的摄入含有叶黄素和玉米黄质,喜欢蔬菜和水果,减少癌症的风险,心血管病和其他退行性和慢性疾病2]。最重要的是,叶黄素和玉米黄质被视为黄斑视网膜黄斑色素积累的眼睛,他们发挥保护作用对年龄相关性黄斑变性(AMD)的发展和其他眼部疾病(3,4]。不幸的是,体内就不会产生由于叶黄素和玉米黄质,主要是依赖于消费的食物摄入量富含类胡萝卜素(5]。

玉米蛋白粉(CGM),玉米淀粉的主要残渣处理,包含60 - 70% (w / w)的蛋白质和一小部分淀粉、纤维、脂质,类胡萝卜素(6]。CGM是原来的形式表现出较差的功能性质。自CGM在人体内不容易被消化和吸收,其广泛应用于食品工业是受限制的,它主要是用于动物饲料添加剂的形式(7,8]。然而,CGM被认为是一个非常好的和类胡萝卜素的主要来源,尤其是黄色类胡萝卜素(α- - -β胡萝卜素和叶黄素(9]。叶黄素和玉米黄质在CGM主要类胡萝卜素,这是非常有利于健康的愿景10]。

不幸的是,没有主要可以从CGM叶黄素和玉米黄质,由于其高比例的蛋白质和密集的微观结构。的主要蛋白质分数CGM玉米蛋白,谷蛋白,构成大约65% (w / w)和30% (w / w),分别。因为它包含一个相对高比例的疏水氨基酸,其水系统中溶解度很低。它显示了稳定结构(11),叶黄素和玉米黄质提取的主要障碍。由于上述原因,预处理方法被认为是重要的恢复类胡萝卜素化合物(12),尤其是叶黄素和玉米黄质。因此,关键步骤提取叶黄素和玉米黄质是CGM的预处理。

由于不耐热性和光解作用的叶黄素和玉米黄质(13],CGM应该在低能量和在低温预处理,而之前的预处理技术在特定的能源消耗占大多数,这可能会导致退化和丧失的叶黄素和玉米黄质(活动14]。常规CGM的预处理方法主要是物理和化学,如铣、声波降解法、酶、微波、和有机溶剂处理(15- - - - - -17]。不幸的是,这些方法可能会消耗大量的能源或诱导失去生物活性的叶黄素和玉米黄质。因此,开发具有成本效益和环保的技术CGM预处理提高叶黄素和玉米黄质提取效率和维护他们的生物活性的确是关键一步的成功商业生产CGM的类胡萝卜素。

冻融法被认为是一种有效和便宜的物理技术对植物组织的瓦解和细胞膜。它已经表明,冻融的植物样本能够产生最大程度的细胞膜透化作用[18]。同样的原则,冷冻过程可能导致玉米蛋白改变组织冰晶的形成和积累,脱水,也通过增加溶质浓度(19]。出于这个原因,冻融(英尺)预处理可以用来扰乱刚性蛋白微观结构,导致放松CGM的结构。绑定类胡萝卜素化合物的释放了CGM的崩溃在英国《金融时报》的预处理(20.]。

因此,CGM英尺预处理可以被证明是一个重要的方法提高类胡萝卜素及其抗氧化活性的数量由于低温治疗,它可以保护你的生物活性成分的降解。

本研究的目的是选择一个合适的预处理CGM的过程,可以作为一个替代的增强提取类胡萝卜素。此外,我们旨在为英国《金融时报》研究的方法预处理影响CGM的结构和提取效率的叶黄素和玉米黄质。主要类胡萝卜素成分的变化之间的关系和类胡萝卜素的抗氧化性质的化合物也被考虑在内。

2。材料和方法

2.1。材料

玉米蛋白粉(CGM)是来自中粮生化能源(龙江)有限公司(黑龙江,中国)。叶黄素、玉米黄质β胡萝卜素,β玉米黄质,1 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl激进2 2-Diphenyl-1 - (2, 4, 6-trinitrophenyl) hydrazyl (DPPH),和2,2′-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic酸)(abt)从西格玛有限公司(圣路易斯,密苏里州,美国)。甲基叔丁基醚(MTBE)和甲醇从Tedia有限公司购买,Inc .(费尔菲尔德,美国)。正己烷、无水硫酸钠、丙酮和乙醇来自上海化学试剂国药控股有限公司有限公司(上海,中国)。所有其他化学试剂均为分析纯。

2.2。冻融(英尺)治疗

为了研究英尺治疗的效果在CGM类胡萝卜素的提取,CGM了通过英尺预处理实验(21,22]。干CGM是已筛选择粒子直径在0.25毫米。5 g (CGM混合1 - 6毫升蒸馏水和维护12 h,样本,分别放置在不同的冻结−20°C,−40°C,−80°C,−196°C(液态氮N₂冻结)2 h。冻结后解冻过程是由将CGM样品在一个孵化器2 h 20°C。后,样品被冷冻干燥(美国Millrock LD-53)提取前去除水分。CGM样本受到1、2、3、4和5冻融循环(FTC),分别。

2.3。类胡萝卜素提取和分析

5克的未经处理或FT-treated CGM添加到50毫升乙醇。类胡萝卜素提取在黑暗20°C 12 h,然后上层清液过滤,methanolic 2毫升40%氢氧化钾与上层清液混合并保持对皂化20°C在黑暗20 h。然后,50毫升的己烷添加到分区类胡萝卜素和混合5分钟;在那之后,10%硫酸钠溶液添加和稀释。混合物保持在20°C,形成两个明显不同的阶段。类胡萝卜素是来自上层己烷层和完全蒸发。样本resolubilized甲醇(10毫升)和使用0.45 -过滤µ膜过滤器用于高效液相色谱分析和抗氧化试验。整个分离过程是在黑暗,氮是用来保护的类胡萝卜素异构化或退化。

类胡萝卜素的数量,分别通过高效液相色谱法分析450海里(美国安捷伦科技,帕洛阿尔托,CA)早些时候曾报道在23),(列:YMC-C_30.250×4.6毫米,5µ米颗粒大小,安捷伦科技,德国)。流动相是甲基叔丁基醚和甲醇在线性梯度从0分钟(5:95年,v / v) 30分钟(30:70,v / v)。甲醇是稳定与三乙胺(茶)0.1%,0.9毫升/分钟的流量;列温度维持在25°C,和20µL(样本注入。

2.4。CGM形态的扫描电镜观察

形态学处理和未经处理的CGM样品研究了扫描电子显微镜(SEM)。一层薄薄的干CGM是放置在一个铜试样夹,使用双面碳带,涂以金(10纳米厚度)样本导电。然后,扫描电子显微镜下观察到的样本(s - 3400 n、日立、东京、日本)的加速电压15千伏(24]。

2.5。抗氧化活动

2.5.1。DPPH自由基清除活性测定

测定DPPH自由基清除活性的类胡萝卜素是由研究人员早些时候描述的方法和一些修改(25]。2毫升的混合类胡萝卜素样本和2毫升的0.16毫米DPPH溶解在乙醇。混合解决方案是混合大力和保持在25°C 30分钟的黑暗。吸光度的最终解决方案_样本被记录在517海里。一个空白(_空白)是准备以同样的方式,除了乙醇作为替代样本。DPPH清除活动计算

2.5.2。abt自由基清除活性

abt自由基清除活性[中描述的方法26]。原液abt激进的2.45毫米过硫酸钾(7毫米abt)制备和储存在25°C 16 h在黑暗。abt工作溶液的吸光度0.7±0.02在734 nm准备用蒸馏水稀释股票的解决方案。一个整除(200µL)类胡萝卜素样品的混合2毫升的abt试剂和孵化10分钟在黑暗。吸光度测量在734海里。样品的abt清除活动计算如下: 在哪里是没有样品在734 nm和吸光度样品溶液的吸光度。

2.5.3。氢氧自由基清除活性

羟基自由基清除活性[中描述的方法27几乎没有变化。短暂,0.5毫升的类胡萝卜素样本混合FeSO 1毫升的6毫米₄,1毫升的6毫米水杨酸溶解在乙醇。后的1毫升的6更易与L H₂O₂在室温下,大力混合和孵化在黑暗的30分钟,和由此产生的吸光度₁读510海里。在空白样品₀1毫升蒸馏水代替示例。一个₂准备以同样的方式除了1毫升蒸馏水代替FeSO吗₄。羟基自由基清除活性计算如下:

2.6。数据分析的统计方法

所有的实验都在一式三份。获得的实验结果测试的意义( )使用SPSS软件进行方差分析。所有数据都表示为平均值±标准偏差(SD)。

3所示。结果与讨论

3.1。主要类胡萝卜素化合物的高效液相色谱分析

类胡萝卜素的分析后获得CGM英尺疗法是由高效液相色谱的应用。数据1(一)和1 (b)显示色谱资料发现在450 nm获得的类胡萝卜素提取未经处理和CGM预处理。类胡萝卜素来自不同预处理条件下导致类似色谱配置文件。如图1CGM的主要类胡萝卜素中确定提取,如叶黄素,β胡萝卜素、玉米黄质和玉米黄质,被英国《金融时报》的预处理技术的影响。

的应用结果表明,尽管英国《金融时报》治疗引起的类胡萝卜素化合物的数量的增加,类胡萝卜素的组成是不受影响。预处理增加引起产量的叶黄素和玉米黄质从2.23到-16.39不等µ-36.3 g / g和4.66µ对1.17和2.52 g / gµg / g的未经处理的样品,分别提取叶黄素和玉米黄质产量增加超过14英尺预处理折叠。Ahmad-Qasem等人也报告了类似的结果,当他们研究了英国《金融时报》的应用为提高其他化合物的提取从植物组织(28]。

3.2。冻融温度对提取率的影响的叶黄素和玉米黄质

英尺治疗不同的强度在不同温度下萃取率的叶黄素和玉米黄质进行了分析。图2表明叶黄素和玉米黄质萃取率的变化对英国《金融时报》的温度(−20°C,−40°C,−80°C,和−196°C)。它可以看到对照组(un-pretreated CGM)显示低萃取率的叶黄素和玉米黄质。然而,在CGM样品预处理,叶黄素和玉米黄质萃取率表现出逐渐减少,英国《金融时报》治疗温度下降。最优英尺温度更高的收益率的叶黄素和玉米黄质是−20°C。这是因为CGM缓慢−20°C,冷冻和冰晶体的大小在CGM比在其他低的温度下(特别是在−196°C),这改变了CGM的内部结构由于机械压缩,导致结构损伤在解冻过程中(29日]。冻结温度(−20°C,−40°C,和−80°C)可以控制的方式,允许增长CGM的相对较大的冰晶粒子,在冻结速率相对较慢;少量的冰晶可以形成,但在大尺寸CGM可能造成更大的伤害。因此,提取叶黄素和玉米黄质是最高的收益率−20°C英尺预处理,可以很容易地形成大冰晶,导致损害不溶性成分有界冻结过程中类胡萝卜素(30.]。

3.3。含水率对类胡萝卜素的提取率的影响

最优含水率为有效的CGM英尺预处理是非常重要的。因此,含水率的影响提取率的叶黄素和玉米黄质是调查,结果呈现在图3,分别。不同的水分含量(20%,40%,60%,80%,100%,和120%)CGM被用于英国《金融时报》的预处理。提取产量的叶黄素和玉米黄质对照组(没有水分)很低。当水被添加到CGM,它被认为,类胡萝卜素的提取率增加,增加水分含量高达100%;最高产量的叶黄素和玉米黄质(16.39±0.752,36.30±1.139µg / g)是由于冻融CGM预处理的水分含量100%,而没有相应的增加了高含水率(100 - 120%)。这些结果表明,最优含水量的百分比必须获得一个好的对干CGM提取率为100%。CGM的合适的水分含量是已知结构损伤的主要原因英尺CGM的预处理,导致更高的类胡萝卜素的提取率。这是因为水分可以通过吸附、渗透到CGM他们冻结形成大冰晶击穿CGM的密集的微观结构,一旦CGM的水分是足够的(100%),将不会有任何进一步的重要微观结构损伤;类胡萝卜素的提取率不能继续增加。因此,英国《金融时报》预处理CGM 100%的水分含量是最适当的方法来提高类胡萝卜素的提取。

3.4。的冻融循环次数对萃取率的影响类胡萝卜素

类胡萝卜素的提取从CGM受到五个冻融循环(FTC)预处理在图所示4。只有一个贸易委员会后,类胡萝卜素的提取率增加;与FTC的增加,萃取率大幅提高类胡萝卜素被发现后两个FTC预处理和萃取率逐渐下降超过两个联邦贸易委员会。这些结果表明,更高版本的类胡萝卜素可能发生由于多个冻融过程。

结果表明,反复融化和改革冰晶崩溃可能导致进一步的蛋白质(31日),CGM可能被重复的机械损坏赔偿由于冰晶的扩张。更多的类胡萝卜素可以提取受损CGM粒子后冰晶融化。两个以上FTC预处理不能导致提取率高,这可能是由于退化和丧失叶黄素和玉米黄质。

3.5。微观结构的冻融CGM预处理

总类胡萝卜素的内容摘录CGM预处理由英国《金融时报》明显高于未经处理的CGM的提取。这些结果可以解释为CGM的扫描电子显微镜(SEM)照片显示在图5(A和B)。在CGM未经治疗的情况下,因为没有英尺预处理应用,常规的球形颗粒和清晰完整的表面观察,和总类胡萝卜素提取的内容从CGM因此显著低。相反,在CGM英尺技术预处理的情况下,小型球状微观结构遭到破坏,组件之间的差距变得更大,形成多孔结构,样品密度较低,其交联结构被毁。结合紧密的玉米淀粉转化成松散多糖、蛋白变成短链的长链。因为CGM的主要组件是玉米蛋白和淀粉,类胡萝卜素被绑定,因此,类胡萝卜素的溶解在有机溶剂被提升32]。这些机制引起结构的破坏,英国《金融时报》中可以看到数据5 (B1)和5 (B2)。上述原因,利用预处理英尺最后加速类胡萝卜素的释放,提高了提取效率(33]。这表明英国《金融时报》也可能是关键的过程获得理想的叶黄素和玉米黄质。

3.6。抗氧化活性测定

主要类胡萝卜素的含量和抗氧化能力的提取CGM预处理比较有和没有英尺,和类胡萝卜素的贡献可以分析总抗氧化活性的相关性的主要组件(叶黄素和玉米黄质)和抗氧化试验。

DPPH、abt和氢氧自由基清除活动表示更高的贡献的叶黄素和玉米黄质CGM类胡萝卜素的抗氧化性能(表1)。这些结果与以前的研究一致表明,英国《金融时报》的预处理可以改善CGM的叶黄素和玉米黄质提取。叶黄素和玉米黄质含量与抗氧化性质密切相关,是一个主要贡献者CGM类胡萝卜素的抗氧化性能。的DPPH、abt和氢氧自由基清除活性的叶黄素和玉米黄质FT-pretreated CGM明显高于对照组。一个相反,低温可以提取过程中类胡萝卜素的损失最小化。因此,FT-pretreated CGM类胡萝卜素提取提供了更高的抗氧化潜力。

4所示。结论

冻融预处理被发现显著影响CGM的结构,和满意的提取叶黄素产量,玉米黄质,β胡萝卜素、玉米黄质等生物活性化合物通过英国《金融时报》获得的治疗。CGM的预处理的温度−20°C,湿度100%内容和两个冻融周期,可能会增加产量的叶黄素和玉米黄质超过14倍和14.4倍,分别与控制(未经处理的CGM)。含水率和CGM英尺预处理温度被发现显著增加CGM的主要类胡萝卜素的生物活性化合物的水平。同样,英国《金融时报》预处理被发现显著增加CGM类胡萝卜素的抗氧化活性有密切相关性生物活性化合物和抗氧化活性。然而,极低的温度和过多次冻融循环被发现减少的水平主要类胡萝卜素的化合物,以及抗氧化活性。

这些结果表明,英国《金融时报》的预处理能显著提高生物活性化合物的水平的退化和损失,减少提取过程中类胡萝卜素。它是一种高效、新颖的预处理方法,可以提高产量以及在CGM类胡萝卜素化合物的抗氧化活性。这可能是有用的为活性成分提取的发展应用前景。未来的研究建议,全面研究的影响广泛的FT-assisted机械治疗不同类型的CGM生物活性化合物。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

附加分

实际的应用程序。冻融(英尺)预处理的应用潜力提高萃取率和抗氧化剂类胡萝卜素的生物活性玉米蛋白粉(CGM)。CGM是一个优秀的和重要的类胡萝卜素来源(叶黄素和玉米黄质),而叶黄素和玉米黄质不是主要可以从CGM由于高比例的亲脂性的蛋白质和密集的微观结构。英尺预处理能显著提高类胡萝卜素的水平和减少他们的退化和生物活性损失在提取过程中。英国《金融时报》预处理是一种绿色、低能耗的技术,它可以是有益的食品产业对提高类胡萝卜素提取过程的关键。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究由江苏财政支持计划项目博士后研究基金(1601028号),大学护理程序为年轻学者黑龙江江省(没有创新人才。unpysct - 2016091)和特色学科的基础处理技术的植物性食物(没有。YSTSXK201806)。

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