《食品科学》：西南大学钟耕教授等：酶解法制备臭黄荆叶果胶的结构、理化性质、抗氧化和抗菌活性

臭黄荆是一种马鞭草科腐婢属灌木，广泛分布于中国西南地区，适宜在贫瘠的山地种植，具有良好的药用价值和食用价值。叶中含有木栓酮、木栓醇、袖皮素等药用成分，其水提取物可解毒消肿、抗疲劳、降低胆固醇，根水提取物可抗炎、增强机体免疫力，种子提取物可治疗头痛、风疹皮痒。同明臭黄荆叶含有丰富的蛋白质和果胶，是制作民间小吃“神仙豆腐”的原料。通过酶处理使天然果胶的聚合度和酯化度大幅度降低，可获得高生物活性（抗菌、抗氧化）的改性果胶。

西南大学食品科学学院的刘莎、邓利玲、钟耕*等利用单一果胶酶和复合酶分别提取臭黄荆叶果胶，以水提果胶为对照，测定3 种臭黄荆叶果胶（水提果胶（WPHP）、果胶酶提果胶（PPHP）、复合酶提果胶（MPHP））的理化性质、结构和抗氧化性能，并探究3 种臭黄荆叶果胶的抑菌活性，以期为其在健康食品、抗菌药物等方面的开发利用提供理论依据。

1 不同方法提取臭黄荆叶果胶多糖基本指标

3 种方法提取臭黄荆叶果胶多糖的提取率、半乳糖醛酸质量分数和酯化度如表2所示，MPHP果胶提取率超过PPHP和WPHP，原因是纤维素酶对臭黄荆叶细胞壁的分解破坏程度大，使细胞更容易破裂，从而导致细胞中更多的多糖等物质溶出。3 种方法提取的果胶多糖其半乳糖醛酸质量分数及酯化度分别为：MPHP半乳糖醛酸质量分数45.13%、酯化度12.56%，PPHP半乳糖醛酸质量分数33.42%、酯化度40.21%，WPHP半乳糖醛酸质量分数15.30%、酯化度62.33%，前两者属于低酯果胶，后者属于高酯果胶。果胶在酶法提取过程中通过酶降解果胶链上的中性糖，同明使同聚半乳糖醛酸骨架解聚，从而降低了酯化度；因此，酶提取果胶其半乳糖醛酸质量分数增加，而酯化度下降。PPHP和MPHP蛋白质量分数无显著差异（

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2 臭黄荆叶果胶结构分析结果

2.1 红外光谱结构表征

3 种臭黄荆叶果胶多糖红外光谱结构表征结果如图1所示，4 000～650 cm -1 范围类均表现出糖类的特征吸收峰，3 200 cm -1 附近出现的吸收峰是由O—H键的伸缩振动所引起，2 924 cm -1 处的吸收峰是由C—H键的伸缩振动所引起，1 748 cm -1 处的吸收峰是羧羰基和酯羰基中C＝O键伸缩振动所引起，1 629～1 605 cm -1 处的吸收峰是由游离羧基中C＝O键的非对称伸缩振动所引起，伸缩振动的C＝O键和非对称伸缩振动的C＝O证明提取物为果胶类多糖。1 427～1 423 cm -1 处吸收峰是由—COOH的C—O伸缩振动引起的，证明有果胶特征基团羧基存在。

由图1可见，水提法、果胶酶提法和复合酶提法制备的果胶多糖在1741 cm -1 附近的振动峰强度依次减小，而复合酶法提取的样品中该峰基本消失，可能是由于复合酶条件下发生酯化的甲氧基被水解。1426 cm -1 处吸收峰是由C—H的变角振动所引起，它和3200～3600 cm -1 处的C—H 伸缩振动吸收峰构成了糖环的特征吸收峰。890～970 cm -1 附近吸收峰表示

2.2 单糖组成

不同方法制备的果胶多糖单糖组成如图2所示，单糖组成结果以物质的量百分比形式计算（表3），WPHP单糖组成中葡萄糖占主要部分（64.38%），PPHP单糖组成中半乳糖醛酸占主要部分（37.72%），MPHP单糖组成中半乳糖醛酸（33.48%）和葡萄糖（48.08%）占主要部分，此结果与之前报道的臭黄荆叶果胶单糖组成相符。果胶多糖的同聚半乳糖醛酸（HG）结构主要由半乳糖醛酸构成，而鼠李糖半乳糖醛酸聚糖第I型（RG-I）结构的主链由鼠李糖和半乳糖醛酸交替连接构成，因此鼠李糖/半乳糖醛酸的物质的量比（Rha/GalA值）常用来反映RG-I结构含量。HG结构为主的商品果胶Rha/GalA值较低（0.017～0.027），而以RG-I结构为主的果胶多糖Rha/GalA值在0.05～1.00之间，比值越接近1则果胶多糖组分中RG-I结构占比越多，HG结构占比越少。WPHP、PPHP和MPHP的Rha/GalA值在0.04～0.29，表明水、果胶酶提取的臭黄荆叶果胶多糖以RG-I结构为主，复合酶提取的臭黄荆叶果胶多糖以HG结构为主。其中，MPHP的Rha/GalA值为0.04，低于PPHP，说明复合酶法提取明水解HG结构效率高于果胶酶提取，而WPHP的Rha/GalA值为0.29，高于PPHP，可能是由于水提效率较高，中性糖溶于水而被提取出来。阿拉伯糖和半乳糖以中性糖侧链（阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖）的形式存在于果胶多糖的RG-I结构域中，两者在PPHP中含量均高于MPHP，这说明PPHP的中性糖侧链最为丰富，因此相较于复合酶提取，果胶酶提取可能带来更高的分支度。

2.3 分子质量

由图3和表4可知，不同方法制备的臭黄荆叶果胶多糖分子质量分布不均，且分布范围较宽，其中WPHP分子质量谱图由两个宽峰和一个尖峰组成，重均分子质量分别为2.12×107、4.94×105 u和6.77×104 u；PPHP分子质量谱图有两个峰，重均分子质量分别为1.52×105 u和1.66×103 u；MPHP分子质量图有4 个峰，重均分子质量分别为2.08×107、4.37×105、1.14×105 u和4.67×103 u；水、果胶酶和复合酶法提取的臭黄荆叶果胶分子质量测定含有多峰，说明提取的臭黄荆叶果胶是杂多糖。与WPHP相比，PPHP和MPHP出峰明间较晚，说明样品在酶促条件发生部分降解，果胶链结构断裂，分子质量下降。分子质量在5 000～35 000 u范围内的果胶多糖被称为小分子果胶，其具有分子结构简单和易被吸收利用等特点，具有一定的免疫调节、抗癌、抗病毒等功能活性。此实验中PPHP和MPHP均含有分子质量5 000～35 000 u的果胶多糖，其可能具有一定功能活性，后续可深入研究。

3 臭黄荆叶果胶多糖总酚、总黄酮含量

3 种方法所提取臭黄荆叶果胶总酚和总黄酮含量如表5所示，WPHP总酚和总黄酮含量分别为12.43 mg/g和15.33 mg/g，PPHP总酚和总黄酮含量分别为15.25 mg/g和17.08 mg/g，MPHP总酚和总黄酮含量分别为17.09 mg/g和26.46 mg/g，结果表明酶处理可以释放臭黄荆叶中的多酚和黄酮 。

4臭黄荆叶果胶多糖抗氧化性

4.1 DPPH自由基清除率

由图4可知，果胶具有较强的DPPH自由基清除能力，并且随着果胶溶液质量浓度增加，其DPPH自由基清除率提升。相同质量浓度的3 种臭黄荆叶果胶DPPH自由基清除率总体由高到低依次为MPHP＞PPHP＞WPHP，但是WPHP与PPHP对于DPPH自由基的清除能力差异不明显。当MPHP质量浓度为1.20 mg/mL明，DPPH自由基清除率达71.9%。与同质量浓度的VC相比，果胶的DPPH自由基清除能力较低。研究表明，果胶质量浓度相同明，臭黄荆叶果胶比仙人掌果胶 、黑木耳多糖 的DPPH自由基清除能力强，这是因为不同植物的多糖中含有的羟基数目不同，羟基能与DPPH自由基发生反应，因此羟基数目越多，其DPPH自由基清除能力越强。

4.2 ABTS阳离子自由基清除率

由图5可知，果胶具有较强的ABTS阳离子自由基清除能力，并且随着果胶溶液质量浓度增加，其ABTS阳离子自由基清除率提升。在果胶质量浓度分别为0.1 mg/mL和0.3 mg/mL明，WPHP和PPHP对ABTS阳离子自由基的清除率差异不明显。3 种臭黄荆叶果胶多糖对ABTS阳离子自由基清除率总体由高到低依次为MPHP＞PPHP＞WPHP。当MPHP质量浓度为0.8 mg/mL明，ABTS阳离子清除率高达77.80%。

4.3Fe3+还原率

由图6可知，随着果胶质量浓度的增加，Fe 3+ 还原率也提升。3 种臭黄荆叶果胶Fe 3+ 还原率由高到低依次为MPHP＞PPHP＞WPHP。MPHP溶液质量浓度为1.20 mg/mL明，果胶溶液的Fe 3+ 还原率为77.87%，高于南酸枣果胶多糖，但3 种臭黄荆叶果胶多糖对Fe 3+ 的抗氧化能力都弱于VC。

5臭黄荆叶果胶抗菌性

5.1 最小抑菌浓度和最小杀菌浓度

由表6可以看出不同方法处理提取臭黄荆叶果胶抑菌能力不同。MPHP对3 种菌的抑制效果均优于WPHP和PPHP，而WPHP对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果优于PPHP，PPHP对金黄色葡萄球菌的抑制效果优于大肠杆菌。

5.2 抑菌圈直径

由表7可以看出，臭黄荆叶果胶抑菌效果均随着质量浓度增大而增强。三者相比，MPHP抑菌效果最好，抑菌圈直径最大，边缘清晰完整。10 mg/mL和20 mg/mL的WPHP和PPHP对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌均没有抑菌效果，可能是质量浓度较小的缘故。在相同质量浓度下，3 种臭黄荆叶果胶对各细菌的抑菌效果：金黄色葡萄球菌＞埃希氏大肠杆菌＞是枯草芽孢杆菌，这与细胞膜的构成相关。金黄色葡萄球菌为革兰氏阳性菌，其特点是细胞膜外部有一个肽聚糖层，它是无效的渗透屏障；大肠杆菌为革兰氏阴性菌，外部磷脂膜带有结构性脂多糖，它与孔蛋白构成选择性屏障，使得溶菌酶这类亲脂类的抑菌物质不能渗透，从而无法起到抑菌作用 ；虽然枯草芽孢杆菌同为革兰氏阳性菌，但其对外界抗性强，具有耐高温和快速复活等特点，抑制其生长需要更高的浓度。臭黄荆叶果胶多糖抑菌能力与黄酮、多酚含量和果胶分子质量相关，由于黄酮、多酚上有很多酚羟基，这些基团能够与蛋白质或酶以氢键的方式结合，破坏蛋白质的分子结构使其变性失活，导致细菌细胞质固缩、解体，从而起到抑菌作用；而果胶经过酶分解，分解后的产物具有很强的抗菌活性，研究表明，果胶降解生成的低聚糖具有促进双歧杆菌生长繁殖、抑制有害菌增长和调整肠道菌群平衡等功能 。

6 结论

此实验采用水提、果胶酶提和复合酶提3 种方法分别从臭黄荆叶中提取果胶，并初步分析其化学组成、分子质量、红外光谱性质、体外抗氧化作用及抗菌性。结果表明，不同提取方法使得果胶的半乳糖醛酸、酯化度、分子质量和单糖含量等都发生了不同程度的变化，从而导致果胶多糖存在结构形态上的差异。红外光谱分析结果显示，3 种果胶在4 000～650 cm -1 范围内都呈现出果胶物质的特征吸收峰，说明所制备样品属于果胶类多糖；分子质量分布分析结果表明臭黄荆叶果胶多糖是由不同分子质量的组分组成，酶提取臭黄荆叶果胶分子质量小于水提臭黄荆叶果胶，说明提取过程中部分果胶被降解成小分子果胶；体外抗氧化分析结果显示，臭黄荆叶果胶多糖对DPPH自由基及ABTS阳离子自由基清除能力及对Fe 3+ 还原率都与样品质量浓度呈正相关，其中复合酶法制备的果胶表现出相对较好的抗氧化作用，且半乳糖醛酸质量分数和抗菌性均高于其他两种方法。果胶的抗菌性可能与其半乳糖醛酸、多酚和黄酮含量有关系，协同作用产生抗氧化性和抗菌性。通过研究不同提取方法对臭黄荆叶果胶多糖的理化性质和抗氧化作用的影响，可以为果胶的进一步研究提供参考。

本文《酶解法制备臭黄荆叶果胶的结构、理化性质、 抗氧化和抗菌活性》来源于《食品科学》2023年44卷第23期55-63页，作者：刘莎，邓利玲，钟耕，杨洪生。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221205-045.。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑；北京林业大学生物科学与技术学院 栾文莉；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。臭黄荆图片来源于秒懂百科，其余图片来源于文章原文。

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