邱俊凱 隋偉策 木泰華 孫紅男 曹清河

(1新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；3江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221131)

我國(guó)甘薯[Dioscorea esculenta(Lour.) Burkill]年產(chǎn)量0.72 億t，居世界首位[1]。甘薯為一年生或多年生蔓生草本植物，又稱紅薯、白薯、地瓜等。甘薯富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素、胡蘿卜素和類黃酮等營(yíng)養(yǎng)成分和功能物質(zhì)[2]。甘薯莖葉作為甘薯地上部分，同樣富含營(yíng)養(yǎng)成分和功能物質(zhì)，且甘薯莖葉產(chǎn)量高、抗病蟲害能力強(qiáng)，近年來受到的關(guān)注度越來越高。因此，研究不同品種甘薯莖葉營(yíng)養(yǎng)與功能成分，有益于開發(fā)利用甘薯資源。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所木泰華課題組先前收集了40 個(gè)品種的甘薯莖葉并測(cè)定了營(yíng)養(yǎng)及功能成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甘薯莖葉富含蛋白、膳食纖維、多酚、礦物質(zhì)等，且甘薯莖葉多酚的抗氧化活性顯著高于水溶性維生素E、抗壞血酸、茶多酚以及葡萄籽多酚[3-5]。此外，一些報(bào)道還指出，甘薯莖葉中含有大量酚酸、黃酮以及花色苷等生物活性物質(zhì)[6-7]。Thu等[8]對(duì)比了30 種蔬菜中的多酚含量和抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)甘薯莖葉的抗氧化活性最高。上述研究表明，甘薯莖葉不僅富含營(yíng)養(yǎng)成分，而且含有大量生物活性物質(zhì)。雖然甘薯莖葉是一種優(yōu)質(zhì)的蔬菜資源，但是我國(guó)甘薯品種多達(dá)幾百種，現(xiàn)仍有諸多甘薯品種的基本信息不全面，嚴(yán)重限制了甘薯莖葉資源的合理開發(fā)利用。

本研究共收集58 個(gè)甘薯品種的莖葉，測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)與功能成分(蛋白、脂肪、膳食纖維、維生素、多酚類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)等)的含量，并分析了各功能成分的抗氧化活性，以期為甘薯莖葉資源的合理開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與試劑

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

58 種甘薯莖葉采收于2016年9月初，生長(zhǎng)于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所和山西東寶薯業(yè)有限責(zé)任公司的試驗(yàn)田中。采收后立即挑選新鮮無病斑、無腐爛甘薯莖葉，洗凈晾干，在溫度為-56℃，真空度為10 Pa的條件下真空冷凍干燥72 h 后用研磨機(jī)粉化。過40目篩，將葉粉裝入鋁箔袋中并于4℃保存。

福林酚試劑、鄰苯二酚試劑、2，2-偶氮二(2-甲基丙基咪) 二鹽酸鹽、α-淀粉酶(4×104U·g-1)、愈創(chuàng)木酚、淀粉葡萄糖苷酶(1×105U·g-1)、蛋白酶(3×104U·g-1)、綠原酸和水溶性維生素E(Trolox)，美國(guó)Sigma 公司；碳酸鈉、硫酸、氫氧化鈉、偏磷酸、無水乙醇、熒光素鈉和聚乙烯吡咯烷酮，北京化工有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

FD5-3 真空冷凍干燥機(jī)，美國(guó)SIM 公司；ZK-35A連續(xù)靜音磨粉機(jī)，北京中科浩宇科技發(fā)展有限公司；TU-1810 紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；HH-S 恒溫水浴鍋，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；GL-21M 高速冷凍離心機(jī)，湘儀儀器有限公司；Chameleon V 多功能酶標(biāo)儀，芬蘭Hidex 公司；SY-2230 恒溫水浴搖床，美國(guó)CRASTAL 公司；RE-52A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；LC-20A 高效液相色譜儀，日本島津。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 基本成分測(cè)定

粗脂肪測(cè)定:參照Windham[9]的方法。

粗蛋白測(cè)定:參照Dean 等[10]的方法。

總膳食纖維、不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維測(cè)定:參照Tobaruela 等[11]的方法。

1.3.2 維生素含量測(cè)定

維生素C 含量測(cè)定:參照Chebrolu 等[12]的方法。

β-胡蘿卜素含量測(cè)定:參照Wu 等[13]的方法。

維生素E 含量測(cè)定:參照Ake 等[14]的方法。

維生素B1和B2含量的測(cè)定:參照Arella 等[15]的方法。

1.3.3 總酚含量測(cè)定 采用福林酚比色法進(jìn)行測(cè)定[4]。樣品總酚含量表示為克(g) 綠原酸當(dāng)量(chlorogenic acid equivalent，CAE) 每100 g 干重(g CAE·100 g-1DW)。

1.3.4 總黃酮含量測(cè)定 參照宋振[16]的方法。樣品總黃酮含量表示為克(g)蘆丁當(dāng)量(rutin equivalent，RE)每100 g 干重(g RE·100 g-1DW)。

1.3.5 抗氧化活性測(cè)定 參照席利莎[4]的氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity，ORAC)法，測(cè)定各樣品對(duì)氧自由基的清除活性。以水溶性維生素E 為標(biāo)準(zhǔn)品，樣品溶液的氧自由基吸收能力表示為克(g)水溶性維生素E 當(dāng)量(trolox equivalent，TE)每100 g 樣品溶液(g TE·100 g-1DW)。

1.3.6 多酚氧化酶活性測(cè)定 參照Castro 等[17]的方法提取多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)，并稍作修改。取0.2 g 甘薯莖葉粉，加入10 mL 0.05 mol·L-1磷酸鈉緩沖溶液(pH 值6.5)，再加入4% (w/w)聚乙烯吡咯烷酮，在4℃、7 500 r·min-1條件下離心20 min，紗布過濾上清液。所得酶提液置于4℃層析柜中備用。

PPO 活性的測(cè)定參照Saxena 等[18]的方法，并稍作修改。取2.8 mL 0.05 mol·L-1鄰苯二酚溶液，加入2 mL 0.05 mol·L-1磷酸鹽緩沖溶液(pH 值6.5)作為PPO 反應(yīng)液，加入0.1 mL 酶提液，震蕩搖勻后立即用紫外分光光度計(jì)測(cè)定420 nm 波長(zhǎng)處的吸光度值變化，觀察3 min。單位時(shí)間內(nèi)每毫升酶液在420 nm 波長(zhǎng)處吸光度值變化0.001 定義為1 個(gè)酶活性單位。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有測(cè)定均獨(dú)立重復(fù)3 次，試驗(yàn)結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)。采用SAS 9.2 軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 粗蛋白、粗脂肪和膳食纖維的含量

由表1可知，不同品種甘薯莖葉中粗蛋白、粗脂肪和膳食纖維的含量均出現(xiàn)顯著性差異。甘薯莖葉粗蛋白含量的范圍為9.35 (甜脆薯)～38.45 g·100 g-1DW (遼薯 44)，平均含量為26.85 g·100 g-1DW。甘薯莖葉中湛薯01-2 粗脂肪含量最高(12.30 g·100 g-1DW)，皖蘇61 含量最低(1.36 g·100 g-1DW)，平均含量為2.97 g·100 g-1DW?？偵攀忱w維包括可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維，58 種甘薯莖葉的總膳食纖維平均含量為40.78 g·100 g-1DW，范圍為35.30(CIP 440185)～45.00 g·100 g-1DW (紫葉薯)。紫葉薯莖葉所含不溶性膳食纖維含量最高(41.95 g·100 g-1DW)，漳浦1 號(hào)最低(33.40 g·100 g-1DW)。甘薯莖葉可溶性膳食纖維范圍為1.41(潮汕白)～6.27 g·100 g-1DW (漳浦1 號(hào))。因此，甘薯莖葉可以為居民膳食提供良好的植物蛋白和膳食纖維來源。

2.2 維生素含量

由表2可知，漳浦1 號(hào)甘薯莖葉維生素C 含量最高(131.64 mg·100 g-1DW)，濟(jì)薯18 含量最低(1.47 mg·100 g-1DW)，平均含量為50.91 mg·100 g-1DW。58 種甘薯莖葉β-胡蘿卜素含量最高的品種為紅莖種(59.35 mg·100 g-1DW)，濟(jì)薯18 最低為6.75 mg·100 g-1DW，平均含量為25.62 mg·100 g-1DW。濟(jì)薯18甘薯莖葉維生素E 含量最高(23.30 mg·100 g-1DW)，過海薯含量最低(0.39 mg·100 g-1DW)，平均含量為3.26 mg·100 g-1DW。甘薯莖葉維生素B1含量范圍為0.01(三角檸)～0.08 mg·100 g-1DW(商薯19)，平均含量為0.04 mg·100 g-1DW。漳浦1 號(hào)甘薯莖葉維生素B2含量最高(1.46 mg·100 g-1DW)，湛薯01-2號(hào)甘薯莖葉最低為0.58 mg·100 g-1DW，平均含量為0.92 mg·100 g-1DW。不同種類的甘薯中均富含維生素C 和β-胡蘿卜素，可作為該類物質(zhì)良好的補(bǔ)充來源。

表1 58 種甘薯莖葉中粗蛋白、粗脂肪以及膳食纖維的含量Table 1 The protein，fat and dietary fiber contents of sweet potato leaves from fifty-eight cultivars/(g·100 g-1 DW)

表1(續(xù))

2.3 總酚、總黃酮含量、多酚氧化酶活性及抗氧化活性

由表3可知，湛薯01-2 號(hào)甘薯莖葉總酚含量最高(21.39 g CAE·100 g-1DW)，皖蘇61 號(hào)品種最低(3.30 g CAE ·100 g-1DW)，平均含量為9.95 g CAE·100 g-1DW。甘薯莖葉總黃酮含量范圍為1.29(西蒙1 號(hào))～6.62 g RE·100 g-1DW(紫葉薯)，平均含量為3.57 g RE·100 g-1DW。58 個(gè)品種的甘薯莖葉抗氧化活性范圍為1.23(皖蘇61 號(hào))～40.28 g TE·100 g-1DW(湛薯01-2 號(hào))，平均含量為16.68 g TE·100 g-1DW。58 個(gè)品種甘薯莖葉的PPO 活性范圍為16～795 U·g-1·min-1，平均為197.07 U·g-1·min-1。湛薯 01-2 甘薯莖葉 PPO 活性最高(795 U·g-1·min-1)，九州107 品種最低(16 U·g-1·min-1)。不同品種甘薯莖葉的多酚含量不同，可能與甘薯莖葉品種、多酚氧化酶活性和貯藏方式等不同有關(guān)。

2.4 相關(guān)性分析

由圖1可知，通過ORAC 法測(cè)得抗氧化活性與總酚含量間的相關(guān)系數(shù)最高(R2=0.748，P＜0.000 01)，其次是與PPO 活性之間的相關(guān)系數(shù)(R2=0.634，P＜0.000 01)，抗氧化活性與總黃酮含量有一定的相關(guān)性(R2=0.186，P＜0.05)。而抗氧化活性與粗蛋白、膳食纖維以及維生素含量無顯著相關(guān)性。

表2(續(xù))

表3 58 個(gè)品種甘薯莖葉總酚含量、總黃酮含量、抗氧化活性及PPO 活性Table 3 The total polyphenols，total flavonoids，antioxidant activity and PPO activity of sweet potato leaves from fifty-eight cultivars

表3(續(xù))

3 討論

蛋白質(zhì)是生命存在和運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是高度復(fù)雜的聚合物[19]，也是人體中最重要的營(yíng)養(yǎng)素[20]，具有調(diào)節(jié)生理機(jī)能，增加抵抗力并提供熱能等作用[21]。本研究發(fā)現(xiàn)58 種不同品種甘薯莖葉中粗蛋白含量為9.35～38.45 g·100 g-1DW，平均含量為26.85 g·100 g-1DW，王世寬等[22]測(cè)得甘薯莖葉粗蛋白含量為21.1～25.1 g·100 g-1DW，與本研究結(jié)果相似；且甘薯莖葉粗蛋白含量顯著高于甘薯塊根，是白菜粗蛋白含量的1.6～2.0倍[22]，說明甘薯莖葉是蛋白的優(yōu)質(zhì)來源。膳食纖維是人體必需的營(yíng)養(yǎng)素之一，對(duì)腸道疾病具有一定的預(yù)防作用[23]。本研究表明，甘薯莖葉總膳食纖維含量為35.30～45.00 g·100 g-1DW。甘薯莖葉富含膳食纖維，顯著高于梨子(34.40 g·100 g-1DW)、蘋果(21.10 g·100 g-1DW)和馬鈴薯(37.00 g·100 g-1DW)等[24]。Ishida 等[25]通過研究發(fā)現(xiàn)甘薯莖葉中粗脂肪含量較高，與本研究結(jié)果一致。

維生素是人體必需的營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)人體健康至關(guān)重要[26-29]。本研究結(jié)果表明，甘薯莖葉富含維生素C，且已有研究表明甘薯莖葉中維生素C 的含量高于黃瓜(10.60 mg·100 g-1DW)、白蘿卜(22.50 mg·100 g-1DW)、冬瓜(15.25 mg·100 g-1DW)、土豆(13.82 mg·100 g-1DW)和菠菜(39 mg·100 g-1DW)[30-31]等日常蔬菜，其中漳浦1 號(hào)甘薯莖葉維生素C 含量(131.64 mg·100 g-1DW)高于富含維生素C 的辣椒(117.86 mg·100 g-1DW)[32]。β-胡蘿卜素可在人體中吸收轉(zhuǎn)換為維生素A[33-34]，維生素A 的攝入量不足會(huì)導(dǎo)致嬰兒和學(xué)齡前兒童患夜盲癥，不利于發(fā)育并在一定程度上損害免疫功能[35]。Li 等[36]測(cè)定了14 個(gè)品種的甘薯莖葉，其β-胡蘿卜素含量為35.21～52.01 mg·100 g-1DW。楊月欣[31]測(cè)得菠菜中β-胡蘿卜素含量為3.87 mg·100 g-1DW，由此可知甘薯莖葉中β-胡蘿卜素的含量高于菠菜。維生素E 是一種脂溶性抗氧化劑，可預(yù)防機(jī)體衰老，促進(jìn)生育功能，并能提高免疫功能和保護(hù)肝臟；另外在臨床上具有提高老人記憶力，防治白內(nèi)障和減輕腎損傷等功效[37-38]。本研究發(fā)現(xiàn)甘薯莖葉是維生素E 的良好來源。甘薯莖葉中富含維生素B1及B2，Shewry 等[39]測(cè)定了26 種小麥的維生素B1和維生素B2含量，其范圍分別為0.69～1.17 mg·100 g-1DW 和0.086～0.107 mg·100 g-1DW。結(jié)合本研究結(jié)果可知，甘薯莖葉中維生素B1和B2的含量高于小麥。

多酚類物質(zhì)是植物的次生代謝產(chǎn)物，可有效預(yù)防高血糖、高血脂、心腦血管等慢性疾病[40]。Sun 等[3]測(cè)定了40 個(gè)品種甘薯莖葉，發(fā)現(xiàn)總酚含量范圍為2.73～12.46 g CAE·100 g-1DW，是葡萄籽多酚[41]的7～9 倍。本研究結(jié)果與之相致，說明甘薯莖葉富含多酚類物質(zhì)。黃酮類化合物在保護(hù)心血管、抗氧化、抗腫瘤以及調(diào)節(jié)免疫力等方面有著重要的治療和預(yù)防功能[42]。宋振等[43]測(cè)定了3 種不同干燥方式甘薯莖葉粉的總黃酮含量(1.90%～3.51%)，與本研究結(jié)果相近，說明甘薯莖葉是黃酮類物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)來源。甘薯莖葉中的天然抗氧化劑可以作為還原劑和自由基清除劑。席利莎等[44]測(cè)得甘薯莖葉多酚的清除活性(62.61 μg ACE·mL-1)分別為茶多酚和葡萄籽多酚的5.9 和 9.6 倍，氧自由基吸收能力(55.78 μg·TE·mL-1)分別是茶多酚、葡萄籽多酚的1.3 和1.3倍。結(jié)合本研究中湛薯01-2 的高抗氧化活性，說明甘薯莖葉具有優(yōu)異的抗氧化能力。PPO 廣泛分布于蔬菜和水果中，可催化多酚氧化產(chǎn)生醌類物質(zhì)，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品質(zhì)量、外觀和營(yíng)養(yǎng)[45]。甘薯莖葉中含有一定量的PPO，因此在其開發(fā)利用中應(yīng)考慮采用合適的方法進(jìn)行滅酶護(hù)色。

前人研究表明，甘薯莖葉[3]、甘薯[3]、辣椒[46]的抗氧化活性與總酚的相關(guān)系數(shù)分別為0.760、0.937、0.883 和0.990。Isabelle 等[47]測(cè)得66 種蔬菜發(fā)現(xiàn)總酚含量與抗氧化活性呈線性關(guān)系(R2=0.814)，可將總酚含量作為評(píng)價(jià)食品抗氧化活性的指標(biāo)。本試驗(yàn)相關(guān)性分析結(jié)果同樣表明，多酚類物質(zhì)是甘薯莖葉中最重要的抗氧化成分。

4 結(jié)論

甘薯莖葉富含蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)還富含多種功能成分，是一種優(yōu)質(zhì)蔬菜資源。甘薯莖葉總酚平均含量為9.95 g CAE·100 g-1DW，湛薯01-2 總酚含量及抗氧化活性明顯高于其他品種。甘薯莖葉的抗氧化活性與總酚含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，即總酚含量越高的品種，抗氧化活性越強(qiáng)。綜上，甘薯莖葉富含營(yíng)養(yǎng)與功能成分，是一種優(yōu)質(zhì)蔬菜資源。