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，何素蘭，李育明，何開澤，趙海，*

（1.中國科學院成都生物研究所，中國科學院環境與應用微生物重點實驗室，環境微生物四川省重點實驗室，四川 成都 610041；2.南充市農業科學院，四川 南充 637000）

醫學研究表明，當機體內氧化與抗氧化作用失衡、氧化作用生成的活性氧簇超過機體的抗氧化能力時，則產生氧化應激，并被認為是導致衰老和疾病的一個重要因素[1-2]。因此，近年來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、經濟性等諸多優勢更受到越來越多的專家學者和消費者的關注。

甘薯的抗氧化特性是其最重要的功效之一，也是近年來研究的熱點問題。已有文獻表明，甘薯抗氧化活性與其多酚、黃酮含量有關[3-5]，但大多研究僅評價了甘薯地上或地下部分的多酚或黃酮含量，且對于其具體組成成份鮮有報道。因此，本研究系統比較了近年來育成的菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4 個部位的多酚和黃酮含量，評價了其與抗氧化活性的相關性，并解析了黃酮類物質的具體組成成份，以期為甘薯的深度加工利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 甘薯

18 個品種（系）甘薯：川薯 228、萬薯 5 號、綿紫 9號、渝薯 17、福菜薯 23、渝薯 1 號、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，由相應的育種單位提供薯苗，統一種植于四川省什邡市中國科學院成都生物研究所試驗基地，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Meker 公司；蘆丁（純度≥98%，批號wkq16031602）：四川省維克奇物科技有限公司；沒食子酸（純度98%，批號900107）、DPPH（純度≥98%，批號 257621）：Sigma 公司；乙醇、福林酚、丙酮、碳酸鈉等分析純試劑：成都科龍化工試劑公司。

1.3 儀器

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

1.4 方法

1.4.1 甘薯預處理

于生育期150 d 收挖甘薯，每品種按5 點取樣法收獲5 株，每株隨機取3 根藤及3 個薯塊，立即清洗，切割為葉、藤、皮、肉4 個部分，同一品種的同一部位混合均勻，-20 ℃冷凍過夜，冷凍干燥至恒重。

1.4.2 抗氧化活性測定

參照文獻[6-7]的方法測定DPPH 自由基清除率。

1.4.3 總多酚含量測定

參照文獻 [8-9]改進的方法采用福林酚（Folin-Ciocalteu，FC）法測定。0.100 0 g 過 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60 min，以蒸餾水為空白，在765 nm 處立即測定吸光度值。同法以系列濃度梯度的沒食子酸標準溶液繪制標準曲線（含量以沒食子酸計）。

1.4.4 黃酮類物質含量測定

參照文獻[10]改進的方法以高效液相色譜法測定。稱取0.100 0 g 過100 目的甘薯凍干樣粉末，加入30 mL 70 %的甲醇，4 ℃冰箱過夜，期間渦旋3 次，10 000 r/min 4 ℃離心 10 min，用 0.22 μm 有機系濾膜過濾。濾液以高效液相色譜-紫外檢測器（high performance liquid chromatography-ultraviolet absorption detector，HPLC-UV）檢測。色譜條件：設定檢測器波長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 ℃，進樣量10 μL，A 泵純甲醇，B 泵水（加 0.5%乙酸）。梯度設置如下：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。以系列濃度蘆丁標準品對色譜峰面積繪制標準曲線，根據標準曲線計算樣品中各色譜峰的累計黃酮含量（含量以蘆丁計）。

1.4.5 黃酮類物質組成解析

1.4.4 中的提取液以超高效液相色譜-串聯質譜法由武漢邁維公司進行黃酮類物質成份鑒定及相對定量[11]。基于其自建數據庫及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]等已有的質譜公共數據庫對代謝物結構進行定性分析。代謝物定量是利用三重四級桿質譜的多反應監測模式（multi reaction monitor，MRM）分析完成，獲得不同樣本的代謝物質譜分析數據后，對所有物質質譜峰進行峰面積積分，并對其中同一代謝物在不同樣本中的質譜出峰進行積分校正[14]。通過R 語言（3.3 版本）及 R Studio 下的擴展包“heatmap.2”對各部位的黃酮組成和相對含量進行熱圖繪制。

1.5 數據分析

以上測定均為3 個重復，結果以平均值±SD 表示，采用SPSS 19.0 進行統計學和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種甘薯不同部位的抗氧化活性

對于植物抗氧化活性的體外評價，目前主要有自由基清除法（包括DPPH 自由基和·OH 自由基）、化學發光法（chemiluminescence，CL）、氧自由基吸收能力法（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）和三價鐵離子還原法（ferric reducing antioxidant power，FRAP）等[15]，其中DPPH 法有穩定性好、靈敏度高、操作簡單等優點，已在全世界范圍內被廣泛使用[15-17]。本研究通過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 個品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4 個部位的抗氧化活性（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、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物質，比較了菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4 個部位的多酚含量（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 個部位（P＜0.01），藤的多酚含量極顯著高于肉（P＜0.01）。18 個品種（系）中，各部位多酚含量均相對較高的為紫薯——綿紫9 號、南紫018，菜葉型甘薯——泉薯830 及鮮食型甘薯川薯228、浙薯33。相關性分析表明，多酚含量與抗氧化活性極顯著正相關（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含量

黃酮類物質組成復雜，且多種物質難以獲得標準品，因此無論以分光光度計法還是液相色譜法測定時，一般選取一種代表性黃酮成份作為標準品繪制標準曲線。蘆丁有典型的黃酮類結構和紫外特征，且在很多含有黃酮類物質的植物中廣泛存在，所以目前文獻報道中采用較多的標準品為蘆丁，即測定的黃酮總量以蘆丁含量計[18-20]。因此，本研究以蘆丁為標準品利用高效液相色譜法評價了菜葉型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4 種類型共18 個品種（系）甘薯的葉、藤、皮、肉4個部位的黃酮含量（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 個部位（P＜0.01），其余部位間的黃酮含量差異不顯著。18 個品種（系）中，各部位黃酮類物質含量均相對較高的為紫薯——綿紫9 號、南紫018、綿12-1-126，菜葉型甘薯——泉薯830 及鮮食型甘薯川薯228。相關性分析表明，黃酮含量與抗氧化活性呈顯著正相關（P＜0.05）。

2.4 黃酮類物質組成

黃酮類化合物種類較多，相互之間的物理、化學性質相差較大，以蘆丁計并不能完全準確地反映其黃酮的水平。但目前鮮有文獻報道甘薯黃酮類物質的具體組成，因此，本研究利用超高效液相色譜-串聯質譜解析了不同部位的黃酮化合物，并通過各物質的峰面積進行了相對定量。結果表明，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 個部位的黃酮組成及相對含量的熱圖Fig.1 Heatmap of flavonoids and their relative contents in vine，leaf，peel and flesh of sweetpotato

黑色代表相對含量較高，白色代表相對含量較低。各組分縮寫所對應的物質見表4。

總體來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組成見表5。

表4 圖1 中縮寫與其所代表物質的名稱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組成Table 5 Components of flavonoids in different parts of sweetpotato

3 結論與討論

我國年產甘薯超過7 000 萬噸，但莖葉資源并未得到充分利用。約2%～5%被用作動物飼料，在一些南方地區也用作蔬菜，其余大部分被直接丟棄，造成嚴重的資源浪費的同時也造成了農村的面源環境污染[10]。本研究結果表明：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。目前已出現莖葉青汁粉、莖葉茶等產品[24-25]，雖然還未得到推廣和普及，仍是值得關注的開發方向。

另外，根據甘薯不同部位的黃酮類化合物組成特點，可針對性地進行深度開發利用，以改變目前甘薯加工產品較單一、同質化問題較突出的問題，提高甘薯種植、加工效益。