不同品種甘薯不同部位的抗氧化活性研究

靳艷玲，譚力，楊林，丁彥強(qiáng)，何素蘭，李育明，何開澤，趙海，*

（1.中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所，中國(guó)科學(xué)院環(huán)境與應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，環(huán)境微生物四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041；2.南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川 南充 637000）

醫(yī)學(xué)研究表明，當(dāng)機(jī)體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡、氧化作用生成的活性氧簇超過(guò)機(jī)體的抗氧化能力時(shí)，則產(chǎn)生氧化應(yīng)激，并被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病的一個(gè)重要因素[1-2]。因此，近年來(lái)抗氧化藥品和食品正不斷引起人們的重視，而具有天然抗氧化活性的植物因安全性、經(jīng)濟(jì)性等諸多優(yōu)勢(shì)更受到越來(lái)越多的專家學(xué)者和消費(fèi)者的關(guān)注。

甘薯的抗氧化特性是其最重要的功效之一，也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。已有文獻(xiàn)表明，甘薯抗氧化活性與其多酚、黃酮含量有關(guān)[3-5]，但大多研究?jī)H評(píng)價(jià)了甘薯地上或地下部分的多酚或黃酮含量，且對(duì)于其具體組成成份鮮有報(bào)道。因此，本研究系統(tǒng)比較了近年來(lái)育成的菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個(gè)品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4 個(gè)部位的多酚和黃酮含量，評(píng)價(jià)了其與抗氧化活性的相關(guān)性，并解析了黃酮類物質(zhì)的具體組成成份，以期為甘薯的深度加工利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 甘薯

18 個(gè)品種（系）甘薯：川薯 228、萬(wàn)薯 5 號(hào)、綿紫 9號(hào)、渝薯 17、福菜薯 23、渝薯 1 號(hào)、泉薯 830、渝薯 27、福薯 7-6、渝薯 15、南薯 016、南薯 017、綿 12-1-126、綿 12-32-6、南紫 018、浙薯 33、南 TD1212-9、秦薯 5號(hào)，由相應(yīng)的育種單位提供薯苗，統(tǒng)一種植于四川省什邡市中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所試驗(yàn)基地，于2017年11月2日收獲，生育期150 d。

1.2 試劑

甲醇、乙腈（均為色譜純）：德國(guó)Meker 公司；蘆?。兌取?8%，批號(hào)wkq16031602）：四川省維克奇物科技有限公司；沒食子酸（純度98%，批號(hào)900107）、DPPH（純度≥98%，批號(hào) 257621）：Sigma 公司；乙醇、福林酚、丙酮、碳酸鈉等分析純?cè)噭撼啥伎讫埢ぴ噭┕尽?/p>

1.3 儀器

SCIENTZ-18N 冷凍干燥機(jī)、SB-800YDTD 超聲波清洗儀：寧波新芝生物科技公司；Sorvall ST16R 高性能通用臺(tái)式離心機(jī)、UV6000 高效液相色譜系統(tǒng)：美國(guó)Thermo 公司；R210 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：瑞士 Buich 公司；754N分光光度計(jì)：上海奧譜勒儀器有限公司；CBM-30A 超高效液相色譜系統(tǒng)：日本Shimadzu 公司；4500QTRAP串聯(lián)質(zhì)譜：美國(guó)Applied Biosystems 公司。

1.4 方法

1.4.1 甘薯預(yù)處理

于生育期150 d 收挖甘薯，每品種按5 點(diǎn)取樣法收獲5 株，每株隨機(jī)取3 根藤及3 個(gè)薯塊，立即清洗，切割為葉、藤、皮、肉4 個(gè)部分，同一品種的同一部位混合均勻，-20 ℃冷凍過(guò)夜，冷凍干燥至恒重。

1.4.2 抗氧化活性測(cè)定

參照文獻(xiàn)[6-7]的方法測(cè)定DPPH 自由基清除率。

1.4.3 總多酚含量測(cè)定

參照文獻(xiàn) [8-9]改進(jìn)的方法采用福林酚（Folin-Ciocalteu，F(xiàn)C）法測(cè)定。0.100 0 g 過(guò) 100 目的甘薯凍干樣粉末于50 mL 離心管中，加入25 mL 50%的丙酮溶液，30 ℃超聲避光提取 30 min，5 000 r/min 4 ℃離心5 min。取濾液1 mL，依次加入FC 試劑2 mL、10%碳酸鈉溶液10 mL，蒸餾水定容至25 mL，50 ℃避光反應(yīng)60 min，以蒸餾水為空白，在765 nm 處立即測(cè)定吸光度值。同法以系列濃度梯度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（含量以沒食子酸計(jì)）。

1.4.4 黃酮類物質(zhì)含量測(cè)定

參照文獻(xiàn)[10]改進(jìn)的方法以高效液相色譜法測(cè)定。稱取0.100 0 g 過(guò)100 目的甘薯凍干樣粉末，加入30 mL 70 %的甲醇，4 ℃冰箱過(guò)夜，期間渦旋3 次，10 000 r/min 4 ℃離心 10 min，用 0.22 μm 有機(jī)系濾膜過(guò)濾。濾液以高效液相色譜-紫外檢測(cè)器（high performance liquid chromatography-ultraviolet absorption detector，HPLC-UV）檢測(cè)。色譜條件：設(shè)定檢測(cè)器波長(zhǎng)340 nm，采用 Kromasil 100-5C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）色譜柱，流速 0.6 mL/min，柱溫 35 ℃，進(jìn)樣量10 μL，A 泵純甲醇，B 泵水（加 0.5%乙酸）。梯度設(shè)置如下：0～20 min 30%～40%A，20 min～30 min 40%～53 %A，30 min～40 min 53%～90%A，40 min～45 min 90%A。以系列濃度蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)色譜峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中各色譜峰的累計(jì)黃酮含量（含量以蘆丁計(jì)）。

1.4.5 黃酮類物質(zhì)組成解析

1.4.4 中的提取液以超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法由武漢邁維公司進(jìn)行黃酮類物質(zhì)成份鑒定及相對(duì)定量[11]?；谄渥越〝?shù)據(jù)庫(kù)及MassBank（http：//www.massbank.jp/）、KNAPSAcK（http：//kanaya.naist.jp/KNAp SAcK/）、HMDB（http：//www.hmdb.ca/）[12]、MoTo DB（http：//www.ab.wur.nl/moto/）和 METLIN（http：//metlin.scripps.edu/index.php）[13]等已有的質(zhì)譜公共數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)代謝物結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析。代謝物定量是利用三重四級(jí)桿質(zhì)譜的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式（multi reaction monitor，MRM）分析完成，獲得不同樣本的代謝物質(zhì)譜分析數(shù)據(jù)后，對(duì)所有物質(zhì)質(zhì)譜峰進(jìn)行峰面積積分，并對(duì)其中同一代謝物在不同樣本中的質(zhì)譜出峰進(jìn)行積分校正[14]。通過(guò)R 語(yǔ)言（3.3 版本）及 R Studio 下的擴(kuò)展包“heatmap.2”對(duì)各部位的黃酮組成和相對(duì)含量進(jìn)行熱圖繪制。

1.5 數(shù)據(jù)分析

以上測(cè)定均為3 個(gè)重復(fù)，結(jié)果以平均值±SD 表示，采用SPSS 19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甘薯不同部位的抗氧化活性

對(duì)于植物抗氧化活性的體外評(píng)價(jià)，目前主要有自由基清除法（包括DPPH 自由基和·OH 自由基）、化學(xué)發(fā)光法（chemiluminescence，CL）、氧自由基吸收能力法（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）和三價(jià)鐵離子還原法（ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）等[15]，其中DPPH 法有穩(wěn)定性好、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已在全世界范圍內(nèi)被廣泛使用[15-17]。本研究通過(guò)DPPH 自由基清除率比較了菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個(gè)品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4 個(gè)部位的抗氧化活性（見表1）。

由表1 可知，4 種類型甘薯的抗氧化活性依次為紫薯＞菜葉型甘薯＞鮮食型甘薯＞淀粉型甘薯，但4 種類型間僅薯肉的抗氧化活性有顯著差異，紫薯肉抗氧化活性極顯著高于淀粉型和鮮食型甘薯薯肉（P＜0.01），菜葉型甘薯薯肉抗氧化活性極顯著高于淀粉型甘薯薯肉（P＜0.01）、顯著高于鮮食型甘薯薯肉（P＜0.05）。4個(gè)部位的抗氧化活性依次為葉＞藤＞皮＞肉，且葉、藤、皮的抗氧化活性均極顯著高于肉的抗氧化活性（P＜0.01）。18 個(gè)品種（系）中，各部位抗氧化活性均較高的為4 種紫薯——綿紫9 號(hào)、綿12-1-126、綿12-32-6、南紫018，菜葉型甘薯泉薯830 及鮮食型甘薯川薯228。

2.2 不同品種甘薯不同部位的多酚含量

為解析甘薯的抗氧化活性相關(guān)物質(zhì)，比較了菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個(gè)品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4 個(gè)部位的多酚含量（見表2）。

由表2 可知，4 種類型甘薯的多酚含量依次為紫薯＞鮮食型甘薯＞菜葉型甘薯＞淀粉型甘薯，紫薯皮、肉的多酚含量極顯著高于其他3 種類型甘薯皮、肉的多酚含量（P＜0.01）。4 個(gè)部位的多酚含量依次為葉＞藤＞皮＞肉，且葉的多酚含量極顯著高于其他3 個(gè)部位（P＜0.01），藤的多酚含量極顯著高于肉（P＜0.01）。18 個(gè)品種（系）中，各部位多酚含量均相對(duì)較高的為紫薯——綿紫9 號(hào)、南紫018，菜葉型甘薯——泉薯830 及鮮食型甘薯川薯228、浙薯33。相關(guān)性分析表明，多酚含量與抗氧化活性極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表2 不同品種甘薯不同部位的多酚含量Table 2 Polyphenols content of different parts of different sweetpotato varieties

2.3 不同品種甘薯不同部位的黃酮類物質(zhì)含量

黃酮類物質(zhì)組成復(fù)雜，且多種物質(zhì)難以獲得標(biāo)準(zhǔn)品，因此無(wú)論以分光光度計(jì)法還是液相色譜法測(cè)定時(shí)，一般選取一種代表性黃酮成份作為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。蘆丁有典型的黃酮類結(jié)構(gòu)和紫外特征，且在很多含有黃酮類物質(zhì)的植物中廣泛存在，所以目前文獻(xiàn)報(bào)道中采用較多的標(biāo)準(zhǔn)品為蘆丁，即測(cè)定的黃酮總量以蘆丁含量計(jì)[18-20]。因此，本研究以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品利用高效液相色譜法評(píng)價(jià)了菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個(gè)品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4個(gè)部位的黃酮含量（見表3）。

表3 不同品種甘薯不同部位的黃酮類物質(zhì)含量Table 3 Flavonoids content of different parts of different sweetpotato varieties

由表3 可知，4 種類型甘薯的黃酮含量依次為紫薯＞菜葉型甘薯＞鮮食型甘薯＞淀粉型甘薯，紫薯皮、肉的黃酮含量極顯著高于其他3 種類型甘薯皮、肉的黃酮含量（P＜0.01）。4 個(gè)部位的黃酮含量依次為葉＞皮＞藤＞肉，且葉的黃酮含量極顯著高于其他3 個(gè)部位（P＜0.01），其余部位間的黃酮含量差異不顯著。18 個(gè)品種（系）中，各部位黃酮類物質(zhì)含量均相對(duì)較高的為紫薯——綿紫9 號(hào)、南紫018、綿12-1-126，菜葉型甘薯——泉薯830 及鮮食型甘薯川薯228。相關(guān)性分析表明，黃酮含量與抗氧化活性呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

2.4 黃酮類物質(zhì)組成

黃酮類化合物種類較多，相互之間的物理、化學(xué)性質(zhì)相差較大，以蘆丁計(jì)并不能完全準(zhǔn)確地反映其黃酮的水平。但目前鮮有文獻(xiàn)報(bào)道甘薯黃酮類物質(zhì)的具體組成，因此，本研究利用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜解析了不同部位的黃酮化合物，并通過(guò)各物質(zhì)的峰面積進(jìn)行了相對(duì)定量。結(jié)果表明，不同部位的黃酮化合物組成有較大差異（見圖1）。

圖1 藤、葉、皮、肉4 個(gè)部位的黃酮組成及相對(duì)含量的熱圖Fig.1 Heatmap of flavonoids and their relative contents in vine，leaf，peel and flesh of sweetpotato

黑色代表相對(duì)含量較高，白色代表相對(duì)含量較低。各組分縮寫所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)見表4。

總體來(lái)看甘薯各部位的主要黃酮成份是具有抗氧化、抗腫瘤、降血糖、降血脂等多種藥理作用的槲皮苷[21-23]，如槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素5-O-己糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖苷等，可為其精深加工提供參考。甘薯不同部位的黃酮類物質(zhì)組成見表5。

表4 圖1 中縮寫與其所代表物質(zhì)的名稱Table 4 Abbreviations and the substances they represent in Fig.1

表5 甘薯不同部位的黃酮類物質(zhì)組成Table 5 Components of flavonoids in different parts of sweetpotato

3 結(jié)論與討論

我國(guó)年產(chǎn)甘薯超過(guò)7 000 萬(wàn)噸，但莖葉資源并未得到充分利用。約2%～5%被用作動(dòng)物飼料，在一些南方地區(qū)也用作蔬菜，其余大部分被直接丟棄，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)的同時(shí)也造成了農(nóng)村的面源環(huán)境污染[10]。本研究結(jié)果表明：甘薯葉的抗氧化活性、多酚含量、黃酮類化合物含量均較其他部位高，有精、深加工的潛力。目前已出現(xiàn)莖葉青汁粉、莖葉茶等產(chǎn)品[24-25]，雖然還未得到推廣和普及，仍是值得關(guān)注的開發(fā)方向。

另外，根據(jù)甘薯不同部位的黃酮類化合物組成特點(diǎn)，可針對(duì)性地進(jìn)行深度開發(fā)利用，以改變目前甘薯加工產(chǎn)品較單一、同質(zhì)化問(wèn)題較突出的問(wèn)題，提高甘薯種植、加工效益。