不同生姜品种抗氧化活性的比较

王向东 ，王永存 ，马艳芝 ，付丽军 ，宋玥 ，马毅超

（1.唐山市农业科学研究院，河北唐山 063000；2.唐山师范学院生命科学系，河北唐山 063000）

生姜（Zingiber officinale Rosc.）为姜科姜属草本植物，其地下肥大的肉质根茎为食用器官[1]。生姜作为药食同源的植物，拥有悠久的种植历史。生姜营养丰富，除含有碳水化合物、蛋白质、多种维生素和矿物质外，还含有姜辣素、姜油酮、姜烯酚、姜醇等，具有特殊的芳香和辛辣味[2]。目前关于生姜的研究非常广泛，主要集中在栽培技术[3]、种质资源多样性分析[4]、成分提取[5]、药效价值[6]等方面。抗氧化性是指在低浓度下有效地延缓或阻止底物氧化的能力，开发天然物质来源的抗氧化剂成为近年来科学研究的热点之一[7]。生姜及其提取物具有明显的抗氧化、清除自由基的作用。前人在生姜抗氧化性的研究中做了很多工作，重点集中在某一成分物质的提取及其抗氧化活性的研究上，如生姜多糖[8]、粗黄酮[9]、姜精油[10]、生姜糖蛋白[11]等。越来越多的研究显示生姜的抗氧化性应该作为生姜品质的衡量指标之一。

我国生姜种质资源丰富，栽培面积、总产量、总出口量均居世界第一。在北方，河北省是产姜大省之一，唐山市大姜产量占河北省总产量的80%左右。本研究选用自育的冀姜系列品种（5个）以及山东娃娃姜、昌邑大姜和安徽铜陵大姜，共计8个试验材料，进行常规栽培，收获后对8个姜品种采用DPPH法、水杨酸法、邻苯三酚自氧化法、鳌合离子法4种不同测定方法进行抗氧化性分析，并利用隶属函数法对不同姜品种的抗氧化性进行综合评价，旨在筛选出抗氧化能力强的生姜品种，为生姜新品种的选育和利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料生姜1～8号分别为：冀姜1、冀姜2、山东娃娃姜、安徽铜陵大姜、冀姜5，山东昌邑大姜、冀姜7、冀姜18，冀姜系列品种为自育品种。

1.2 方法

分别于2016年、2017年3月将生姜品种种植于河北省唐山市农业科学研究院试验基地，土质为砂壤土，随机区组设计，小区面积4.5m×10m，8个品种，每个品种3次重复，常规大田管理，10月中旬收获根茎，储藏、备用。分别采用不同的方法，测定8种供试材料的抗氧化性。

1.3 抗氧化性测定方法

1.3.1 鳌合金属离子

采用分光光度法测定鳌合金属离子能力[12]。称取生姜新鲜根茎0.5g，按照固液比1∶10加入无水乙醇5mL研磨成浆，移入离心管，4000r/min离心15min，上清液为测定液。将待测液加液后，在25℃水浴20min，测定562nm时吸光度值，按如下公式计算：

Fe2+鳌合率（%）=

式中，A0—1mL蒸馏水+3.7mL蒸馏水+0.1mLFeCl2+0.2mL菲洛嗪在562nm时吸光度值；

A1—1mL样品液+3.7mL蒸馏水+0.1mL FeCl2+0.2mL菲洛嗪在562nm时吸光度值；

A2—1mL样品液+3.7mL蒸馏水+0.1mL蒸馏水+0.2mL菲洛嗪在562nm时吸光度值。

1.3.2 邻苯三酚自氧化法测定

采用分光光度法测定超氧阴离子自由基清除率[13]。称取生姜鲜样0.5g，按照固液比1∶10加入无水乙醇5mL研磨成浆，移入离心管，然后4000r/min离心15min，得上清液为样品液。取Tris-HCl 4.5mL，在25℃条件下水浴20min，加入样品液1mL和邻苯三酚0.4mL，混匀后在25℃条件下水浴5min，再加入1mLHCl终止反应，同时对照组以蒸馏水代替样品液，以蒸馏水为空白对照，测定其在299nm时的吸光度值，并计算O·清除能力。

O·清除率（%）=

式中，A0—空白对照，4.5mL Tris-HCl+1mL蒸馏水+0.4mL邻苯三酚+1mLHCl在299nm处的吸光值；

AX—测定样品，4.5mLTris-HCl+1mL样品液+0.4mL邻苯三酚+1mLHCl在299nm处的吸光值。

1.3.3 DPPH法测定

采用分光光度法测定DPPH自由基清除率[14]。称取生姜鲜样0.5g，按照固液比1∶10加入无水乙醇5mL研磨成浆，移入离心管，然后4000r/min离心15min。取上清液1mL于试管中，加入10mL甲醇，混匀得样品液。

按照下述要求，并在25℃条件下水浴20min，以蒸馏水为空白对照，测定其在517nm时的吸光度值，并计算DPPH清除能力。

DPPH·清除率（%）=

式中，A1—8mL样品+4mL DPPH在517nm时的吸光度值；

A2—8mL样品+4mL95%乙醇在517nm时的吸光度值；

A3—8mL蒸馏水+4mL DPPH在517nm时的吸光度值。

采用分光光度法测定羟基自由基清除率[14]。称取生姜鲜样0.5g，按照固液比1∶10加入无水乙醇5mL研磨成浆，移入离心管，然后4000r/min离心15min。取上清液1mL于试管中，加入10mL甲醇，混匀的得样品液。按照下述要求，以蒸馏水为空白对照，测定其在510nm时的吸光度值，并计算羟基自由基清除能力。

OH-·清除率（%）=

式中，As—0.5mL水杨酸 +0.5mL FeSO4+5.0mL H2O2+1.0mL样品在510nm时的吸光度值；

Ab—0.5mL水 杨 酸 +0.5mL蒸 馏 水 +5.0mL H2O2+1.0mL样品在510nm时的吸光度值；

Ac—0.5mL水杨酸+0.5mLFeSO4+5.0mLH2O2+1.0mL蒸馏水在510nm时的吸光度值。

1.4 数据分析

采用Excel 2003进行数据处理作图，SPSS 19.0对试验数据进行方差分析，隶属函数分析法对试验数据进行综合分析[14]。

2 结果与分析

2.1 不同生姜品种清除DPPH自由基能力的比较

不同生姜品种均呈现出较高的DPPH清除率，均超过了70%（见图1）。清除率最高的为冀姜18，清除率为91.78%，安徽铜陵大姜最低为70.93%，二者之间相差20.85%；其他品种清除率介于二者之间，均超过了80%，依次为山东昌邑大姜85.12%，冀姜2号84.99%，冀姜1号84.89%，山东娃娃姜84.42%，冀姜5号和冀姜7号分别是83.88%和82.64%。

图1 8个生姜品种的DPPH自由基清除率比较Table 1 The comparison of DPPH free radical-scavening rate of 8 ginger varieties

2.2 不同生姜品种清除羟基自由基能力的比较

图2 8个生姜品种的羟基自由基清除率比较Table 2 The comparison of hydroxyl free radical-scaveing rate of 8 ginger varieties

不同生姜品种羟自由基清除能力比较见图2（见上页）。由图知，8个供试品种均呈现出较高的抗氧化能力，羟自由基的清除率均在70%以上，其中最高的为冀姜5号，羟自由基清除率为85.02%，其次为山东昌邑大姜84.98%，山东娃娃姜83.26%，冀姜1号82.65%，安徽铜陵大姜81.52%，以上5个品种羟自由基清除率均在80%以上；还有三个品种羟自由基的清除率介于80%～70%之间，其中最低的为冀姜7，清除率为71.89%，冀姜18为72.61%，冀姜2号为78.61%。

2.3 不同生姜品种清除超氧阴离子自由基能力的比较

图3 8个生姜品种的超氧阴离子自由基清除率比较Table 3 The comparison of rate of superoxide anion radical－scavening rate of 8 ginger varieties

不同生姜品种清除超氧阴离子自由基能力的比较如图3所示，8个供试生姜品种表现差异较大。清除率最高的是冀姜5，达到46.239%；其次是山东娃娃姜，为43.134%；山东昌邑大姜和冀姜7排在第3和第4位，均超过了40%，最低的是冀姜1，为20.647%，最高清除率和最低清除率二者相差一倍还多。

2.4 不同生姜品种鳌合金属离子能力的比较

不同生姜品种鳌合金属离子能力差异较大（如图4），最大的为安徽铜陵大姜65.84%，其次是冀姜2号59.87%，排在第3的是冀姜18为56.41%，二者鳌合率均在50%以上。第4的是冀姜7为43.23%；冀姜5号、山东娃娃姜、山东昌邑大姜的金属鳌合率均在20%以上，分别是26.04%、23.26%和20.39%；最低的是冀姜1，为12.50%。最高金属离子鳌合率（安徽铜陵大姜）超过最低（冀姜1号）47.37%，是其的4倍多，二者之间差异很大。其他品种介于二者之间，但是差异也较大。

图4 8个生姜品种的鳌合金属离子能力比较Table 4 The comparison of ferrous ion chelating activity of 8 ginger varieties

表1 8个生姜品种抗氧化活性的综合评价Table 1 Comprehensive evaluation of antioxidant activity in 8 kinds of gingers

2.5 利用隶属函数对抗氧化能力进行综合评价

隶属函数法是根据模糊数学的原理，利用隶属函数进行综合评估。在本文中，用不同测定方法对8个生姜品种进行了抗氧化能力的测定，结果各不相同，这不利于对不同品种生姜抗氧化能力的综合评价。用隶属函数法得出了不同生姜品种的抗氧化活性之间存在差异，其隶属函数值越大，说明该品种的综合评价值越高。

本文利用不同的抗氧化活性测定方法进行测定，再利用隶属函数法进行综合评价，结果如表1（见上页）。由表1可以看出，供试材料的抗氧化能力的排序，由强到弱为：冀姜5＞山东昌邑大姜＞山东娃娃姜＞冀姜2＞安徽铜陵大姜＞冀姜18＞冀姜7＞冀姜1。

3 小结

前人研究得出，抗氧化活性主要表现在抑制脂质的氧化降解、清除自由基、抑制促氧化剂和还原能力等方面[15]。目前有大量的实验在进行生姜抗氧化能力的测定。抗氧化的机理不同，其体外测定抗方法又有多种，单一的抗氧化能力的测定方法各有利弊，到目前没有一种方法可以作为测定抗氧化性的标准方法。有学者统计，抗氧化能力测定出现频率最高的10种方法包括：DPPH、羟自由基、超氧自由基、ABTS、FRAP、ORAC、总酚估计法、TBARS法、硫酸氰铁法、鳌合金属离子[16]。本文选用了其中的4种方法进行供试品种的抗氧化能力的比较。利用隶属函数法能行综合评价，结果发现供试材料中由强到弱为：冀姜5＞山东昌邑大姜＞山东娃娃姜＞冀姜2＞安徽铜陵大姜＞冀姜18＞冀姜7＞冀姜1，可见冀姜5和冀姜2可以作为生姜新品种选育中倍加关注的品种。不同方法对于供试材料的抗氧能力的测定结果不尽相同，可能是由于生姜体内活性物质较多，不同方法测定的抗氧化成分不同造成。

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