58個不同品種甘薯莖葉營養與功能成分的研究

邱俊凱 隋偉策 木泰華 孫紅男 曹清河

(1新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2中國農業科學院農產品加工研究所/農業農村部農產品加工綜合性重點實驗室，北京 100193；3江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇 徐州 221131)

我國甘薯[Dioscorea esculenta(Lour.) Burkill]年產量0.72 億t，居世界首位[1]。甘薯為一年生或多年生蔓生草本植物，又稱紅薯、白薯、地瓜等。甘薯富含蛋白質、膳食纖維、礦物質、維生素、胡蘿卜素和類黃酮等營養成分和功能物質[2]。甘薯莖葉作為甘薯地上部分，同樣富含營養成分和功能物質，且甘薯莖葉產量高、抗病蟲害能力強，近年來受到的關注度越來越高。因此，研究不同品種甘薯莖葉營養與功能成分，有益于開發利用甘薯資源。

中國農業科學院農產品加工研究所木泰華課題組先前收集了40 個品種的甘薯莖葉并測定了營養及功能成分，結果發現，甘薯莖葉富含蛋白、膳食纖維、多酚、礦物質等，且甘薯莖葉多酚的抗氧化活性顯著高于水溶性維生素E、抗壞血酸、茶多酚以及葡萄籽多酚[3-5]。此外，一些報道還指出，甘薯莖葉中含有大量酚酸、黃酮以及花色苷等生物活性物質[6-7]。Thu等[8]對比了30 種蔬菜中的多酚含量和抗氧化活性，發現甘薯莖葉的抗氧化活性最高。上述研究表明，甘薯莖葉不僅富含營養成分，而且含有大量生物活性物質。雖然甘薯莖葉是一種優質的蔬菜資源，但是我國甘薯品種多達幾百種，現仍有諸多甘薯品種的基本信息不全面，嚴重限制了甘薯莖葉資源的合理開發利用。

本研究共收集58 個甘薯品種的莖葉，測定其營養與功能成分(蛋白、脂肪、膳食纖維、維生素、多酚類物質、黃酮類物質等)的含量，并分析了各功能成分的抗氧化活性，以期為甘薯莖葉資源的合理開發利用提供數據支撐。

1 材料與試劑

1.1 試驗材料與試劑

58 種甘薯莖葉采收于2016年9月初，生長于中國農業科學院甘薯研究所和山西東寶薯業有限責任公司的試驗田中。采收后立即挑選新鮮無病斑、無腐爛甘薯莖葉，洗凈晾干，在溫度為-56℃，真空度為10 Pa的條件下真空冷凍干燥72 h 后用研磨機粉化。過40目篩，將葉粉裝入鋁箔袋中并于4℃保存。

福林酚試劑、鄰苯二酚試劑、2，2-偶氮二(2-甲基丙基咪) 二鹽酸鹽、α-淀粉酶(4×104U·g-1)、愈創木酚、淀粉葡萄糖苷酶(1×105U·g-1)、蛋白酶(3×104U·g-1)、綠原酸和水溶性維生素E(Trolox)，美國Sigma 公司；碳酸鈉、硫酸、氫氧化鈉、偏磷酸、無水乙醇、熒光素鈉和聚乙烯吡咯烷酮，北京化工有限公司。

1.2 試驗設備

FD5-3 真空冷凍干燥機，美國SIM 公司；ZK-35A連續靜音磨粉機，北京中科浩宇科技發展有限公司；TU-1810 紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；HH-S 恒溫水浴鍋，鄭州長城科工貿有限公司；GL-21M 高速冷凍離心機，湘儀儀器有限公司；Chameleon V 多功能酶標儀，芬蘭Hidex 公司；SY-2230 恒溫水浴搖床，美國CRASTAL 公司；RE-52A 旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠；LC-20A 高效液相色譜儀，日本島津。

1.3 試驗方法

1.3.1 基本成分測定

粗脂肪測定:參照Windham[9]的方法。

粗蛋白測定:參照Dean 等[10]的方法。

總膳食纖維、不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維測定:參照Tobaruela 等[11]的方法。

1.3.2 維生素含量測定

維生素C 含量測定:參照Chebrolu 等[12]的方法。

β-胡蘿卜素含量測定:參照Wu 等[13]的方法。

維生素E 含量測定:參照Ake 等[14]的方法。

維生素B1和B2含量的測定:參照Arella 等[15]的方法。

1.3.3 總酚含量測定 采用福林酚比色法進行測定[4]。樣品總酚含量表示為克(g) 綠原酸當量(chlorogenic acid equivalent，CAE) 每100 g 干重(g CAE·100 g-1DW)。

1.3.4 總黃酮含量測定 參照宋振[16]的方法。樣品總黃酮含量表示為克(g)蘆丁當量(rutin equivalent，RE)每100 g 干重(g RE·100 g-1DW)。

1.3.5 抗氧化活性測定 參照席利莎[4]的氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity，ORAC)法，測定各樣品對氧自由基的清除活性。以水溶性維生素E 為標準品，樣品溶液的氧自由基吸收能力表示為克(g)水溶性維生素E 當量(trolox equivalent，TE)每100 g 樣品溶液(g TE·100 g-1DW)。

1.3.6 多酚氧化酶活性測定 參照Castro 等[17]的方法提取多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)，并稍作修改。取0.2 g 甘薯莖葉粉，加入10 mL 0.05 mol·L-1磷酸鈉緩沖溶液(pH 值6.5)，再加入4% (w/w)聚乙烯吡咯烷酮，在4℃、7 500 r·min-1條件下離心20 min，紗布過濾上清液。所得酶提液置于4℃層析柜中備用。

PPO 活性的測定參照Saxena 等[18]的方法，并稍作修改。取2.8 mL 0.05 mol·L-1鄰苯二酚溶液，加入2 mL 0.05 mol·L-1磷酸鹽緩沖溶液(pH 值6.5)作為PPO 反應液，加入0.1 mL 酶提液，震蕩搖勻后立即用紫外分光光度計測定420 nm 波長處的吸光度值變化，觀察3 min。單位時間內每毫升酶液在420 nm 波長處吸光度值變化0.001 定義為1 個酶活性單位。

1.4 統計分析

所有測定均獨立重復3 次，試驗結果表示為平均值±標準差(mean±SD)。采用SAS 9.2 軟件分析試驗數據，并對數據進行單因素方差分析，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 粗蛋白、粗脂肪和膳食纖維的含量

由表1可知，不同品種甘薯莖葉中粗蛋白、粗脂肪和膳食纖維的含量均出現顯著性差異。甘薯莖葉粗蛋白含量的范圍為9.35 (甜脆薯)～38.45 g·100 g-1DW (遼薯 44)，平均含量為26.85 g·100 g-1DW。甘薯莖葉中湛薯01-2 粗脂肪含量最高(12.30 g·100 g-1DW)，皖蘇61 含量最低(1.36 g·100 g-1DW)，平均含量為2.97 g·100 g-1DW。總膳食纖維包括可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維，58 種甘薯莖葉的總膳食纖維平均含量為40.78 g·100 g-1DW，范圍為35.30(CIP 440185)～45.00 g·100 g-1DW (紫葉薯)。紫葉薯莖葉所含不溶性膳食纖維含量最高(41.95 g·100 g-1DW)，漳浦1 號最低(33.40 g·100 g-1DW)。甘薯莖葉可溶性膳食纖維范圍為1.41(潮汕白)～6.27 g·100 g-1DW (漳浦1 號)。因此，甘薯莖葉可以為居民膳食提供良好的植物蛋白和膳食纖維來源。

2.2 維生素含量

由表2可知，漳浦1 號甘薯莖葉維生素C 含量最高(131.64 mg·100 g-1DW)，濟薯18 含量最低(1.47 mg·100 g-1DW)，平均含量為50.91 mg·100 g-1DW。58 種甘薯莖葉β-胡蘿卜素含量最高的品種為紅莖種(59.35 mg·100 g-1DW)，濟薯18 最低為6.75 mg·100 g-1DW，平均含量為25.62 mg·100 g-1DW。濟薯18甘薯莖葉維生素E 含量最高(23.30 mg·100 g-1DW)，過海薯含量最低(0.39 mg·100 g-1DW)，平均含量為3.26 mg·100 g-1DW。甘薯莖葉維生素B1含量范圍為0.01(三角檸)～0.08 mg·100 g-1DW(商薯19)，平均含量為0.04 mg·100 g-1DW。漳浦1 號甘薯莖葉維生素B2含量最高(1.46 mg·100 g-1DW)，湛薯01-2號甘薯莖葉最低為0.58 mg·100 g-1DW，平均含量為0.92 mg·100 g-1DW。不同種類的甘薯中均富含維生素C 和β-胡蘿卜素，可作為該類物質良好的補充來源。

表1 58 種甘薯莖葉中粗蛋白、粗脂肪以及膳食纖維的含量Table 1 The protein，fat and dietary fiber contents of sweet potato leaves from fifty-eight cultivars/(g·100 g-1 DW)

表1(續)

2.3 總酚、總黃酮含量、多酚氧化酶活性及抗氧化活性

由表3可知，湛薯01-2 號甘薯莖葉總酚含量最高(21.39 g CAE·100 g-1DW)，皖蘇61 號品種最低(3.30 g CAE ·100 g-1DW)，平均含量為9.95 g CAE·100 g-1DW。甘薯莖葉總黃酮含量范圍為1.29(西蒙1 號)～6.62 g RE·100 g-1DW(紫葉薯)，平均含量為3.57 g RE·100 g-1DW。58 個品種的甘薯莖葉抗氧化活性范圍為1.23(皖蘇61 號)～40.28 g TE·100 g-1DW(湛薯01-2 號)，平均含量為16.68 g TE·100 g-1DW。58 個品種甘薯莖葉的PPO 活性范圍為16～795 U·g-1·min-1，平均為197.07 U·g-1·min-1。湛薯 01-2 甘薯莖葉 PPO 活性最高(795 U·g-1·min-1)，九州107 品種最低(16 U·g-1·min-1)。不同品種甘薯莖葉的多酚含量不同，可能與甘薯莖葉品種、多酚氧化酶活性和貯藏方式等不同有關。

2.4 相關性分析

由圖1可知，通過ORAC 法測得抗氧化活性與總酚含量間的相關系數最高(R2=0.748，P＜0.000 01)，其次是與PPO 活性之間的相關系數(R2=0.634，P＜0.000 01)，抗氧化活性與總黃酮含量有一定的相關性(R2=0.186，P＜0.05)。而抗氧化活性與粗蛋白、膳食纖維以及維生素含量無顯著相關性。

表2(續)

表3 58 個品種甘薯莖葉總酚含量、總黃酮含量、抗氧化活性及PPO 活性Table 3 The total polyphenols，total flavonoids，antioxidant activity and PPO activity of sweet potato leaves from fifty-eight cultivars

表3(續)

3 討論

蛋白質是生命存在和運動的物質基礎，是高度復雜的聚合物[19]，也是人體中最重要的營養素[20]，具有調節生理機能，增加抵抗力并提供熱能等作用[21]。本研究發現58 種不同品種甘薯莖葉中粗蛋白含量為9.35～38.45 g·100 g-1DW，平均含量為26.85 g·100 g-1DW，王世寬等[22]測得甘薯莖葉粗蛋白含量為21.1～25.1 g·100 g-1DW，與本研究結果相似；且甘薯莖葉粗蛋白含量顯著高于甘薯塊根，是白菜粗蛋白含量的1.6～2.0倍[22]，說明甘薯莖葉是蛋白的優質來源。膳食纖維是人體必需的營養素之一，對腸道疾病具有一定的預防作用[23]。本研究表明，甘薯莖葉總膳食纖維含量為35.30～45.00 g·100 g-1DW。甘薯莖葉富含膳食纖維，顯著高于梨子(34.40 g·100 g-1DW)、蘋果(21.10 g·100 g-1DW)和馬鈴薯(37.00 g·100 g-1DW)等[24]。Ishida 等[25]通過研究發現甘薯莖葉中粗脂肪含量較高，與本研究結果一致。

維生素是人體必需的營養成分，對人體健康至關重要[26-29]。本研究結果表明，甘薯莖葉富含維生素C，且已有研究表明甘薯莖葉中維生素C 的含量高于黃瓜(10.60 mg·100 g-1DW)、白蘿卜(22.50 mg·100 g-1DW)、冬瓜(15.25 mg·100 g-1DW)、土豆(13.82 mg·100 g-1DW)和菠菜(39 mg·100 g-1DW)[30-31]等日常蔬菜，其中漳浦1 號甘薯莖葉維生素C 含量(131.64 mg·100 g-1DW)高于富含維生素C 的辣椒(117.86 mg·100 g-1DW)[32]。β-胡蘿卜素可在人體中吸收轉換為維生素A[33-34]，維生素A 的攝入量不足會導致嬰兒和學齡前兒童患夜盲癥，不利于發育并在一定程度上損害免疫功能[35]。Li 等[36]測定了14 個品種的甘薯莖葉，其β-胡蘿卜素含量為35.21～52.01 mg·100 g-1DW。楊月欣[31]測得菠菜中β-胡蘿卜素含量為3.87 mg·100 g-1DW，由此可知甘薯莖葉中β-胡蘿卜素的含量高于菠菜。維生素E 是一種脂溶性抗氧化劑，可預防機體衰老，促進生育功能，并能提高免疫功能和保護肝臟；另外在臨床上具有提高老人記憶力，防治白內障和減輕腎損傷等功效[37-38]。本研究發現甘薯莖葉是維生素E 的良好來源。甘薯莖葉中富含維生素B1及B2，Shewry 等[39]測定了26 種小麥的維生素B1和維生素B2含量，其范圍分別為0.69～1.17 mg·100 g-1DW 和0.086～0.107 mg·100 g-1DW。結合本研究結果可知，甘薯莖葉中維生素B1和B2的含量高于小麥。

多酚類物質是植物的次生代謝產物，可有效預防高血糖、高血脂、心腦血管等慢性疾病[40]。Sun 等[3]測定了40 個品種甘薯莖葉，發現總酚含量范圍為2.73～12.46 g CAE·100 g-1DW，是葡萄籽多酚[41]的7～9 倍。本研究結果與之相致，說明甘薯莖葉富含多酚類物質。黃酮類化合物在保護心血管、抗氧化、抗腫瘤以及調節免疫力等方面有著重要的治療和預防功能[42]。宋振等[43]測定了3 種不同干燥方式甘薯莖葉粉的總黃酮含量(1.90%～3.51%)，與本研究結果相近，說明甘薯莖葉是黃酮類物質的優質來源。甘薯莖葉中的天然抗氧化劑可以作為還原劑和自由基清除劑。席利莎等[44]測得甘薯莖葉多酚的清除活性(62.61 μg ACE·mL-1)分別為茶多酚和葡萄籽多酚的5.9 和 9.6 倍，氧自由基吸收能力(55.78 μg·TE·mL-1)分別是茶多酚、葡萄籽多酚的1.3 和1.3倍。結合本研究中湛薯01-2 的高抗氧化活性，說明甘薯莖葉具有優異的抗氧化能力。PPO 廣泛分布于蔬菜和水果中，可催化多酚氧化產生醌類物質，進而影響最終產品質量、外觀和營養[45]。甘薯莖葉中含有一定量的PPO，因此在其開發利用中應考慮采用合適的方法進行滅酶護色。

前人研究表明，甘薯莖葉[3]、甘薯[3]、辣椒[46]的抗氧化活性與總酚的相關系數分別為0.760、0.937、0.883 和0.990。Isabelle 等[47]測得66 種蔬菜發現總酚含量與抗氧化活性呈線性關系(R2=0.814)，可將總酚含量作為評價食品抗氧化活性的指標。本試驗相關性分析結果同樣表明，多酚類物質是甘薯莖葉中最重要的抗氧化成分。

4 結論

甘薯莖葉富含蛋白質、脂肪、膳食纖維、維生素等營養成分，同時還富含多種功能成分，是一種優質蔬菜資源。甘薯莖葉總酚平均含量為9.95 g CAE·100 g-1DW，湛薯01-2 總酚含量及抗氧化活性明顯高于其他品種。甘薯莖葉的抗氧化活性與總酚含量呈現顯著正相關，即總酚含量越高的品種，抗氧化活性越強。綜上，甘薯莖葉富含營養與功能成分，是一種優質蔬菜資源。