1. 研究動機
  2. 以「油脂的自氧化(Autoxidation)及抗氧化劑」參加去年全國科展後,認識到油脂的自氧化反應機制,涉及自由基反應,也知道辣椒是一種抗氧化劑,而近來報章雜誌一再談到人體的病變、癌症、老化等均和人體組織內自由基過量有關,人體保健除了要改善環境品質、減低工作壓力、個人飲食習慣的調整亦非常重要,而且是操之在「我」,不假外求,因此興起研究天然物質的抗氧化性,以尋找抗氧化性較佳的天然食物,若於日常飲食中多食用,將可減少體內自由基的生成,達到預防保健的目的。

  3. 研究目的

本研究之目的,於一般常用食用植物中,尋求具抗氧化性及清除自由基功效者,如此,我們不需要再去購買一些所謂健康食品的植物萃取物,而只要在日常飲食中多加入此類食物,即可由膳食中補充天然抗氧化物,對人體可產生預防保健的功效,而非發病後的治療。

 

以下各項實驗其目的,在於檢驗試樣之抗氧化性抗氧化機制:還原力、清除自由基、活性氧及螯合亞鐵離子的能力。

  1. 試樣之相對抗氧化活性:以Na2S2O3滴定油脂中過氧化價(Peroxide Value POV),比較油脂中過氧化價的變化,並利用線性迴歸法求得相對抗氧化活性。
  2. 試樣之還原力:利用分光光度計測定普魯士藍之生成量,作為檢定試樣還原氧化物的能力。
  3. 試樣清除自由基的能力:以分光光度計偵測DPPH自由基與試樣反應後吸光值的變化,可檢定試樣提供氫原子,以清除自由基的能力。
  4. 試樣捕捉過氧化氫(H2O2)的能力:利用分光光度計檢測過氧化氫與試樣作用後吸光值的變化,可推定試樣補捉過氧化氫的能力。
  5. 試樣清除超氧陰離子(superoxide anion)能力:以分光光度計偵測超氧陰離子與試樣反應後吸光值的變化,可檢定試樣清除超氧陰離子的能力。
  6. 試樣螯合亞鐵離子能力:以分光光度計偵測亞鐵離子與抗氧化劑反應生成錯化合物後,吸光值的變化,可檢定試樣螯合亞鐵離子能力。
  1. 研究設備器材
  1. 設備器材:
  2. 燒杯 錐形瓶 直徑30mm試管

    直徑15mm試管 量筒 滴管

    數位滴定器 分注器 烘箱

    恆溫水槽 微量天平 磁攪拌器

    磨粹機 離心機 減壓蒸餾裝置

    分光光度計

  3. 藥品:

醋酸 氯仿 硫代硫酸鈉

碘化鉀 澱粉 過氧化氫

Vitamin E 紅辣椒 辣椒素(Capsaicin

辣椒紅(Capsanthin 甲醇 赤血鹽

磷酸二氫鈉 磷酸氫二鈉 三氯醋酸

氯化鐵 氯化亞鐵 ferrozine

BHT

, -diphenyl, -picrylhydrazylDPPH

phenazine methosulphatePMS nitroblue tetrazoliumNBT

dihydromicotineamidadenibe dinucleotideNADH

  1. 研究過程或方法
  1. 文獻探討

自由基、活性氧和抗氧化劑這幾個名詞,近年來在報章、雜誌上經常出現,廣受注目的原因是許多研究報導指出,自由基、活性氧在許多疾病﹙如老化、癌症、心血管疾病﹚的發展上扮演極重要的角色。

人體在正常代謝過程中會產生自由基活性氧,所謂自由基是指帶有一個或多個不成對電子不穩定的物種﹙species﹚,活性氧則為人體代謝產生反應活性較基態氧強的含氧物種;而一些外來的物質如藥物、致癌物及生活壓力在體內代謝過程中也會產生自由基與活性氧,這些物質會進而攻擊細胞膜、細胞組織並危害細胞核內基因物質,再近一步傷害細胞引發病變,甚至死亡。

雖然自由基與活性氧會造成生物體細胞的損害,甚至導致死亡,但在正常狀況下,生物體本身具有抗氧化防禦系統,產生抗氧化酵素及抗氧化物來移除自由基與活性氧,並由修護系統修補所引發的傷害。

本實驗以辣椒來研究其對抗氧化性及清除自由基、活性氧及螯合金屬離子的能力。其研究之架構,即針對圖一、活性氧對生物體的傷害及其防禦系統1),進行實驗。

  1. 還原力、光照效應及捕捉過氧化氫(H2O2)能力的檢測,在查證試樣是否具有良好的預防型抗氧化劑功能。
  2. 清除(DPPH)自由基的能力及清除超氧陰離子能力,表示試樣的自由基清除型抗氧化劑功能的強弱。
  3. 亞鐵離子極易與過氧化氫作用,產生氫氧自由基,促進油脂氧化,進而損害到人體健康,螯合亞鐵離子能力,在查證試樣阻止亞鐵離子與過氧化氫、超氧陰離子作用能力。
  1. 實驗原理
  1. 油脂自氧化反應

一般油脂其主要組成包含:飽和脂肪酸(不帶雙鍵)及不飽和脂肪酸(分子中具有雙鍵構造)的甘油酯;油脂在室溫下與氧結合,引起自氧化反應,此反應,受氧氣分壓、水份、光照、熱、酵素、重金屬離子及抗/助氧化劑之存在,而影響其反應速率;其中不飽和脂肪酸或含不飽和脂肪酸的油脂,隨自氧化反應作用,初期產生過氧化物,然後再分解成揮發性的醛類及酮類,此為油脂酸敗的原因。

  1. 油脂自氧化反應機制
  2. Farmer等人所題出之「自由基連鎖理論」,說明不飽和油脂自氧化反應機構,其反應機構分為四個基本階段:起始期(Initiation連鎖傳導期(Chain Propagation連鎖分支期(Chain Branching)及終止期(Termination

    1. 起始期

不飽和油脂雙鍵上的碳氫化合物,受到其他化學活性物質作用,移去氫原子而形成一自由基(free radical),此步驟通常非常緩慢,是此類反應的決定步驟:

1RH R• + •H

  1. 連鎖傳導期
  2. 此階段的反應含一系列過氧化基及新自由基的生成:

    2R• + O2 ROO•

    3ROO• +RH ROOH + R•

  3. 連鎖分支期
  4. 此階段為過氧化物分解產生新過氧化基及自由基,與傳導期並行,均屬於連鎖反應:

    4ROOH RO• + •OH

    52ROOH ROO• + RO• + H2O

  5. 終止期

在此反應階段,兩個自由基結合產生非自由基產物而使反應終止:

6R•R• RR

7R•ROO• ROOR

8ROO•ROO• ROORO2

etc.

 

  1. 抗氧化劑
  2. 某些物質常添加至食用油中,以減緩油脂自氧化反應之進行,達到保存食用油的目的,此類物質稱為抗氧化劑。一般抗氧化劑(AH)為氫原子供應者(H•),或自由基接受者,其反應進行如下:

    1R•AH RHA•

    RO•AH ROHA•

    ROO•AH ROOHA•

    2R•A• RA

    RO•A• ROA

    ROO•A• ROOA

    抗氧化劑與自由基作用,產生穩定化合物,自身生成的自由基再與其他自由基結合成穩定化合物,終止自由基之連鎖反應,抑止自氧化反應的進行。

  3. 過氧化價的檢定2

油脂中過氧化物,依碘滴定法測定其含量:

ROOH2KI ROHI2K2O

I2+澱粉試液 藍色

I22Na2S2O3 2NaINa2S4O6(藍色消失)

  1. 還原力測定3
  2. 還原力的測定是參考Oyaizu的方法,其原理即試樣將赤血鹽﹙K3Fe (CN)6﹚還原成黃血鹽﹙K4Fe (CN)6﹚,黃血鹽再與Fe3+作用,生成普魯士藍,在700 nm波長測定吸光值,以檢測普魯士藍之生成量,作為試樣的還原力,吸光值愈高,表示試樣還原力愈強。

    K3Fe (CN)6 + Sample o _ K4Fe (CN)6 + Sample-oxide

    3K4Fe (CN)6 +4 Fe3+ o _ Fe4 [Fe (CN)6] 3 + 12K+

  3. 清除DPPH自由基能力測定3
  4. 參考Shimada的方法,測定清除DPPH自由基的能力,因DPPH是較為安定的自由基,實驗上所採用的 DPPH甲醇溶液為紫蘿蘭色﹙violet﹚在517 nm下有強的吸光值,若與試樣結合,將會降低吸光值,由此藉以判斷試樣清除DPPH自由基的能力,其吸光值愈低,表示試樣清除DPPH自由基的能力愈強。

    DPPH• + AH o _ DPPH2 + A•

    Violet decolorized

  5. 捕捉過氧化氫的能力測定1
  6. 捕捉過氧化氫能力的測定是參考Ruch的方法,其原理為H2O2230 nm波長時有最大吸光值,若與試樣反應,其吸光值將會降低,因此其吸光值愈低,表示試樣捕捉過氧化氫的能力愈強。

  7. 清除超氧陰離子能力測定3
  8. 參考RobakGryglewski的方法,測定清除超氧陰離子的能力,其原理為在非酵素系統中,藉由phenazine methosulphatePMS)與dihydromicotineamidadenibe dinucleotideNADH)作用生成超氧陰離子,再進一步將nitroblue tetrazoliumNBT)還原成藍黑色產物,此化合物在560 nm波長時有最大吸光值,若試樣與超氧陰離子反應,減少藍黑色產物產生,其吸光值將會降低,因此其吸光值愈低,表示試樣清除超氧陰離子的能力愈強。。

  9. 螯合亞鐵離子能力測定3

參考Dinis的方法,測定螯合亞鐵離子的能力,實驗原理為在甲醇溶液中,藉ferrozineFe2+螯合,產生ferrozine- Fe2+錯化合物為鮮紅色,在562 nm下有強的吸光值,若Fe2+與試樣結合,減少ferrozine- Fe2+的生成,將會降低吸光值,由此藉以判斷試樣螯合亞鐵離子的能力,其吸光值愈低,表示試樣清螯合亞鐵離子的能力愈強。

  1. 實驗方法
  1. 試樣製備
    1. 將市場採購之新鮮辣椒,分剖成辣椒皮、辣椒肉、辣椒子,置於陽光下曝曬乾燥後,再以研磨機(台中榮聰鐵工廠製)。磨成粉末。
    2. 以微量天平稱樣品5g,以100 mL正己烷溶劑萃取一次後,經濾紙過濾後之殘渣,再以以100 mL正己烷萃取一次,每次萃取均經24小時攪拌,混合兩次得萃取液,以減壓蒸餾至濃稠狀,重複萃取、減壓蒸餾三~四次,將所得試樣混合收集儲存於冰箱備用。進行實驗前先以甲醇調整試樣萃取物至試驗所需之濃度。
  1. 抗氧化活性測定
    1. 秤紅辣椒及各部分粉末各1g,分別置於4個燒杯中,且每個燒杯中加入20g大豆油,時時攪拌經一日後,吸取上層萃取液4g,作為試樣。
    2. 4g試樣﹙紅辣椒、紅辣椒皮、紅辣椒肉、紅辣椒子﹚分別與大豆油36g混合,置於60℃恆溫水槽進行自氧化反應,每隔一日取樣一次,利用Na2S2O3滴定油脂中過氧化價變化。
    3. ﹙若做高溫實驗:則將等量辣椒先經高溫油炸處理處理;做光照實驗:則反應置於暗室。﹚

    4. 滴定方法3):
    5. ㄅ、從恆溫水槽或烘箱中取出待測油脂,每種待測油各從微量天枰量取5g至錐形瓶中。

      ㄆ、將待測油脂置通風櫥中,先加入25ml已配好的醋酸、氯仿(醋酸:氯仿=32 V/V)混合液;再滴入約10滴的飽和碘化鉀溶液。

      ㄇ、經一分鐘的攪拌後,倒入25ml的去離子水攪拌均勻後。

      ㄈ、以0.01N的硫代硫酸鈉溶液開始滴定至顏色變淡,再加入10滴澱粉液作指示劑,滴定至油脂顏色不再改變為止。

    6. 過氧化價之計算

此處:S=滴定所消耗之硫代硫酸鈉mL

N=硫代硫酸鈉之當量濃度

W=秤取試樣之重量(g

*以下試樣均為:BHTVitamin E、辣椒素、辣椒紅、紅辣椒、紅辣椒皮、紅辣椒肉及紅辣椒子

  1. 還原力測定
  1. 5mL濃度分別為0.20.40.60.81.0 mg/mL之試樣甲醇溶液,分別加入5mL 0.2M磷酸緩衝溶液(pH 6.6)及1%赤血鹽於50℃水浴中20分鐘。
  2. 將上述溶液取出快速冷卻,加入10%三氯醋酸5mL,以3000 rpm離心10分鐘,取上層液5mL加入去離子水5mL0.1%氯化鐵1mL,混合均勻,反應10分鐘。
  3. 以分光光度計,在700nm波長下,測定其吸光值。
  1. 清除DPPH自由基能力測定
  1. 4mL之試樣甲醇溶液(濃度為 2.5 ~20 g/mL),分別加入新鮮配製之0.4mM DPPH甲醇溶液1mL,呈深紫藍色,混合均勻,反應10分鐘。
  2. 以分光光度計,在517nm波長下,測定其吸光值。(DPPH自由基清除能力 % =[(控制組在517nm下吸光值-試樣在517nm下吸光值)/控制組在517nm下吸光值] x 100
  1. 捕捉過氧化氫的能力測定
    1. pH 7.4Phosphate Buffer Saline配製4mM過氧化氫(H2O2)溶液。
    2. 取上述溶液2mL分別加入2mL試樣甲醇溶液(濃度為10 ~50 g/mL),混合均勻。
    3. 以分光光度計,在單230nm波長下,測定其吸光值。(過氧化氫補捉能力 % =[(控制組在230nm下吸光值-試樣在230nm下吸光值)/控制組在230nm下吸光值] x 100

pH 7.4 Phosphate Buffer Saline之製備

CaCl2 0.1 g/L KH2PO4 0.2 g/L MgCl2.6H2O 0.1 g/L

KCl 0.2 g/L NaCl 8.0 g/L Na2HPO4.7H2O 2.16 g/L

  1. 清除超氧陰離子的能力測定4
    1. 1mL之試樣甲醇溶液(濃度為 1 ~5 g/mL),依序分別加入等體積的300 M nitroblue tetrazoliumNBT)、120 M phenazine methosulphatePMS)、936 M dihydromicotineamidadenibe dinucleotideNADH)溶液。
    2. 室溫下靜置5分鐘,再以分光光度計,在560nm波長下,測定其吸光值。(清除超氧陰離子能力 % =[(控制組在560nm下吸光值-試樣在560nm下吸光值)/控制組在560nm下吸光值] x 100
  1. 螯合亞鐵離子能力的測定4
    1. 4.7mL之試樣甲醇溶液(濃度為 1 ~5 g/mL),加入0.1m M FeCl2·4H2O(濃度2mM),30秒後再加入0.2mLferrozine(濃度5mM)溶液。
    2. 室溫下靜置反應10分鐘,再以分光光度計,在562nm波長下,測定其吸光值。(螯合亞鐵離子能力 % = [(控制組在562nm下吸光值-試樣在562nm下吸光值)/控制組在562nm下吸光值] x 100
  1. 研究結果
  1. 辣椒之相對抗氧化活性
  1. 由圖二之一/二之二得知:辣椒素、辣椒紅均具有相當不錯的抗氧化性;紅辣椒可作為大豆油抗氧化劑用,其各部份的抗氧化性,以紅辣椒肉的效果最佳,再依次為紅辣椒皮、紅辣椒、紅辣椒子。
  2. 圖三為將紅辣椒於約180℃油炸後的油作抗氧化劑,實驗發現其抗氧化效果普遍提高,抗氧化效力依序為:紅辣椒肉>紅辣椒子>紅辣椒>紅辣椒皮。
  3. 由圖四可看出:辣椒紅隔絕光源後,其抗氧化力,幾乎消失,顯然其抗氧化力,主要來於抗光氧化作用。
  4. 圖四之一/二表示:光線對紅辣椒抗氧化的效應,以紅辣椒皮的影響最為顯著,紅辣椒皮原有抗氧化作用,隔絕光源後,其抗氧化力,幾乎消失,其餘紅辣椒肉、紅辣椒子、紅辣椒則不受影響。
  1. 辣椒之還原力
  1. 圖五之一顯示:各抗氧化劑的還原力隨著添加劑量的增加而增加,其還原力大小依序為:BHT>辣椒素>Vit. E>辣椒紅,仍然以以往常用的BHT最強,但辣椒素還原力卻較目前使用最多的抗氧化劑Vit. E高。
  2. 圖五之二表示:紅辣椒各部份萃取物的還原力,除了紅辣椒肉較辣椒紅強外,一般而言,還原力較弱,其大小順序為:紅辣椒肉>紅辣椒皮>紅辣椒>紅辣椒子。
  1. 紅辣椒清除(DPPH)自由基能力
  1. 辣椒紅及紅辣椒皮、紅辣椒等正己烷萃取物為深色物質,反應後所測得吸光值,高於對照組DPPH溶液吸光值,相對清除自由基能力為負值。
  2. 圖六之一為對於淡(或無)色試樣在較低濃度(50μg/mL以下)的(DPPH)自由基清除能力,隨著添加樣品劑量的增加而增加,其清除力大小依次為:BHT>Vit. E >辣椒素>紅辣椒肉。
  3. 圖六之二為減除辣椒紅及紅辣椒皮、紅辣椒等顏色的干擾,將試樣濃度調低10倍(1~5μg/mL)的結果,赫然發現:紅辣椒各部份均有清除(DPPH)自由基的能力,其清除力大小依次為:紅辣椒肉>(辣椒素) 紅辣椒>紅辣椒皮>(辣椒紅)>紅辣椒子。
  4. 圖六之三顯示:試樣在高濃度(500μg/mL)時,BHTVit. E及辣椒素清除(DPPH)自由基能力大致不相上下,反應十分鐘後,可清除(DPPH)自由基達83%~84%
  1. 紅辣椒捕捉過氧化氫(H2O2)能力
  1. 辣椒紅與紅辣椒正己烷萃取物均為深色物質,反應後仍留有原物質顏色,以其所測得吸光值,計算其捕捉過氧化氫能力分別高達133%169%,顯然不合理。
  2. 由圖七可看出,其餘淡(或無)色物質,均有良好捕捉過氧化氫能力,其大小順序為:辣椒素> BHT>紅辣椒肉> >紅辣椒子Vit. E
  1. 紅辣椒清除超氧陰離子的能力
  1. 圖八之一表示不同抗氧化劑清除超氧陰離子能力,其大小順序為: BHTl Vit. E>辣椒素> 辣椒紅;濃度為5μg/mL時,其清除超氧陰離子能力均低於20%
  2. 由圖八之二可看出,紅辣椒有良好的清除超氧陰離子能力,其大小順序為:紅辣椒肉> 紅辣椒子>紅辣椒.>紅辣椒皮;濃度為5μg/mL時,其清除超氧陰離子能力均高於20%,其中紅辣椒肉高達30%
  1. 紅辣椒螯合亞鐵離子的能力
  1. 圖九之一為四種不同抗氧化劑螯合亞鐵離子的能力,其中以辣椒紅17.6%最好,辣椒素9.9%最差,其相對大小順序為:辣椒紅>BHT >Vit.E>辣椒素。
  2. 圖九之二顯示辣椒正己烷萃取物螯合亞鐵離子能力,除紅辣椒肉外,其餘紅辣椒各部份正己烷萃取物,均具有很好的螯合亞鐵離子能力,其螯合能力大小為紅辣椒>紅辣椒子>紅辣椒皮>紅辣椒肉,其中5μg/mL濃度,紅辣椒螯合能力達28.3%

 

  1. 討論及應用
  1. 辣椒之相對抗氧化活性(RA4
  1. 除了由過氧化價的變化(POV)及圖形,可獲得紅辣椒的抗氧化效用外,再佐以線性迴歸法求其相對抗氧化活性,來評估辣椒的抗氧化效力。
  2. SC-SA


    RA % = x 100

    SC

    此處:

    SC:為對照組油脂過氧化價圖形經線性迴歸法所得直線之斜率

    SA:為油脂加抗氧化劑後過氧化價圖形經線性迴歸法所得直線之斜率

    試樣

    紅辣椒(全)

    紅辣椒(皮)

    紅辣椒(肉)

    紅辣椒(子)

    BHT

    Vit. E

    辣椒素

    辣椒紅

    RA%

    7.8

    11.9

    18.5

    4.5

    36.3*

    13.95*

    21.78

    12.82

    *:數據來自作者去年全國科展作品

    紅辣椒各部份相對抗氧化活性依次為:紅辣椒肉18.5、紅辣椒皮11.9、紅辣椒7.8、紅辣椒子4.5結果與圖形觀察的一致,以紅辣椒肉的效果最佳,其中辣椒素21.78又較Vit. E高。

  3. 紅辣椒的抗氧化效力,與其組成有關:含有微量類胡蘿蔔素(Carotenoids類黃酮素(Flavonoids辣椒素及Vit. EVit C等物質,其中最特殊的是辣椒素及辣椒紅,為別的植物所無,辣椒素存於辣椒肉中,辣椒紅則在辣椒皮中,因此瞭解這些物質結構,對於其具有抗氧化活性也就瞭然。
  1. 紅辣椒皮含有大量辣椒紅,屬於類胡蘿蔔素,結構與β-Carotene相似,已知β-Carotene具有相當好的抗光氧化作用,而紅辣椒皮在暗室中實驗,所得相對抗氧化活性由11.9降為0.86,證明紅辣椒皮(辣椒紅則由12.32 降為1.55 )的抗氧化性,與β-Carotene相同,主要在於抗光氧化作用。
  2. 青辣椒皮的相對抗氧化活性為負值(數據未附),其與紅辣椒皮最大區別,在於青辣椒皮含有大量葉綠素(Chlorophylls),已知其為光敏劑,會吸收光能成激發狀態,再將能量轉移給基態氧分子,形成高能單氧分子(Singlet Oxygen),促進油脂氧化反應,故有助氧化作用,而在暗室中實驗,隔絕光源,相對抗氧化活性變為正值(數據未附),具抗氧化效力。

    以下說明光氧化作用及類胡蘿蔔素carotenoids (Cars)之抗光氧化作用5):光氧化作用可分成二種型態:光所引起的油脂氧化作用主要是經過光敏劑(photosensitizer , Sen)的作用,光敏劑吸收光源後成為高能激發狀態,在激發狀態之光敏劑,經能量交換作用變成三態介質,直接吸收不飽和脂肪酸氫原子,將其轉變成自由基型態的脂肪酸;再與氧作用,生成過氧化物,(此種型態反應稱為Type 反應);另外三態光敏介質在氧分子充分條件下,可將能量傳給基態三氧分子(3O2),形成高能單氧分子(1O2),(此種型態反應稱為Type 反應),單氧分子可直接與不飽和脂肪酸反應生成過氧化物。

    Sen hν Sen*


    Type Sen*RH SenH•R• O2 ROOHSen


    Type Sen*3O2 Sen1O2


    1O2RH ROOH

    類胡蘿蔔素carotenoids (Cars)能抑止光自氧化反應之原因在於,它會經Type 反應,所生成之單氧分子 (1O2),並將其能量移轉至自己(類胡蘿蔔素)本身後,單氧分子就會恢復成基態三氧分子 (3O2),類胡蘿蔔素吸收之能量再以輻射方式釋出。

    1O2 3O2 輻射釋

    Cars Cars* Cars

    出能量

    此種類胡蘿蔔素驟冷效應(Quenching effect , 1O2 3O2)相當快速,同時其也阻止激態的光敏介質將能量移轉至3O2,因此類胡蘿蔔素在光照下是相當適合的抗氧化劑,能抑止Type 反應之油脂自氧化反應。

  3. 以紅辣椒於180℃油炸處理後的紅油作抗氧化劑實驗,其相對抗氧化活性普遍提昇,原因為高溫狀況下,紅辣椒組成中各種抗氧化物質,在油中溶解度增加,再以此作抗氧化劑用,自然抗氧化活性變佳,民間經驗辣椒紅油,不易變壞,得到科學證明。
  1. 紅辣椒之還原力
  1. 紅辣椒及各部份還原力的大小和其抗氧化性的趨勢一致,也就是各種辣椒試樣均能提供電子,與自由基反應,使其轉變成穩定的產物,以阻止油脂自氧化;而紅辣椒肉之還原力比純物質辣椒紅優異,應該歸功於其所含辣椒素成份。
  2. 紅辣椒皮相對抗氧化活性為11.9Vit. E則是13.95400ppm數據來自作者去年全國科展);但兩者的還原力在濃度1 mg/mL700nm波長的吸光值分別為:紅辣椒肉0.25Vit. E 1.0,結果顯然與抗氧化效力有出入,因此物質抗氧化力,不完全來自還原力的大小,尚受其他因素影響,例如:清除自由基能力捕捉過氧化氫(H2O2)能力捕捉超氧陰離子能力等
  1. 紅辣椒清除(DPPH)自由基能力
  1. 辣椒的顏色影響實驗的結果:辣椒紅(深紅)、紅辣椒皮(深紅)、紅辣椒(紅棕)等,反應後剩下物質的顏色與DPPH溶液顏色(紫蘿蘭)相互干擾,使得所測得吸光值,比對照組甲醇DPPH溶液高,無法直接獲得其清除自由基的能力,對高濃度紅辣椒皮更是明顯,其吸光值大於儀器吸光值上限3.455
  2. 比較同濃度有顏色的紅辣椒、紅辣椒皮的反應,隨時間增加其吸光值相對下降,證明其繼續與(DPPH)自由基作用,只是無法直接定量測出清除(DPPH)自由基的能力;後將試樣濃度調低10倍(1~5μg/mL)重做實驗,在濃度為5μg/mL時,可分辨出有顏色的紅辣椒,其清除(DPPH)自由基的能力大小,紅辣椒肉可達11.4%(辣椒素為10.4%),紅辣椒10.6%,紅辣椒皮8.8%(辣椒紅為6.2%),紅辣椒子5.8%,效果相當不錯。
  1. 紅辣椒捕捉過氧化氫能力
  1. 實驗的結果顯示:辣椒紅、紅辣椒等捕捉過氧化氫能力,竟然超過100%,顯然不合理,表示辣椒的深顏色影響實驗的結果,使得所測吸光值偏低所致。
  2. 在試樣濃度為50μg/mL時,試樣對過氧化氫捕捉率依次為辣椒素(64.4%)>BHT54.4%)>紅辣椒肉(45.5%)>紅辣椒子(41.8%)≒Vit. E40.8%),紅辣椒肉、紅辣椒子都具有相當不錯的過氧化氫捕捉力。
  1. 紅辣椒清除超氧陰離子的能力
  1. 紅辣椒肉、紅辣椒皮、紅辣椒、紅辣椒子等試樣濃度即使在低濃度5μg/mL時,其清除超氧陰離子能力,也能達到29.5%23.1%24.3%26.8%,具有極佳的清除超氧陰離子效果。
  2. 比較紅辣椒肉、紅辣椒皮與其主要成分辣椒素、辣椒紅清除超氧陰離子的能力,發現前者清除效果大於後者兩倍,顯然,紅辣椒肉、皮,清除超氧陰離子的能力,不完全決定於其主要成分中,其餘的成分也有很大的影響力,如類黃酮素,具有極強的清除超氧陰離子的能力。類黃酮素為多酚類結構,此種結構具有清除各類自由基的理想構造,因此強化紅辣椒肉、紅辣椒皮清除超氧陰離子的能力。
  1. 紅辣椒螯合亞鐵離子的能力
  1. 濃度為5μg/mL時,紅辣椒、紅辣椒子、紅辣椒皮、紅辣椒肉等試樣,其螯合亞鐵離子能力,分別為28.3%25.1%17.4%10.3%,紅辣椒肉在抗氧化性、還原力、清除自由基、過氧化氫、超氧陰離子等方面表現優異,但很顯然,在螯合亞鐵離子能力則不佳。

2.試樣螯合亞鐵離子能力似乎與清除自由基能力無關,但人體血紅素中含有Fe2+離子,在代謝過程中與氧作用產生超氧陰離子

Fe2+ + O2 Fe3+ + O2·

也容易與代謝過程中產生的過氧化氫反應,生成活性極強的氫氧自由基(·OH,再與脂質作用產生脂質過氧化物,損害細胞,影響人體健康


Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH + ·OH

因此試樣螯合亞鐵離子的能力,可抑止超氧陰離子、氫氧自由基的產生,間接降低活性氧的生成。

  1. 紅辣椒、紅辣椒子、紅辣椒皮等試樣,其螯合亞鐵離子能力,與其所含的成分,如類黃酮素有關,有研究指出:類黃酮素的特殊立體結構,使其具有超強螯合亞鐵離子能力。
  1. 應用

由於油脂氧化產生的自由基、活性氧與人類多種疾病有關,尤其是心臟血管方面、癌症及老化等與年齡有關的疾病,近年來非常流行的健康食品,例如:葡萄子、銀杏等萃取物,強調具有防止上述疾病的功能,本研究則希望更進一步由日常飲食著手,尋求有效抗氧化性的食用植物,以辣椒進行本實驗,其結果顯示:

  1. BHT,此傳統的抗氧化劑,就抗氧化效果來說,的確十分優良,但由於長期食用有致癌的疑慮,故近來以較少使用,取而代之的是Vit. E,但實驗發現,辣椒的整體抗氧化性竟超過Vit. E,可見辣椒的確是一項極具潛力推廣價值的天然抗氧化劑。
  2. 辣椒各部份中,以辣椒肉具最佳抗氧化效果,對嗜辣族而言,這是一個不錯的選擇。
  3. 辣椒經高溫油炸處理後,抗氧化性增強,不但增長保存期限,又有益健康,故紅油是一種值得推薦的調味品。
  4. 未加熱時,辣椒皮的抗氧化效力高過整條辣椒,不敢食辣的人,可選擇將辣椒肉、子去掉,只食用未經高溫處理的辣椒皮部分,如製作成辣椒沙拉,不但色彩美觀,還兼具有保健的功效。

*故常食用辣椒補充天然抗氧化物,以減少人體中過量的活性氧,對於維持身體之氧化平衡將有所助益,並達預防保健的目的,

  1. 結論
  1. 紅辣椒皮中含有大量辣椒紅,屬於類胡蘿蔔素,其抗氧化效力主要來自抗光氧化作用,在暗室中實驗,所得相對抗氧化活性由11.9降為0.86,可得證明。
  2. 紅辣椒及其各部份之紅油(以高溫油炸所得),其相對抗氧化活性普遍提昇,民間經驗辣椒紅油,不易變壞,得到科學證明。
  3. 綜合各實驗結果顯示:
  4. 1.紅辣椒及其各部份之正己烷萃取物中,以紅辣椒肉的抗氧化性最佳,甚至優於Vit. E,而在抗氧化機制方面,除螯合亞鐵離子能力較差外,在其他能力方面表現非凡。

    2.紅辣椒、紅辣椒皮、紅辣椒子,在清除超氧陰離子、螯合亞鐵離子能力等抗氧化機制方面,比一般常用的抗氧化劑BHTVit. E強。

    因此整體而言,紅辣椒肉、紅辣椒及紅辣椒皮均是安全的天然抗氧化物。

  5. 1.以反應機制來看:紅辣椒肉是良好的預防型自由基清除型抗氧化劑,不過螯合亞鐵離子能力不佳;紅辣椒比紅辣椒肉略差也是很好的預防型抗及自由基清除型抗氧化劑,但螯合亞鐵離子能力最強
  6. 2.由整體抗氧化性來看:其效果依序為紅辣椒肉>紅辣椒皮>紅辣椒>紅辣椒子。

  7. 由本研究結果看出,辣椒此一為人所喜愛的食物具有良好的抗氧化能力,對於心臟血管方面、癌症及老化等病症,相信有防止效果,如按照「應用」中所建議的方法食用,將會是一項既便宜、實用,又討人喜愛的健康食物。

 

 

 

 

 

  1. 參考資料
  1. 張明照 檸檬葉之抗氧化性 屏東科技大學食品科學系碩士論文(1999
  2. 食用油脂的過氧化價檢驗法 中國國家標準 經濟部中央標準局 1983
  3. 劉伯康、陳惠英、顏國欽 數種傳統食用植物甲醇萃取物抗氧化力之研究 中國農業化學會誌 371):105-116 1999
  4. Saito, H.,and Ishihara, K., Antioxidant Activity and Active Sites of Phospholipids as Antioxidants, J.Am..Oil Chem. Soc. 74 1531-15361997
  5. Belitz ,H.-D.,and Grosch ,W. Food Chemistry Chap.3 Lipids p.p.149~1801986

 

 

 

 

 

 

  1. 致謝
  1. 感謝國立中興大學食品科學研究所顏國欽教授、洪千雅小姐提供試藥及實驗方法。
  2. 感謝國立屏東科技大學食品科學研究所黃卓治所長提供諮詢,吳明昌教授、蔡碧仁副教授提供試藥。
  3. 感謝中央研究院化學研究所呂光烈副所長協助文獻蒐集。
  4. 感謝高師大化學系楊慶成教授、郭志彬老師提供儀器。