翟小童，韓 林，喬聰聰，何財安，劉 芳，楊小霽，李 珊，譚 斌，王 敏,

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院，北京 100037；3.西安愛菊糧油工業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710026）

玉米（Zea maysL.）為禾本科玉蜀黍?qū)僖荒晟荼局参?，其營養(yǎng)豐富，是一種較為流行、可被大量使用的全谷物原料[1]。玉米等全谷物原料中除基本營養(yǎng)素及膳食纖維外，還富含酚類物質(zhì)、類胡蘿卜素等具有抗氧化活性的生物活性物質(zhì)。玉米中大多數(shù)的生物活性物質(zhì)存在于玉米皮和胚芽中，這兩個部位貢獻(xiàn)了玉米總酚含量的87%左右，這些生物活性物質(zhì)可能通過單個組分或相互結(jié)合或協(xié)同增效的作用起到各種營養(yǎng)健康作用[2-4]。

類胡蘿卜素和酚類物質(zhì)是玉米籽粒中的重要次生代謝物質(zhì)，其參與玉米生長代謝過程，協(xié)助抵抗來自外部環(huán)境的侵害，同時賦予玉米籽粒顏色以及不同的風(fēng)味[5]。這些物質(zhì)被人體攝入吸收后依然具有營養(yǎng)健康作用，已有研究表明，植物次生代謝物質(zhì)有益于人類正常代謝的維護(hù)以及營養(yǎng)健康[6]。類胡蘿卜素是黃玉米籽粒中十分重要的營養(yǎng)素和呈色物質(zhì)，以異戊烯焦磷酸為前體，經(jīng)異戊二烯焦磷酸異構(gòu)酶等的催化，經(jīng)類胡蘿卜素生物合成途徑產(chǎn)生[7]，被人體吸收后能轉(zhuǎn)化為VA，主要包括葉黃素、玉米黃質(zhì)和β-胡蘿卜素。大量研究證明，不能由人體自身合成、只能通過食物或膳食補充劑獲得的葉黃素和玉米黃質(zhì)在保護(hù)視力、免疫力調(diào)節(jié)以及預(yù)防心血管疾病等方面起著重要作用[8-9]。黃酮類化合物和阿魏酸是玉米酚類物質(zhì)的重要組成部分，黃玉米粒中的黃酮類化合物和阿魏酸多以結(jié)合態(tài)形式（可達(dá)90%以上）存在，它們與總抗氧化活性直接相關(guān)[3]。

此前的研究多集中于玉米基本營養(yǎng)組分、常見生物活性成分的組成以及不同加工方式對其含量及性質(zhì)的影響[10-12]，基于玉米分層剝皮、脫胚工藝及配套裝備的研發(fā)，采用半濕法分層破胚剝皮加工工藝，可實現(xiàn)對玉米籽粒皮層、胚芽、胚乳等不同部位分離提純、對營養(yǎng)物質(zhì)初步富集的目的，靶向代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用可為進(jìn)一步完善玉米營養(yǎng)物質(zhì)組成、構(gòu)建其代謝輪廓提供支撐[13]。本研究選用鄭單958為研究對象，利用分層剝皮碾磨技術(shù)，由外到內(nèi)收集4 個組分，以玉米類胡蘿卜素等特征成分及酚酸等次生代謝物質(zhì)為指標(biāo)，完善玉米活性成分的分布輪廓，明確其與玉米籽粒不同部位抗氧化活性的關(guān)系與貢獻(xiàn)，為營養(yǎng)健康玉米食品的創(chuàng)制以及玉米精深加工提供一定理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米粒（鄭單958） 北京斯恩賽爾生物科技有限公司；β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品 北京索萊寶科技有限公司；葉黃素、玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品 美國ChromaDex公司；甲醇、甲基叔丁基醚（methyltert-butylether，MTBE）、N-叔丁基二甲基甲硅烷基-N-甲基三氟乙酰胺（N-methyl-N-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide，MTBSTFA）（均為色譜級） 美國TEDIA公司；總抗氧化能力試劑盒 江蘇省南京建成生物工程研究所；乙醇、碳酸氫鈉等其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PYG40玉米剝皮機 陜西漢中三益科技有限責(zé)任公司；TGL-16M臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀離心機儀器有限公司；SB-1200DT超聲波清洗機 浙江寧波新芝生物科技股份有限公司；T6紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；MD200-2氮吹儀 上海滬析實業(yè)有限公司；Milli-Q Advantage超純水系統(tǒng) 美國Millipore公司；Alliance E2695高效液相色譜儀 美國Waters公司；1290超高效液相色譜儀、Q TOF 6545質(zhì)譜系統(tǒng) 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

將實驗用玉米全籽粒于室溫條件下加水預(yù)潤15 min（著水率0.035%），入剝皮機采用循環(huán)往復(fù)的進(jìn)料方式逐層破胚剝皮，獲得玉米外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳4 個部分，為保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，用于本部分實驗的胚芽與胚乳輔以手工剝離收集。獲得的4 個不同部位的玉米樣品及玉米全籽粒樣品經(jīng)粉碎機粉碎、過20 目篩，于-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 基本組分測定

分別采用GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》[14]、GB 5009.9—2016《食品中淀粉的測定》[15]、GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》[16]、GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》[17]、GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》[18]、GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》[19]中的方法測定各部分玉米樣品的水分、總淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分及粗纖維含量。

1.3.3 玉米特征性成分的提取與測定

參考Ndolo等[20]的方法對樣品中類胡蘿卜素進(jìn)行提取并測定其組成。

1.3.3.1 類胡蘿卜素的提取

分別取玉米全籽粒、外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳樣品各500 mg與5 mL水飽和正丁醇混合，旋渦振蕩混勻后密封置于通風(fēng)櫥中振蕩提取15 min，于室溫下暗處靜置60 min，重復(fù)上述振蕩-靜置提取操作2 次。于室溫下4000 r/min離心5 min，合并上清液，旋蒸干燥。用甲醇定容至50 mL，進(jìn)行抽濾，隨后將獲得的樣品避光保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3.2 類胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

分別將β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米黃質(zhì)和β-隱黃質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品與甲醇混合制備成質(zhì)量濃度為2.5 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品母液，等體積配制成混合標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液。利用高效液相色譜測定單組分標(biāo)準(zhǔn)樣品和混合標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，依據(jù)各單組分標(biāo)準(zhǔn)樣品的保留時間確定混合標(biāo)準(zhǔn)樣品中各組分。使用甲醇將配制好的混合標(biāo)準(zhǔn)樣品分別稀釋為原質(zhì)量濃度的4/5、3/5、2/5、1/5和1/10，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，以標(biāo)準(zhǔn)樣品的相對峰面積（y）對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量濃度（x）進(jìn)行線性回歸，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。

1.3.3.3 總類胡蘿卜素的測定

使用紫外-可見分光光度計在450 nm波長處測定1.3.3.1節(jié)中提取得到樣品的吸光度，以β-胡蘿卜素作為參考，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算總類胡蘿卜素含量。

1.3.3.4 高效液相色譜測定類胡蘿卜素的組成

使用高效液相色譜測定1.3.3.1節(jié)中提取得到樣品中葉黃素、玉米黃質(zhì)、β-胡蘿卜素及β-隱黃質(zhì)的含量。色譜條件為：YMC Carotenoid S-3色譜柱（4.6 mm×100 mm，3 μm）；柱溫35 ℃；進(jìn)樣量20 μL；流動相：A為甲醇∶MTBE∶超純水＝81∶15∶4（V/V），B為MTBE∶甲醇＝90∶10（V/V）；流速1 mL/min；梯度洗脫程序：0～9 min，100%～75% A、0%～25% B；10～12 min，0% A、100% B；12～13 m i n，0%～100% A、100%～0% B；13～15 min，100% A、0% B；采用光電二極管陣列檢測器，檢測波長450 nm。

1.3.4 酚類物質(zhì)的提取與測定

1.3.4.1 游離酚及結(jié)合酚的提取

參考梁潤平等[21]的方法并稍作改動。分別取玉米全籽粒、外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳樣品各1 g于50 mL離心管中，加入20 mL甲醇，旋渦振蕩1 min，功率100 W下超聲處理1 h。10000 r/min離心10 min，分離有機相，重復(fù)提取操作2 次，合并3 次有機相。40 ℃旋蒸干燥，加入2 mL色譜純甲醇復(fù)溶，抽濾后得到游離酚提取物，置于-20 ℃避光貯存?zhèn)溆谩?/p>

向游離酚提取后的沉淀物中加入20 mL 2 mol/L NaOH溶液，室溫避光下振蕩消化1 h，用6 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)體系至pH 2～3，加入等體積的正己烷脫脂，脫脂后用等體積的乙酸乙酯進(jìn)行萃取，重復(fù)乙酸乙酯萃取共5 次，合并有機相。從常溫逐步升溫至45 ℃旋蒸干燥，殘余物用甲醇定容至10 mL，得到結(jié)合酚提取物，置于-20 ℃避光貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.4.2 游離酚和結(jié)合酚含量的測定

采用Folin-Ciocalteu比色法進(jìn)行測定。制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：向10 mL棕色容量瓶中分別加入100 μg/mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 mL，加水稀釋至6.0 mL，隨后分別加入0.5 mL Folin-Ciocalteu試劑、3 mL 75 g/L Na2CO3溶液，混勻加水定容后避光放置60 min。在760 nm波長處對食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液進(jìn)行比色測定，確定標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品測定：取0.1 mL提取物于10 mL棕色容量瓶中，按上述步驟進(jìn)行測定，根據(jù)沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線計算游離酚和結(jié)合酚的含量，總酚含量為游離酚含量與結(jié)合酚含量之和，結(jié)果以每100 g玉米樣品中所含沒食子酸當(dāng)量表示（mg/100 g）。

1.3.4.3 游離黃酮和結(jié)合黃酮含量的測定

采取NaNO2-Al(NO)3方法測定。制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：向10 mL棕色容量瓶中分別加入100 μg/mL兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL，加水稀釋至3 mL，依次加入0.15 mL 50 g/L NaNO2溶液反應(yīng)5 min，加入0.15 mL 100 g/L AlCl3·6H2O溶液混合反應(yīng)5 min。再向混合液中加入1 mL 1 mol/L NaOH溶液反應(yīng)15 min，蒸餾水定容至10 mL混勻備用。樣品測定：向1 mL酚類物質(zhì)提取物中加入1.5 mL蒸餾水，按照上述方法依次加入NaNO2溶液、AlCl3·6H2O溶液和NaOH溶液，充分反應(yīng)后，蒸餾水定容至10 mL混勻備用。于415 nm波長處對樣品及標(biāo)準(zhǔn)品溶液進(jìn)行比色測定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算游離黃酮和結(jié)合黃酮的含量，總黃酮含量為游離黃酮含量與結(jié)合黃酮含量之和，結(jié)果以每100 g玉米樣品中所含兒茶素當(dāng)量表示（mg/100 g）。

1.3.4.4 單體特征酚的測定

參考柴多等[22]的方法并略作修改。超高效液相色譜條件：Poroshell 120 EC-C18色譜柱（2.1 mm×100 mm，2.7 μm）；柱溫35 ℃；進(jìn)樣量5 μL；流動相：A為甲酸∶水＝0.1∶100（V/V），B為甲酸∶乙腈＝0.1∶100（V/V）；流速300 μL/min。梯度洗脫程序：0～2 min，95% A、5% B；2～20 min，95%～55%A、5%～45% B；21～32 min，100% A、0% B。質(zhì)譜條件：電噴霧離子源；負(fù)離子全掃描模式；離子源干燥氣溫度350 ℃；干燥氣流速10 L/min；霧化氣壓強40 psi；鞘氣溫度400 ℃；鞘氣流速12 L/min；毛細(xì)管裂解電壓-3.5 kV；毛細(xì)管出口電壓135 V；碰撞能量（30±5）eV；掃描范圍m/z100～1000。

根據(jù)已報道[3,5-6]的玉米中酚類物質(zhì)含量分別配制梯度濃度標(biāo)準(zhǔn)品溶液，以標(biāo)準(zhǔn)品相對峰面積（y）對標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度（x）進(jìn)行線性回歸，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。

1.3.5 玉米籽粒不同部位抗氧化活性測定

1.3.5.1 樣品提取液制備

參考包怡紅等[9]的方法并略作修改。分別取玉米全籽粒、外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳樣品各2 g，以甲醇溶液為溶劑、按照固液比1∶20（g/mL）混合，超聲處理1 h（500 W，50 ℃）。4000 r/min離心10 min，收集上清液。重復(fù)上述操作2 次，合并上清液。旋蒸干燥后用體積分?jǐn)?shù)為90%的甲醇溶液定容至50 mL，得到待測樣品，置于4 ℃避光貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.5.2 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力測定

參考梁潤平等[21]的方法并略作修改。取1 mL待測樣品與3 mL 0.1 mmol/L DPPH自由基甲醇溶液混勻，室溫避光反應(yīng)30 min，于517 nm波長處測定吸光度。以3 mL DPPH自由基甲醇溶液作為空白組，1 mL樣品溶液與3 mL甲醇溶液混合作為對照組。按下式計算DPPH自由基清除率：

1.3.5.3 鐵離子還原能力測定

FRAP溶液的制備：將pH 3.80.3 mol/L醋酸鹽緩沖液、10 mmol/L TPTZ工作液及20 mmol/L FeCl3溶液按10∶1∶1（V/V）混勻，現(xiàn)用現(xiàn)配。取待測樣品50 μL，加入200 μL FRAP工作液，混勻后37 ℃下反應(yīng)10 min，于593 nm波長處測定吸光度，以不加樣品的體積分?jǐn)?shù)為90%的甲醇溶液作為對照。按下式計算鐵離子還原能力：

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用MassHunter Workstation B.06.00軟件對質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行定性定量分析：以軟件及相關(guān)文獻(xiàn)報道中各化合物的保留時間、兩對離子對及相對比例進(jìn)行定性；以定量離子對、標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米籽粒不同部位的特征性成分分析

實驗獲得的玉米外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳4 個部分得率分別為7.07%、7.21%、10.65%和68.40%。得到的玉米外皮層中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10.65±0.02）%、總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)（13.48±0.91）%、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（5.57±0.42）%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)（5.02±0.28）%、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.65±0.06）%、粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)（39.35±1.38）%；內(nèi)皮層中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（12.86±0.12）%、總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)（29.16±1.47）%、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（9.17±2.10）%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)（5.97±0.34）%、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.70±0.18）%、粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)（28.90±1.29）%。對照Serna-Saldivar[10]的研究，玉米外皮層部分主要由玉米果皮、交叉細(xì)胞、管細(xì)胞以及部分種皮構(gòu)成，內(nèi)皮層部分主要由玉米種皮、糊粉層及部分外胚乳構(gòu)成。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線（表1）對玉米籽粒不同部位的特征性成分進(jìn)行了定量分析。由表2可知，本實驗用玉米全籽粒中總類胡蘿卜素含量為37.53 mg/kg，接近國內(nèi)報道的“京甜5號”（39.68 mg/kg）等鮮食玉米品種[9]，略高于國外報道的黃玉米（19.3～26.4 mg/kg）[23]。這可能是因為玉米中還存在其他可導(dǎo)致黃色的未知色素成分，而使用比色法計算總類胡蘿卜素的含量時無法排除這些未知色素的影響[24]。比較來看，總類胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和玉米黃質(zhì)在胚乳及內(nèi)皮層中含量高于胚芽，玉米特征性成分在外皮層中的含量最少?？傤惡}卜素含量在胚乳、內(nèi)皮層及胚芽中分別為44.36、33.05 mg/kg和18.62 mg/kg，結(jié)合3 個部分在玉米籽粒中的占比，胚乳、內(nèi)皮層和胚芽對整個玉米籽?？傤惡}卜素的貢獻(xiàn)分別約為80.84%、6.35%和5.28%，與文獻(xiàn)報道接近[20]。但在相關(guān)文獻(xiàn)中，胚乳對玉米籽粒總類胡蘿卜素含量的貢獻(xiàn)占比更高，可達(dá)90%～107%，而玉米皮及胚芽的貢獻(xiàn)則分別約為4.3%和1.4%[20]。可能的原因是玉米中的有色特征性組分主要存在于糊粉層和外胚乳，而在分層剝皮得到的分離部位中，糊粉層和部分外胚乳存在于內(nèi)皮層中，剩余的外胚乳與淀粉質(zhì)胚乳保存于胚乳部位。由表2可知，玉米籽粒不同部位中β-胡蘿卜素含量在內(nèi)皮層中含量最高，為1.08 mg/kg，胚乳、胚芽次之。

表1 類胡蘿卜素的標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 1 Standard curves for quantification of carotenoids

表2 玉米籽粒不同部位的特征性成分含量Table 2 Contents of characteristic components in different parts of corn kernel mg/kg

玉米中的類胡蘿卜素多為極性類胡蘿卜素，如葉黃素和玉米黃質(zhì)等。如圖1所示，4 個主要的峰分別為葉黃素、玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)和β-胡蘿卜素。由表2可知，玉米全籽粒中的類胡蘿卜素主要以玉米黃質(zhì)為主（占比約為30.24%），其次為葉黃素和β-隱黃質(zhì)（占比分別約為14.79%和14.55%），β-胡蘿卜素的相對含量略少（約為2.40%），這與此前報道的研究結(jié)果一致[20,25]。玉米不同部位中不同種類類胡蘿卜素的含量存在一定差異：內(nèi)皮層中玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)、β-胡蘿卜素的含量顯著高于其他部位（P＜0.05）；葉黃素主要富集于胚乳部位。胚乳中玉米黃質(zhì)和葉黃素含量較高，占比分別為22.02%和14.52%；胚芽中玉米黃質(zhì)、葉黃素含量較高，β-隱黃質(zhì)含量次之，分別占比約為29.91%、21.70%和14.93%；內(nèi)皮層中的玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)和葉黃素占比分別約為33.13%、13.07%和11.59%；外皮層中玉米黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)和葉黃素的占比則分別為14.75%、8.23%和6.69%。β-胡蘿卜素在4 個部分中的類胡蘿卜素中占比均不高，在1.92%～4.46%之間。根據(jù)洗脫順序及光譜吸收最大值，圖1中一些未被標(biāo)記的峰可能是葉黃素及玉米黃質(zhì)的順式異構(gòu)體[26]。

圖1 玉米籽粒不同部位分離的特征性成分及標(biāo)準(zhǔn)品混合物液相色譜圖Fig.1 Liquid chromatograms of carotenoids separated from different parts of corn kernel and standard mixture

2.2 玉米籽粒不同部位的酚類物質(zhì)含量分析

玉米籽粒是具有抗氧化活性作用的酚類物質(zhì)的重要來源[27]。酚類物質(zhì)通過提供氫離子或電子，可捕獲自由基，通過螯合陽離子清除體內(nèi)自由基。一些種類的酚酸可以結(jié)合過渡金屬，作為過氧化反應(yīng)酶抑制劑，抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，進(jìn)而對機體提供保護(hù)[28]。如表3所示，玉米籽粒不同部位的游離酚、結(jié)合酚以及總酚含量分別具有顯著差異（P＜0.05）。玉米全籽粒中總酚含量為248.61 mg/100 g，與相關(guān)報道中的結(jié)果接近[29]，其中游離酚占總酚含量的17.42%。玉米外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳部位的總酚含量分別為1321.85、1088.75、278.21 mg/100 g和30.08 mg/100 g，說明玉米酚類物質(zhì)多存在于玉米皮層及糊粉層中，在胚乳中含量很少。玉米中的酚類物質(zhì)多以結(jié)合態(tài)存在，游離酚在玉米外皮層、內(nèi)皮層部位的總酚含量中占比分別為16.66%和20.92%，說明內(nèi)皮層中含有相對較多的以游離態(tài)存在的酚類物質(zhì)，如游離酚和可溶性共軛酚，后者可能繼續(xù)被氧化從而為總酚含量及抗氧化活性產(chǎn)生一定貢獻(xiàn)[30]。

由表3可知，玉米中的黃酮類物質(zhì)，多以結(jié)合態(tài)存在，因其貢獻(xiàn)比例高，不同部位總黃酮含量與結(jié)合黃酮變化趨勢一致。玉米外皮層和內(nèi)皮層中的總黃酮含量顯著高于胚芽、胚乳以及全籽粒（P＜0.05）。玉米外皮層和內(nèi)皮層間總黃酮含量無顯著差異（P＞0.05），均在2300 mg/100 g左右，二者的游離黃酮及結(jié)合黃酮含量也均無顯著差異（P＞0.05）。

表3 玉米籽粒不同部位的酚類物質(zhì)含量Table 3 Contents of phenolic components in different parts of corn kernel mg/100 g

酚類物質(zhì)是具有一個或多個羥基的化合物[31]。酚酸可被分為羥基苯甲酸衍生物和羥基肉桂酸衍生物兩大類，其中羥基苯甲酸衍生物包括對羥基苯甲酸、原兒茶酸、香草酸和沒食子酸等，是木質(zhì)素和可水解單寧等的重要組成部分，多以結(jié)合態(tài)存在；羥基肉桂酸衍生物主要包括咖啡酸、阿魏酸和芥子酸等，可通過酯鍵與纖維素、木質(zhì)素等細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)相連接[32-33]。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線（表4）對玉米籽粒不同部位的單體酚類物質(zhì)進(jìn)行了定量分析，結(jié)果表明，表5中所列的17 種酚類物質(zhì)在玉米各個部位均有檢出，其中含量較高的特征酚包括香草醛、對羥基苯甲酸、阿魏酸、丁香醛及對羥基肉桂酸，與Prasanthi等[27]的研究結(jié)果接近。香草醛、對羥基苯甲酸在玉米全籽粒、外皮層、內(nèi)皮層中均約占該部位單體特征酚總量的33%左右，在胚芽和胚乳部分略低，分別占比約25%和28%；丁香醛在各部位的含量均約占該部位單體特征酚總含量的6%～8%。阿魏酸在玉米中含量較為豐富，其中大部分存在于玉米皮和糊粉層中，在胚乳中的含量較少[34]。阿魏酸可通過共價鍵與細(xì)胞壁組織中的阿拉伯木聚糖結(jié)合，形成結(jié)合態(tài)阿魏酸。根據(jù)Adom等[4]的報道，玉米中游離態(tài)、可溶性結(jié)合態(tài)、結(jié)合態(tài)阿魏酸的比例分別約為0.6%、7%和93%，這些結(jié)合態(tài)的阿魏酸一方面可能賦予玉米多糖一定的抗氧化活性，另一方面可能在加工過程中被釋放，以提高加工產(chǎn)品中營養(yǎng)物質(zhì)的生物可利用率[29,35]。

表4 單體酚類物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 4 Standard curves for quantification of phenolic compounds

表5 玉米籽粒不同部位的單體特征酚含量Table 5 Contents of individual phenolic acids in different parts of corn kernel mg/100 g

2.3 玉米籽粒不同部位的抗氧化活性分析

如圖2所示，玉米外皮層和內(nèi)皮層的DPPH自由基清除能力顯著高于胚芽和胚乳部位（P＜0.05），前兩者分別約為后兩者的4～5 倍。各部位樣品在不同指標(biāo)實驗中表現(xiàn)出的抗氧化活性強弱存在一定差異，但總體變化趨勢相似。由圖2可知，內(nèi)皮層的鐵還原能力相對較好，除胚乳部位顯著較低外（P＜0.05），其他各組無顯著差異。

圖2 玉米籽粒不同部位的抗氧化活性Fig.2 Antioxidant activities of different parts of corn kernel

2.4 玉米特征性成分及酚類物質(zhì)與籽粒不同部位抗氧化活性的相關(guān)性分析

對類胡蘿卜素及酚類物質(zhì)與抗氧化活性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，確定玉米籽粒中抗氧化活性的主要有效成分。如圖3A所示，玉米籽粒的DPPH自由基清除能力和鐵離子還原能力與總酚、游離酚、結(jié)合酚、總黃酮、游離黃酮和結(jié)合黃酮含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與總類胡蘿卜素含量未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性（P＞0.05），說明玉米籽粒的抗氧化活性與酚類物質(zhì)含量高度相關(guān)。由圖3B可知，單體特征酚對玉米籽?？寡趸钚缘闹饕暙I(xiàn)來自于香草醛、對羥基苯甲酸和丁香醛，上述3 個特征酚類物質(zhì)與玉米籽粒DPPH自由基清除能力和鐵離子還原能力均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；此外，丁香醛酸和沒食子酸與DPPH自由基清除能力分別呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）和顯著正相關(guān)（P＜0.05），沒食子酸和咖啡酸與鐵離子還原能力呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；阿魏酸是除上述提到的組分外，與酚類物質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)的組分（P＜0.01），但其與抗氧化活性的相關(guān)性并不顯著（P＞0.05）。

圖3 玉米籽?；钚晕镔|(zhì)與抗氧化活性的相關(guān)性分析Fig.3 Correlation analysis between phytochemicals and antioxidant activities of corn kernel

3 結(jié)論

基于玉米分層剝皮技術(shù)，結(jié)合靶向代謝組學(xué)檢測方法，分析了分離得到的玉米外皮層、內(nèi)皮層、胚芽和胚乳中類胡蘿卜素等玉米特征性成分及酚類物質(zhì)等次生代謝物質(zhì)的主要組分與含量，并明確了其與抗氧化活性指標(biāo)的相關(guān)性。結(jié)果表明，類胡蘿卜素主要存在于玉米籽粒的糊粉層和外胚乳中，4 個主要組分包括玉米黃質(zhì)、葉黃素、β-隱黃質(zhì)及β-胡蘿卜素，其中，除葉黃素主要富集于胚乳部位外，其他3 個主要組分多存在于內(nèi)皮層部位。玉米籽粒不同部位的游離酚、結(jié)合酚以及總酚含量分別具有顯著差異（P＜0.05），總黃酮含量與結(jié)合黃酮變化趨勢一致，主要以結(jié)合態(tài)形式存在于果皮、種皮及糊粉層中。玉米籽粒各部位共檢出單體特征酚17 種，其中香草醛、對羥基苯甲酸、阿魏酸等含量較高。各部位樣品在不同指標(biāo)實驗中表現(xiàn)出的抗氧化活性存在一定差異，但總體變化趨勢相似，玉米內(nèi)皮層和外皮層部位的抗氧化能力相對更高。玉米的抗氧化活性與其酚類物質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），單體特征酚對抗氧化活性的貢獻(xiàn)主要來自于香草醛、對羥基苯甲酸和丁香醛。綜上，玉米內(nèi)皮層部位，主要由玉米種皮及糊粉層構(gòu)成，具有相對較高的活性物質(zhì)含量、更好的抗氧化活性。本研究可為增加玉米加工產(chǎn)品附加價值、提高玉米原料綜合利用率提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。