7種菜用甘薯品種（系）多酚類物質含量動態變化分析

劉意 楊新筍 雷劍 王連軍 柴沙沙 張文英 蘇文瑾 焦春海

摘 ?要：多酚類物質是菜用甘薯中一種重要的功能性保健成分，以綠原酸類化合物為主，它們對提升菜用甘薯食用和加工品質起著重要的作用。采用?Folin-Ciocalteu法和高效液相色譜法分析了7份菜用甘薯品種（系）6個不同時期的總多酚以及綠原酸類化合物含量。結果表明，不同品種（系）的菜用甘薯中總多酚以及綠原酸類化合物的含量受采樣時間的影響極顯著，并呈現動態變化，即栽后45～85?d，各品種（系）的各類物質變化趨勢相同，先增加后降低，在65?d達到最大值，在栽后85～140?d變化趨勢存在差異。對7份菜用甘薯品種（系）的6個不同時期總多酚以及綠原酸類化合物含量進行變異分析，結果表明5-O-咖啡酰奎尼酸（5-O-caffeoylquinic acid， 5-CQA）、3，4-O-二咖啡酰奎尼酸（3，4-di-O-caffeoylquinic acid，?3，4-diCQA）、3，5-O-二咖啡酰奎尼酸（3，5-di-O-caffeoylquinic acid， 3，5-diCQA）和4，5-O-二咖啡酰奎尼酸（4，5-di-O-caffeoylquinic acid，?4，5-diCQA）含量變異幅度大，而總多酚含量變異幅度相對較小，其變異系數范圍分別為30.80%～59.88%、45.18%～112.90%、45.19%～114.11%、41.82%～118.62%、19.82%～40.04%。總多酚以及綠原酸類物質含量的影響因素分析表明，總多酚以及綠原酸類化合物含量受采樣時間、品種（系）以及兩種因素交互作用的影響極顯著，且總多酚含量與綠原酸類化合物含量存在極顯著正相關。對菜用甘薯多酚類物質含量變化規律的研究，可為菜用甘薯葉的產業化開發利用奠定基礎。

關鍵詞：菜用甘薯;總多酚;綠原酸;動態變化中圖分類號：S531??????文獻標識碼：A

Dynamic Content?Variation Analysis of Polyphenols?in SevenLeafy Sweet PotatoVarieties （Lines）

LIU Yi^{1， 2}， YANG Xinsun¹， LEI Jian¹， WANG Lianjun¹， CHAI Shasha¹， ZHANG Wenying²， SU Wenjin^1*， JIAO Chunhai^3*

1. Food Crops Institute， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan，?Hubei 430064; 2. College of Agriculture， Yangtze University， Jingzhou，?Hubei 434025; 3 Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan，?Hubei 430064

Abstract： Polyphenol related materials which are?mainly constituted by chlorogenic acids （CGAs） are one of the most important health protection components in leafy sweet potato.?They play important roles for improving leafy sweet potato taste and processing quality. In this study， Folin-ciocalteu and HPLC methods were employed to determine the contents of total?polyphenols and chlorogenic acids in seven?leafy sweet potato varieties （lines） at 6 stages. The content of total?polyphenols and CGAs in different varieties （lines） was?significantly affected by stages and exhibited dynamic variation. All varieties （lines） showed the same content change trend from 45 days to 85 days after planting. They first increased and then decreased， reaching the maximum level in 65 days， however， there were differences in the change trend from 85 days to 140 days after planting. The variation coefficient of the substances demonstrated that?5-CQA （5-O-caffeoylquinic acid）， 3，4-diCQA （3，4-di-O-caffeoylquinic acid）， 3，5-diCQA （3，5-di-O-caffeoylquinic acid） and 4，5-diCQA （4，5-di-O-caffeoylquinic acid） displayed a wider range variation than total polyphenols， with the range of 30.80%?to 59.88%， 45.18%?to 112.90%， 45.19%?to 114.11%， 41.82%?to 118.62% and 19.82%?to 40.04%， respectively. The overall variation analysis inferred that the total?polyphenols and chlorogenic acids were significantly affected by sampling times， varieties （lines） and the cross effect of both. Moreover， the total?polyphenols and CGAs were significantly positively correlated. The investigation of polyphenol related materials?of leafy sweet potato could?lay a foundation for industiral exploration.

Keywords： leafy sweet potato; total polyphenols; chlorogenic acids; dynamic variation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.015

甘薯[Ipomoea batatas（L.）Lam.]是我國重要的糧食、飼料、工業原料和生物質能源作物，是世界第七大糧食作物^[1]。隨著人們生活水平的提高，對健康的關注度越來越高，甘薯莖葉引起了廣大消費者和科研工作者的關注，已逐漸成為甘薯育種的新亮點。菜用甘薯是一種新型甘薯類型，育種中常通過采摘10～15?cm的蔓尖綜合鑒定其食用與外觀品質。研究表明菜用甘薯富含粘液蛋白、膳食纖維、胡蘿卜素、多酚類物質以及維生素等，經常食用可預防心腦血管疾病和提高機體免疫力的功效^[2-4]。菜用甘薯已成為長江流域最受消費者和農民歡迎的蔬菜之一，它生長周期長，收獲期一般為4月中旬至10月下旬;產量高，可達75000?kg/hm²;生長期內易于管理，農藥化肥使用量少，已成為幫助農民脫貧增收的主要蔬菜^[5]。目前有關菜用甘薯營養價值的研究較多，其營養價值已被很多人認可。多酚類物質是菜用甘薯中主要的功能性保健成分，它們與預防心腦血管疾病、對抗組織與人體衰老、預防癌癥以及協調身體功能密切相關^[6-8]。它們被稱為繼第六營養素膳食纖維之后的第七類營養素^[9]。

多酚類物質具有多元酚結構，其主要存在于植物果實、皮、根和葉片，其含量僅次于纖維素、半纖維素和木質素^[10]。按照來源，多酚可以分為茶多酚、蘋果多酚、石榴多酚、葡萄多酚等;按照化學結構，即酚環的數量以及環結合元素的不同，多酚又可分為酚酸（綠原酸類）、類黃酮、木聚素和木酚素等^[11-12]。

甘薯中酚類化合物研究集中在綠原酸的分離與測定上。例如，Islam等^[13]曾采用核磁共振和反相高效液相色譜技術對甘薯莖葉酚類成分進行分離，得到6種化合物，均屬于綠原酸類（chlor o gentic acid， CGA），它們分別為3-O-咖啡酰奎尼酸（3-O-caffeoylquinic acid， 3-CQA）、3，4-O-二咖啡酰奎尼酸（3，4-di-O-caffeoylquinic acid， 3，4-?diCQA）、3，5-O-二咖啡酰奎尼酸（3，5-di-O-caffe oy lquinic acid， 3，5-diCQA）和4，5-O-二咖啡酰奎尼酸（4，5-di-O-caffeoylquinic acid， 4，5-diCQA）和3，4，5-O-三咖啡酰奎尼酸（3，4，5-tri-O-caffeoylq uinic acid， 3，4，5-triCQA）。Jung等^[14]分析發現，甘薯葉中除含有上述6種綠原酸類化合物，還含有5-O-咖啡酰奎尼酸（5-O-caffeoy lq uinic acid，?5-CQA）。Zheng等^[15]采用LC-MS聯用技術從甘薯莖葉中鑒定出15種綠原酸類化合物。Xu等^[16]采用LC-MS聯用技術對甘薯葉多酚成分進行分析，結果表明甘薯葉多酚主要為綠原酸及其衍生物，分別為5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA和4，5-?diCQA。目前甘薯中被鑒定出的綠原酸物質有3-CQA、5-CQA、4-O-咖啡酰奎尼酸（4-O-caffeoy lquinic acid，?4-CQA）、3，4-diCQA、3，5-?diCQA、4，5-diCQA、3，4，5-triCQA、4-O-阿魏酰奎尼酸（4-O-?ferloylquinic acid，?4-FQA）、5-O-阿魏酰奎尼酸（5-O-ferloylquinic acid， 5-FQA）等^[17]，其中以5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA為主。另外有研究表明，甘薯莖葉多酚類物質除以綠原酸及其衍生物為主外，還含有少量咖啡酸和黃酮類物質，但相較于綠原酸類化合物，咖啡酸和黃酮類物質含量較低。藥理學研究表明，綠原酸具有多種藥理作用，可以抗病毒、抗腫瘤、抗菌等^[18-20]。綜上所述，這些研究集中在綠原酸的分離與測定上，缺少關于甘薯莖葉多酚類物質含量動態變化的分析研究，因此開展相關研究十分必要。

本研究挑選湖北大面積推廣應用的2個菜用甘薯品種（‘福菜薯18和‘福薯7-6）與5個經過多年鑒定的優異菜用甘薯品系，包括‘EC15‘E12-768‘EC14‘EC16和‘EC17，合計7份試驗材料，分不同時期取葉片測定總多酚含量及綠原酸類化合物（5-CQA、3，4-diCQA、3，5-?diCQA、4，5-diCQA）的含量，并對相關數據進行分析，探索菜用甘薯葉片中總多酚及綠原酸類化合物動態變化規律，為促進菜用甘薯及其相關加工產品產業化開發奠定基礎。

1 ?材料與方法

1.1?材料

供試品種（系）為‘福菜薯18‘福薯7-6‘EC15‘E12-768‘EC14‘EC16和‘EC17（具體信息見表1），試驗材料種植于湖北省農業科學院糧食作物研究所盆栽場。

沒食子酸（98%）、碳酸鈉（分析純）、福林酚試劑（2?mol/L）、乙醇（分析純）、甲酸（色譜純）、乙腈（色譜純），上海國藥試劑有限公司;標準品5-CQA、3，4-diCQA、3，5-di CQA、4，5-diCQA，Sigma-Aldrich公司。

1.2?方法

1.2.1 ?實驗設計??2017年在湖北省農業科學院糧食作物研究所科研基地進行試驗。采用盆栽試驗，選用高40?cm、內徑35?cm的硬塑料盆進行栽種。取植株生長狀態一致的薯苗，每盆均勻栽種3株，設置3個重復。栽后45?d開始分期取成熟葉片，共取樣6次，取樣期分別為栽后45、65、85、105、125、140?d。葉片于105?℃殺青后，70?℃烘干并粉碎，所有粉碎樣過20目篩，?20?℃密封保存，用于總多酚以及綠原酸類化合物含量測定。

1.2.2 ?總多酚提取??總多酚提取參照劉麗香^[21]的方法略有改動：精確稱取1.0?g甘薯葉粉末，按料液比1∶25（g/mL）與70%乙醇混合，80?℃下回流提取40?min，提取2次，每次的提取液5000?g條件下離心10?min，隨后合并上清液，旋蒸濃縮，定容至100?mL，即可獲得待測樣品多酚提取液。

待測樣品提取液的總多酚含量測定采用Folin-Ciocalteu法^[22]：配制濃度為1.0?g/L的沒食子酸標準液，分別取標準液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0?mL至100?mL容量瓶中定容，取定容后溶液1.0 mL，加蒸餾水5.0 mL，福林酚試劑1.0?mL，7.5%碳酸鈉溶液3.0 mL，混勻，45?℃水浴1.5 h，于765 nm波長下測定吸光值，繪制標準曲線。

1.2.3 ?綠原酸類化合物含量測定??菜用甘薯中主要綠原酸類化合物含量測定采用高效液相色譜（HPLC）法^[16]，略有改動。精確稱取甘薯葉粉末，按料液比1∶50（g/mL）與70%乙醇混合，于80?℃下回流提取40?min，提取2次，每次的提取液5000×g條件下離心10?min，合并上清液，經0.2?μm醋酸纖維素膜過濾，濾液采用Agilent 1260高效液相色譜儀進行色譜分析。色譜條件如下：進樣量20?μL，色譜柱為ZORBAX Eclipse Plus C18（4.6?mm?250?mm， 5?μm），柱溫箱溫度設定為40?℃，流動相由0.1%（V/V）甲酸水溶液（A）和乙腈（B）組成，采用線性梯度法進行洗脫（0～ 30?min，10%～40%?B;30～30.1?min，40%～10%B;30.1～35?min，10%B），流速為0.5?mL/min。在326?nm處檢測綠原酸類化合物（CGAs）含量。將CGAs的保留時間與標準品5-CQA、3，4-diCQA、3，5-?diCQA和4，5-diCQA對照定性，采用外標百分比法定量分析5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-?diCQA含量（mg/100?mg）。

1.3 ?數據分析

采用SPSS 16.0軟件進行多重比較和顯著性分析，采用變異系數法比較取樣期內各品種（系）的多酚以及綠原酸類化合物動態變化規律，采用方差分析對整體變異性進行分析，采用Microsoft Excel 2016完成數據統計及作圖。

2 ?結果與分析

2.1不同菜用甘薯品種（系）不同時期總多酚與綠原酸類化合物含量的動態變化特征

對不同時期菜用甘薯葉中多酚以及綠原酸類化合物進行動態分析，結果表明除‘福薯7-6外，其他試驗材料的多酚以及綠原酸類化合物在整個取樣時期變化規律大體一致（圖1）。‘福菜薯18‘EC15‘E12-768‘EC14‘EC16和‘EC176個不同品種（系）的總多酚含量在栽后45～65?d上升，在65?d達到最高值;栽后65～105?d，總多酚含量下降;105～125?d總多酚含量略有上升而后下降。‘福薯7-6總多酚含量在栽后45～125?d上升與下降交替進行，至140?d含量保持穩定。

對不同時期菜用甘薯葉中綠原酸類化合物5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA和4，5-diCQA含量進行動態分析，由圖1可知，所有實驗材料的

5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA和4，5-diCQA含量在栽后45～85?d變化規律一致，即栽后45～ 65?d，綠原酸類化合物含量大幅度上升，在65?d達到最高值，隨后65～85?d大幅度下降。栽后85～ 140?d，各實驗材料的綠原酸類化合物含量變化無明顯規律。

對上述結果進行顯著性分析，結果表明，7份菜用甘薯品種（系）總多酚含量以及綠原酸類化合物含量受采樣時間影響極顯著（P<0.01）（詳細數據未列出）。7種菜用甘薯總多酚含量以及綠原酸類化合物含量均在栽后65?d達到最高，因此在栽后65?d是菜用甘薯多酚類物質含量最高的時期。

2.2 菜用甘薯葉中總多酚與綠原酸類化合物含量的變異分析

對菜用甘薯中總多酚以及綠原酸類化合物含量進行變異分析，結果表明總多酚含量變異幅度小而綠原酸類化合物變異幅度大。由表2可知，‘福薯7-6‘EC15和‘EC16的總多酚含量變異系數小于30%（分別為19.82%、22.28%、21.27%），為中等變異，其中‘福薯7-6總多酚含量變異系數最小;其他實驗材料總多酚含量變

異系數均大于30%，表現為強變異，其中‘福菜薯18的總多酚含量變異系數最大，為40.04%。各實驗材料中除了‘EC16的5-CQA變異系數小于40%外，其他的綠原酸類化合物變異系數均高于40%，為強變異，其中‘福薯7-6‘EC15和‘EC14的3，5-diCQA變異系數超過100%，分別為107.20%、114.11%、116.60%;‘福菜薯18‘EC15和‘EC17的3，4-diCQA變異系數超過100%，分別為112.90%、125.17%、109.44%;‘福菜薯18‘福薯7-6‘EC14和‘EC15的4，5-diCQA變異系數均大于100%，分別為104.93%、112.86%、111.61%、118.62%;7份品種（系）的5-CQA變異系數均小于60%。

根據表2，對總多酚和綠原酸類化合物含量進行綜合變異分析，結果表明總多酚平均變異系數為30.21%;在4種綠原酸類化合物中，3，4-diCQA平均變異系數最大，為96.75%;其次是4，5-diCQA和3，5-diCQA，平均變異系數分別為95.16%和90.24%;5-CQA平均變異系數最小，為51.25%。在所有實驗材料中，‘EC15總多酚以及綠原酸類化合物含量變異系數最大，為104.45%;‘EC16總多酚以及綠原酸類化合物變

注：不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，不同大寫字母表示在0.01水平差異極顯著。

Note： Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05?level， and different?uppercase letters indicate extremely?significant difference at the 0.01?level.

異系數最小，為40.75%。

由表2可知，在供試品種（系）中，‘EC16總多酚、5-CQA、3，5-diCQA和4，5-diCQA含量均高于其他品種（系），只有3，4-diCQA含量低于‘福菜薯18，為高多酚含量品系;與其他品種（系）相比，‘福薯7-6和‘EC15的總多酚以及綠原酸類化合物含量較低。

2.3 菜用甘薯葉中總多酚與綠原酸類化合物含量的主要影響因素分析

本研究中，7份菜用甘薯品種（系）總多酚以及綠原酸類化合物含量受采樣時間、品種（系）或2種因素交互作用的影響。由表3可知，因采樣時間不同引起的總多酚以及綠原酸類化合物的變化中，3，5-?diCQA含量的離差平方和最大，為241?908.69;總多酚含量的離差平方和最小，為502.45。因品種（系）不同引起的總多酚以及綠原酸類化合物的變化中，3，5-diCQA含量的離差平方和最大，為169?998.52;總多酚含量的離差平均和最小，為144.89。采樣時間、品種（系）、采樣時間與品種的（系）的交互作用對菜用甘薯多酚及綠原酸類化合物含量的影響均達到極顯著水平（P<0.01）。總多酚含量變化受采樣時間影響最大，離差平方和為502.45;其次是品種（系）（144.89）、采樣時間與品種的（系）的交互作用（110.62），且3個因素對總多酚含量影響均極顯著（P<0.01）。綠原酸類化合物中的3，5-diCQA、3，4-diCQA以及4，5-diCQA含量變化主要受采樣時間的影響，其次是品種（系）、采樣時間與品種的（系）的交互作用影響。綠原酸類化合物5-CQA含量主要受品種（系）影響，離差平方和為152?366.54;其次是采樣時間、采樣時間與品種的（系）的交互作用影響，3個因素對綠原酸類化合物的影響均達到極顯著水平（P<0.01）。

2.4 菜用甘薯葉中總多酚與綠原酸類化合物含量相關性分析

甘薯莖葉中的多酚化合物主要由5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA組成，但是這些綠原酸類化合物與總多酚相關性程度有何差異，尚不清楚;同時各綠原酸類化合物生物合成過程也存在相關性，在甘薯莖葉中更傾向于哪些綠原酸協同合成也尚不明晰，例如3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA為3種綠原酸類化合物的同分異構體，區別僅在于連接咖啡酸芳香環的2個奎尼酸基團位置發生了變化，這些綠原酸在甘薯莖葉中是否存在不同程度的協調變化需要進一步闡明。因此，本研究采用SPSS 16.0軟件對總多酚及綠原酸類化合物含量進行Pearson相關性分析，以闡明上述問題。由表4可知，總多酚、5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA的含

注：^**表示在0.01水平差異極顯著。

Note：^**indicates extremelysignificant difference at the 0.01?level.

注：^**表示在0.01水平（雙尾）上極顯著相關;R>0.800，高度相關; 0.500<R<0.800，中等程度相關;0.300<R<0.500，低度相關;R<0.300，弱相關。

Notes：^**indicates extremelysignificant difference at the 0.01?level. R>0.800， high correlation; 0.500<R<0.800， moderate correlation; 0.300<R<0.500， low correlation;R<0.300， weak correlation.

量，相互間均呈正相關。其中，總多酚與3，4-?diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA高度正相關，與5-CQA中等程度正相關;5-CQA與3，5-diCQA、4，5-diCQA高度正相關，與3，4-diCQA中等程度正相關;4，5-diCQA與3，4-diCQA、3，5-diCQA高度正相關;3，5-diCQA與3，4-diCQA中等程度正相關。在4種綠原酸類化合物中，4，5-diCQA與總多酚相關系數最高，為0.869;5-CQA與總多酚相關系數最低，為0.721。而在綠原酸類化合物之間，3，4-diCQA與5-CQA的相關系數最低，為0.622;3，5-diCQA與4，5-diCQA相關系數最高，高達0.963。

3 ?討論

對不同菜用甘薯品種（系）的總多酚及綠原酸類化合物含量進行動態分析，結果表明各品種（系）的總多酚及綠原酸類化合物含量在不同采樣時間呈現動態變化。這與李鑫等^[23]研究結果一致。不同之處在于動態變化趨勢有出入，例如李鑫等^[23]研究表明甘薯葉中多酚含量在栽后45～ 95?d呈上升趨勢，115?d達到最大值;而本研究發現7個品種（系）均在栽后65?d時達到最大值，隨后呈現上升與下降交替式變化，總體情況是，65?d以后呈下降趨勢。推測可能是由于栽培條件、溫度和實驗材料的不同，造成實驗結果的出入，這也從另一個方面證實了總多酚以及綠原酸類化合物含量受多種條件影響。因此，本研究可為適宜品種（系）和栽培條件的選擇提供參考，從而提高菜用甘薯中總多酚以及綠原酸類功能性成分。

另外，本研究還發現7份菜用甘薯品種（系）的總多酚以及綠原酸類化合物含量存在較大差異。以‘EC16為例，該品種（系）總多酚以及綠原酸類化合物含量普遍高于其他品種（系），是典型的高多酚含量實驗材料。相比之下，‘福薯7-6的多酚與綠原酸類化合物含量在各時期均普遍處于較低水平，是較為典型的低多酚含量實驗材料。同時‘福薯7-6作為‘EC16的母本，兩者遺傳背景相對較近，可以減輕遺傳背景的影響，因此這兩份實驗材料可以作為對照實驗材料，用于深入揭示綠原酸合成分子機理。

含量變化特征分析表明，總多酚、5-CQA、3，4-diCQA、3，5-diCQA及4，5-diCQA含量平均變異系數大于30%，表現為強變異，變異系數由大到小依次為3，4-diCQA>4，5-diCQA>3，5-diCQA> 5-CQA>總多酚，此結果進一步說明了總多酚以及綠原酸類化合物含量受采樣時間影響大。主要影響因素分析結果說明了菜用甘薯總多酚以及綠原酸類化合物含量受采樣時間、品種（系）以及采樣時間與品種的（系）的交互作用影響均極顯著。不同物質受不同因素影響程度不同，例如總多酚含量變化主要受采樣時間影響最大;綠原酸類化合物中的3，5-diCQA、3，4-diCQA及4，5-diCQA含量變化主要受采樣時間的影響;綠原酸類化合物5-CQA含量主要受品種（系）影響。

菜用甘薯的多酚主要是由5-CQA、3，4-?diCQA、3，5-diCQA以及4，5-diCQA這4種綠原酸類化合物組成，且各類物質合成種存在協同合成的現象，本研究對總多酚及綠原酸類化合物含量進行了相關性分析，結果表明總多酚與3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA高度正相關，與5-CQA中等程度正相關，說明3，4-diCQA、3，5-diCQA、4，5-diCQA是菜用甘薯中形成多酚的主要綠原酸類化合物。

4??結論

本研究對菜用甘薯中總多酚以及綠原酸類化合物動態含量變化規律、變異系數、主要影響因素以及各物質間的相關性進行了分析，研究結果表明，菜用甘薯不同品種（系）間總多酚及綠原酸類化合物含量存在顯著差異，且總多酚及綠原酸類化合物含量受采樣時間影響較大，因此選擇適當的品種（系），依據相應的動態變化規律，可以保證總多酚與綠原酸類化合物的產出。菜用甘薯作為一種蔬菜專用型甘薯新品種，由于其富含多酚等營養成分，隨著人們保健意識的提高，必將得到更加廣泛的認可與利用開發。

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