不同加工辅料对玉米肽（＜1 kDa）抗氧化性的影响

刘帅言，冯萌萌，杜晶芳，肇 萍，张 正，于亚莉

（吉林大学食品科学与工程学院，吉林长春 130062）

玉米是营养价值最高、保健作用最好的粗粮佳品。据研究表明，每100 g玉米中含蛋白质8.5 g，还含有多种维生素、烟酸，以及微量元素硒、镁等。胚芽含52%不饱和脂肪酸，是精米精面的4～5倍。但随着近年来人们物质生活提高，玉米不再是主粮，其主要用途是作为饲料直接喂养禽畜。因此，玉米营养价值的实际利用率很低，造成资源浪费，发展玉米深加工业是我国经济发展到现阶段的必然选择。

玉米深加工产品主要有玉米蛋白粉、玉米淀粉、食用酒精、玉米油等数千个品种[1]。其中，玉米蛋白以其独特的理化特性在食品和生物制药领域颇受关注。玉米蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性等，是一种公认安全（GRAS）的生物材料；其次，玉米蛋白具有强疏水性和独特溶解性，可作疏水性药物或功能活性成分的理想载体；与其他动植物蛋白相比，玉米蛋白被肠胃消化所需时间较长，利于口服药物中功能活性成分在体内的缓慢释放。玉米肽以玉米蛋白粉为原料，经蛋白酶酶解或微生物发酵，再经分离、超滤和层析等手段分离纯化的低分子质量的寡肽混合物。近年来，研究人员开始使用不同方法将玉米蛋白制成不同类型的生物活性肽。这种小分子质量的肽（2～7个氨基酸组成）比蛋白质的生物效价高，可制作不同的功能性食品[2]。

综上所述，玉米肽的研究大多集中于玉米肽的制备和其生物活性的探究上。但是，对于玉米肽产品在生产加工过程中加工条件及产品配料对玉米肽生物活性的影响研究却不多。同时，玉米肽产品剂形多样，包含粉剂、片剂、胶囊、冲剂及水剂（即口服液）等。其中，水剂以高效吸收的特点[3]得到消费者的认可。因此，试验以玉米肽（＜1 kDa）ABTS自由基清除活性为考查指标，探究水质、稳定剂、食用酸和静置时间对其抗氧化活性的影响，可有效延伸玉米深加工产业链，提高副产物综合利用效率，以期为最大限度发挥玉米肽的抗氧化活性提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米肽（由玉米胚芽碱溶蛋白提取，含量为90%，溶解性49%），吉林大学营养与功能研究室提供。

怡宝纯净水、农夫山泉、泉阳泉，均购于当地超市；CMC、黄原胶、明胶，荣昇生物科技有限公司提供；柠檬酸、DL-苹果酸，均为国产食品级，河南永顺化工有限公司提供；PBS，上海立菲生物技术有限公司提供；海藻酸钠，西陇化工股份有限公司提供；ABTS、过硫酸钾等，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

SynergyHT型酶标仪，BioTek公司产品；XMTD-8222型水浴锅，上海精宏实验设备有限公司产品；ME203E型电子天平，瑞士梅特勒托利多公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 ABTS自由基清除率的测定

用蒸馏水配制7 mmol/L的ABTS溶液，将7 mmol/L ABTS溶液和过硫酸钾溶液（终浓度为2.45 mmol/L）按1∶1的体积比混合，配制得到ABTS储备液，在室温条件下避光静置12～16 h后，用0.2 mol/L磷酸盐缓冲液（PBS，pH值7.4）将ABTS储备液稀释一定倍数（20～30倍），使其在波长734 nm处的吸光度为0.70±0.02左右，形成ABTS工作液。用移液枪吸取180μL的ABTS工作液至96孔板各孔中，然后每孔加入20μL样品溶液，振荡10 s后，测定反应体系在波长734 nm处的吸光度。ABTS工作液现用现配。

试验分为3组：①空白组。每孔加200μL PBS溶液。②对照组。180μL ABTS工作液加20μL PBS溶液。③试验组。180μL ABTS工作液加20μL样品溶液（稀释20倍）。每个样品浓度设置6个复孔，取平均值。ABTS自由基清除率计算公式如下：

式中：AS——试验组；

AC——对照组；

AB——空白组。

1.3.2 不同水质对玉米肽的抗氧化活性的影响

分别量取玉米肽溶液100μL于4个1.5 mL塑料管中，分别用去离子水、怡宝纯净水、农夫山泉和泉阳泉将其稀释20倍后，将4组样品常温静置2 h后检测其ABTS自由基清除率。

1.3.3 稳定剂的种类和添加量对玉米肽的抗氧化稳定性的影响

分别量取玉米肽溶液各3 mL于25个试管中，并向其中加入0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的海藻酸钠、CMC、黄原胶、明胶，室温静置2 h，同理将样品稀释20倍后测定其ABTS自由基清除率。

1.3.4 不同食用酸对玉米肽的抗氧化活性的影响

分别量取玉米肽溶液各3 mL于10个试管中，向其中添加柠檬酸、苹果酸，使得柠檬酸和苹果酸的质量分数分别为0，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%。室温静置2 h，将样品稀释20倍后测定其ABTS自由基清除率。

1.4 统计分析

所有试验均进行3次平行，试验结果以平均值±标准差表示。试验结果采用SPSS 22.0软件进行显著性差异分析，以p＜0.05作为差异具有统计学意义的判断标准。

2 结果与分析

2.1 不同水质对玉米肽的抗氧化稳定性的影响

水质对玉米肽抗氧化活性的影响见图1，不同水质中矿物质及金属组成一览表见表1。

图1 水质对玉米肽抗氧化活性的影响

表1 不同水质中矿物质及金属组成一览表 /mg·mL-1

从图1可以看出，采用去离子水（电导率小于0.1μs/cm）配制的玉米肽水溶液的抗氧化活性最高，ABTS自由基清除率达到88%，其次依次为怡宝纯净水（ABTS自由基清除率86%）、泉阳泉水（产自吉林省白山市，ABTS自由基清除率81%）、农夫山泉矿泉水（产自吉林长白山，ABTS自由基清除率80%），自来水中含杂质过多，故不参与讨论。与怡宝纯净水相比，用农夫山泉及泉阳泉配置的玉米肽水溶液的抗氧化活性显著降低（p＜0.05）。其原因可能是农夫山泉及泉阳泉中的矿物元素、金属离子含量高于去离子水及怡宝纯净水（表1）。研究表明，辣木籽肽可与金属离子的螯合反应，形成部分絮凝产物，一定程度上降低了上清液中肽的含量，因此其抗氧化活性下降。随着Ca2+，Mg2+，Zn2+，K+浓度的升高，辣木籽肽的抗氧化活性略有降低。一些研究发现，金属离子与肽类的配位发生在氨基、亚氨基或羧基上，以单齿共价键的形式键合[4]，也有报道认为螯合反应较复杂，涉及到金属离子与肽类氨基及羧基的配位结合，金属离子与肽类羧基的离子键结合，还包括肽对金属离子的吸附作用。究其原因，金属离子会对其有较强亲和能力的氨基酸的氨基N原子和羧基O原子形成配位键，使肽的空间结构发生改变，从而影响其抗氧化活性。综上所述，与去离子水及怡宝纯净水相比，由于农夫山泉、泉阳泉中富含金属离子、矿物质，这些矿物质可能与玉米肽结合形成螯合物，改变了玉米肽的空间结构，从而降低其抗氧化活性。

2.2 稳定剂种类和添加量对玉米肽的抗氧化活性的影响

有研究表明，当分子量小于1 kDa的玉米肽溶液中不加入任何稳定剂时，其平均ABTS自由基清除率为88.79%。

稳定剂种类和添加量对玉米肽抗氧化活性的影响见图2。

图2 稳定剂种类和添加量对玉米肽抗氧化活性的影响

从图2可以看出，海藻酸钠使玉米肽抗氧化活性略有升高，CMC和明胶的差异性不显著（p＞0.05）。4种稳定剂均为助抗氧化剂，自身抗氧化性较弱。当添加0.1%海藻酸钠时，玉米肽自由基清除率达到90%，随着海藻酸钠添加量的增加，玉米肽的ABTS自由基清除率明显下降；而采用CMC和黄原胶为稳定剂时，样品的ABTS自由基清除率均呈先增加后下降趋势；以明胶作为稳定剂时，玉米肽ABTS自由基清除率同样呈下降趋势。稳定剂的添加造成玉米肽抗氧化活性的降低，其原因可能是稳定剂在温和的条件下，在溶液中形成水凝胶的三维网状结构，这种结构可能将玉米肽的活性部位覆盖或包裹，从而阻碍了其ABTS自由基清除能力。4种稳定剂中，对玉米肽抗氧化活性影响最小的为海藻酸钠，且当其添加量为0.1%时，玉米肽ABTS自由基清除率为90%。

2.3 不同食用酸对玉米肽抗氧化活性的影响

食用酸种类及添加量对玉米肽抗氧化活性的影响见图3。

图3 食用酸种类及添加量对玉米肽抗氧化活性的影响

从图3可以看出，采用2种常见食用酸作用于玉米肽溶液。试验以不加入食用酸的玉米肽溶液作为空白对照，其ABTS自由基清除率为90.12%±1.7%。玉米肽抗氧化活性随酸味剂添加量增加而减弱，经苹果酸和柠檬酸处理后，其ABTS自由基清除率均显著下降（p＜0.05）。相同剂量下，柠檬酸（0.6%）对ABTS自由基清除活性破坏力最强，可降至72%。相较于柠檬酸，苹果酸则对玉米肽的抗氧化活性造成的损失较小。究其原因，柠檬酸自身不具有还原性，但可能因为柠檬酸和苹果酸的添加使反应体系中的pH值降低。在酸性条件下，肽段中的氨基（-NH2）和羧酸根（-COO-）会质子化，从而降低了其螯合金属离子（脂质氧化的催化剂）的能力，故其抗氧化能力下降，导致玉米肽清除ABTS自由基的能力降低。

3 结论

通过考查水质、稳定剂、食用酸及静置时间对玉米肽抗氧化活性的影响可知，不同水质中，去离子水及纯净水配置玉米肽溶液，可保持较高的抗氧化活性；海藻酸钠是保护玉米肽抗氧化活性最有效的食品稳定剂；食用酸中的苹果酸对玉米肽的ABTS自由基清除率破坏较小。研究为玉米肽饮料制备中加工条件的设定及配料的选择提供理论依据。