紫皮大蒜营养成分与活性成分的分析比较

王煜伟，尹卫，李琳琳，王乐，王永红，刘晓军，洒威，梁健*

（1．青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁 810016；2．浙江清华长三角研究院，浙江 嘉兴 314006）

大蒜（Allium sativum L.）是百合科葱属浅根性的多年生草本植物[1]。具有广谱的抗菌抗病毒活性，是著名的食药两用植物，被誉为“陆地上生长的天然抗生素”[2]。新鲜大蒜中含有丰富营养和生物活性物质[3]，如碳水化合物（26%～30%，包括膳食纤维1.5%）、蛋白质（1.5%～2.1%，氨基酸为1.0%～1.5%）、脂类（0.1%～0.2%）、有机硫化合物（1.1%～3.5%）和酚类化合物（0.1%～0.5%）[3]。此外，大蒜还含有丰富的维生素（0.058%～0.059%）和矿物质（0.72%～0.84%），如维生素C、维生素E、硫胺素（VB1）、核黄素（VB2）、烟酸（nicotinic acid，VPP）、钙、钠、铁、锗和硒[4-7]，这些活性成分赋予了大蒜及其分解产物有抗氧化、抗炎、治疗糖尿病、抗衰老、抗过敏、护肝、抗癌、抗菌和增强免疫等生物活性[8-14]。

我国大蒜资源丰富，大面积种植的有紫皮蒜、六瓣蒜、二红皮蒜、太仓白蒜、苍山蒜、苏联蒜、普宁蒜、彭县大蒜、金山火蒜和软叶蒜等数十个品种。其中紫皮大蒜以其蒜瓣肥大、汁多、辛辣气味浓郁、捣烂成泥不变味而颇负盛名，在中国西北、华北地区均有大面积种植。大蒜的化学成分随品种、产地、生长地点、季节、气候和栽培方式的不同而存在显著差异[15-16]。因此，本研究选择来源于19个地区的紫皮大蒜为测试材料，测定其营养成分、活性物质含量，从食品化学的角度探讨不同产地紫皮大蒜的品质差异，以期为大蒜的种质资源筛选及进一步开发与利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

分析天平（AG135）：瑞士Mettler Toledo公司；新世纪紫外-可见分光光度计（T6）：北京普析通用仪器有限责任公司；自动凯氏定氮仪（K9840）：济南海能仪器股份有限公司；氨基酸自动分析仪（835-50型）：日本日立公司；高效液相色谱仪（Agilent1100型）配备在线真空脱气机（G1322A）、四元梯度泵（G1311A）、自动进样器（G1316A）、荧光检测器（G1321A）、电感耦合等离子质谱仪（Agilent 7500 ICP-MS）：美国 Agilent公司；微波样品处理系统（MP6C-6H）：北京盈安美诚科学仪器公司。

新鲜紫皮大蒜样品选取种植于青海乐都、海南海口、贵州毕节、重庆梁平区、江西赣州、江苏邳州、安徽阜阳、陕西渭南、云南曲靖、辽宁铁岭、河北保定、黑龙江哈尔滨、新疆塔城、四川成都、甘肃民乐、内蒙古阿拉善左旗、河南杞县、新疆乌鲁木齐和青海格尔木大格勒，共计19个紫皮大蒜资源，经青海大学梁健副教授鉴定为百合科葱属紫皮大蒜；脂肪酸标准品：上海化学试剂公司；硒标准溶液：国家标准物质研究中心；氨基酸标准品（≥98.0%）、脂肪酸标准品（≥98.0%）：北京索莱宝科技有限公司；芦丁标准品（≥98.0%）、没食子酸标准品（≥98.0%）、福林酚试剂（生物试剂）：上海源叶生物科技有限公司；抗坏血酸：西陇化工股份有限公司；乙腈（色谱纯）：美国Tedia公司；浓盐酸，硝酸（分析纯）：重庆川东化工集团有限公司；无水乙醇、石油醚、（均为分析纯）：天津凯通化工试剂公司；亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠（均为分析纯）：上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 常规营养成分测定

水分含量测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法；灰分含量测定参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中的灼烧重量法；粗脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法；粗蛋白含量测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法；总糖含量测定参照GB 5009.7—2016《食品安全国家标准食品中还原糖的测定》；粗纤维含量测定参照GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》。

1.2.2 氨基酸含量测定

氨基酸含量测定参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》，用氨基酸自动分析仪进行测定。

大蒜样品水解：于水解管中加入一定量样品与10mL HCl（6.0 mol/L）后抽真空并维持10 min，封口后110℃水解22 h后冷却并过滤，取2 mL滤液于60℃水浴10 min，真空干燥器蒸干，加入适量0.02 mol/L HCl后静置30 min，得待测液。

大蒜试样测定：参照氨基酸自动分析仪说明书将氨基酸混合标准工作液注入氨基酸自动分析仪，进行大蒜试样中氨基酸含量的测定，利用峰面积以外标法计算样品测定液中氨基酸的浓度。

1.2.3 脂肪酸含量测定

脂肪酸含量采用2-（4-氨基）苯基-1-氢菲[9，10-d]咪唑（2-（4-amino）phenyl-1-hydrophenanthrene[9，10-D]imidazole，PIA）作为柱前衍生试剂，在4-二甲氨基吡啶（4-dimethylaminopyridine，DMAP）及缩合剂 1-乙基-3-（3-二甲氨丙基）-碳酰二亚胺 [1-（3-dimethylaminopropyl）-3-ethylcarbodiimide hydrochloride，EDC·HCl]的催化下，获得稳定的脂肪酸衍生物[17]。

标准溶液的配制：称取30.95mg的PIA，用0.3mol/L DMAP定容至10 mL，得到浓度为1.0×10-2mol/L的衍生试剂溶液。准确称取一定质量的脂肪酸标品，用色谱纯乙腈配成浓度为5.0×10-3mol/L的混合溶液。所有的标准溶液均保存在4℃的冰箱中备用。

标准品衍生化：在2 mL安瓿瓶中依次加入20 μL脂肪酸混合标准品溶液（5.0×10-3mol/L）或提取物溶液，150 μL 衍生试剂（5.0×10-3mol/L），30 μL EDC·HCl（0.15 mol/L）溶液，密封后摇匀，于80℃恒温水浴下反应45 min，冷却至室温后，加入乙腈稀释至600 μL，过0.22 μm有机滤膜后进样分析[18-19]。

样品溶液的制备：将紫皮大蒜样品在60℃烘干至恒重，粉碎后，过0.5 mm筛，4℃保存。取0.6 g干燥粉末置于10 mL离心管中，加入2.0 mL石油醚，浸泡过夜后超声辅助提取40 min，离心收集上清液，再按上述操作提取2次，合并上清液，摇匀备用。

色谱和质谱条件：色谱柱为HypersilTMGOLD（4.6 mm×250 mm，5 μm）色谱柱；流动相A为5%乙腈；流动相B为100%乙腈；梯度条件为0～15 min，65%～80%B；15 min～30 min，80%～85%B；30 min～50 min，85%～100%B；50 min～60 min，100%B；进样量 10 μL；柱温30℃；流速1.0 mL/min；检测波长为荧光激发λex=262 nm和发射波长λem=424 nm。

1.2.4 矿质元素（硒、锗、钙、锌、铁、锰）含量测定

微波消解罐中准确加入大蒜样品50 mg与5 mL硝酸稍摇匀，加H2O2，置于微波消解仪中按程序进行消解。设定微波消解程序为保持120℃3 min，保持150℃3 min，保持180℃3 min，升温斜率为8℃/min。取下放冷超纯水定容至50 mL。ICP-MS的仪器工作条件：入射功率1 300 W，冷却气流量13.0 L/min，辅助气流量1.30 L/min，雾化气流量0.9 L/min，采样锥孔径1.0 mm，截取锥孔径0.7 mm，采样深度8.0 mm，雾化室温度2℃，分析室真空度4.54×10-4Pa，测量方式为跳峰，样品提升速率0.3 r/s，分析时间45 s，停留时间10 ms，重复 3 次。

1.2.5 总黄酮含量测定

精准量取 0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mL 芦丁标准应用液（0.1 mg/mL，30%乙醇溶解）于5只25 mL容量瓶后加入1.0 mL 15%亚硝酸钠摇匀，静置5 min，加入1.0 mL 10%硝酸铝，6 min后加入2 mL 1.0 mol/L氢氧化钠，混匀，30%乙醇定容至刻度，10 min后于510 nm处比色测定。以芦丁质量浓度X（μg/mL）为横坐标，吸光值Y为纵坐轴，得到标准曲线方程：Y=0.027X-0.006，R2=0.999 4。称取1.00 g紫皮大蒜加入25 mL 75%乙醇溶液，于44℃超声处理，重复3次后定容到100 mL。精密量取1.0 mL大蒜黄酮提取液，加入1.0 mL 15%亚硝酸钠摇匀，5 min后加入1.0 mL 10%硝酸铝，6 min后加入2 mL 1.0 mol/L氢氧化钠，混匀，30%乙醇定容至刻度，10 min后于510 nm处比色测定。

1.2.6 总多酚含量测定

精准量取 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 的没食子酸标准储备液（100 μg/mL）于25 mL容量瓶中后加入2.0 mL福林酚试剂，静置5 min，加入2.0 mL Na2CO3溶液（质量分数为10%），摇匀，静置6 min，蒸馏水定容后25℃的恒温水浴锅中加热显色60 min，以试剂空白作参比，于760 nm处测定吸光值，以没食子酸质量浓度X（μg/mL）为横坐标，吸光值Y为纵坐轴，得到标准曲线方程：Y=0.118 7X+0.011 8，R2=0.999 4。称取 1.00 g紫皮大蒜加入25 mL的50%乙醇溶液，超声处理30 min，重复3次。精密量取1.0 mL多酚提取液，加入福林酚试剂2.0 mL，静置5 min，加入2.0 mL Na2CO3溶液（质量分数为10%），摇匀，静置6 min，蒸馏水定容后25℃的恒温水浴锅中加热显色60 min，以试剂空白作参比，于760 nm处测定吸光值。

1.3 数据处理

每组试验至少重复3次，所得数据以平均值±标准差的形式呈现。数据的统计分析是通过IBM SPSS Statistics 26软件进行的，当P＜0.05时，结果具有显著性差异。

2 结果与讨论

2.1 常规营养成分

不同紫皮大蒜常规营养成分结果如表1所示。

表1 不同产地紫皮大蒜常规营养成分Table 1 Content of basic nutrients in purple garlic from different habitats g/100 g

由表1可知，青海乐都、海南海口、贵州毕节、重庆梁平区、江西赣州等19种紫皮大蒜水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白、总糖和粗纤维等基本营养成分略有差异。其中青海乐都紫皮大蒜除水分含量较低，其他常规营养成分含量均较高。粗脂肪含量高达（12.13±0.27）g/100 g，是四川成都的1.38倍，这可能与西北地区独特的冷凉气候有关。青海乐都紫皮大蒜粗蛋白含量为（6.19±0.20）g/100 g，与除陕西渭南外的其他紫皮大蒜间差异不显著。总糖含量较高的为青海乐都＞甘肃民乐＞黑龙江哈尔滨＞青海格尔木大格勒＞内蒙古阿拉善左旗，但不同产地之间不存在显著性差异。不同紫皮大蒜粗纤维含量最高为海南海口，为（1.86±0.08）g/100 g，但与其他的紫皮大蒜含量差异不显著。

2.2 氨基酸含量

不同紫皮大蒜氨基酸含量检测结果如表2所示。

表2 不同产地紫皮大蒜氨基酸含量Table 2 Content of amino acids in purple garlic from different habitats mg/100 g

续表2 不同产地紫皮大蒜氨基酸含量Continue table 2 Content of amino acids in purple garlic from different habitats mg/100 g

由表2可知，种植于青海乐都的19种紫皮大蒜中不同氨基酸含量存在一定的差异。其中天冬氨酸含量较高的6个紫皮大蒜为甘肃民乐＞黑龙江哈尔滨＞内蒙古阿拉善左旗＞青海乐都＞青海格尔木大格勒＞辽宁铁岭。青海乐都紫皮大蒜氨基酸含量中丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、胱氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、脯氨酸含量均排在19种紫皮大蒜的前三位。其中谷氨酸含量最高，为（1 228.80±56.36）mg/100 g，是江苏邳州紫皮大蒜的1.49倍。

2.3 脂肪酸含量

不同紫皮大蒜脂肪酸含量检测结果如表3所示。

表3 不同产地紫皮大蒜脂肪酸含量Table 3 Content of fatty acids in purple garlic from different habitats mg/g

由表3可见，19种紫皮大蒜中棕榈酸、亚麻酸、亚油酸和硬脂酸含量存在一定的差异，油酸和花生酸均无显著性差异。其中青海乐都紫皮大蒜棕榈酸和亚麻酸含量最高，分别为最低产地的1.52倍和1.72倍，但与其他紫皮大蒜间差异较不显著。辽宁铁岭紫皮大蒜亚油酸含量最高，为（18.72±0.18）mg/g，紫皮大蒜硬脂酸含量最高的是四川成都，为（0.57±0.06）mg/g。海南海口紫皮大蒜油酸含量最高，为（4.19±0.04）mg/g，内蒙古阿拉善左旗紫皮大蒜花生酸含量最高，为（1.92±0.02）mg/g，与其他紫皮大蒜差异不显著。

2.4 矿质元素（硒、锗、钙、锌、铁、锰）含量

不同紫皮大蒜矿质元素含量检测结果如表4所示。

表4 不同产地紫皮大蒜矿质元素含量Table 4 Content of mineral elements in purple garlic from different habitats μg/kg

由表4可见，紫皮大蒜中硒、锗、钙、锌、铁、锰含量非常丰富。有机锗化物能刺激人体产生具有抗癌作用的干扰素，修复受损的免疫系统，降低血液黏度。此外，有机锗化物可以在一定程度上阻止癌细胞的扩散，协同一些抗癌药物来抑制肿瘤的生长和转移，增强大蒜防癌抗癌的功效[20-21]；硒元素能够增强抗氧化能力，保护细胞膜中的谷胱甘肽。此外，硒元素能定向捕捉癌细胞而对正常细胞没有杀伤力，有“抗癌之王”的美誉[22-24]。青海乐都紫皮大蒜硒含量和锗含量最高，其中硒含量为（58.81±0.62）μg/kg，锗含量为（22.18±0.23）μg/kg，并且与其他紫皮大蒜硒含量存在显著性差异。青海格尔木大格勒紫皮大蒜铁含量和锰含量最高，分别为（4.12±0.04）μg/kg 和（1.83±0.02）μg/kg，但其锰含量与其他紫皮大蒜间无显著性差异。辽宁铁岭紫皮大蒜钙含量最高，为（8.22±0.08）μg/kg，与陕西渭南、云南曲靖、黑龙江哈尔滨、甘肃民乐紫皮大蒜钙含量均存在显著性差异。内蒙古阿拉善左旗紫皮大蒜锌含量最高，为（4.21±0.04）μg/kg，与除海南海口和陕西渭南外的其他紫皮大蒜间差异不显著。

2.5 活性成分含量

不同紫皮大蒜活性成分含量检测结果如表5所示。

表5 不同产地紫皮大蒜总多酚和总黄酮含量Table 5 Content of total polyphenols and total flavonoids in purple garlic from different habitats mg/g

由表5可知，19种紫皮大蒜总多酚含量前3位依次为黑龙江哈尔滨、青海乐都、青海格尔木大格勒，黑龙江哈尔滨的紫皮大蒜总多酚含量最高，为（1.91±0.09）mg/g，海南海口紫皮大蒜总多酚含量最低，为（1.32±0.06）mg/g，各紫皮大蒜总多酚含量无显著性差异。青海乐都紫皮大蒜总黄酮含量最高，为（0.95±0.05）mg/g，是贵州毕节和河南杞县紫皮大蒜总黄酮含量的1.83倍，除与江西赣州、陕西渭南、黑龙江哈尔滨、甘肃民乐、内蒙古阿拉善左旗紫皮大蒜黄酮含量相比无显著性差异外，与其余紫皮大蒜均存在显著性差异。

3 结论

紫皮大蒜的营养成分与活性成分随产地、生长地点、季节、气候和栽培方式的不同而存在差异。通过对青海乐都、海南海口、贵州毕节、重庆梁平区、江西赣州、江苏邳州、安徽阜阳、陕西渭南、云南曲靖、辽宁铁岭、河北保定、黑龙江哈尔滨、新疆塔城、四川成都、甘肃民乐、内蒙古阿拉善左旗、河南杞县、新疆乌鲁木齐和青海格尔木大格勒共计19个不同产地紫皮大蒜的主要营养与活性成分的比较分析发现不同紫皮大蒜水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白、总糖和粗纤维等基本营养成分含量不同。由于西北地区具有海拔高、温差大、夏季冷凉的地理特点，有利于减少紫皮大蒜生长呼吸的营养消耗，延长紫皮大蒜的生长繁育期，伴随紫皮大蒜营养物质和同化产物的积累，其常规营养成分与其他产地存在差异显著性。常规营养成分指标中除水分含量外，青海乐都、青海格尔木大格勒以及甘肃民乐的紫皮大蒜的灰分、粗脂肪、粗蛋白、总糖和粗纤维较高，符合紫皮大蒜喜阴耐凉的生长方式；在18个氨基酸指标中，青海乐都紫皮大蒜氨基酸含量除天冬氨酸、苏氨酸、甘氨酸、缬氨酸、蛋氨酸外，其余13个氨基酸含量均排在前3位且与其他紫皮大蒜差异明显。以上表明，青海乐都可成为培育高含量氨基酸紫皮大蒜的种植地，其产地的紫皮大蒜可生产为高氨基酸的功能性食品，并具有研发潜力；大量研究表明，植物中脂肪酸的合成与其品种、生产地域、采收季节等有关。青海乐都紫皮大蒜棕榈酸和亚麻酸含量最高，分别为最低产地的1.5倍和1.7倍；在矿质元素方面，青海乐都紫皮大蒜硒含量和锗含量最高，其中硒含量为（58.81±0.62）μg/kg，锗含量为（22.18±0.23）μg/kg，并且硒含量与其他紫皮大蒜存在显著性差异。青海格尔木大格勒紫皮大蒜铁含量和锰含量最高，分别为（4.12±0.04）μg/kg和（1.83±0.02）μg/kg，但与其他产地间无显著性差异；总多酚与总黄酮含量检测结果显示，青海乐都紫皮大蒜整体上活性成分优于其他18个紫皮大蒜，具有一定的分析检测意义。综上，青海乐都紫皮大蒜各营养成分和活性成分含量整体上较高，品质优异，表现出产地优势。