不同品种甘薯不同部位的抗氧化活性研究

靳艳玲，谭力，杨林，丁彦强，何素兰，李育明，何开泽，赵海，*

（1.中国科学院成都生物研究所，中国科学院环境与应用微生物重点实验室，环境微生物四川省重点实验室，四川 成都 610041；2.南充市农业科学院，四川 南充 637000）

医学研究表明，当机体内氧化与抗氧化作用失衡、氧化作用生成的活性氧簇超过机体的抗氧化能力时，则产生氧化应激，并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素[1-2]。因此，近年来抗氧化药品和食品正不断引起人们的重视，而具有天然抗氧化活性的植物因安全性、经济性等诸多优势更受到越来越多的专家学者和消费者的关注。

甘薯的抗氧化特性是其最重要的功效之一，也是近年来研究的热点问题。已有文献表明，甘薯抗氧化活性与其多酚、黄酮含量有关[3-5]，但大多研究仅评价了甘薯地上或地下部分的多酚或黄酮含量，且对于其具体组成成份鲜有报道。因此，本研究系统比较了近年来育成的菜叶型、淀粉型、鲜食型、紫薯等4 种类型共18 个品种（系）甘薯的叶、藤、皮、肉4 个部位的多酚和黄酮含量，评价了其与抗氧化活性的相关性，并解析了黄酮类物质的具体组成成份，以期为甘薯的深度加工利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 甘薯

18 个品种（系）甘薯：川薯 228、万薯 5 号、绵紫 9号、渝薯 17、福菜薯 23、渝薯 1 号、泉薯 830、渝薯 27、福薯 7-6、渝薯 15、南薯 016、南薯 017、绵 12-1-126、绵 12-32-6、南紫 018、浙薯 33、南 TD1212-9、秦薯 5号，由相应的育种单位提供薯苗，统一种植于四川省什邡市中国科学院成都生物研究所试验基地，于2017年11月2日收获，生育期150 d。

1.2 试剂

甲醇、乙腈（均为色谱纯）：德国Meker 公司；芦丁（纯度≥98%，批号wkq16031602）：四川省维克奇物科技有限公司；没食子酸（纯度98%，批号900107）、DPPH（纯度≥98%，批号 257621）：Sigma 公司；乙醇、福林酚、丙酮、碳酸钠等分析纯试剂：成都科龙化工试剂公司。

1.3 仪器

SCIENTZ-18N 冷冻干燥机、SB-800YDTD 超声波清洗仪：宁波新芝生物科技公司；Sorvall ST16R 高性能通用台式离心机、UV6000 高效液相色谱系统：美国Thermo 公司；R210 旋转蒸发仪：瑞士 Buich 公司；754N分光光度计：上海奥谱勒仪器有限公司；CBM-30A 超高效液相色谱系统：日本Shimadzu 公司；4500QTRAP串联质谱：美国Applied Biosystems 公司。

1.4 方法

1.4.1 甘薯预处理

于生育期150 d 收挖甘薯，每品种按5 点取样法收获5 株，每株随机取3 根藤及3 个薯块，立即清洗，切割为叶、藤、皮、肉4 个部分，同一品种的同一部位混合均匀，-20 ℃冷冻过夜，冷冻干燥至恒重。

1.4.2 抗氧化活性测定

参照文献[6-7]的方法测定DPPH 自由基清除率。

1.4.3 总多酚含量测定

参照文献 [8-9]改进的方法采用福林酚（Folin-Ciocalteu，FC）法测定。0.100 0 g 过 100 目的甘薯冻干样粉末于50 mL 离心管中，加入25 mL 50%的丙酮溶液，30 ℃超声避光提取 30 min，5 000 r/min 4 ℃离心5 min。取滤液1 mL，依次加入FC 试剂2 mL、10%碳酸钠溶液10 mL，蒸馏水定容至25 mL，50 ℃避光反应60 min，以蒸馏水为空白，在765 nm 处立即测定吸光度值。同法以系列浓度梯度的没食子酸标准溶液绘制标准曲线（含量以没食子酸计）。

1.4.4 黄酮类物质含量测定

参照文献[10]改进的方法以高效液相色谱法测定。称取0.100 0 g 过100 目的甘薯冻干样粉末，加入30 mL 70 %的甲醇，4 ℃冰箱过夜，期间涡旋3 次，10 000 r/min 4 ℃离心 10 min，用 0.22 μm 有机系滤膜过滤。滤液以高效液相色谱-紫外检测器（high performance liquid chromatography-ultraviolet absorption detector，HPLC-UV）检测。色谱条件：设定检测器波长340 nm，采用 Kromasil 100-5C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）色谱柱，流速 0.6 mL/min，柱温 35 ℃，进样量10 μL，A 泵纯甲醇，B 泵水（加 0.5%乙酸）。梯度设置如下：0～20 min 30%～40%A，20 min～30 min 40%～53 %A，30 min～40 min 53%～90%A，40 min～45 min 90%A。以系列浓度芦丁标准品对色谱峰面积绘制标准曲线，根据标准曲线计算样品中各色谱峰的累计黄酮含量（含量以芦丁计）。

1.4.5 黄酮类物质组成解析

1.4.4 中的提取液以超高效液相色谱-串联质谱法由武汉迈维公司进行黄酮类物质成份鉴定及相对定量[11]。基于其自建数据库及MassBank（http：//www.massbank.jp/）、KNAPSAcK（http：//kanaya.naist.jp/KNAp SAcK/）、HMDB（http：//www.hmdb.ca/）[12]、MoTo DB（http：//www.ab.wur.nl/moto/）和 METLIN（http：//metlin.scripps.edu/index.php）[13]等已有的质谱公共数据库对代谢物结构进行定性分析。代谢物定量是利用三重四级杆质谱的多反应监测模式（multi reaction monitor，MRM）分析完成，获得不同样本的代谢物质谱分析数据后，对所有物质质谱峰进行峰面积积分，并对其中同一代谢物在不同样本中的质谱出峰进行积分校正[14]。通过R 语言（3.3 版本）及 R Studio 下的扩展包“heatmap.2”对各部位的黄酮组成和相对含量进行热图绘制。

1.5 数据分析

以上测定均为3 个重复，结果以平均值±SD 表示，采用SPSS 19.0 进行统计学和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种甘薯不同部位的抗氧化活性

对于植物抗氧化活性的体外评价，目前主要有自由基清除法（包括DPPH 自由基和·OH 自由基）、化学发光法（chemiluminescence，CL）、氧自由基吸收能力法（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）和三价铁离子还原法（ferric reducing antioxidant power，FRAP）等[15]，其中DPPH 法有稳定性好、灵敏度高、操作简单等优点，已在全世界范围内被广泛使用[15-17]。本研究通过DPPH 自由基清除率比较了菜叶型、淀粉型、鲜食型、紫薯等4 种类型共18 个品种（系）甘薯的叶、藤、皮、肉4 个部位的抗氧化活性（见表1）。

由表1 可知，4 种类型甘薯的抗氧化活性依次为紫薯＞菜叶型甘薯＞鲜食型甘薯＞淀粉型甘薯，但4 种类型间仅薯肉的抗氧化活性有显著差异，紫薯肉抗氧化活性极显著高于淀粉型和鲜食型甘薯薯肉（P＜0.01），菜叶型甘薯薯肉抗氧化活性极显著高于淀粉型甘薯薯肉（P＜0.01）、显著高于鲜食型甘薯薯肉（P＜0.05）。4个部位的抗氧化活性依次为叶＞藤＞皮＞肉，且叶、藤、皮的抗氧化活性均极显著高于肉的抗氧化活性（P＜0.01）。18 个品种（系）中，各部位抗氧化活性均较高的为4 种紫薯——绵紫9 号、绵12-1-126、绵12-32-6、南紫018，菜叶型甘薯泉薯830 及鲜食型甘薯川薯228。

2.2 不同品种甘薯不同部位的多酚含量

为解析甘薯的抗氧化活性相关物质，比较了菜叶型、淀粉型、鲜食型、紫薯等4 种类型共18 个品种（系）甘薯的叶、藤、皮、肉4 个部位的多酚含量（见表2）。

由表2 可知，4 种类型甘薯的多酚含量依次为紫薯＞鲜食型甘薯＞菜叶型甘薯＞淀粉型甘薯，紫薯皮、肉的多酚含量极显著高于其他3 种类型甘薯皮、肉的多酚含量（P＜0.01）。4 个部位的多酚含量依次为叶＞藤＞皮＞肉，且叶的多酚含量极显著高于其他3 个部位（P＜0.01），藤的多酚含量极显著高于肉（P＜0.01）。18 个品种（系）中，各部位多酚含量均相对较高的为紫薯——绵紫9 号、南紫018，菜叶型甘薯——泉薯830 及鲜食型甘薯川薯228、浙薯33。相关性分析表明，多酚含量与抗氧化活性极显著正相关（P＜0.01）。

表2 不同品种甘薯不同部位的多酚含量Table 2 Polyphenols content of different parts of different sweetpotato varieties

2.3 不同品种甘薯不同部位的黄酮类物质含量

黄酮类物质组成复杂，且多种物质难以获得标准品，因此无论以分光光度计法还是液相色谱法测定时，一般选取一种代表性黄酮成份作为标准品绘制标准曲线。芦丁有典型的黄酮类结构和紫外特征，且在很多含有黄酮类物质的植物中广泛存在，所以目前文献报道中采用较多的标准品为芦丁，即测定的黄酮总量以芦丁含量计[18-20]。因此，本研究以芦丁为标准品利用高效液相色谱法评价了菜叶型、淀粉型、鲜食型、紫薯等4 种类型共18 个品种（系）甘薯的叶、藤、皮、肉4个部位的黄酮含量（见表3）。

表3 不同品种甘薯不同部位的黄酮类物质含量Table 3 Flavonoids content of different parts of different sweetpotato varieties

由表3 可知，4 种类型甘薯的黄酮含量依次为紫薯＞菜叶型甘薯＞鲜食型甘薯＞淀粉型甘薯，紫薯皮、肉的黄酮含量极显著高于其他3 种类型甘薯皮、肉的黄酮含量（P＜0.01）。4 个部位的黄酮含量依次为叶＞皮＞藤＞肉，且叶的黄酮含量极显著高于其他3 个部位（P＜0.01），其余部位间的黄酮含量差异不显著。18 个品种（系）中，各部位黄酮类物质含量均相对较高的为紫薯——绵紫9 号、南紫018、绵12-1-126，菜叶型甘薯——泉薯830 及鲜食型甘薯川薯228。相关性分析表明，黄酮含量与抗氧化活性呈显著正相关（P＜0.05）。

2.4 黄酮类物质组成

黄酮类化合物种类较多，相互之间的物理、化学性质相差较大，以芦丁计并不能完全准确地反映其黄酮的水平。但目前鲜有文献报道甘薯黄酮类物质的具体组成，因此，本研究利用超高效液相色谱-串联质谱解析了不同部位的黄酮化合物，并通过各物质的峰面积进行了相对定量。结果表明，不同部位的黄酮化合物组成有较大差异（见图1）。

图1 藤、叶、皮、肉4 个部位的黄酮组成及相对含量的热图Fig.1 Heatmap of flavonoids and their relative contents in vine，leaf，peel and flesh of sweetpotato

黑色代表相对含量较高，白色代表相对含量较低。各组分缩写所对应的物质见表4。

总体来看甘薯各部位的主要黄酮成份是具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖、降血脂等多种药理作用的槲皮苷[21-23]，如槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素5-O-己糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖苷等，可为其精深加工提供参考。甘薯不同部位的黄酮类物质组成见表5。

表4 图1 中缩写与其所代表物质的名称Table 4 Abbreviations and the substances they represent in Fig.1

表5 甘薯不同部位的黄酮类物质组成Table 5 Components of flavonoids in different parts of sweetpotato

3 结论与讨论

我国年产甘薯超过7 000 万吨，但茎叶资源并未得到充分利用。约2%～5%被用作动物饲料，在一些南方地区也用作蔬菜，其余大部分被直接丢弃，造成严重的资源浪费的同时也造成了农村的面源环境污染[10]。本研究结果表明：甘薯叶的抗氧化活性、多酚含量、黄酮类化合物含量均较其他部位高，有精、深加工的潜力。目前已出现茎叶青汁粉、茎叶茶等产品[24-25]，虽然还未得到推广和普及，仍是值得关注的开发方向。

另外，根据甘薯不同部位的黄酮类化合物组成特点，可针对性地进行深度开发利用，以改变目前甘薯加工产品较单一、同质化问题较突出的问题，提高甘薯种植、加工效益。