基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0393

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (30): 141-148.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0393

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基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究

王化¹(), 金欢欢¹, 于晓颖², 李梦莎¹, 何丹娆¹, 周丽萍¹()

¹ 黑龙江省科学院自然与生态研究所，哈尔滨 150040
² 黑龙江大学生命科学学院，哈尔滨 150080

收稿日期:2024-06-20 修回日期:2024-08-15 出版日期:2024-10-25 发布日期:2024-10-23
通讯作者:
周丽萍，女，1976年出生，吉林长岭人，研究员，博士，研究方向：植物资源学。通信地址：150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区哈平路103号黑龙江省科学院自然与生态研究所，Tel：0451-58939069，E-mail：316768662@qq.com。
作者简介:
王化，女，1981年出生，吉林大安人，研究员，博士，研究方向：植物资源学。通信地址：150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区哈平路103号黑龙江省科学院自然与生态研究所，Tel：0451-58939069，E-mail：wangh30@126.com。
基金资助:
“十四五”国家重点研发计划“寒地特色果树产业关键技术研究与应用示范”(2022YFD1600500); 黑龙江省省属科研院所业务费专项“特色小浆果活性物质协同抗氧化应激效应研究”(ZNBZ2022ZZR09); 黑龙江省科学院研究基金项目“特色小浆果活性组分抗视觉损伤的组合优选及作用机制”(KY2023ZR05)

The Synergistic Antioxidant Activity of Three Berry Anthocyanins: Study Based on Uniform Design in Vitro

WANG Hua¹(), JIN Huanhuan¹, YU Xiaoying², LI Mengsha¹, HE Danrao¹, ZHOU Liping¹()

¹ Institute of Natural Resources and Ecology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150040
² College of Life Sciences, Heilongjiang University, Harbin 150080

Received:2024-06-20 Revised:2024-08-15 Published:2024-10-25 Online:2024-10-23

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在探究3种浆果花色苷的协同抗氧化活性，以DPPH自由基清除率为评价指标，采用均匀试验设计法优化3种浆果花色苷协同抗氧化组合。经过统计分析和数学回归模型拟合得到最优组合：笃斯越橘花色苷(DP)、黑加仑花色苷(HP)、蓝靛果花色苷(LP)最佳浓度分别为0.08 mg/mL、0.14 mg/mL和0.18 mg/mL，对DPPH自由基的实际清除率为(97.67±0.51)%，接近理论期望值100%，说明模型优选的组合具有可行性。通过协同效应分析，优选组合清除DPPH自由基和羟自由基的协同效应指数CI值分别为0.297和0.651，进一步说明DP、HP、LP3种浆果花色苷具有显著协同抗氧化效果。研究成果可为天然抗氧剂及小浆果功能产品研发提供依据。

关键词: 笃斯越橘, 黑加仑, 蓝靛果, 花色苷, 均匀设计, 协同效应分析, 抗氧化, 协同抗氧化活性, 均匀试验设计法, DPPH自由基清除率

Abstract:

In order to study the synergistic antioxidant activity of three types of berry anthocyanins, the DPPH free radical scavenging rate was used as an indicator. The uniform experimental design method was used to optimize the synergistic antioxidant combination of three types of berry anthocyanins. After statistical analysis and mathematical regression model fitting, the optimal combination was obtained: Vaccinium uliginosum L. anthocyanin (DP), Ribes nigrum L. anthocyanin (HP), and Lonicera caerulea L. var. edulis Turcz. ex Herd. anthocyanin (LP) with optimal concentrations of 0.08 mg/mL, 0.14 mg/mL, and 0.18 mg/mL, respectively. The actual scavenging rate of DPPH free radicals was (97.67±0.51)%, which was close to the theoretical expected value of 100%, indicating the feasibility of the optimized combination. Through synergistic effect analysis, the CI values of the synergistic effect index for clearing DPPH free radicals and hydroxyl free radicals in the optimal combination were 0.297 and 0.651, respectively, further indicating that the purified anthocyanins of DP, HP, and LP have significant synergistic antioxidant effects. The research results can provide a basis for the development of natural antioxidant products and small berry functional products.

Key words: Vaccinium uliginosum L., Ribes nigrum L., Lonicera caerulea L. var. edulis Turcz.ex Herd., anthocyanins, uniform design, synergistic effect analysis, antioxidant, synergistic antioxidant activity, uniform test design method, DPPH free radical scavenging rate

王化, 金欢欢, 于晓颖, 李梦莎, 何丹娆, 周丽萍. 基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(30): 141-148.

WANG Hua, JIN Huanhuan, YU Xiaoying, LI Mengsha, HE Danrao, ZHOU Liping. The Synergistic Antioxidant Activity of Three Berry Anthocyanins: Study Based on Uniform Design in Vitro[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(30): 141-148.

图/表 7

参考文献 28

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试验运行号	编码变量			过程变量/(mg/mL)			实测值	目标值
试验运行号	X₁	X₂	X₃	X₁(DP)	X₂(HP)	X₃(LP)	清除率Y/%	清除率Y/%
1	1	5	13	0.0000	0.0345	0.1030	66.66±3.01	64.81
2	2	10	10	0.0085	0.0770	0.0770	70.07±1.64	66.84
3	3	15	7	0.0170	0.1200	0.0515	69.62±3.14	69.02
4	4	4	4	0.0255	0.0255	0.0255	50.28±2.85	51.52
5	5	9	1	0.0345	0.0685	0.0000	54.22±1.76	53.75
6	6	14	14	0.0430	0.1115	0.1115	75.76±2.64	80.77
7	7	3	11	0.0515	0.0170	0.0855	62.58±2.56	63.27
8	8	8	8	0.0600	0.0600	0.0600	69.39±1.18	65.46
9	9	13	5	0.0685	0.1030	0.0345	66.39±3.62	67.64
10	10	2	2	0.077	0.0085	0.0085	46.169±2.64	50.14
11	11	7	15	0.0855	0.0515	0.1200	77.99±3.17	77.16
12	12	12	12	0.0945	0.0945	0.0945	79.35±0.19	79.39
13	13	1	9	0.1030	0.0000	0.0685	62.80±2.32	61.89
14	14	6	6	0.1115	0.0430	0.0430	66.75±1.81	64.07
15	15	11	3	0.1200	0.0855	0.0170	69.18±1.67	66.09
推测值	8	14	18	0.0790	0.1406	0.1788	97.67±0.51	100.00

试验运行号	编码变量			过程变量/(mg/mL)			实测值	目标值
试验运行号	X₁	X₂	X₃	X₁(DP)	X₂(HP)	X₃(LP)	清除率Y/%	清除率Y/%
1	1	5	13	0.0000	0.0345	0.1030	66.66±3.01	64.81
2	2	10	10	0.0085	0.0770	0.0770	70.07±1.64	66.84
3	3	15	7	0.0170	0.1200	0.0515	69.62±3.14	69.02
4	4	4	4	0.0255	0.0255	0.0255	50.28±2.85	51.52
5	5	9	1	0.0345	0.0685	0.0000	54.22±1.76	53.75
6	6	14	14	0.0430	0.1115	0.1115	75.76±2.64	80.77
7	7	3	11	0.0515	0.0170	0.0855	62.58±2.56	63.27
8	8	8	8	0.0600	0.0600	0.0600	69.39±1.18	65.46
9	9	13	5	0.0685	0.1030	0.0345	66.39±3.62	67.64
10	10	2	2	0.077	0.0085	0.0085	46.169±2.64	50.14
11	11	7	15	0.0855	0.0515	0.1200	77.99±3.17	77.16
12	12	12	12	0.0945	0.0945	0.0945	79.35±0.19	79.39
13	13	1	9	0.1030	0.0000	0.0685	62.80±2.32	61.89
14	14	6	6	0.1115	0.0430	0.0430	66.75±1.81	64.07
15	15	11	3	0.1200	0.0855	0.0170	69.18±1.67	66.09
推测值	8	14	18	0.0790	0.1406	0.1788	97.67±0.51	100.00

模型	平方和	自由度	均方	F	P	显著性
回归	1180.465	3	393.488	48.104	0.000	^**
残差	89.979	11	8.180
总计	1270.444	14
R²=0.929			R_adj²=0.910

模型	平方和	自由度	均方	F	P	显著性
回归	1180.465	3	393.488	48.104	0.000	^**
残差	89.979	11	8.180
总计	1270.444	14
R²=0.929			R_adj²=0.910

模型	未标准化系数		标准化系数	t	P	显著性
模型	B	Sd	标准化系数	t	P	显著性
(常量)	41.223	2.351		17.534	0.000	^**
DP	86.040	20.303	0.347	4.238	0.001	^**
HP	142.532	20.178	0.574	7.064	0.000	^**
LP	181.299	20.178	0.730	8.985	0.000	^**

基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究

The Synergistic Antioxidant Activity of Three Berry Anthocyanins: Study Based on Uniform Design in Vitro

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试验运行号	配比						IC₅₀/(mg/mL)			CI值		相互作用效果
试验运行号	DP		HP		LP		IC₅₀/(mg/mL)			CI值		相互作用效果
1	0		4		12		0.055			0.153^*		协同作用
2	1		9		9		0.056			0.218^*		协同作用
3	2		14		6		0.057			0.266^*		协同作用
4	3		3		3		0.063			0.418^*		协同作用
5	4		8		0		0.074			0.547^*		协同作用
6	5		13		13		0.064			0.322^*		协同作用
7	6		2		10		0.063			0.384^*		协同作用
8	7		7		7		0.066			0.438^*		协同作用
9	8		12		4		0.069			0.484^*		协同作用
10	9		1		1		0.063			0.688^*		协同作用
11	10		6		14		0.053			0.338^*		协同作用
12	11		11		11		0.067			0.450^*		协同作用
13	12		0		8		0.054			0.461^*		协同作用
14		13		5		5		0.076	0.668^*		协同作用
15		14		10		2		0.089	0.804		协同作用
优选组合		8		14		18		0.032	0.297^*		协同作用

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