山楂的果实营养全面且丰富，市场上使用的山楂包括北山楂(Crataegus pinnatifida)、南山楂(野山楂，Crataegus cuneata)、广山楂、云山楂等多个品种，其中以北山楂、南山楂(野山楂)应用最多，分布最广。在功效上，南山楂以行气散瘀，收敛止泻为主；北山楂以消食化积为主[1-2]。山楂中的主要功能性成分包括黄酮类化合物、有机酸、黄烷及其聚合物、微量元素及氨基酸等[3-6]，其中有机酸主要为柠檬酸、山楂酸、熊果酸、棕榈酸、硬脂酸等[7]。

山楂的助消化机理研究，国内外均有一些报道，近年的研究结果显示，山楂水提物不仅能够促进胃肠平滑肌收缩，而且口服山楂液能增加胃中消化酶的分泌，增强酶的活性，促进肠胃的消化功能[8]。山楂助消化的机理主要包括3点。1)山楂中的维生素C具有增加食欲的作用，有机酸等成分可以促进胃液及胰液的分泌，从而起到助消化的作用[9-11]；2)山楂中的有机酸和黄酮类，可提高淀粉酶活性，起到助消化作用[12-13]；3)山楂可以加快胃肠排空速度[14-16]。

山楂的种类不同，则功效不同，并且人体肠道内的环境亦非常复杂，温度、pH值和离子等因素对人体内源淀粉酶的活性影响较大。目前，从消化道内源酶的角度出发，考查离子环境等因素对山楂与淀粉酶反应体系的研究少有报道。因此，本课题分别以南、北山楂为实验材料，研究不同提取温度(30、60、80 ℃)下制备的山楂提取液，分别在不同的反应温度(25、37、45 ℃)、不同的pH值(6.5、6.8)和离子条件下与消化道内源淀粉酶作用后，山楂水提液对淀粉酶活性的影响。通过测定各种因素影响下，淀粉酶与山楂提取液反应前后酶活的变化，来探讨山楂是否可通过提高淀粉酶的活性来达到助消化效果，从而为山楂开胃和消食的机理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 原料与设备

本实验所采用的材料均为食品级，试剂均为化学纯，详情见表1；本实验所采用的仪器设备详情见表2。

1.2 实验方法

1.2.1 实验流程

实验流程为：糊化的淀粉加酶和山楂在振荡器中反应30 min→煮沸10 min灭酶活→过滤取样→据葡萄糖试剂盒测定葡萄糖含量→紫外分光光度计测吸光度并计算。

1.2.2 山楂水提液的制备

准确称取山楂50 g置于三角瓶中，按料液比1∶5加入250 mL蒸馏水，然后将三角瓶置于水浴锅中，温度分别保持在30、60、80 ℃，用玻璃棒搅拌，浸提30 min，浸提液经过2次脱脂棉过滤和2次定性滤纸过滤后，定容到250 mL容量瓶中，待用。

1.2.3 缓冲溶液的配制

1) 准确称取31.2 g NaH2PO4·2H2O置于1 000 mL烧杯中，再加入900 mL蒸馏水，充分搅拌溶解，最终定容在1 000 mL的容量瓶中，得到0.2 mol/L磷酸二氢钠溶液。

2) 准确称取61.632 g Na2HPO4·12H2O置于1 000 mL烧杯中，再加入900 mL蒸馏水，加热溶解，冷却后定容在1 000 mL的容量瓶中，得到0.2 mol/L磷酸氢二钠溶液。

3) 在25 ℃下，准确量取0.2 mol/L NaH2PO4溶液68.5 mL和0.2 mol/L Na2HPO4溶液31.5 mL，混合后再加400 mL蒸馏水，最终得到pH值为6.5，0.05 mol/L的磷酸盐缓冲溶液，密封待用。

1.2.4 淀粉溶液的制备

准确称取4 g淀粉置于烧杯中，再加入pH值为6.5、浓度为0.05 mol/L的磷酸盐缓冲液90 mL，然后放入70 ℃水浴锅中搅拌糊化30 min，最后加入缓冲液至100 mL，搅拌均匀，最终得到质量浓度为0.04 g/mL的淀粉溶液。

1.2.5 淀粉酶溶液的配制

取出适量淀粉酶制剂于研钵中研磨，然后准确称取0.5 g置于烧杯中，并用适量缓冲溶液溶解，然后在转速为4 000 r/min的条件下离心10 min，取上清液。 得到的上清液再经定量滤纸过滤，最后定容于25 mL容量瓶中，即为0.02 g/mL淀粉酶溶液，现配现用。

1.2.6 淀粉消化率的测定方法

1.2.6.1 淀粉酶水解淀粉反应

量取10 mL淀粉溶液于50 mL小烧杯中，加入1 mL淀粉酶溶液和1 mL山楂水提液混匀，分别设置不同的温度，在恒温培养振荡器中反应30 min，然后放入沸水浴中灭酶10 min，终止反应后用定性滤纸过滤，得到澄清的滤液。最后采用葡萄糖试剂盒测定生成的葡萄糖量。

1.2.6.2 葡萄糖测定方法

按照葡萄糖试剂盒的说明进行操作。

1)试剂工作液配制：将葡萄糖试剂盒中提供的标准工作液500 μL R1和500 μL R2混合均匀。

2)实验条件如表3。

3)样品测定具体操作步骤及样品校准见表4。将工作液充分混匀后，在37 ℃水浴锅中反应15 min，显色后(颜色至少可稳定2 h)在波长505 nm处，以空白管调零，读取校准管和样本管的吸光度值(A)。

4)葡萄糖含量按照试剂盒提供的式(1)计算。

(1)

式(1)中，x为葡萄糖浓度，mmol/L;A1为样品管吸光度；A2为校准管吸光度；5.55为校准管葡萄糖浓度，mmol/L。

5)温度和pH值单因素实验的样品中葡萄糖含量计算如式(2)。

Y1=X×12×10-3，

(2)

式(2)中，Y1为样品中葡萄糖含量，mmol；X为反应后溶液中的葡萄糖浓度，mmol/L；12×10-3为样品的总体积，L。

6)离子因素实验样品中葡萄糖含量计算如式(3)。

Y2=X×13×10-3，

(3)

式(3)中，Y2为样品中葡萄糖含量，mmol；X为反应后溶液中的葡萄糖浓度，mmol/L；13×10-3为样品的总体积，L。

1.2.7 实验设计

每个样品作2个平行，每个平行取样2个。实验中为减少葡萄糖浓度因液体体积不同而引起的变化，用缓冲溶液补足体积，使测试样品溶液体积相同。各测定管的反应体系如下：

样品组：10 mL淀粉+1 mL淀粉酶+1 mL山楂液；10 mL淀粉+1 mL淀粉酶+1 mL山楂液溶液；10 mL淀粉+1 mL淀粉酶+1 mL山楂液+1 mL Zn2+溶液。

对照组：10 mL淀粉+1 mL淀粉酶+1 mL缓冲液。

空白组：1 mL山楂液+11 mL缓冲液。

2 结果与分析

2.1 反应温度对山楂与淀粉酶相互作用的影响

不同反应温度对淀粉酶与南山楂、北山楂相互作用的影响结果分别见表5和表6。

表5显示，在反应温度依次递增(分别为25、37、45 ℃)的条件下，淀粉酶与南山楂的30 ℃水提液相互作用后，水解淀粉生成的葡萄糖量依次递减；而60 ℃提取的南山楂水溶液使淀粉酶水解淀粉生成的葡萄糖量呈现递增趋势。其中，在37 ℃的反应条件下，淀粉酶与南山楂的80 ℃提取水溶液相互作用后，水解淀粉生成的葡萄糖量最少。

由表6可见，在37 ℃反应条件下，淀粉酶与北山楂的60 ℃提取水溶液作用生成的葡萄糖量较其他2组多，且随着反应温度的升高生成的葡萄糖量依次递增。根据刘霞等[17]的研究，60 ℃提取得到的北山楂溶液中有机酸总含量最多。由此推测山楂提取液中的大量有机酸改变了环境的pH值，从而使淀粉酶的活性中心更活跃，从而提升了消化酶的活性。

1)样品组反应体系为淀粉+淀粉酶+山楂；对照组为淀粉+酶。2)“+”和“-”表示温度对淀粉酶与南山楂反应的影响呈促进或抑制作用。3)表中数据为南山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

1)样品组反应体系为淀粉+淀粉酶+山楂；对照组为淀粉+酶。2)“+”和“-”分别表示温度对淀粉酶与北山楂反应的影响呈现促进或抑制作用。3)*表示与同列对照组相比，样品组数据具有显著性差异(P<0.05)。4)表中数据为北山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

由表5和表6总结得出，只有60 ℃提取的北山楂能显著提高淀粉的水解率，另外两个温度提取的北山楂溶液与对照组相比无显著差异，且与南山楂对淀粉酶的作用相比亦无显著性差异。

2.2 pH值对淀粉酶与山楂反应的影响

在pH值分别为6.5和6.8的条件下，淀粉酶加淀粉体系分别与南山楂、北山楂反应后生成的葡萄糖量见表7和表8。由表7和表8可知，在反应温度为37 ℃条件下，淀粉酶与各山楂提取液在pH值为6.5的反应条件下水解淀粉生成的葡萄糖量较pH值为6.8的条件下生成的葡萄糖量高，而且当pH值为6.5时，各山楂提取液对淀粉酶的活性均呈现出显著的提升作用。

结果侧面说明了山楂有机酸使肠道中的pH值降低后，有助于食物的消化。

综上所述，在37 ℃，pH值为6.5的反应条件下，南、北山楂的所有水提液均表现为酶活促进作用，且强于pH值为6.8条件下的酶促作用，其中60 ℃的提取液酶促作用最强。由此可知，pH值对淀粉酶的活性影响很大。据报道，强酸性或强碱性环境都会降低淀粉酶的活性[18]，中性偏酸时淀粉酶活力较高[19]。人口腔中淀粉酶的最适pH值为6.8，而本实验中NaH2PO4-Na2HPO4缓冲体系的pH值为6.5，与小肠液的pH值条件最为相近，所以可推测山楂在小肠中可有效提高淀粉酶的活性。

另外，经过比较表7和表8的数据发现，南山楂的60 ℃提取液对淀粉酶的活性促进作用最强，原因可能是60 ℃时得到的南山楂液中含有的黄酮类物质最多，可以有效作用于淀粉酶的活性中心[20]。

1)样品组反应体系为淀粉+淀粉酶+山楂；对照组为淀粉+酶。2)“+”和“-”表示pH值对淀粉酶与南山楂的反应分别呈现促进或抑制作用。3)*表示与同列对照组相比，样品组数据具有显著性差异(P<0.05)。4)表中数据为南山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

1)样品组反应体系为淀粉+淀粉酶+山楂；对照组为淀粉+酶。2)“+”和“-”表示pH值对淀粉酶与北山楂的反应分别呈现促进或抑制作用。3)*表示与同列对照组相比，样品组数据具有显著性差异(P<0.05)。4)表中数据为北山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

2.3 阴阳离子环境对人体内源淀粉酶与山楂反应的影响

不同的离子类型和浓度必定会对淀粉酶的活性产生不同的影响，本研究通过预实验，分别考察了浓度分别为5、10、15、20、25、30 mmol/L的和Zn2+对淀粉酶活性的影响。为获得显著的实验效果，最终选定的浓度为10 mmol/L，Zn2+的浓度为20 mmol/L作为后续的实验因素。在37 ℃和pH值为6.5的反应条件下，分别在山楂+淀粉酶+淀粉的体系中加入上述离子，然后测定体系中生成的葡萄糖量。以加入离子组为实验组，未加入离子的为对照组，实验结果分别用+和-表示促进作用和抑制作用。

对人体内源淀粉酶与山楂反应的影响

在淀粉酶与南山楂的反应体系中，加入后，葡萄糖的生成量下降了，见表9。表明对人体内源淀粉酶与南山楂反应的影响为抑制作用。原因可能在于南山楂中促进酶活的物质被络合，导致淀粉酶的活性降低。

在淀粉酶与北山楂的反应体系中，加入后，淀粉的水解程度反而增大了，见表10。表明对淀粉酶与北山楂反应的影响为促进作用。原因可能在于北山楂中含有较多的有机酸，在有机酸的缓冲作用下，与H+结合形成偏酸性环境，提高了淀粉酶的活性。

1)“+”和“-”表示对淀粉酶与南山楂的反应分别呈现促进和抑制作用。2)表中数据为南山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

2.3.2 Zn2+对人体内源淀粉酶与山楂反应的影响

在淀粉酶与山楂反应体系中，加入20 mmol/L 的Zn2+后，淀粉水解产生的葡萄糖量下降，见表11和表12，表明淀粉酶的活性有所下降。此结果与聂国兴等[21]及张雨洁等[22]的研究结果相同，即Zn2+在一定浓度下对淀粉酶活性有抑制作用。因此，如果想获得良好的山楂消食化积的作用，饮食中应尽量避免山楂与富含Zn2+的食物同时食用。

1)“+”和“-”表示对淀粉酶与北山楂的反应分别呈现促进和抑制作用。2)表中数据为北山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

1)“+”和“-”表示Zn2+对淀粉酶与南山楂的反应分别呈现促进和抑制作用。2)表中数据为南山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

1)“+”和“-”表示加入Zn2+淀粉酶与北山楂的反应分别呈现促进和抑制作用；2)*表示与同列对照组相比，样品组数据具有显著性差异(P<0.05)。3)表中数据为北山楂提取液+淀粉+淀粉酶的葡萄糖生成量(mmol)。

3 结 论

南山楂与北山楂所含成分差异较大，其中最大的区别在于南山楂中总黄酮类含量较高，而北山楂中有机酸含量较高。在37 ℃，pH值为6.5的条件下，南、北山楂提取液均可在一定程度上提高淀粉酶的活性，起到助消化作用。20 mmol/L的 Zn2+对淀粉酶与山楂的反应呈现出显著的抑制作用。综上所述，北山楂提取液在一定条件下能提高淀粉酶的活性，达到健胃消食，起到助消化作用，但饮食中要避免富含Zn2+的食物与山楂同食，以免引起消化不良。

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Effect of Nippon Hawthorn and Chinese Hawthorn Extract on Human Endogenous Amylase Activity

QI Jing， YANG Juan， WANG Qizhen， CAI Bingmin， YU Di*， SUN Yiming*

(College of Pharmacy, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530200, China)

Abstract： In this study, the activity of amylase was measured to discuss whether Nippon hawthorn (Crataegus cuneata) and Chinese hawthorn (Crataegus pinnatifida) could promote digestion by improving the activity of amylase. After the preparation of hawthorn extracts at different temperatures (30, 60, 80 ℃), the intestinal environment was simulated and the effects of hawthorn water extracts on amylase were investigated at different reaction temperatures (25, 37, 45 ℃), different pH (6.5, 6.8), and ion conditions Zn2+). The results demonstrated that the activity of amylase could be increased by hawthorn extracts at each reaction temperature and pH. Among them, the extracts from Chinese hawthorn under 60 ℃ showed the strongest promoting effect on activity of amylase under the reaction conditions of 37 ℃ and pH 6.5. had the promoting effect on the reaction of amylase with the Chinese hawthorn, while Zn2+ showed the inhibitory effect of extracts from Nippon hawthorn and Chinese hawthorn on promotion of amylase activity.

Keywords： Nippon hawthorn and Chinese hawthorn; human endogenous amylase; digestive function; reactive temperature; pH; negative and positive ions

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2020.01.011

文章编号：2095-6002(2020)01-0080-08

引用格式：祁静，杨娟，汪启珍，等.南、北山楂提取液分别对人体内源淀粉酶作用研究[J]. 食品科学技术学报，2020,38(1):80-87.

QI Jing， YANG Juan， WANG Qizhen， et al. Effect of Nippon hawthorn and Chinese hawthorn extract on human endogenous amylase activity[J]. Journal of Food Science and Technology, 2020,38(1):80-87.

中图分类号： TS255.4; R333.5

文献标志码：A

收稿日期： 2019-04-08

基金项目： 广西教育厅中青年教师基础能力提升项目 (2017KY0287；2018KY0272)；广西科技计划项目(AD18281081；2018GXNSFAA294078)；广西中医药大学博士科研启动项目(2017BS030)；福州市科技计划项目(2017- G- 60)；广西中医药大学校级项目(XCS17005；XP017326)。

第一作者： 祁 静，女，讲师，博士，主要从事食品化学和食品营养学方面的研究。

*通信作者： 于 迪，男，讲师，博士，主要从事食品质量与安全方面的研究；孙一铭，女，讲师，博士，主要从事食品卫生与营养方面的研究。

(责任编辑：檀彩莲)