2种紫薯化学抗氧化能力比较

孙海燕1,2,3,4*

1(陕西理工大学陕西省资源生物重点实验室，陕西汉中，)2(陕西理工大学生物科学与工程学院，陕西汉中，)3(国家农产品保鲜工程技术研究中心秦巴地区保鲜工作站，陕西汉中，)4(陕南秦巴山区生物资源综合开发协同创新中心，陕西汉中，)

摘要：以紫罗兰和秦紫一号2种紫薯为研究对象，对其基本理化指标、酚类物质含量及抗氧化能力进行了比较和相关性研究。结果表明:紫薯含有较为丰富的粗灰分、总糖和蛋白质，含量最高分别达(4.47±0.16)、(19.08±0.72)、(16.69±0.05)g/g；主要酚类物质类黄酮最高含量可达(7.38±0.21)mg/g；单体酚种类最高达10种，其中儿茶素的含量最高为4.54mg/L。2种紫薯均具有较强的抗氧化能力，且紫薯中的各酚类物质均与不同的抗氧化方法有显著的相关性，其中总酚与6个抗氧化指标均极显著相关。

关键词：紫薯；酚类物质；抗氧化能力

紫薯营养物质含量丰富，富含蛋白质、淀粉、氨基酸、膳食纤维、维生素及Cu、Mn、K、Zn和Se等矿物质[1]。多项研究表明，紫薯花青素含量丰富，功能价值较高。罗春丽等[2]的研究表明，紫薯花青素具有良好的体外抗氧化能力和经过氧化氢诱导损伤HepG2细胞的保护作用。张慢等[3]通过对高血脂大鼠的实验发现，紫薯花青素有显著的降低血脂和抗氧化作用。LI等[4]报道，紫薯中花青素比红甘蓝，葡萄皮，接骨木和紫玉米中的花青素有更好的自由基清除活性。WANG等[5]也证实了紫薯花青素可作为天然食品着色剂和抗氧化剂。其他研究也表明,紫薯花青素具有强抗氧化活性[6]。此外，在美国允许从水果和蔬菜中提取的花青素作为食品着色剂，大多数国家(如美国、中国、欧共体国家、日本等)允许其用于食品的着色[7]，欧盟将其列为天然食品着色剂。

紫薯在我国种植广泛，产量丰富，价格低廉，其营养价值和功能价值均较高，已成为近几年的研究热点。但目前对于紫薯酚类物质的研究主要集中在花青素范围，而对其他酚类物质的研究较少。因此，本文选取了杨凌地区的紫罗兰、秦紫一号2种紫薯为研究材料，对其基础理化成分、酚类物质含量及抗氧化活性进行研究。

1.1材料与试剂

紫罗兰和秦紫一号：产地陕西杨凌，由陕西甘薯产业联盟提供；体积分数95%乙醇、甲醇、甲基纤维素、(NH4)2SO4、对二甲氨基肉桂醛(P-DMACA)、菲咯嗪等,均为分析纯，购自天津科密欧化学试剂有限公司；乙腈(色谱级)，购自天津市津东天正精细化学试剂厂；考马斯亮蓝、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、福林酚,北京索莱宝科技有限公司；总抗氧化能力试剂盒、抗超氧阴离子自由基试剂盒、过氧化氢试剂盒、羟自由基试剂盒，均购自南京建成科技有限公司；牛血清蛋白，葡萄糖，中国食品药品检定研究院；香草酸(vanillicacid)、阿魏酸(ferulicacid)、水杨酸(salicylicacid)，美国Fluka公司；安息香酸(3,4-dihydroxybenzoicacid)、反式白藜芦醇(trans-resveratrol),美国Alorich公司；绿原酸(chlorogenicacid)、香豆素(coumarn)、桑色素(morin)、芦丁(rutin)、咖啡酸(caffeicacid)、香豆酸(p-coumaricacid)、儿茶素(catechin)、没食子酸(gallicacid)、表儿茶素(-epicatechin)、槲皮素(quercetin)、桔皮素(tangeretin)、山奈酚(kaempferol)、丁香酸(syringicacid),购自美国Sigma公司，以上均为标准品。

1.2仪器与设备

台式高速冷冻离心机(HR型)，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；紫外-可见分光光度计(UV-型)，苏州岛津仪器有限公司；超声波清洗机(SB-DTD型)，宁波新芝生物科技股份有限公司；旋转蒸发器(RE-52AA型)，上海亚荣生化仪器厂；电子水分测定仪(ESH型)，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；脂肪测定仪(SZF-06A)，上海嘉定粮油仪器有限公司；超高效液相色谱仪(watersUPLCI一Class)、Empower色谱工作站、二极管阵列检测器、自动进样器,Waters公司。

1.3实验方法

1.3.1理化指标测定方法

水分测定使用水分测定仪测定；灰分测定根据GB.4—[8]，采用干法灰化测定；蛋白质测定采用考马斯亮蓝显色法，蛋白质的提取参考沈莲清等人[9]的方法；脂肪测定根据GB/T—[10]，采用索氏抽提法测定；总糖测定参照彭科怀[11]的方法，使用反滴定法测定。

1.3.2酚类物质测定方法

1.3.2.1紫薯中酚类物质提取方法

将鲜活紫薯洗净后，去除伤疤等杂质，避光条件下快速切碎，液氮冷冻粉碎成粉末，在冻干机中冻干20h，冻干后取出装于自封袋中，存放于-80℃冰箱中。

提取时称取1g干粉于50mL离心管中，加入10mL体积分数为0.1%HCl乙醇溶液，料液比1∶10(g∶mL)，于水温30℃，40kW超声提取器中提取30min，然后在4℃下00r/min下离心10min，收集上清液于离心管中，重复以上步骤3次，合并3次所收集的上清液，经旋转蒸发仪(40℃)蒸馏浓缩至体积≤5%，用甲醇定容至5mL，所制得样液存储于4℃冰箱以备后续分析。

1.3.2.2总酚测定方法

采用福林-消卡法[12-13],每个样品重复3次。结果以没食子酸计，标准曲线公式为Y=10.X+0.，R2=0.，其中，Y为吸光度，X为没食子酸标准溶液浓度(mg/mL)。

1.3.2.3单宁测定方法

采用甲基纤维素沉淀法[14]，每个样品重复3次。结果以儿茶素计，标准曲线公式为Y=0.X-0.，R2=0.，其中，Y为吸光度，X为儿茶素标准溶液浓度(mg/mL)。

1.3.2.4总花色苷测定方法

采用pH示差法[15]。总花色苷的含量按公式1和2计算：

A=(A-A)pH1.0-(A-A)pH4.5

(1)

W=(A×MW×DF×0)/(ε×1)

(2)

式中：W为紫薯中花色苷的含量，单位mg/L；MW为二甲花翠素葡萄糖苷分子质量，.5；DF为稀释倍数(0.2mL稀释到5mL，稀释25倍)；ε为二甲花翠素葡萄糖苷的消光系数，。

1.3.2.5总类黄酮测定方法

采用NaNO2-AlCl3亚硝酸钠-氯化铝法，每个样品重复3次。结果以芦丁等价表示，标准曲线公式为Y=0.09X+0.，R2=0.，其中，Y为吸光度，X为芦丁标准溶液浓度(mg/mL)。

1.3.2.6黄烷醇含量测定方法

采用P-DMACA盐酸法[16]，每个样品重复3次。结果以(+)-儿茶素等价表示，标准曲线公式为Y=0.X+0.，R2=0.，其中，Y为吸光度，X为芦丁标准溶液浓度(mg/mL)。

1.3.2.7单体酚含量测定方法

色谱柱:WatersBEHC18反相色谱柱(2.1mm×50mm,1.7μm;流速:0.2mL/min；柱温：30℃；切换波长法，检测波长：nm～nm；流动相V∶A为V(水)∶V(乙酸)=1∶99,B为乙睛;梯度洗脱。检测时间15min，进样量0.5μL。

梯度洗脱程序:0～3min，B为3%～6%，3～7min,，B为6%～15%，7～11min，B为15%～30%，11～13min，B为30%，13～15min，B为30%～3%。

1.3.3抗氧化活性测定方法

1.3.3.1总抗氧化能力的测定

采用总抗氧化试剂盒法。在37℃时，每分钟每毫升紫薯多酚提取液使反应体系的吸光度值每增加0.01时，为一个总抗氧化能力单位。总抗氧化能力计算公式如下：

总抗氧化能力稀释倍数

(3)

式中：AS为样品测定值；A0为以蒸馏水代替样品时的空白测定值。其中，紫罗兰的取样量为0.1mL，稀释倍数为2倍；秦紫一号的取样量为0.1mL，稀释倍数为1倍。

1.3.3.2DPPH自由基清除能力测定方法

参考孟江飞的方法[13,17]，略有修改。DPPH自由基清除率的计算公式如下：

清除率

(4)

式中:AS为样品测定值；A0为体积分数95%乙醇代替DPPH溶液时的测定值；A为蒸馏水代替样品时的空白测定值。

1.3.3.3亚铁离子螯合能力测定方法

按照郑杰的方法[18]，略有改动。亚铁螯合能力计算公式如下：

螯合率

(5)

式中:AS为样品测定值；A为去离子水代替样品后的测定值。

1.3.3.4过氧化氢含量测定方法

采用过氧化氢试剂盒法。过氧化氢含量(mmol/L)计算公式如下：

过氧化氢含量×标准品浓度×稀释倍数

(6)

式中：AS为样品测定值；A0为蒸馏水代替样品后的测定值；A为标准品代替样品后的测定值。其中，标准品浓度为mmoL/L，紫罗兰与秦紫一号的稀释倍数均为1倍。

1.3.3.5抗超氧阴离子自由基测定方法

采用抗超氧阴离子试剂盒法。在反应系统中，每升紫薯多酚提取液在37℃反应40min所抑制的超氧阴离子自由基相当于1mg的VC所抑制的超氧阴离子自由基的变化值为一个活力单位。抗超氧阴离子能力(U/L)计算公式如下：

抗超氧阴离子能力×标准品浓度××稀释倍数

(7)

式中：A0为蒸馏水代替样品后的测定值；AS为样品测定值；A为标准品代替样品后的测定值；标准品浓度为0.15mg/mL。其中，紫罗兰的与秦紫一号的稀释倍数均为2倍。

1.3.3.6抑制羟自由基能力测定方法

采用抑制羟自由基能力试剂盒法。规定每毫升紫薯多酚提取液在37℃下反应1min，使反应体系过氧化氢浓度降低1mmol/L为一个抑制羟自由基能力单位。抑制羟自由基能力(U/mL)计算公式如下：

抑制羟自由基能力×标准品浓度×稀释倍数

(8)

式中：A1为标准品代替样品后的测定值；AS为样品测定值；A为底物代替样品后的测定值；A0为蒸馏水代替样品后的测定值；标准品的浓度为8.mmol/L。其中，紫罗兰的取样量为0.2mL，稀释倍数为5倍；秦紫一号的取样量为0.2mL，稀释倍数为1倍。

1.4数据处理

每个实验均重复进行3次，相关数据的处理使用Excel和SPSS数据统计处理。

2.1紫薯中理化指标测定结果

由下表1所知，2种紫薯中各项理化成分含量有显著差异，紫罗兰的各项理化成分含量均高于秦紫一号，2种紫薯中灰分、总糖、蛋白质含量较为丰富。其中，紫罗兰的蛋白质含量达到了(16.69±0.05)g/g，秦紫一号蛋白质含量只有(13.49±0.19)g/g，但也明显高于蔡自建等[19]从甘薯中测定的蛋白质含量2.3g/g，说明紫薯在薯类作物中的蛋白质含量较高。并且在这2种紫薯中，灰分和总糖的含量最高达到了(4.47±0.16)g/g、(19.08±0.72)g/g，说明紫薯具有较高的营养价值。

表1两种紫薯中理化成分含量(干粉)单位：g/g

Table1Nutrientcontentintwokindsofpurplesweetpotato

注：*.不同小写字母表示在0.05水平上存在显著差异。

2.2紫薯中酚类物质测定结果

由表2可知，紫薯中酚类物质含量在两种紫薯中的含量不同，紫罗兰的酚类物质含量除单宁外，均高于秦紫一号。其中，2种紫薯中含量最高的酚类物质均为类黄酮，紫罗兰中总类黄酮的含量达到了(7.38±0.21)mg/g，秦紫一号中的总类黄酮含量达到了(3.76±0.12)mg/g，说明类黄酮物质可能为紫薯中主要的酚类物质，并且均高于蔡湛等[13]测得紫薯中总类黄酮含量1.48mg/g。RUMBAOA等[20]在研究紫薯的抗氧化活性时发现紫薯中总酚含量约为.8mg/g，此结果与该实验中测得的紫薯中总酚含量的结果不同。但WANG等[11]的研究发现,紫薯中的酚类物质含量在.7～mg/g内，这个结果与该实验中紫薯的总酚含量((4.99±0.09)、(2.19±0.05)mg/g)测定结果一致。蔡湛等[7]测得紫薯中总花色苷含量为(1.80±0.02)mg/g，郝萍萍等[21]测得的紫薯中总花色苷含量高达4.17mg/g，均高于该实验中测得的总花色苷含量(0.90±0.04)mg/g。出现这些结果的原因可能与试验中所选紫薯的品种、样品的处理方法、酚类物质的提取率不同有关。但是，目前还没有发现相关文献对于紫薯中单宁含量和黄烷醇含量的研究结果。

表2两种紫薯中酚类物质的含量

Table2ContentofTotalphenols,tannins,totalanthocyanins,totalflavonoidsandflavanolintwokindsofpurplesweetpotato

注：*不同小写字母表示在0.05水平上存在显著差异。

2种紫薯中单体酚的种类及含量如下表3所示。

表3两种紫薯中单体酚最大吸收波长、含量及保留时间

Table3Themaximumabsorptionwavelength,contentandretentiontimeinthephenolic







































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