芹菜不同品種類型間營養(yǎng)成分及抗氧化活性差異

梁 穎,李 藝,師 薇,陸 燕,丁 瑩,劉賢金

(江蘇省農業(yè)科學院農產品質量安全與營養(yǎng)研究所,江蘇省食品質量安全重點實驗室,江蘇南京 210014)

芹菜(ApiumgraveolensL),原產地中海地區(qū)的傘形科植物,自古有“藥芹”之譽。經醫(yī)學證明:芹菜具有降血壓[1]、抗炎癥[2]、調節(jié)細胞增殖、代謝并改變癌前病變的發(fā)生[3],抗氧化以及抗菌等多種功能[4]。芹菜中大量生理活性成分是發(fā)揮這些功能的主要因素[5-7]。

目前圍繞芹菜生理活性成分組成及抗氧化活性的研究有限,多圍繞芹菜籽、根、莖、葉精油提取物開展[5,8-9]。精油提取物只能部分體現(xiàn)芹菜中低極性功能營養(yǎng)成分組成,而芹菜中功能營養(yǎng)成分極性范圍廣,且受品種類型、生長環(huán)境等條件影響而具有差異明顯。目前我國商品化芹菜主要有三類:旱芹、水芹和西芹。旱芹為我國栽培最廣泛的芹菜品種類型,葉柄、葉均可食用;西芹為歐洲引進品種,葉柄寬厚且實心,多食用葉柄;水芹分布在我國中南部,是我國傳統(tǒng)特色水生蔬菜;白芹是水芹中特殊一類芹菜,莖白葉清香,為江蘇省一種特有蔬菜。芹菜作為居民日常主要消費蔬菜,本文針對芹菜不同品種類型間功能營養(yǎng)成分及抗氧化活性差異研究有利于居民依據(jù)自身營養(yǎng)需求選擇、消費合適的芹菜品種類型,而此類研究相關報道寥寥無幾,且側重常規(guī)營養(yǎng)物質如蛋白質、碳水化合物、纖維、礦物質等或單一功能營養(yǎng)成分的檢測[10-13]。

本實驗以旱芹、水芹、西芹以及江蘇特色白芹為對象,開展芹菜不同品種類型間功能營養(yǎng)成分及抗氧化活性差異的研究,功能性營養(yǎng)成分檢測包括維生素C、5-甲基四氫葉酸及葉酸、α、β-胡蘿卜素、總酚、總黃酮及酚酸含量,抗氧化活性采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除法、2,2-氨基-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)自由基清除法以及亞鐵離子還原能力(FRAP)法綜合評價,研究結果可用于推薦高營養(yǎng)含量的蔬菜品種類型以及評估功能營養(yǎng)物質飲食攝入。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮旱芹、水芹、西芹 均采自南京周邊地區(qū);白芹 采自江蘇溧陽地區(qū),每種成熟芹菜樣品≥15個,取樣品去根待測;抗壞血酸、5-甲基四氫葉酸、葉酸、α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、沒食子酸、香草酸、丁香酸、水楊酸、綠原酸、咖啡酸、對香豆酸、阿魏酸等標準品 純度≥98%,美國Sigma公司;甲基叔丁基醚、甲醇、乙腈、磷酸 色譜純,上海安譜試驗科技有限公司;2,6-二氯靛酚、福林酚試劑、氯化鋁、亞硝酸鈉等 分析純,南京壽德試驗器材有限公司。

QTRAP 6500型高效液相色譜串聯(lián)質譜分析儀 美國應用生物系統(tǒng)公司;Agilent 1260型高效液相色譜儀(配有二極管陣列檢測器(DAD) 美國Agilent公司;Alpha-1506型紫外可見分光光度計 上海譜元有限公司;臺式高速冷凍離心機 美國Thermo公司;A11高速冷凍研磨機 德國IKA集團;氮吹儀 美國Organomation Associates公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理 新鮮芹菜樣品采用研磨機研磨均勻至無可見樣品塊,稱取研磨樣品用于后續(xù)營養(yǎng)成分提取及檢測。

1.2.2 營養(yǎng)成分檢測

1.2.2.1 維生素C的測定 采用GB5009. 86-2016《食品中抗壞血酸的測定》中2,6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量。

1.2.2.2 葉酸的測定 5-甲基四氫葉酸、葉酸均采用液相色譜測定。稱取樣品5 g,加入25 mL 0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH=6.8),置于氮吹儀上吹氮15 s后置于90 ℃水浴10 min,離心管取出放入冰浴中冷卻后,10000 r/min高速冷凍離心機上0 ℃離心1 min,上清液過0.45 μm微孔濾膜進棕色進樣瓶中待測,整個過程盡可能避光操作。色譜條件參見Shohag等[15]方法進行。

1.2.2.3 胡蘿卜素的測定α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素采用液相色譜測定。稱取樣品2 g,加入20 mL丙酮搖勻,30 ℃下避光超聲(功率40 kHz)提取1 h,4 ℃下10000 r/min離心10 min,取上清液經0.45 μm微孔濾膜過濾后上機。色譜條件:色譜柱Carotenoid C30(4.6 mm×250 mm,3 μm);柱溫25 ℃;波長450 nm;流速1.0 mL/min;流動相甲基叔丁基醚∶甲醇=30∶70 (V/V)。

1.2.2.4 總酚含量的測定 按照福林酚比色法測定,具體見Ahlem等[14]方法。以沒食子酸(GAE)作標準曲線,紫外分光光度計765 nm處測定吸光值,樣品中總酚含量以 mg GAE/100 g樣品來表示。

1.2.2.5 總黃酮含量的測定 按照鋁離子顯色法測定,具體見Ahlem等[14]方法。以蘆丁(RE)作標準曲線,紫外分光光度計510 nm處測定吸光值,樣品中總黃酮含量以 mg RE/100 g樣品來表示。

1.2.2.6 酚酸的測定 沒食子酸、香草酸、丁香酸、水楊酸、綠原酸、咖啡酸、對香豆酸、阿魏酸采用液相色譜串聯(lián)質譜測定。樣品按照游離型、游離酯型以及結合型酚酸分別提取,具體參考Faik等[16]方法。液相色譜及質譜條件參照Wojciech等[17]進行。結果以各酚酸游離型、游離酯型及結合型的總和表示。

1.2.2.7 抗氧化活性測定 參照Liang等[18]方法,分別采用DPPH自由基清除法、ABTS自由基清除法以及FRAP法綜合評價其抗氧化活性。稱取1 g磨粉碎后的樣品,加入75%乙醇5 mL,超聲提取30 min后,10000 r/min、4 ℃下離心15 min,取上清液用于抗氧化活性測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)均為三次重復實驗的均值和標準方差,并進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 芹菜不同品種類型維生素差異

不同品種類型芹菜中維生素C、5-甲基四氫葉酸及葉酸含量見圖1。維生素C在水芹中含量最高,為105.45 μg/g,顯著高于其他芹菜(p<0.05);其次為白芹和旱芹,含量分別為90.23和86.52 μg/g,二者無顯著差異(p>0.05);西芹最低,為53.50 μg/g,顯著低于其他芹菜(p<0.05)。彭燕等[19]的研究中同樣發(fā)現(xiàn)旱芹維生素C的含量高于西芹,含量分別為75及61 μg/g,結果與本文結果相近。

圖1 不同品種類型芹菜中維生素C及葉酸含量Fig.1 Contents of vitamin C and folicacidsin different species of celery注:不同小寫字母表示不同品種類型芹菜間的差異顯著p<0.05;圖2同。

葉酸在蔬菜中存在形式有多種[20],其中葉菜中5-甲基四氫葉酸、葉酸占據(jù)較大比例[21],故本文選取5-甲基四氫葉酸及葉酸作為檢測對象。

白芹中5-甲基四氫葉酸含量最高為0.75 μg/g,顯著高于其他芹菜(p<0.05),其次為水芹和西芹,二者含量幾乎一致,為0.23 μg/g;旱芹為0.20 μg/g,顯著低于其他芹菜(p<0.05);各類芹菜中葉酸含量較5-甲基四氫葉酸低,其中旱芹為0.11 μg/g,西芹為0.04 μg/g,水芹和白芹中均約為0.02 μg/g;總葉酸為5-甲基四氫葉酸與葉酸單體的和,以白芹最高,為0.78 μg/g,顯著高于其他芹菜(p<0.05);其他依次為旱芹、西芹和水芹,含量分別為0.31、0.27和0.25 μg/g,三者葉酸總量無顯著差異(p>0.05)。目前僅有美國農業(yè)部國家營養(yǎng)數(shù)據(jù)庫[22]中顯示芹菜中葉酸含量為0.36 μg/g,Shohag等[23]對多種蔬菜中葉酸檢測發(fā)現(xiàn)芹菜中5-甲基四氫葉酸含量為0.33 μg/g,與本文結果相近,但未有不同品種類型芹菜中葉酸含量差異數(shù)據(jù)。本文研究結果可為高葉酸芹菜選擇提供依據(jù)。

2.2 芹菜不同品種類型胡蘿卜素差異

芹菜中α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素及總胡蘿卜素含量見圖2,總胡蘿卜素為α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素之和。各類芹菜中α-胡蘿卜素含量均在6.18～6.63 μg/g之間,彼此無顯著差異(p>0.05)。芹菜中β-胡蘿卜素含量較高且不同品種類型間差異較大,其中旱芹含量最高,為56.53 μg/g,顯著高于其他芹菜(p<0.05),其他依次為白芹、西芹和水芹?？偤}卜素以旱芹最高,為62.71 μg/g,顯著高于其他芹菜(p<0.05),白芹、西芹分別為50.73和41.58 μg/g,二者無顯著差異(p>0.05),水芹顯著低于其他芹菜(p<0.05),為33.33 μg/g。目前僅有《中國食物成分表》中顯示芹菜葉中胡蘿卜素含量為29.30 μg/g,大于芹菜莖中含量3.40 μg/g;以及王子昕等[24]發(fā)現(xiàn)北京市售旱芹葉中β-胡蘿卜素含量為9.92 μg/g,旱芹莖中含量為2.26 μg/g,高于西芹莖中含量。本文實驗結果高于上述文獻中數(shù)值,極有可能是樣品產地不同造成,而旱芹中β-胡蘿卜素高于西芹的結論與本文相同。

圖2 不同品種類型芹菜中胡蘿卜素含量Fig.2 Contents of carotene in different species of celery

2.3 芹菜不同品種類型酚類物質差異

芹菜中總酚、總黃酮以及酚酸含量見表1?？偡雍恳运圩罡?為415.50 μg GAE/g,顯著高于其他芹菜(p<0.05);其他依次為白芹、旱芹和西芹,總酚含量分別為395.48 μg GAE/g、374.54 μg GAE/g和295.72 μgGAE/g,彼此均具有顯著性差異(p<0.05)?？傸S酮含量以水芹、白芹和旱芹為高,分別為268.48、263.91和254.13 μg RE/g,三者無顯著性差異(p>0.05);西芹最低,為177.32 μg RE/g,顯著低于其他芹菜(p<0.05)。本文共檢測了8種常見酚酸包括綠原酸、咖啡酸、對香豆酸、阿魏酸、沒食子酸、香草酸、丁香酸以及水楊酸的含量。以酚酸總和計,水芹和白芹含量最高,分別為11.63及11.33 μg/g,二者無顯著差異(p>0.05);二者顯著高于旱芹含量8.45 μg/g(p<0.05),西芹含量顯著低于其他芹菜,為2.99 μg/g。

表1 不同品種類型芹菜中酚類物質含量Table 1 Contents of phenolics in different species of celery

芹菜中總酚及總黃酮含量中文文獻報道較多,但由于檢測方法不統(tǒng)一,結果表示不同,諸如不同當量物質、干濕重及水分含量不明等,使得結果存在較大差異,且芹菜品種類型間差異研究數(shù)據(jù)寥寥無幾。Liga等[25]對多種蔬菜檢測中發(fā)現(xiàn)芹菜中總酚含量為581.29 μg GAE/g,總黃酮含量為438.67 μg兒茶素/g,與本文結果相近;彭燕等[19]所測得芹菜總酚含量低于本文結果,但同樣顯示旱芹總酚含量高于西芹。劉恒蔚等[10]研究中發(fā)現(xiàn)野生水芹黃酮類物質遠高于旱芹,幾乎是旱芹的兩倍;而本文水芹樣品為人工種植,黃酮類物質略高于旱芹,極有可能野生水芹較人工種植水芹具有更高的黃酮含量。

2.4 芹菜不同品種類型抗氧化活性差異

芹菜不同品種類型抗氧化活性結果見表2。DPPH自由基清除率水芹最高,為2.61%,顯著高于其他芹菜(p<0.05);其次為旱芹和白芹,分別為1.63%和1.42%,二者之間無顯著差異(p>0.05);西芹最低,為0.77%,顯著低于其他芹菜(p<0.05)。ABTS自由基清除率與DPPH自由基清除率的趨勢同,亦為水芹最高,為4.83%,顯著高于其他芹菜(p<0.05);其次為白芹和旱芹,分別為3.71%和3.35%,二者無顯著差異(p>0.05);西芹顯著低于其他芹菜(p<0.05),為1.77%。FRAP還原能力以旱芹最高,為0.12 μmol Fe(Ⅱ)/g,其次為白芹和水芹,分別為0.11 μmol Fe(Ⅱ)/g和0.10 μmol Fe(Ⅱ)/g,三者無顯著差異(p>0.05),西芹最低,為0.07 μmol Fe(Ⅱ)/g,顯著低于其他芹菜(p<0.05)。彭燕等[19]發(fā)現(xiàn)旱芹DPPH自由基清除能力遠高于西芹,李琨等[12]對不同品種芹菜抗氧化能力測定中發(fā)現(xiàn)白芹DPPH自由基清除率以及FRAP還原能力均顯著高于西芹,可作為本文研究結果佐證。

表2 不同品種類型芹菜抗氧化活性Table 2 Antioxidant activities of different species of celery

2.5 芹菜營養(yǎng)成分與抗氧化活性的相關性

芹菜營養(yǎng)成分與抗氧化活性的相關性見表3。以DPPH自由基清除率評價時,維生素C含量與其自由基清除能力呈強相關R2=0.846,酚類物質包括總酚含量、總黃酮含量以及酚酸總和均呈中度相關,R2位于0.6～0.8之間。以ABTS自由基清除率評價時,維生素C、酚類物質包括總酚含量、總黃酮含量以及酚酸總和均呈強相關,R2大于0.8。以FRAP還原能力評價時,總黃酮含量與其呈中度相關R2=0.748,維生素C、總酚、酚酸總和均呈弱相關,R2位于0.4～0.6之間?？側~酸和總胡蘿卜素與三種抗氧化活性評價方法的R2均小于0.4,可認為呈極弱相關或無相關。由此我們可以認為芹菜中維生素C和總酚極有可能是自由基淬滅的主要因素[26],總黃酮和酚酸總和亦有明顯效果;芹菜中還原能力較強的營養(yǎng)物質為總黃酮,維生素C、總酚以及酚酸總和效果略差。

表3 芹菜營養(yǎng)成分與抗氧化活性相關性Table 3 Correlation between the content of and antioxidant capacity

3 結論

不同品種類型芹菜間營養(yǎng)成分及抗氧化活性具有較大差異。水芹、白芹及旱芹營養(yǎng)物質各有突出特點,水芹中維生素C及總酚含量最高,分別為105.45 μg/g與415.50 μg GAE/g;白芹中葉酸總量最高,為0.78 μg/g;旱芹中總胡蘿卜素含量最高,為62.71 μg/g;水芹、白芹和旱芹中總黃酮量均高且彼此無顯著性差異,水芹和白芹中酚酸總和最高且二者無顯著性差異,而西芹中維生素C、總酚、總黃酮以及酚酸總和含量均為最低。抗氧化活性評價中,水芹DPPH自由基清除率及ABTS自由基清除率均為最高,分別為2.61%和4.83%,其次為旱芹和白芹;旱芹FRAP還原能力最高,為0.12 μmol Fe(Ⅱ)/g,其次為白芹和水芹;西芹抗氧化活性最低。芹菜不同品種類型營養(yǎng)成分及抗氧化活性特點可作為特定人群芹菜消費的選擇依據(jù),同時亦可為居民營養(yǎng)物質飲食暴露風險評估提供基礎數(shù)據(jù)。