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甘蔗含有大量的多酚和黄酮类色素物质,这些物质具有较强的清除自由基能力和抗氧化活性,对人类的营养、健康和疾病防治具有重要意义。我国甘蔗资源丰富,年产量超过1亿吨,加工过程中会产生大量的蔗渣,约占甘蔗重量的25%,除含大量纤维素、戊糖外,还富含多酚类物质。一直以来蔗渣的高值化利用率低。目前有关甘蔗多酚的研究主要集中在分离提取方面,而对甘蔗多酚结构鉴定和生理活性研究与多酚中抗氧化活性物质快速检测方法研究较少。为提升我国甘蔗制糖行业的综合利用度,并为深入系统地研究和开发甘蔗多酚提供可借鉴的技术和理论依据,本文研究了运用超声波辅助溶剂提取甘蔗渣中多酚类化合物的最佳工艺技术,并采用HPLC-ESI-MS鉴定其结构,建立了HPLC柱后衍生简便快速筛选抗氧化活性成分的方法,对甘蔗酚类物质的抑菌特性及抗癌活性及机理进行了研究。主要工作如下:(1)以甘蔗渣为原料,研究了超声波乙醇辅助提取甘蔗多酚的最佳工艺条件,对影响甘蔗多酚含量的关键因子及其相互作用进行了探讨。实验结果表明:最佳提取条件为:乙醇浓度为50.0%、料液比为1:15、提取温度为60℃和超声时间为30 min,在此条件下得到甘蔗多酚实际提取率为2.853mg/g蔗渣。(2)利用HPLC-ESI-MS联用技术,对甘蔗多酚提取物分离检测,分离出11种酚类化合物,确定了汉黄芩苷、二苯乙烯苷、绿原酸等9种化合物成分,其中二苯乙烯苷、汉黄芩苷两种物质为首次报道从甘蔗中鉴定出的化合物。(3)建立了甘蔗多酚提取物抗氧化活性成分快速在线筛选方法。通过优化在线系统参数,从甘蔗提取物中共筛选出7种具有抗氧化活性的化合物,确定其中四种分别为二苯乙烯苷、迷迭香酸、绿原酸、4,5-O-二咖啡酰奎尼酸,属于有开发潜力的抗氧化剂。(4)用DPPH抗氧化体系评价二苯乙烯苷、迷迭香酸、绿原酸、4,5-O-二咖啡酰奎尼酸四种多酚单体的抗氧化能力,并将其用不同浓度进行组合分析抗氧化协同增效作用。结果表明,DPPH体系中,四种甘蔗多酚单体的抗氧化活性顺序为:迷迭香酸>4,5-O-二咖啡酰奎尼酸>绿原酸>二苯乙烯苷。通过分析不同浓度四种多酚单体抗氧化协同效应,发现迷迭香酸不仅本身具有很好的抗氧化活性,在20-60μg/m L范围内与其他多酚单体组合大多具有较好的协同增效作用。(5)研究发现甘蔗多酚提取物具有较显著的抑菌功能,采用二倍稀释法测得样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌、沙门氏菌具有较强的抑菌能力,最小抑菌浓度分别为2.5mg/m L、0.625mg/m L、1.25mg/m L和2.5mg/m L。表明多酚提取物具有广谱抑菌效果,样品对革兰氏阳性菌的抑制能力优于革兰氏阴性菌。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,甘蔗多酚提取物能够抑制金黄色葡萄球菌细胞蛋白合成,尤其对菌体蛋白作用明显,多酚作用12小时后,添加组总蛋白含量仅为对照组的2.3%。通过扫描电镜、透射电镜观察,经甘蔗多酚提取物作用大肠杆菌及金黄色葡萄球菌后菌体表面和内部结构均发生改变,细胞壁被破坏,破坏其结构原有的完整性,进而导致细胞内容物泄漏,从而干扰菌体正常的生理代谢过程,最终对菌体生长起到抑制作用。(6)通过倒置显微镜观察CACO-2结肠癌细胞和Hep G2肝癌细胞的形态,结果表明:与对照组相比经多酚提取物处理的癌细胞均受到较强的抑制,甘蔗多酚对两种肿瘤细胞都有较强的生长抑制作用。将不同浓度甘蔗多酚提取物处理CACO-2结肠癌细胞和Hep G2肝癌细胞,用MTT法测定增殖率,统计分析甘蔗多酚类化合物对癌细胞的抑制率,结果表明,甘蔗多酚提取物对两种肿瘤细胞生长的抑制作用呈现较好的剂量-时间-效应关系,甘蔗多酚提取物对肝癌处理组的抑制效果高于结肠癌细胞。流式细胞检测结果进一步说明了甘蔗多酚提取物能够诱导CACO-2结肠癌细胞和Hep G2肝癌细胞发生凋亡,在一定浓度范围内与多酚的抗肿瘤效果呈剂量关系。研究了甘蔗多酚对Hep G2细胞周期的影响及其可能机制。将浓度300μg/m L、600μg/m L、1200μg/m L甘蔗多酚处理Hep G2细胞,采用流式细胞术检测细胞周期,Westem blot检测Cyclin D1、P21蛋白表达变化。结果表明空白组的Gl期细胞比例占24.84%,而低、中、高剂量加药组G1期细胞比例分别为26.60%、47.55%、55.23%,相对于未加组,G1期细胞显著增多。P21蛋白表达量分别为对照组的1.17、1.32、1.53倍,Cyclin D1蛋白表达量分别为对照组的0.83、0.78、0.76倍。表明甘蔗多酚可能同时通过上调P21蛋白水平的表达及抑制Cyclin Dl蛋白水平的表达来抑制肝癌细胞Hep G2的增值。Westem blot检测Bax、Bcl-2蛋白表达变化,发现经甘蔗多酚处理肝癌细胞株Hep G2可以上调促凋亡蛋白Bax的表达,同时使抗凋亡蛋白Bcl-2的表达降低,表明甘蔗多酚可以通过调控凋亡蛋白的表达达到诱导癌细胞凋亡的目的。