甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)是一种药食同源的草本植物,广泛用于中药处方与食品工业中。现今使用的甘草主要为其根与根状茎,而地上部分却则弃之不用或燃料低值化处理。目前关于甘草根及根状茎的成分及生理活性研究已相当充分,而对甘草地上部分却研究较少。本论文通过以斑马鱼胚胎为模型,对比分析甘草根、茎、叶提取物对孵化率的影响,确定甘草叶的研究价值;优化甘草叶多糖、多酚的固态发酵制备工艺,并对发酵甘草叶多糖、多酚进行结构表征、组成分析及抗氧化活性分析,以期为甘草叶的高值利用提供理论指导。具体研究内容如下:
(1)甘草不同部位提取物对斑马鱼胚胎存活率和孵化率的影响
以斑马鱼胚胎为模型,对比甘草不同部位提取物对斑马鱼胚胎孵化率的影响,及其对LPS处理斑马鱼胚胎存活率和孵化率的影响。结果表明:10μg/m L甘草根提取物组提高了48和60 hpf斑马鱼胚胎孵化率,200μg/m L甘草茎提取物提高了60 hpf斑马鱼胚胎孵化率,40μg/m L甘草叶提取物组提高了60 hpf斑马鱼胚胎孵化率。10、200和40μg/m L的甘草根、茎和叶提取物提高了48和60 hpf LPS处理斑马鱼胚胎孵化率,且48 hpf时40μg/m L甘草叶提取物组孵化率高于10μg/m L甘草根提取物和200μg/m L甘草茎提取物。结合甘草根、茎、叶三个部位提取率结果(甘草根>甘草叶>甘草茎),相较于甘草茎,甘草叶更具有开发利用潜力。
(2)甘草叶的发酵工艺优化
以甘草叶为研究对象,采用菌酶协同固态发酵技术,分别以多糖含量(mg/g)及多酚含量(mg/g)为指标,应用单因素试验设计优化发酵工艺,结果表明:选用果胶酶且添加量为4%,菌添加量为3‰,发酵时间36 h,发酵温度27℃,料液比1:0.7,在此发酵条件下得到的甘草叶多糖含量为106.5 mg/g,与未发酵甘草叶相比提高了154%。选用果胶酶且添加量为2.5%,菌添加量为2.5‰,发酵时间36 h,发酵温度27℃,料液比1:0.7,在此发酵条件下得到的甘草叶多酚含量为490.3 mg/g,与未发酵甘草叶相比提高了20.2%。
(3)发酵甘草叶多糖的理化特性及抗氧化活性分析
通过傅里叶变换红外光谱特征、多糖含量、单糖组成、分子量对甘草叶多糖(GLPS)和发酵甘草叶多糖(FGLPS)进行理化特性分析,以DPPH、羟基自由基的清除能力及还原力为指标,评价GLPS和FGLPS的体外抗氧化活性。结果表明:GLPS和FGLPS为酸性多糖,同时存在α-糖苷键和β-糖苷键的吡喃糖环结构;相较于GLPS,FGLPS多糖含量更高,新增了古罗糖醛酸,葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、古罗糖醛酸、氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸单糖摩尔比增加。GLPS和FGLPS均具有一定的DPPH、羟基自由基清除能力及还原力,且FGLPS的抗氧化能力强于GLPS。
(4)发酵甘草叶多酚的组成及抗氧化活性分析
采用超高效液相色谱串联质谱检测法对甘草叶多酚(GLP)和发酵甘草叶多酚(FGLP)进行酚类物质组成分析,通过测定DPPH自由基清除率、羟基自由基清除率和还原力来评价GLP和FGLP的体外抗氧化活性。结果表明:GLP和FGLP组成差异显著,共检测出259种差异代谢物,主要上调的包括黄酮41种,酚酸类23种,生物碱22种,萜类12种,木脂素和香豆素6种,醌类3种,鞣质1种和其他类13种。发酵前后甘草叶多酚均展现出一定的抗氧化能力,且呈剂量依赖型,FGLP的DPPH自由基清除力和还原力均高于GLP,羟基自由基清除力高于BHA和GLP。 摘要译文