不同生姜品種抗氧化活性的比較

王向東 ，王永存 ，馬艷芝 ，付麗軍 ，宋玥 ，馬毅超

（1.唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，河北唐山 063000；2.唐山師范學(xué)院生命科學(xué)系，河北唐山 063000）

生姜（Zingiber officinale Rosc.）為姜科姜屬草本植物，其地下肥大的肉質(zhì)根莖為食用器官[1]。生姜作為藥食同源的植物，擁有悠久的種植歷史。生姜營(yíng)養(yǎng)豐富，除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì)外，還含有姜辣素、姜油酮、姜烯酚、姜醇等，具有特殊的芳香和辛辣味[2]。目前關(guān)于生姜的研究非常廣泛，主要集中在栽培技術(shù)[3]、種質(zhì)資源多樣性分析[4]、成分提取[5]、藥效價(jià)值[6]等方面。抗氧化性是指在低濃度下有效地延緩或阻止底物氧化的能力，開(kāi)發(fā)天然物質(zhì)來(lái)源的抗氧化劑成為近年來(lái)科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[7]。生姜及其提取物具有明顯的抗氧化、清除自由基的作用。前人在生姜抗氧化性的研究中做了很多工作，重點(diǎn)集中在某一成分物質(zhì)的提取及其抗氧化活性的研究上，如生姜多糖[8]、粗黃酮[9]、姜精油[10]、生姜糖蛋白[11]等。越來(lái)越多的研究顯示生姜的抗氧化性應(yīng)該作為生姜品質(zhì)的衡量指標(biāo)之一。

我國(guó)生姜種質(zhì)資源豐富，栽培面積、總產(chǎn)量、總出口量均居世界第一。在北方，河北省是產(chǎn)姜大省之一，唐山市大姜產(chǎn)量占河北省總產(chǎn)量的80%左右。本研究選用自育的冀姜系列品種（5個(gè)）以及山東娃娃姜、昌邑大姜和安徽銅陵大姜，共計(jì)8個(gè)試驗(yàn)材料，進(jìn)行常規(guī)栽培，收獲后對(duì)8個(gè)姜品種采用DPPH法、水楊酸法、鄰苯三酚自氧化法、鰲合離子法4種不同測(cè)定方法進(jìn)行抗氧化性分析，并利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同姜品種的抗氧化性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在篩選出抗氧化能力強(qiáng)的生姜品種，為生姜新品種的選育和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料生姜1～8號(hào)分別為：冀姜1、冀姜2、山東娃娃姜、安徽銅陵大姜、冀姜5，山東昌邑大姜、冀姜7、冀姜18，冀姜系列品種為自育品種。

1.2 方法

分別于2016年、2017年3月將生姜品種種植于河北省唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地，土質(zhì)為砂壤土，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積4.5m×10m，8個(gè)品種，每個(gè)品種3次重復(fù)，常規(guī)大田管理，10月中旬收獲根莖，儲(chǔ)藏、備用。分別采用不同的方法，測(cè)定8種供試材料的抗氧化性。

1.3 抗氧化性測(cè)定方法

1.3.1 鰲合金屬離子

采用分光光度法測(cè)定鰲合金屬離子能力[12]。稱取生姜新鮮根莖0.5g，按照固液比1∶10加入無(wú)水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，4000r/min離心15min，上清液為測(cè)定液。將待測(cè)液加液后，在25℃水浴20min，測(cè)定562nm時(shí)吸光度值，按如下公式計(jì)算：

Fe2+鰲合率（%）=

式中，A0—1mL蒸餾水+3.7mL蒸餾水+0.1mLFeCl2+0.2mL菲洛嗪在562nm時(shí)吸光度值；

A1—1mL樣品液+3.7mL蒸餾水+0.1mL FeCl2+0.2mL菲洛嗪在562nm時(shí)吸光度值；

A2—1mL樣品液+3.7mL蒸餾水+0.1mL蒸餾水+0.2mL菲洛嗪在562nm時(shí)吸光度值。

1.3.2 鄰苯三酚自氧化法測(cè)定

采用分光光度法測(cè)定超氧陰離子自由基清除率[13]。稱取生姜鮮樣0.5g，按照固液比1∶10加入無(wú)水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，然后4000r/min離心15min，得上清液為樣品液。取Tris-HCl 4.5mL，在25℃條件下水浴20min，加入樣品液1mL和鄰苯三酚0.4mL，混勻后在25℃條件下水浴5min，再加入1mLHCl終止反應(yīng)，同時(shí)對(duì)照組以蒸餾水代替樣品液，以蒸餾水為空白對(duì)照，測(cè)定其在299nm時(shí)的吸光度值，并計(jì)算O·清除能力。

O·清除率（%）=

式中，A0—空白對(duì)照，4.5mL Tris-HCl+1mL蒸餾水+0.4mL鄰苯三酚+1mLHCl在299nm處的吸光值；

AX—測(cè)定樣品，4.5mLTris-HCl+1mL樣品液+0.4mL鄰苯三酚+1mLHCl在299nm處的吸光值。

1.3.3 DPPH法測(cè)定

采用分光光度法測(cè)定DPPH自由基清除率[14]。稱取生姜鮮樣0.5g，按照固液比1∶10加入無(wú)水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，然后4000r/min離心15min。取上清液1mL于試管中，加入10mL甲醇，混勻得樣品液。

按照下述要求，并在25℃條件下水浴20min，以蒸餾水為空白對(duì)照，測(cè)定其在517nm時(shí)的吸光度值，并計(jì)算DPPH清除能力。

DPPH·清除率（%）=

式中，A1—8mL樣品+4mL DPPH在517nm時(shí)的吸光度值；

A2—8mL樣品+4mL95%乙醇在517nm時(shí)的吸光度值；

A3—8mL蒸餾水+4mL DPPH在517nm時(shí)的吸光度值。

采用分光光度法測(cè)定羥基自由基清除率[14]。稱取生姜鮮樣0.5g，按照固液比1∶10加入無(wú)水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，然后4000r/min離心15min。取上清液1mL于試管中，加入10mL甲醇，混勻的得樣品液。按照下述要求，以蒸餾水為空白對(duì)照，測(cè)定其在510nm時(shí)的吸光度值，并計(jì)算羥基自由基清除能力。

OH-·清除率（%）=

式中，As—0.5mL水楊酸 +0.5mL FeSO4+5.0mL H2O2+1.0mL樣品在510nm時(shí)的吸光度值；

Ab—0.5mL水 楊 酸 +0.5mL蒸 餾 水 +5.0mL H2O2+1.0mL樣品在510nm時(shí)的吸光度值；

Ac—0.5mL水楊酸+0.5mLFeSO4+5.0mLH2O2+1.0mL蒸餾水在510nm時(shí)的吸光度值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理作圖，SPSS 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，隸屬函數(shù)分析法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生姜品種清除DPPH自由基能力的比較

不同生姜品種均呈現(xiàn)出較高的DPPH清除率，均超過(guò)了70%（見(jiàn)圖1）。清除率最高的為冀姜18，清除率為91.78%，安徽銅陵大姜最低為70.93%，二者之間相差20.85%；其他品種清除率介于二者之間，均超過(guò)了80%，依次為山東昌邑大姜85.12%，冀姜2號(hào)84.99%，冀姜1號(hào)84.89%，山東娃娃姜84.42%，冀姜5號(hào)和冀姜7號(hào)分別是83.88%和82.64%。

圖1 8個(gè)生姜品種的DPPH自由基清除率比較Table 1 The comparison of DPPH free radical-scavening rate of 8 ginger varieties

2.2 不同生姜品種清除羥基自由基能力的比較

圖2 8個(gè)生姜品種的羥基自由基清除率比較Table 2 The comparison of hydroxyl free radical-scaveing rate of 8 ginger varieties

不同生姜品種羥自由基清除能力比較見(jiàn)圖2（見(jiàn)上頁(yè)）。由圖知，8個(gè)供試品種均呈現(xiàn)出較高的抗氧化能力，羥自由基的清除率均在70%以上，其中最高的為冀姜5號(hào)，羥自由基清除率為85.02%，其次為山東昌邑大姜84.98%，山東娃娃姜83.26%，冀姜1號(hào)82.65%，安徽銅陵大姜81.52%，以上5個(gè)品種羥自由基清除率均在80%以上；還有三個(gè)品種羥自由基的清除率介于80%～70%之間，其中最低的為冀姜7，清除率為71.89%，冀姜18為72.61%，冀姜2號(hào)為78.61%。

2.3 不同生姜品種清除超氧陰離子自由基能力的比較

圖3 8個(gè)生姜品種的超氧陰離子自由基清除率比較Table 3 The comparison of rate of superoxide anion radical－scavening rate of 8 ginger varieties

不同生姜品種清除超氧陰離子自由基能力的比較如圖3所示，8個(gè)供試生姜品種表現(xiàn)差異較大。清除率最高的是冀姜5，達(dá)到46.239%；其次是山東娃娃姜，為43.134%；山東昌邑大姜和冀姜7排在第3和第4位，均超過(guò)了40%，最低的是冀姜1，為20.647%，最高清除率和最低清除率二者相差一倍還多。

2.4 不同生姜品種鰲合金屬離子能力的比較

不同生姜品種鰲合金屬離子能力差異較大（如圖4），最大的為安徽銅陵大姜65.84%，其次是冀姜2號(hào)59.87%，排在第3的是冀姜18為56.41%，二者鰲合率均在50%以上。第4的是冀姜7為43.23%；冀姜5號(hào)、山東娃娃姜、山東昌邑大姜的金屬鰲合率均在20%以上，分別是26.04%、23.26%和20.39%；最低的是冀姜1，為12.50%。最高金屬離子鰲合率（安徽銅陵大姜）超過(guò)最低（冀姜1號(hào)）47.37%，是其的4倍多，二者之間差異很大。其他品種介于二者之間，但是差異也較大。

圖4 8個(gè)生姜品種的鰲合金屬離子能力比較Table 4 The comparison of ferrous ion chelating activity of 8 ginger varieties

表1 8個(gè)生姜品種抗氧化活性的綜合評(píng)價(jià)Table 1 Comprehensive evaluation of antioxidant activity in 8 kinds of gingers

2.5 利用隸屬函數(shù)對(duì)抗氧化能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

隸屬函數(shù)法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理，利用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估。在本文中，用不同測(cè)定方法對(duì)8個(gè)生姜品種進(jìn)行了抗氧化能力的測(cè)定，結(jié)果各不相同，這不利于對(duì)不同品種生姜抗氧化能力的綜合評(píng)價(jià)。用隸屬函數(shù)法得出了不同生姜品種的抗氧化活性之間存在差異，其隸屬函數(shù)值越大，說(shuō)明該品種的綜合評(píng)價(jià)值越高。

本文利用不同的抗氧化活性測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定，再利用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1（見(jiàn)上頁(yè)）。由表1可以看出，供試材料的抗氧化能力的排序，由強(qiáng)到弱為：冀姜5＞山東昌邑大姜＞山東娃娃姜＞冀姜2＞安徽銅陵大姜＞冀姜18＞冀姜7＞冀姜1。

3 小結(jié)

前人研究得出，抗氧化活性主要表現(xiàn)在抑制脂質(zhì)的氧化降解、清除自由基、抑制促氧化劑和還原能力等方面[15]。目前有大量的實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行生姜抗氧化能力的測(cè)定。抗氧化的機(jī)理不同，其體外測(cè)定抗方法又有多種，單一的抗氧化能力的測(cè)定方法各有利弊，到目前沒(méi)有一種方法可以作為測(cè)定抗氧化性的標(biāo)準(zhǔn)方法。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)，抗氧化能力測(cè)定出現(xiàn)頻率最高的10種方法包括：DPPH、羥自由基、超氧自由基、ABTS、FRAP、ORAC、總酚估計(jì)法、TBARS法、硫酸氰鐵法、鰲合金屬離子[16]。本文選用了其中的4種方法進(jìn)行供試品種的抗氧化能力的比較。利用隸屬函數(shù)法能行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)供試材料中由強(qiáng)到弱為：冀姜5＞山東昌邑大姜＞山東娃娃姜＞冀姜2＞安徽銅陵大姜＞冀姜18＞冀姜7＞冀姜1，可見(jiàn)冀姜5和冀姜2可以作為生姜新品種選育中倍加關(guān)注的品種。不同方法對(duì)于供試材料的抗氧能力的測(cè)定結(jié)果不盡相同，可能是由于生姜體內(nèi)活性物質(zhì)較多，不同方法測(cè)定的抗氧化成分不同造成。

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