紫外光譜法在芡實(shí)種子品種和產(chǎn)地鑒別中的應(yīng)用

陳志宏，張　汆，何曉偉，賈小麗

（滁州學(xué)院，生物與食品工程學(xué)院，安徽滁州239000）

紫外光譜法在芡實(shí)種子品種和產(chǎn)地鑒別中的應(yīng)用

陳志宏，張汆*，何曉偉，賈小麗

（滁州學(xué)院，生物與食品工程學(xué)院，安徽滁州239000）

以兩種品種（天長(zhǎng)刺芡和蘇芡）和產(chǎn)地（天長(zhǎng)和湖北刺芡）芡實(shí)為材料，分別制備4種提取液（乙酸乙酯、無(wú)水乙醇、50%乙醇、70～80℃熱水），分析其紫外光譜吸收強(qiáng)度的差異性。同時(shí)，對(duì)芡實(shí)種子結(jié)構(gòu)特性（百粒重、種子及種仁直徑、種殼厚度）和功能組分含量（總酚、原花青素及黃酮）差異性進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，除不同產(chǎn)地芡實(shí)種殼乙酸乙酯和無(wú)水乙醇提取物之外，兩種品種（產(chǎn)地）芡實(shí)種殼提取物最大吸光值之間均存在極顯著差異（p≤0.01），其種子和種仁直徑、種殼厚度、種仁原花青素、種殼總黃酮和總酚含量差異極顯著（p≤0.01）。結(jié)果表明，紫外光譜分析在芡實(shí)品種和產(chǎn)地方面有一定區(qū)分度，為芡實(shí)品種和產(chǎn)地鑒別提供了一種思路。

芡實(shí)種子，紫外光譜法，品種，產(chǎn)地，差異性

芡實(shí)是睡蓮科芡屬，植物芡的成熟種仁，又名雞頭米［1］。芡實(shí)品種有刺芡和蘇芡之分：刺芡又稱北芡，其地上器官密生剛刺；蘇芡又稱南芡，無(wú)刺［2］。芡實(shí)含豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，碳水化合物含量高達(dá)77.6%，蛋白質(zhì)含量9.68%，氨基酸種類齊全［3］，含鈣、鐵、鋅等多種礦物質(zhì)［4］，脂類多為不飽和脂肪酸，亞油酸含量高達(dá)34.49%［5］。Samarjit Das等［6］研究發(fā)現(xiàn)芡實(shí)有治療或減輕腎脾疾病、慢性腹瀉等功效。Haoru Zhao等發(fā)現(xiàn)芡實(shí)中含特效活性物質(zhì)，能有效增強(qiáng)心肌供氧能力［7］。李美紅等［8］從芡實(shí)中分離出多種抗氧化物質(zhì)。

近年來(lái)，芡實(shí)市場(chǎng)需求量逐年增加，但芡實(shí)質(zhì)量差異大，不同產(chǎn)地（品種）芡實(shí)在種子結(jié)構(gòu)和生理活性上有一定差異［9］。目前，對(duì)芡實(shí)品種（產(chǎn)地）鑒別的相關(guān)研究較少，且多處于探索階段［9］。運(yùn)用色譜和光譜等現(xiàn)代儀器分析方法，可快速對(duì)芡實(shí)產(chǎn)地（品種）進(jìn)行鑒別［10］。朱芳坤等［11］測(cè)定不同產(chǎn)地芡實(shí)中8種無(wú)機(jī)元素含量，發(fā)現(xiàn)廣東芡實(shí)中w（Zn）/w（Cu）比值最高；張然等［12］發(fā)現(xiàn)芡實(shí)主要營(yíng)養(yǎng)成分、部分微量元素及總黃酮含量在不同產(chǎn)地間有較大差距。陳蓉等［9］研究表明芡實(shí)氨基酸組分及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與產(chǎn)地有很大的關(guān)聯(lián)度，并對(duì)不同產(chǎn)地芡實(shí)建立HPLC指紋圖譜［13］。

本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，芡實(shí)及其種殼中含豐富的多酚類物質(zhì)，在紫外區(qū)有強(qiáng)吸收。因此，本研究利用紫外光譜法分別對(duì)兩種品種（產(chǎn)地）芡實(shí)4種種殼提取物進(jìn)行差異性分析，并比較了兩種品種（產(chǎn)地）芡實(shí)在種子結(jié)構(gòu)和功能活性組分方面的差別，為芡實(shí)品種和產(chǎn)地鑒別提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

芡實(shí)種子（天長(zhǎng)刺芡、天長(zhǎng)蘇芡和湖北刺芡） 采自安徽省天長(zhǎng)市楊村鎮(zhèn)和湖北省武漢市；乙酸乙酯、乙醇（均為分析純） 國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司；原花青素、焦性沒(méi)食子酸、蘆丁（均為色譜純） 貴州迪大科技有限公司；其他試劑均為分析純。

Varian Cart 100紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)美國(guó)Varian公司；CP224s型電子分析天平Sartorius德國(guó)；KQ-100DB型數(shù)控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司；LGJ-10B冷凍干燥機(jī)北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵鄭州長(zhǎng)城科技工貿(mào)有限公司；KDN-102F自動(dòng)定氮儀上海纖檢儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品提取液的制備將3種芡實(shí)種殼粉碎后過(guò)80目篩得種殼粉。分別稱取20 g種殼粉于3個(gè)燒杯中，各加100 mL乙酸乙酯，在超聲波清洗器中浸提25 min，抽濾得濾液。濾渣重復(fù)浸提2次，合并濾液得乙酸乙酯提取液。濾渣按相同方法依次用無(wú)水乙醇、50%乙醇和70～80℃熱水進(jìn)行提取，得到相應(yīng)提取液。各提取液經(jīng)減壓濃縮后冷凍干燥48 h，得兩種品種（產(chǎn)地）芡種殼提取物，冷藏備用［14-15］。

1.2.2紫外光譜分析將乙酸乙酯提取物配制成濃度為25 μg/mL溶液，其余三種提取物的濃度均為2.5 μg/mL。分別進(jìn)行紫外光譜掃描，記錄其圖譜及光譜數(shù)據(jù)。

1.2.3種子結(jié)構(gòu)特性分析隨機(jī)測(cè)定3種芡實(shí)種子的百粒重［16］；每種隨機(jī)取20粒芡實(shí)種子，測(cè)定其種子直徑、種殼厚度和種仁直徑；每種隨機(jī)取50粒，測(cè)定其總質(zhì)量和種仁質(zhì)量，計(jì)算芡實(shí)種子出仁率。

1.2.4芡種子中功能組分分析

1.2.4.1總黃酮含量測(cè)定采用NaNO2-Al（NO3）-NaOH比色法測(cè)定芡實(shí)種子中總黃酮含量［17］。準(zhǔn)確稱取過(guò)100目篩樣品1～2 g（仁粉）/0.3 g（殼粉）于離心管中，加85%乙醇（料液比1∶25），超聲器中提取40 min后離心10 min，重復(fù)兩次，合并上清液，定容至100 mL，得總黃酮提取液。采用上述方法在510 nm處測(cè)吸光度。以蘆丁為對(duì)照品作標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總黃酮含量，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：總黃酮（mg）=2.1488A-0.0219，R2=0.9992。

1.2.4.2總酚含量測(cè)定準(zhǔn)確稱取過(guò)100目篩樣品1.0 g仁粉/0.1 g殼粉于離心管中，加15 mL 50%乙醇溶液，40℃水浴中浸提1 h，離心取上清液。重復(fù)兩次，合并上清液，定容至100 mL，得多酚提取液。參考文獻(xiàn)［18］中的方法，在540 nm波長(zhǎng)處，測(cè)吸光度。以焦性沒(méi)食子酸為對(duì)照品作標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總酚含量，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：總酚（mg）=2.9915A-0.0175，R2=0.9997。

1.2.4.3原花青素含量的測(cè)定準(zhǔn)確稱取過(guò)100目1.0 g仁粉/0.3 g殼粉于離心管中，加10 mL 70%丙酮室溫下攪拌提取30 min，離心取上清液。重復(fù)兩次，合并上清液，定容至25 mL，得原花青素提取液。參考文獻(xiàn)［19］中的方法，在550 nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。以原花青素為對(duì)照品作標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算原花青素含量，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：原花青素（mg）=0.4946A550nm+0.0069，R2= 0.9959。

1.2.5數(shù)據(jù)處理采用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，所有樣品重復(fù)測(cè)定3次，以（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）表示最終結(jié)果。

2　結(jié)果與分析

2.1不同品種和產(chǎn)地芡實(shí)種殼提取物紫外光譜分析

不同品種（天長(zhǎng)刺芡、天長(zhǎng)蘇芡）和不同產(chǎn)地（天長(zhǎng)刺芡、湖北刺芡）芡實(shí)種殼四種溶劑提取物的紫外光譜見(jiàn)圖1，其紫外最大吸光峰值及其差異顯著分析見(jiàn)表1所示。結(jié)果顯示，盡管不同品種間4種溶劑提取物在200～400 nm范圍內(nèi)的紫外吸收光譜圖變化趨勢(shì)均非常接近，最大吸收波長(zhǎng)也基本相同。除乙酸乙酯提取物（最大吸收波長(zhǎng)為271 nm）外，其他3種提取物最大吸收波長(zhǎng)都非常接近（分別為217、211 nm和214 nm），且其紫外光譜均呈現(xiàn)雙峰。但是除不同產(chǎn)地芡實(shí)種殼乙酸乙酯和無(wú)水乙醇提取物外，不同品種（產(chǎn)地）芡實(shí)種殼提取物最高吸收峰值間均存在極顯著差異（p≤0.01），其中天長(zhǎng)刺芡的四種溶劑提取物的吸收峰值均最高（圖1，表1）。

表1　不同品種（產(chǎn)地）芡種殼提取物的最大吸光值及其差異顯著性分析（n=3）Table 1　The UV absorption speccum peak values and differences of extracts from different varieties of Euryale ferox seed shell（n=3）

表2　不同品種和產(chǎn)地芡實(shí)種子的部分參數(shù)分析（n=3）Table 2　Some structure parameters analysis of different varieties and origins of Euryale ferox seeds（n=3）

圖1　不同品種和產(chǎn)地芡實(shí)種殼提取物紫外吸收光譜Fig.1　The UV absorption speccum of extracts from different varieties and origins of Euryale ferox seed shell

天長(zhǎng)刺芡和湖北刺芡種殼提取物紫外吸收光譜顯示，不同產(chǎn)地芡種殼提取物紫外光譜圖間的差異性要小于不同品種間的差異。兩種刺芡種殼乙酸乙酯和無(wú)水乙醇提取物間的紫外圖譜幾乎完全重疊，吸收峰值間差異不顯著（p＞0.05），50%乙醇提取物和熱水提取物紫外吸收峰值存在極顯著差異（p≤0.01）（圖1，表1）。

上述分析結(jié)果提示，芡實(shí)種殼提取物溶液的紫外吸收光譜特性在區(qū)分芡實(shí)品種方面比區(qū)分產(chǎn)地更加有效。

2.2不同品種（產(chǎn)地）芡實(shí)種子特性比較

不同品種（產(chǎn)地相同）和產(chǎn)地（品種相同）芡實(shí)種子結(jié)構(gòu)特性比較見(jiàn)表2。結(jié)果顯示，天長(zhǎng)刺芡和天長(zhǎng)蘇芡之間百粒重差異顯著（p≤0.05），種子直徑、種殼厚度和種仁直徑存在極顯著差異（p≤0.01），天長(zhǎng)蘇芡均顯著高于天長(zhǎng)刺芡，而出仁率無(wú)顯著差異。天長(zhǎng)刺芡和湖北刺芡之間種子百粒重和出仁率無(wú)顯著差異（p＞0.05），但種子直徑、種殼厚度和種仁直徑存在極顯著差異（p≤0.01），湖北刺芡均顯著高于天長(zhǎng)刺芡。上述結(jié)果表明，種子直徑、種殼厚度和種仁直徑等數(shù)據(jù)在芡實(shí)品種和產(chǎn)地區(qū)分方面有較高的區(qū)分度。

2.3芡實(shí)種子中功能性組分分析

芡實(shí)種仁和種殼中含豐富的多酚類物質(zhì)，尤其是種殼中總酚含量高達(dá)0.79 mg/g［20］。對(duì)兩種品種（產(chǎn)地相同）和產(chǎn)地（品種相同）芡實(shí)種子中總黃酮、總酚和原花青素含量的分析結(jié)果如表3、表4所示。

表3　不同品種和產(chǎn)地芡實(shí)種仁功能性組分含量（n=3）Table 3　Functional compositions contents of different varieties and origins of Euryale ferox seeds（n=3）

表4　不同品種和產(chǎn)地芡實(shí)種殼功能性組分含量（n=3）Table 4　Functional compositions contents of different varieties and origins of Euryale ferox seed-case（n=3）

結(jié)果顯示，天長(zhǎng)刺芡和天長(zhǎng)蘇芡種仁之間總黃酮含量和原花青素含量均存在極顯著差異（p≤0.01），天長(zhǎng)刺芡顯著高于天長(zhǎng)蘇芡，而總酚含量無(wú)顯著差異（p＞0.05）。天長(zhǎng)刺芡和湖北刺芡種仁之間原花青素含量存在極顯著差異（p≤0.01），總酚含量存在顯著差異（p≤0.05），而總黃酮含量無(wú)顯著差異（p＞0.05）。

種殼中三種酚類物質(zhì)含量分析結(jié)果顯示，天長(zhǎng)刺芡和天長(zhǎng)蘇芡種殼之間總黃酮含量和酚含量均存在極顯著差異（p≤0.01），天長(zhǎng)蘇芡顯著高于天長(zhǎng)刺芡，原花青素含量無(wú)顯著差異（p＞0.01）。天長(zhǎng)刺芡和湖北刺芡種仁之間總黃酮、總酚和原花青素含量間均存在極顯著差異（p≤0.01），湖北刺芡種殼中的總黃酮和總酚含量顯著高于天長(zhǎng)刺芡，天長(zhǎng)刺芡種殼中的原花青素含量顯著高于湖北刺芡。

3　結(jié)論

研究結(jié)果表明，兩種品種（產(chǎn)地）芡實(shí)種殼4種提取物的紫外吸收光譜最大吸收峰和次峰吸光值之間均存在極顯著差異（p≤0.01）。芡實(shí)種子部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，如種子直徑、種殼厚度，種仁直徑等，以及種仁和種殼中部分功能成分含量（總黃酮、總酚和原花青素等）與品種和產(chǎn)地有一定關(guān)聯(lián)度。本研究是對(duì)紫外吸收光譜和酚類物質(zhì)在不同品種和產(chǎn)地芡實(shí)種子區(qū)分中的一次初步探討，通過(guò)研究，對(duì)不同芡實(shí)品種和產(chǎn)地判定指標(biāo)進(jìn)行了初步選擇，該結(jié)果對(duì)芡實(shí)產(chǎn)品產(chǎn)地和品種溯源體系建立和芡實(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)具有一定借鑒作用。

［1］張然，崔竹梅.芡實(shí)及其應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.農(nóng)技服務(wù)，2009，26（11）：130-131.

［2］夏紅，曹衛(wèi)華.芡實(shí)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及保鮮加工［J］.中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2004（10）：27-28.

［3］張名位，池建偉，孫玲，等.潮州芡實(shí)的營(yíng)養(yǎng)學(xué)評(píng)價(jià)［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999（2）：27-29.

［4］丁利君，任乃林，張木生，等.火焰原子吸收法測(cè)定潮州芡實(shí)中的礦質(zhì)元素［J］.微量元素與健康研究，2004，21（6）：28-29.

［5］李美紅，方云山，陳景超，等.芡實(shí)和冬葵子揮發(fā)性成分的GC-MS分析［J］.云南化工，2007，34（1）：47-49.

［6］Das S，Der P，Raychaudhuri U，et al.The effect of Euryale ferox（makhana），an herb of aquatic origin，on myocardial ischemic reperfusion injury［J］.Molecular and Cellular Biochemistry，2006，289（1-2）：55-63.

［7］Zhao H R，Zhao S X，Sun C Q，et al.Glucosylsterols in extracts of Euryale ferox identified by high resolution NMR and mass spectrometry［J］.Journal of Lipid Research，1989，30：1633-1637.

［8］李美紅，楊雪瓊，萬(wàn)直劍，等.芡實(shí)的化學(xué)成分［J］.中國(guó)天然藥物，2007，5（1）：24-26.

［9］陳蓉，吳啟南，沈蓓.不同產(chǎn)地芡實(shí)氨基酸組成分析與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)［J］.食品科學(xué)，2011，32（15）：239-244.

［10］陳蓉，陳廣云，沈蓓，等.基于共有峰率和變異峰率雙指標(biāo)序列分析法的芡實(shí)紅外指紋圖譜研究［J］.中國(guó)藥房，2012，23（23）：13-15.

［11］朱芳坤，湯長(zhǎng)青，曲黎.不同產(chǎn)地芡實(shí)中8種無(wú)機(jī)元素含量比較研究［J］.光譜實(shí)驗(yàn)室，2010，27（4）：1432-1434.

［12］張然，王晶，張悅，等.不同產(chǎn)地芡實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分分析［J］.糧食工程，2010，12（2）：68-70.

［13］陳蓉，沈蓓，吳啟南.基于主成分分析和聚類判別模式對(duì)不同產(chǎn)地芡實(shí)HPLC指紋圖譜研究［J］.中成藥，2012，23（23）：2141-2146.

［14］陳蓉，吳啟南.響應(yīng)面法優(yōu)化芡實(shí)種皮多酚的提取工藝研究［J］.食品工業(yè)科技，2013，34（13）：205-210.

［15］張汆，賈小麗，孫艷輝，等.芡實(shí)多酚提取條件分析［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2010，31（2）：83-86.

［16］李曉旭，栗宏林，林善枝，等.不同種源黃連木種子百粒重及含油量的比較分析［J］.2008，15（6）：11-12.

［17］張靜，余家進(jìn)，戴建輝，等.中藥提取物中總黃酮的分析研究［J］.云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，19（6）：414-416.

［18］杜淑霞，歐仕益，徐麗，等.奶茶中茶多酚測(cè)定方法的改進(jìn)［J］.食品工業(yè)科技，2010，3（4）：358-360.

［19］楊磊，蘇文強(qiáng)，汪振洋，等．落葉松樹(shù)皮提取物中低聚原花青素含量測(cè)定方法的研究［J］．林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2004，24（S1）：111-114.

［20］張汆，張國(guó)權(quán)，鄭建梅，等．安徽芡實(shí)營(yíng)養(yǎng)特性分析［J］．中國(guó)食品添加劑，2010（2）：206-209.

Application of ultraviolet spectrometry in the identification in variety and origin for gordon euryale seeds

CHEN Zhi-hong，ZHANG Cuan*，HE Xiao-wei，JIA Xiao-li
（School of Bio＆Food Engineering，Chuzhou University，Chuzhou 239000，China）

Four kinds of extracts（acetic ether，absolute ethyl alcohol，50%alcohol，70～80℃ hot water）were prepared with two kinds of variety（north gordon euryale and South gordon euryale from Tianchang）and origin（north gordon euryale from Tianchang and South gordon euryale from Hubei）gordon euryales as the experimental materials，and then the variances of the ultraviolet absorption spectrum intensity were analysed. Simultaneously，the variances between structural property（hundred-grain weight，diameters of seeds and seed kernel，thickness of seed shell）and active ingredients（total phenol，proanthocyanidins and flavone）of gordon euryale seeds were analyzed.It was discovered in the study that there were all highly significant differences in the maximum peak absorption values of extracts which comed from two kinds of variety and origin gordon euryale seed shell（p≤0.01）in addition to the acetic ether and alcohol extracts of gordon euryale seed shell from different origin，and the variance was extremely remarkable between the diameters of seeds and kernel，thickness of seed shell，proanthocyanidins in kernel and the content of total flavonoids and total phenol in the seed shell（p≤0.01）.The search results showed that ultraviolet spectral analysis could have certain discrimination in the variety and origin of gordon euryale，which provided a mind for the identification of gordon euryale variety and origin.

gordon euryale seeds；ultraviolet spectrometry；variety；origin；variances

TS201.2

A

1002-0306（2015）16-0078-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.16.007

2014－11－14

陳志宏（1987-），男，碩士，助教，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工及活性組分分析等方面的研究，E-mail：xiari221@163.com。

張汆（1970-），女，博士，副教授，主要從事食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)、功能食品方面的研究，E-mail：zhangchuan2005@126.com。

2014年度公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303039）；滁州學(xué)院自然科學(xué)項(xiàng)目（2012kj006Z）；滁州學(xué)院規(guī)劃項(xiàng)目（2014GH36）。