芥蓝主要营养成分与活性氧代谢的研究

叶珺琳，张晓艳，柴喜荣，赵普艳，康云艳，李仕芳，杨 暹

（1.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642；2.深圳市华盛实业股份有限公司，广东 深圳 518001）

芥蓝主要营养成分与活性氧代谢的研究

叶珺琳1，张晓艳1，柴喜荣1，赵普艳1，康云艳1，李仕芳2，杨 暹1

（1.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642；2.深圳市华盛实业股份有限公司，广东 深圳 518001）

以迟花芥蓝品种为材料，对芥蓝不同器官以及同一器官不同部位的营养成分和活性氧代谢进行研究。结果表明：芥蓝的不同器官及同一器官不同部位的营养成分和活性氧代谢水平存在着明显差异。同一器官不同部位的可溶性糖、还原糖、果糖、蔗糖和游离氨基酸含量从上部到下部逐渐下降；不同器官的可溶性糖、还原糖、果糖、蔗糖和游离氨基酸含量以薹茎最高，叶柄次之，叶片最低。同一器官不同部位的硝酸盐和亚硝酸盐含量从上部到下部逐渐增加；不同器官的亚硝酸盐含量以薹茎最低，而叶片和叶柄则较高。同一器官不同部位的SOD、POD、CAT活性从上部到下部逐渐降低，MDA含量逐渐增加；不同器官中以薹茎的SOD、POD活性最高，叶片最低，而CAT活性和MDA含量以叶片最高。可见，芥蓝上部器官以及薹茎的营养成分含量最高，食用安全性最好，随着植株生理年龄的延长，活性氧的清除能力逐渐降低，膜脂过氧化水平逐渐加强，不同器官中以薹茎的活性氧清除能力最高，而叶片最低。

芥蓝；营养成分；活性氧代谢； 不同器官；不同部位

叶珺琳，张晓艳，柴喜荣，等.芥蓝主要营养成分与活性氧代谢的研究［J］.广东农业科学，2016，43（4）：57-62.

芥蓝（Brassica alboglabra Bailey），别名芥兰、白花芥兰，是十字花科芸薹属一二年生草本植物。原产于华南地区，为我国华南地区特色蔬菜，以花薹和嫩叶为食用器官，质脆嫩，是一种具有丰富营养价值和药用价值的蔬菜。有关芥蓝的养分吸收规律以及菜薹形成与温度、营养的关系已有报道［1-5］。苗期温度与芥蓝幼苗膜脂过氧化系统关系密切，随着温度的升高，幼苗气孔密度越来越小，叶片的渗透率、丙二醛（MDA）、游离脯氨酸含量逐渐增加，植株所受伤害加剧［3］。在植株生长发育过程中，叶片MDA、游离脯氨酸（Pro）、维生素C （Vc）含量以及过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性都具有明显的阶段特异性［1］。但有关芥蓝不同器官以及同一器官不同部位的主要营养成分含量以及活性氧代谢活性的研究报道较为鲜见。本文对芥蓝的不同器官及同一器官不同部位的主要营养成份以及活性氧代谢进行了分析，为其食用价值进行合理的评价以及芥蓝生长发育调控提供理论依据。

1 　材料与方法

以晚熟品种迟花芥蓝为材料，在华南农业大学园艺学院蔬菜栽培大棚内进行。于2014年10月13日采用珍珠岩穴盘播种育苗，于幼苗三叶一心（11月13日）时定植于矩形的水培塑料箱（长61 cm×宽42 cm×高15 cm）中，箱内盛有1/2剂量的霍格兰营养液25 L，每箱定植20株，株行距为7.5 cm×11 cm，3次重复。于现蕾期（2015年1 月6日）随机取每重复植株10株，分别对上、中、下3个部位的叶片、叶柄和薹茎进行取样。上部为第8节及其以上部位，中部为第5～7节，下部为第1～4节。取样后，每个样品都用液氮速冻固定，放入粉碎机粉碎，粉碎后每个处理取样6份，每份1.0 g，并用锡箔纸包裹，做好标识后保存于低温（-80℃）下备用。

可溶性蛋白、游离氨基酸、Pro、可溶性糖、还原糖、硝酸盐参照李合生等［6］的方法测定；果糖和蔗糖含量采用间苯二酚法［7］测定；亚硝酸含量采用对氨基苯磺酸法［8］测定；SOD、POD、CAT活性以及MDA、Vc含量采用杨运英等［1］的方法测定。

表1 芥蓝不同器官与部位的可溶性糖、还原糖、果糖、蔗糖和Vc含量（mg/g，FW）

2 结果与分析

2.1 芥蓝不同器官与部位的糖和Vc含量

由表1可知，同一器官不同部位的可溶性糖、还原糖、果糖、蔗糖含量从上部到下部呈现出逐渐下降的趋势，但薹茎的果糖含量、叶片和叶柄的蔗糖含量在不同部位均没有显著性差异；同一部位的不同器官的可溶性糖、还原糖、果糖、蔗糖含量呈现出薹茎＞叶柄＞叶片的趋势，但叶片与叶柄的果糖和蔗糖含量在同一部位均没有显著性差异。以薹茎上部的可溶性糖（21.84 mg/g）、还原糖（23.60 mg/g）、果糖（13.99 mg/g）、蔗糖（4.40 mg/g）含量最高，以叶片下部可溶性糖（1.35 mg/g）、还原糖（1.03 mg/g）、果糖（1.32 mg/g）含量最低，蔗糖以叶柄下部（1.31 mg/g）含量最低。可见，芥蓝不同器官以及同一器官不同部位的糖含量存在着明显差异，不同器官中以薹茎的糖含量最高，而同一器官中以上部位的糖含量最高。同一器官不同部位的Vc含量中，叶片不同部位的Vc含量差异不显著；叶柄的中部Vc含量显著高于下部，而上部与中部以及上部与下部间的Vc含量差异不显著；薹茎的上部Vc含量显著低于中部和下部，但中部与下部的Vc含量没有显著性差异。

2.2 芥蓝不同器官与部位的可溶性蛋白和游离氨基酸含量

由表2可知，同一器官不同部位除叶片上部（17.16 mg/g）和中部（16.86 mg/g）的可溶性蛋白含量显著高于下部叶（11.09 mg/g）外，叶柄、薹茎不同部位的可溶性蛋白含量没有显著差异；而同一部位不同器官中，叶片的可溶性蛋白含量显著高于叶柄和薹茎，但叶柄与薹茎的可溶性蛋白含量无显著差异，以叶片上部（17.16 mg/g）可溶性蛋白含量最高，叶柄下部（1.25 mg/g）含量最低。同一器官不同部位的游离氨基酸含量从上部到下部逐渐下降；而同一部位不同器官的游离氨基酸含量以薹茎最高，叶柄次之，叶片最低，以薹茎上部（1.16 mg/g）的游离氨基酸含量最高，叶柄下部（0.09 mg/g）的含量最低。

表2 芥蓝不同器官与部位的可溶性蛋白和游离氨基酸含量（mg/g，FW）

2.3 芥蓝不同器官与部位的硝酸盐和亚硝酸盐含量

从表3可以看出，同一器官不同部位的硝酸盐和亚硝酸盐含量从上部到下部呈逐渐增加的趋势，但叶片中部和下部的硝酸盐含量以及上、中、下部的亚硝酸盐含量差异不显著，叶柄的上部和中部以及中部和下部的亚硝酸盐含量也没有显著性差异，薹茎不同部位的亚硝酸盐含量差异也不显著。同一部位不同器官的硝酸盐含量以叶柄最高，薹茎次之，叶片最低；亚硝酸盐含量以薹茎最低，而叶片与叶柄的亚硝酸盐含量差异不显著。硝酸盐含量以薹茎下部（1.26 mg/g）最高，以叶片上部（0.09 mg/g）含量最低；亚硝酸盐含量以叶柄下部（2.70 mg/g）最高，以薹茎中部（0.24 mg/g）含量最低。可见，薹茎的食用安全性较高。

表3 芥蓝不同器官与部位的硝酸盐和亚硝酸盐含量（mg/g，FW）

表4 芥蓝不同器官与部位的Pro和MDA含量（μg/g，FW）

2.4 芥蓝不同器官与部位的Pro和MDA、含量

从表4可以看出，同一器官不同部位的Pro含量从上部到下部逐渐下降；同一部位不同器官以薹茎的Pro含量最高，叶片次之，叶柄最低，Pro含量以薹茎上部（277.29 μg/g）最高，叶柄下部（21.34 μg/g）同一器官不同部位的MDA含量从上部到下部呈逐渐增加的趋势，但叶柄的上部与下部以及薹茎上、中、下部间的MDA含量差异不显著；同一部位不同器官的MDA含量以叶片最高，而叶柄与薹茎的MDA含量差异不显著。MDA含量以叶片下部（1.75 μg/g）含量最高，以叶柄和薹茎的上部（0.59 μg/g）含量最低。

2.5 芥蓝不同器官与部位的SOD、POD和CAT活性

同一器官不同部位的SOD活性从上部到下部呈逐渐降低的趋势，但同一器官不同部位的SOD活性除薹茎下部显著高于上部和中部外，其他器官不同部位的SOD活性差异不显著；同一部位不同器官的SOD活性以薹茎最高，叶柄次之，叶片最低，SOD活性以薹茎上部（1 724.50 U/g·min）最高，以叶片下部（46.16 U/g·min）活性最低。同一器官不同部位的POD活性从上部到下部呈逐渐下降的趋势；而同一部位不同器官的POD活性以薹茎最高，叶柄次之，叶片最低，POD活性以薹茎上部（4 788.89 U/g·min）最高，以叶片下部（1 477.78 U/g·min）最低。同一器官不同部位的CAT活性也呈逐渐下降的趋势，但叶片的上部与中部以及薹茎的上部与中部间的CAT活性差异不显著；同一部位不同器官的CAT活性以叶片最高，叶柄次之，薹茎最低，CAT活性以叶片上部（596.00 U/g·min）最高，以薹茎下部（17.08 U/g·min）最低（表5）。

表5 芥蓝不同器官与部位的SOD、POD和CAT活性（U/g·min，FW）

3 　讨论

芥蓝不同器官间营养成分的含量差异显著。孙勃等［9］认为，芥蓝花薹和叶柄的还原糖含量最高，其次是花序，最低的是叶片和根，可溶性蛋白在芥蓝叶片和花序中的含量明显高于其他器官，总体上花序中的总多酚、Vc和可溶性固形物含量显著高于其他器官；叶片中的叶绿素、类胡萝卜素、可溶性蛋白和抗氧化能力均显著高于其他器官；根系中的芥子油苷，特别是苯乙基芥子油苷和4-甲基硫丁基芥子油苷的含量均显著高于其他器官。本研究结果表明，芥蓝不同器官以及同一器官不同部位的营养成分含量均存在着明显差异，总体上从上部到下部的可溶性糖、还原糖、果糖、蔗糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和游离脯氨酸含量呈逐渐降低的趋势，而硝酸盐和亚硝酸盐含量则呈逐渐增加的趋势；同一部位不同器官中，以薹茎的营养成分最高，亚硝酸盐含量最低，食用安全性最高。芥蓝不同器官以及同一器官不同部位的营养成分含量存在明显差异，这可能与植株的生长发育规律及源、库关系有关。研究表明，生长代谢旺盛的部位对营养的竞争力较强，叶片衰老时营养元素撤退并向新生器官中转移［10］，细胞降解后有一部分营养物质被运输到其他部位重新利用［11］。上部组织是新陈代谢较旺盛的地方，植株中的营养物质逐步向生长代谢旺盛的地方转移，因而营养成分含量较高；而下部组织较老，新陈代谢能力较弱，伴随着营养物质的分解及转移，因而营养成分含量较低。菜薹作为芥蓝的产品器官，是贮藏器官，在菜薹形成期，植株的生长中心主要是菜薹，叶片是光合器官，是光合产物形成的场所，它们合成的光合产物（碳水化合物和游离氨基酸等）主要是向生长中心供应与分配，因而菜薹的营养成分含量较高，叶片较低。

植株体内的硝酸盐和亚硝酸盐含量的多寡直接影响其食用安全性。硝酸还原酶是还原过程中的关键酶［12］，在硝酸还原酶的作用下，植株体内的硝酸盐还原为亚硝酸盐［13］，亚硝酸盐被亚硝酸还原酶还原成氨，进而合成氨基酸和蛋白质，组成植物有机体。杨暹等［14］研究表明，青花菜叶片硝酸还原酶活性随着叶龄的增加而降低。本试验表明，同一器官不同部位的硝酸盐和亚硝酸盐含量从上部到下部呈逐渐增加的趋势。可见，芥蓝的硝酸盐和亚硝酸盐含量与其器官的生理年龄有密切关系，上部位器官的生理年龄较小，生理代谢较活跃，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性较高，氮素代谢较强，因而硝酸盐和亚硝酸盐含量较低；而下部叶的生理年龄较大，生理活性较弱，硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性较低，氮素代谢较弱，因而硝酸盐和亚硝酸盐含量较高。蔬菜不同器官之间硝酸盐含量不同，一般认为茎＞叶、叶柄＞叶片［15］。本研究还表明，芥蓝同一部位不同器官中，以薹茎的营养成分最高，亚硝酸盐含量最低，食用安全性较高。本试验中硝酸盐含量在各器官各部位含量差异显著，与小白菜［16］、大白菜［17］等叶菜上的研究结果基本一致。产品器官之间硝酸盐含量存在差异，有人认为可能与该部位硝酸还原酶有关，也有人认为是各器官功能不同所致［15，18］。蔬菜中硝态氮吸收与还原不平衡是产生累积的根本原因，而硝酸盐和硝酸还原酶在细胞中分布不一致，也是造成硝酸盐在植物体内累积的一个重要原因［19］。硝酸还原酶主要分布在叶片内，而叶柄、茎组织中酶量极少，对于不同蔬菜的研究也表明叶片的硝酸还原酶活性远高于叶柄，是还原硝酸盐的主要器官，另外，叶柄、茎内含有大量薄壁细胞，所以叶柄、茎是储存硝酸盐的主要场所［20-21］。叶柄中硝酸盐含量明显高于薹茎和叶片，还可能与硝态氮难以在叶柄中被还原有关，也有研究表明叶柄中硝酸盐的含量与叶柄中潜在硝酸还原酶活性不能充分发挥有关［22］。叶片中硝酸盐含量较低，是因为叶片在光合作用过程中叶绿素能形成大量还原态的FADH、NADPH和含铁氧化还原素等辅酶，它们是硝酸还原酶的主要电子传递者，能加速催化硝酸盐的还原作用。因此，叶片中的硝酸盐含量低于叶柄和薹茎，而薹茎的亚硝酸盐含量较低可能与其作为生长中心，氮素代谢较旺盛、亚硝酸还原酶活性较高有关。

活性氧是植物细胞新陈代谢的产物［23］，活性氧的产生是植物细胞在非生物胁迫和衰老过程中最早发生的反应之一［24］，活性代谢产生的自由基和其他活性氧分子会导致细胞衰老［25］，在正常条件下，植物体内活性氧的产生与清除处于动态平衡，不会积累过多活性氧，植物能正常生长和发育，在逆境或成熟衰老条件下，体内活性氧产生与清除的代谢系统失调，导致活性氧在体内的过度积累，并伴随着MDA的产生和蛋白质、脂类、核酸的降解，从而对植物造成伤害，然而活性氧也可作为生物开启防御机制的信号［23，26-27］。MDA积累量的变化反映了植物对活性氧、自由基的清除能力［28］。而SOD、POD、CAT是活性氧清除酶系统的重要保护酶，SOD是细胞内最普遍、最有效的抗氧化酶，能提高植株的抗逆性，是抵御活性氧毒副作用的第一道防线，POD、CAT是清除活性氧不可缺少的酶之一，它们清除活性氧保护细胞免受伤害［29-30］。罗娅等［31］研究表明，在果实发育过程中，果实产生的超氧阴离子逐渐增加，SOD、CAT 和APX活性以及抗氧化能力显著降低，MDA含量增加。杨运英等［1］研究表明，芥蓝生长发育过程中，MDA含量及CAT、POD、SOD的活性具有明显的阶段特异性，在现蕾后菜薹形成过程中MDA含量保持在较低水平，而CAT、POD、SOD都保持较高活性，说明在菜薹形成过程中芥蓝具有较强的活性氧清除系统，避免植株受伤害，保持其正常生育。本研究表明，同一器官不同部位的SOD、POD、CAT活性从上部到下部呈逐渐降低的趋势，而MDA含量呈逐渐增加的趋势，说明随着叶片生理年龄的增长，芥蓝植株细胞保护酶清除活性氧的能力降低，膜脂过氧化水平提高，加速植株衰老。试验还表明，同一部位不同器官以薹茎的SOD、POD活性最高，叶片最低，而CAT活性和MDA含量以叶片最高，说明芥蓝不同器官是活性氧代谢存在差异，薹茎的活性氧清除能力相对较强，而叶片的膜脂过氧化水平较明显，因而叶片相对于薹茎在植株生长发育过程中较容易早衰。

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（责任编辑 张辉玲）

Research on main nutritional components and active oxygen metabolism in Chinese kale（Brassica alboglabra Bailey）

YE Jun-lin1，ZHANG Xiao-yan1，CHAI Xi-rong1，ZHAO Pu-yan1，KANG Yun-yan1，LI Shi-fang2，YANG Xian1
（1.College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2.Shenzhen Huasheng Enterprise Group Company Limited，Shenzhen 518001，China）

The main nutritional components and active oxygen metabolism in different organs （leaf，petiole，flower stalk stem） and different parts （top，middle，bottom） of the same organ were analyzed in Chinese kale （Brassica alboglabra Bailey cv.Chihua kale）.The results showed that the contents of nutrients and the level of active oxygen metabolism exhibited remarkable differences among different organs and different parts of the same organ.In general，the contents of soluble sugar，reducing sugar，fructose，sucrose and free amino acids gradually reduced from top to the bottom parts of the same organ.Among different organs，the contents of soluble sugar，reducing sugar，fructose，sucrose and free amino acids were found highest in flower stalk stem，followed by petiole and leaf.The content of nitrate and nitrite gradually increased from top to the bottom parts of the same organ.Among different organs，the content of nitrite was the lowest in flower stalk stem and relatively high in petiole and leaf.The activities of SOD，POD and CAT gradually decreased，and MDA content gradually increased from top to bottom parts of the same organ.The highest level of SOD and POD activities were found in flower stalk stem and lowest in leaf.However，leaf had the highest CAT activity and MDA content.Based on these results，it can be clearly seen that the upper parts of kale and the flower stalk stem had the highest level of nutrients and the best edible safety.Along with the prolonged physiological age of kale plants，the active oxygen species-scavenging capability gradually decreased and the membrane lipidperoxidation gradually increased.Among different organs of Chinese kale，active oxygen species-scavenging capability was found highest in flower stalk stem，and lowest in leaf.

Chinese kale；nutritional component；active oxygen metabolism；different organs；different parts

S634.3

A

1004-874X（2016）04-0057-06

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.04.012

2015-09-08

广东省科技计划项目（2012B020303001，2012A020603009，2014A020209068）；广东省现代农业产业技术体系特色蔬菜产业创新团队项目（粤农［2009］380号）；深圳市技术创新计划项目（20141013110401）；国家自然科学基金（31201631，31301767）

叶珺琳（1991-），女，在读硕士生，E-mail：sgxfqdj@163.com

杨暹（1964-），男，博士，教授，E-mail：yangxian@scau.edu.cn