不同花色蕓豆種皮酚類化合物組成及抗氧化活性

王何柱，朱 勇，朱 怡，何友勛，秦禮康,*，梁亞麗，陳 月

（1.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州省植保植檢站，貴州 貴陽 550001；3.畢節市農業科學研究所，貴州 畢節 551700）

蕓豆（Phaseolus vulgaris L.）是豆科（Leguminosae sp.）菜豆屬一年生草本植物的籽粒，其栽培面積居于世界豆科植物第2位，僅次于黃豆。蕓豆不僅含有豐富的蛋白質、維生素等營養成分，也是黃酮和花青素等功能成分的重要來源[1-2]。黃酮、花青素具有較強的抗氧化活性，可以保護人體生物大分子免受氧化的危害[3]。Zhao Yan等[4]在研究豆類提取物與體外抗氧化活性中得出總酚含量較高的提取物具有較高的抗氧化能力，并且總抗氧化能力與總酚含量之間呈現極顯著正相關（P＜0.01）。Wang Yukun等[5]在對14 種豆類的抗氧化活性研究中，以鐵離子還原/抗氧化能力法（ferric reducing ability of plasma，FRAP）計總抗氧化能力，得出FRAP值在2.406～13.588 mol/g之間，DPPH自由基清除能力在3.211～7.107 mol/g之間，表現出良好的抗氧化活性。Giusti等[6]在對36 個豆類樣品研究中發現黑皮樣品（黑扁豆和黃豆類）的抗氧化活性高于淺色品種，并且暗色品種的總酚含量與IC50呈正相關。植物中酚類物質根究其結合方式可分為游離態和結合態，游離態可以用有機溶劑提取；結合態則需要通過化學或者酶解的方式進行提取，一般是一些水合丹寧酸以及與纖維或蛋白結合的原花青素、類黃酮等[7]。結合態酚類物質具有良好的生物活性，可以參與結腸微生物發酵，產生的發酵產物對人體的健康十分有益[8]。目前，國內對蕓豆的抗氧化活性研究主要是對整粒蕓豆的游離態提取物做抗氧化研究，而很少有對不同花色蕓豆種皮的游離態和結合態提取物的抗氧化活性進行研究。本實驗以7 種不同花色蕓豆種皮為原料，研究蕓豆種皮的酚類化合物組成及抗氧化活性，以期為蕓豆深加工提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

II1、英國紅、龍12-2614、科蕓1號、天鎮黃蕓豆、By2015-1、畢蕓2號7 種蕓豆的顏色分別為黑色、紅色、白色、白花色、黃色、紅花色、黑紅色。7 種蕓豆的產地為貴州省畢節市，由貴州省畢節市農科所提供。將蕓豆種皮通過手工剝離后，用粉碎機將種皮粉碎后，全部通過30 目鋼篩后于-20 ℃保存。

沒食子酸、6-羥基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸（6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid，Trolox）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、福林-酚 美國Sigma公司；3,4-二羥基苯甲酸、綠原酸、兒茶素、對羥基苯甲酸、咖啡酸、對香豆酸、阿魏酸、槲皮素、反式肉桂酸、蘆丁、2,2’-聯氮雙-(3-乙基苯并噻唑林-6-磺酸)二胺鹽（2,2’-azinobis(3-ethylbenzothi azoline-6-sulfonic acid)ammonium salt，ABTS） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；2,4,6-三(2-吡啶基)-1,3,5-三嗪（2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5-triazine，TPTZ） 北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

RE-2000B型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；H2-16KR型臺式高速冷凍離心機 湖南可成儀器設備有限公司；L5S紫外-可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；TS-100C恒溫搖床 上海天呈實驗儀器制造有限公司；1260 Infinity高效液相色譜儀 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 游離態與結合態酚類提取物制備

參考Adom等[9]的方法并略作修改，將1 g樣品與20 mL冷凍丙酮（80%）混合后，振蕩10 min，然后8 500 r/min離心10 min。收集上清液并重復提取2 次，將收集的上清液倒入燒瓶中并在45 ℃的旋轉蒸發器中旋蒸至10 mL左右，然后用蒸餾水定容到25 mL得到游離態酚類物質。提取游離態酚類物質后，在剩余的殘渣中加入10 mL的蒸餾水振蕩5 min后加入10 mL 14 mol/L氫氧化鈉溶液振蕩1 h。結束后用濃鹽酸調節pH 7，然后加入20 mL正己烷振蕩5 min后超聲處理10 min，8 500 r/min離心10 min，棄去上清液以除去脂質成分，重復1 次上述步驟。向剩余混合物中加入20 mL乙酸乙酯進行提取，每次離心之前進行超聲處理，收集上清液并重復提取4 次，將收集的上清液倒入旋蒸瓶中并在45 ℃的旋轉蒸發器中旋蒸至干，然后用蒸餾水定容至10 mL得到結合態酚類物質。每個樣品均一式3 份，得到的提取液保存在-20 ℃條件下。

1.3.2 總酚含量測定

參考Singleton等[10]的方法并稍加改進。采用Folin-Ciocalteu比色法測定總酚含量，準確移取100 μL稀釋適當倍數的提取液和沒食子酸標準溶液至試管中，之后加入400 μL蒸餾水和100 μL的福林-酚試劑，混勻靜置6 min后加入1 mL 7%的碳酸鈉溶液和0.8 mL的蒸餾水，避光反應2 h后，以蒸餾水代替樣品作空白，在760 nm波長處用酶標儀測定吸光度，同時分別吸取0、20、60、100、150、200、300、400、500、600 μg/mL的沒食子酸標準品按上述步驟進行，并繪制標準曲線，將樣品測得的吸光度代入并通過計算和轉換得到結果，結果以每克干基中所含沒食子酸當量表示（mg/g）。

1.3.3 總黃酮含量測定

參照Bakar等[11]的方法進行。準確吸取0.5 mL稀釋至適當倍數提取液或蘆丁標準溶液，分別加入2.25 mL的蒸餾水和0.15 mL 5%的亞硝酸鈉溶液，反應6 min后加入0.3 mL 10%的氯化鋁溶液，振蕩混勻靜置5 min，加入1 mL 1 mol/L的氫氧化鈉溶液，搖勻后在510 nm波長處測定吸光度。以蒸餾水替代提取液作對照。每個處理重復3 次，同時吸取0、100、200、300、400、600、800、1 000 μg/mL的蘆丁標準品按上述步驟進行，并繪制標準曲線，將樣品測得的吸光度代入標準曲線，通過計算和轉換得到結果，結果以每克干基中所含蘆丁當量表示（mg/g）。

1.3.4 總花青素的定量分析

參考Fuleki等[12]的方法，花青素含量的測定采用pH示差法，取1 mL的提取液分別用pH 1鹽酸-氯化鈉緩沖液及pH 4.5的醋酸-醋酸鈉緩沖液定容至5 mL，以蒸餾水作為空白對照，用紫外分光光度計測定花青素在520 nm和700 nm波長處的吸光度，以矢車菊-3-葡萄糖苷（Cy-3-Glu）計，利用Fuleki公式對待測液中花青素含量進行測定。

式中：ΔA為花青素總吸光度；A520nm為花青素在520 nm波長處的吸光度；A700nm為花青素在700 nm波長處的吸光度；C為花青素含量/（mg/g）；V為提取液總體積/mL；DF為稀釋倍數；M為Cy-3-Glu的分子質量（449.2 g/mol）；ε為Cy-3-Glu的消光系數（29 600 L/（mol·cm））；m為樣品質量/g；L為光程，數值為1 cm。

1.3.5 酚類化合物組成分析

參考Irmak[13]和Ti Huihui[14]等的方法，吸取提取物1 mL并過0.45 μm的濾膜，各樣品的分析采用Agilent Technologies 1260 infinity系統，ZORBAX SB-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）。檢測器為紫外吸收檢測器；流動相A為乙腈，流動相B為1%的冰乙酸溶液；檢測波長280 nm；柱溫30 ℃；流速1.0 mL/min；進樣量20 μL。高效液相色譜總運行時間為50 min，梯度洗脫的程序如下：0～5 min，5%～15% A、95%～85% B；5～35 min，15%～35% A、85%～65% B；35～40 min，3 5%～45% A、65%～5 5% B；4 0～50 m i n，45%～5% A、55%～95% B。通過樣品與樣品加標后的出峰時間進行對比定性，并通過將樣品各酚類物質的峰面積代入各標準品的標準曲線定量。

1.3.6 抗氧化活性測定

1.3.6.1 DPPH自由基清除能力測定

參考Pa?ko等[15]的方法進行。分別吸取0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3 mL 0.1 mg/mL的Trolox標準溶液于容量瓶中，加4 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液，加無水乙醇定容至5 mL。混勻靜置30 min，用紫外分光光度計在517 nm波長處測定吸光度并繪制標準曲線。吸取0.1 mL稀釋適當倍數的提取液，加入4 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液，用無水乙醇定容至5 mL。混勻靜置30 min，用紫外分光光度計在517 nm波長處測定吸光度。以蒸餾水代替樣品作空白，DPPH自由基清除能力以每克干基中所含Trolox當量表示（mg/g）。

1.3.6.2 ABTS陽離子自由基清除能力測定

參考Arnao等[16]的方法并稍加修改。吸取1 mL ABTS母液，加入22 mL甲醇進行稀釋，使吸光度達到1.1±0.02。準確吸取150 μL稀釋適當倍數的提取液和Trolox標準溶液，加入2 850 μL的ABTS溶液，在黑暗條件下反應2 h，用紫外分光光度計在734 nm波長處測定吸光度。以蒸餾水代替樣品作空白，分別吸取0、100、200、300、400、500、600 μmol/L的Trolox標準溶液按上述步驟進行，并繪制標準曲線，結果以每克干基中所含Trolox當量表示（mg/g）。

1.3.6.3 FRAP測定

參考Benzie等[17]的方法并稍加修改。首先將150 μL稀釋適當倍數的提取液或Trolox標準溶液與2 850 μL的FRAP溶液（300 mmol/L醋酸鈉緩沖溶液-20 mmol/L FeCl3-10 mmol/L TPTZ 10∶1∶1，V/V）混勻，37 ℃反應10 min，用酶標儀在593 nm波長處測定吸光度。以蒸餾水代替樣品作空白，分別吸取0、100、200、300、400、500、600 μmol/L的Trolox標準溶液按上述步驟進行，并繪制標準曲線，結果以每克干基中所含Trolox當量表示（mg/g）。

1.4 數據分析

每個實驗重復3 次，結果表示為 ±s。所有數據利用Excel、SPSS 16.0、Origin 9.0統計和繪圖，進行數據方差顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同花色蕓豆種皮的總酚、總黃酮、總花青素含量

表1 蕓豆種皮中游離態和結合態酚類物質、黃酮和花青素含量Table 1 Contents of free and bound phenolic substances, flavonoids and anthocyanins in seed coats of kidney beans mg/g

從表1可以看出，7 種不同花色蕓豆種皮中游離態酚類物質含量為0.73～44.07 mg/g，其中黑色種皮中游離態酚類物質的含量最高，白色的含量最低。結合態酚類物質含量范圍為0.03～4.81 mg/g，其中黃色的種皮中結合態酚類含量最高，白色的含量最低。黑色蕓豆種皮總酚含量最高，其次為黑紅色、白花色、紅花色、紅色、黃色，白色種皮的總酚含量最低。這顯著高于Xu Baojun等[18]報道中全黑豆的總酚含量9.0 mg/g，是因為蕓豆酚類物質主要來源于種皮，本實驗采用種皮為實驗原料，所以總酚含量明顯高于其他實驗結果。Xu Baojun等[19]通過對9 種豆類的抗氧化活性研究，得出黑色豆皮蕓豆的酚類物質含量比其他顏色豆類高，這與本實驗結論一致，并且紅色種皮蕓豆的總酚要高于黃色種皮。本實驗結果表明，游離態酚類物質占總酚的比例都在85%以上，其中白色蕓豆種皮中游離態多酚含量占比高達96.05%，可以說明蕓豆種皮中的酚類物質主要是以游離態酚類物質為主。

7 種不同花色蕓豆種皮中游離態黃酮含量在2.7 5～1 9 4.9 m g/g，結合態黃酮含量范圍在0.18～6.38 mg/g，其中紅花色蕓豆種皮中總黃酮含量最高，紅色蕓豆種皮總黃酮含量要高于黑色和黃色。Kan Lijiao等[20]研究的26 種蕓豆中發現總黃酮含量范圍0.19～7.05 mg/g，遠低于本實驗的結果，可能是因為黃酮主要存在于蕓豆種皮部位。Gan Renyou等[21]在對28 種顏色豆皮的總酚類含量、總黃酮含量和抗氧化能力研究中得出紫紅色蕓豆和斑點蕓豆的總黃酮含量高于紅色蕓豆，本實驗中紅花色蕓豆的黃酮含量也高于紅色蕓豆。

從表1可以看出，游離態花青素含量為0～2.56 mg/g，結合態花青素含量為0～0.02 mg/g。其中總花青素含量最高的是黑色蕓豆，含量最低為白色蕓豆和黃色蕓豆，可以看出深色種皮中花青素的含量較高。聶芊等[22]在研究4 種糧豆作物的花色苷抗氧化性能比較的實驗中得出黑豆花色苷含量大于紅豆，從表1可以看出黑色蕓豆種皮中總花青素含量約是紅色的64 倍，結果一致。趙艷等[23]在研究雜豆的體外抗氧化活性中，采用香草醛-鹽酸法測得5 種雜豆的原花青素含量在1.08～11.61 mg/g之間變化，這與本實驗的結果差別較大，是因為趙艷采用兒茶素做為標準品。張芳軒等[24]研究發現60 種黑大豆種皮中總花色苷含量為98.8～2 132.5 mg/100 g，本實驗中黑色蕓豆種皮總花青素含量也在此范圍中。

2.2 不同花色蕓豆種皮的酚類化合物組成

表2 7 種不同花色蕓豆種皮中酚類物質的組成和含量Table 2 Compositions and contents of phenolic compounds in seven seed coasts of kidney beans with different colores

由表2可以看出，沒食子酸、綠原酸、兒茶素主要集中在游離態酚類化合物中，3,4-二羥基苯甲酸主要集中在結合態酚類物質中，其中阿魏酸只在結合態酚類化合物中檢測出，可以得出游離態和結合態酚類物質的組成有較大的差異。Kim等[25]在種皮組織中，棕色和黑色種皮大豆的總濃度顯著高于黃、綠種皮大豆，并且酚類化合物的含量與種皮顏色之間存在相關性。但是在本實驗中這種相關性不明顯，可能是品種不同的原因。

表2結果表明，黑色蕓豆種皮中兒茶素含量最高，白色蕓豆種皮中沒食子酸的含量最高，紅黑色蕓豆種皮中3,4-二羥基苯甲酸和兒茶素含量較高，紅色、白花色、黃色、紅花色蕓豆種皮中都是沒食子酸的和兒茶素的含量較高。這與Xu Baojun等[18]的研究具有差異，其在對黑豆種皮中游離態多酚的組成分析中檢測出原兒茶酸、2,3,4-三羥基苯甲酸和香草酸以及6 種肉桂型酚酸（咖啡酸，綠原酸，m-香豆素、阿魏酸、o-香豆素和反式肉桂酸），其中咖啡酸、綠原酸、反式肉桂酸是種皮中的主要酚酸。造成這種差異的原因可能是品種、農藝措施（灌溉、施肥、病蟲害管理）、成熟度收獲、收獲后貯存和氣候條件不同的影響[26]。

沒食子酸和反式肉桂酸的最高含量都出現在紅花色蕓豆種皮中，含量分別為10.52 mg/g和1.95 μg/g，3,4-二羥基苯甲酸、綠原酸、對羥基苯甲酸、對香豆酸的最高含量都出現在白花色蕓豆種皮中，含量分別為749.1、966.7、702.5、65.40 μg/g。兒茶素的最高含量在紅花色蕓豆種皮中，含量為2 361 μg/g；咖啡酸的最高含量出現在紅色蕓豆種皮中，含量為72.11 μg/g；阿魏酸的最高含量出現在黃色蕓豆種皮中，含量為39.74 μg/g；槲皮素只在英國紅中檢測出，其含量為48.64 μg/g。Luthria等[27]研究15 種干食用豆中酚酸含量得出阿魏酸是所有大豆品種中的主要酚酸。每100 g干豆樣品中阿魏酸的平均含量為17.8 mg，而對香豆酸和芥子酸的平均含量分別為6.3、7.0 mg/100 g。僅在2 個黑豆品種中可定量檢測到咖啡酸（1.1 mg/100 g）。可以發現本實驗結果遠大于Luthria等[27]的實驗結果，一方面是因為本實驗的原料是種皮，而Luthria等[27]的實驗原料是整粒豆，另一方面可能是由于品種和產地的影響[28]。

2.3 蕓豆種皮提取物對DPPH自由基清除率的影響

從圖1可知，黑色蕓豆種皮的總清除能力最強，達到了156.0 mg/g，其余依次為紅花色、白花色、黑紅色、紅色、黃色、白色，并且游離態對DPPH自由基的清除能力明顯高于結合態。Pitura等[29]在研究6 種不同顏色蕓豆種皮的抗氧化活性時，得出蕓豆種皮提取液對DPPH自由基的清除能力在42 280～57 820 μmol/100 g之間，并且還得出深色顏色種皮有較強的抗氧化活性，這些都與本實驗的結論一致。梁亞靜等[30]研究發芽對蕓豆抗氧化活性影響中得出黑蕓豆的DPPH自由基清除能力為24.73 μmol/g，奶花蕓豆為27.47 μmol/g，明顯低于本實驗的結果，是由于其采用的原料的是整個蕓豆，而本實驗是蕓豆種皮。Emily等[31]在對14 種豆類的研究中得到DPPH自由基抗氧化活性范圍為32.36～120.16 μmol/g，遠低于本實驗結論，可以說明蕓豆的抗氧化活性成分主要存在于種皮中，在此之前也有報道證實過酚類物質和活性成分大多都存在于蕓豆種皮之中[32]。Xu Baojun等[19]研究中發現黑大豆對DPPH自由基清除率高于普通豆類，這與本實驗結果保持一致。

圖1 蕓豆提取物對DPPH自由基的清除能力Fig. 1 DPPH radical scavenging capacities of extracts of kidney bean seed coats

2.4 蕓豆種皮提取物對ABTS陽離子自由基清除能力的影響

圖2 蕓豆種皮提取物對ABTS陽離子自由基清除能力Fig. 2 ABTS cation radical scavenging capacities of extracts of kidney bean seed coats

由圖2可以看出，蕓豆種皮ABTS陽離子自由基清除能力為260.8 mg/g，其中游離態提取物對ABTS陽離子自由基清除能力的范圍為3.24～243.8 mg/g，結合態提取物清除能力的范圍為0.52～17.94 mg/g，其中黑色蕓豆的總清除能力最強，白色蕓豆的最弱，并且紅色蕓豆略高于黃色。蕓豆種皮游離態對ABTS陽離子自由基的清除能力也大于結合態，所以蕓豆中游離態提取物對抗氧化活性的貢獻大于結合態。Peng Han等[33]在對黑大豆種皮和子葉中酚類物質研究時得出黑豆種皮的可提取酚類物質對ABTS陽離子自由基清除能力為165.86 μmol/g，低于本實驗的結果，可能是原料品種和提取劑的不同導致的[34]。程安瑋等[35]研究了4 種豆類游離態和結合態提取物的抗氧化活性，發現結合態提取物對ABTS陽離子自由基抗氧化能力都達到了90%，游離態提取物對ABTS抗氧化能力在60%以上，明顯低于結合態，這與本實驗研究結果相反，可能是因為原料和提取方法不同。

2.5 蕓豆種皮提取物對FRAP的影響

圖3 蕓豆種皮提取物的FRAP值Fig. 3 Ferric reducing antioxidant power (FRAP) of extracts of kidney bean seed coats

從圖3可以看出，蕓豆種皮提取物的FRAP值范圍在1.83～214.7 mg/g之間，各顏色之間的強弱關系為：黑色＞紅花色＞黑紅色＞白花色＞紅色＞黃色＞白色。游離態提取物的抗氧化能力明顯強于結合態，這與前兩種測抗氧化能力的結果保持一致。Xu Baojun等[36]研究得出一些豆類的FRAP值，其中黑豆為1.27～9.93 mmol/100 g；黃色大豆為0.13～0.34 mmol/100 g，紅蕓豆為2.85～9.22 mmol/100 g，黑豆的FRAP值明顯大于黃豆的，與本實驗結果一致。Rocchetti等[37]在研究谷物和豆類的抗氧化活性中，得到蕓豆的FRAP值為198.1 μmol/100 g，小于本實驗結論，一方面是因為本實驗采用的是種皮為原料，另一方面，蕓豆的品種和產地也不同。通過分析3 種抗氧化方法的結果表明黑色蕓豆種皮的抗氧化能力最強，白色蕓豆種皮最弱。

2.6 總酚、總黃酮、總花青素和單個酚類物質與抗氧化活性的相關性

表3 總酚、總黃酮、總花青素和單個酚類物質與抗氧化活性的相關性Table 3 Correlations of antioxidant activity with total phenolics, total flavonoids, total anthocyanins and individual phenolic acids

通過相關性分析可以得出，總酚含量與3 個抗氧化值極顯著相關（P＜0.01），總黃酮含量與DPPH和ABTS 2 種方法的抗氧化值顯著相關，并且單個酚類物質與3 種抗氧化活性之間的相關性較低。梁亞靜等[30]在研究萌發對蕓豆酚類物質及抗氧化活性的影響中得出多酚、黃酮含量與4 個抗氧化值（DPPH、ABTS、FRAP、氧化自由基吸收能力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC））極顯著相關（P＜0.01），Xu Baojun等[36]在研究萃取溶劑對豆科植物酚類物質及抗氧化活性影響中發現，當提取溶劑為80%的丙酮時，總酚含量與DPPH、FRAP、ORAC之間極顯著相關，并且其相關性大于黃酮含量與DPPH、FRAP、ORAC的相關性，這與本實驗結果保持一致。Shi Zhenxing等[34]研究綠豆時對其對抗氧化活性與總酚、總黃酮和個別酚酸進行了相關性分析，發現阿魏酸和咖啡酸與抗氧化活性相關性較低。

3 結 論

本實驗研究了黑色、紅色、白色、白花色、黃色、紅花色、黑紅色7 種不同花色蕓豆種皮中酚類物質的含量以及抗氧化活性，同時對酚類物質的組成成分進行分析，并對總酚、黃酮、花青素和單個酚類物質的含量和抗氧化能力進行相關性分析。結果表明，黑色蕓豆種皮總酚含量最高，其次為黑紅色、白花色、紅花色、紅色、黃色、白色種皮的總酚含量最低。不同花色蕓豆種皮中游離態黃酮含量在2.75～194.9 mg/g，結合態黃酮含量范圍在0.18～6.38 mg/g，黑色蕓豆的總花青素含量最高。種皮中主要的酚類物質是沒食子酸和兒茶素，并且沒食子酸、綠原酸、兒茶素主要集中在游離態酚類化合物中，3,4-二羥基苯甲酸和阿魏酸主要集中在結合態酚類物質中；DPPH、ABTS、FRAP 3 種不同的抗氧化方法結果顯示黑色蕓豆種皮的抗氧化能力都是最強的，白色種皮的最弱。不同花色蕓豆種皮的活性成分含量和抗氧化能力存在差異，為開發多樣化蕓豆產品提供了理論依據。對其酚類物質的種類和含量的分析，有助于在加工中更大程度地保留其活性。