芥藍主要營養成分與活性氧代謝的研究

葉珺琳，張曉艷，柴喜榮，趙普艷，康云艷，李仕芳，楊 暹

（1.華南農業大學園藝學院，廣東 廣州 510642；2.深圳市華盛實業股份有限公司，廣東 深圳 518001）

芥藍主要營養成分與活性氧代謝的研究

葉珺琳1，張曉艷1，柴喜榮1，趙普艷1，康云艷1，李仕芳2，楊 暹1

（1.華南農業大學園藝學院，廣東 廣州 510642；2.深圳市華盛實業股份有限公司，廣東 深圳 518001）

以遲花芥藍品種為材料，對芥藍不同器官以及同一器官不同部位的營養成分和活性氧代謝進行研究。結果表明：芥藍的不同器官及同一器官不同部位的營養成分和活性氧代謝水平存在著明顯差異。同一器官不同部位的可溶性糖、還原糖、果糖、蔗糖和游離氨基酸含量從上部到下部逐漸下降；不同器官的可溶性糖、還原糖、果糖、蔗糖和游離氨基酸含量以薹莖最高，葉柄次之，葉片最低。同一器官不同部位的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量從上部到下部逐漸增加；不同器官的亞硝酸鹽含量以薹莖最低，而葉片和葉柄則較高。同一器官不同部位的SOD、POD、CAT活性從上部到下部逐漸降低，MDA含量逐漸增加；不同器官中以薹莖的SOD、POD活性最高，葉片最低，而CAT活性和MDA含量以葉片最高。可見，芥藍上部器官以及薹莖的營養成分含量最高，食用安全性最好，隨著植株生理年齡的延長，活性氧的清除能力逐漸降低，膜脂過氧化水平逐漸加強，不同器官中以薹莖的活性氧清除能力最高，而葉片最低。

芥藍；營養成分；活性氧代謝； 不同器官；不同部位

葉珺琳，張曉艷，柴喜榮，等.芥藍主要營養成分與活性氧代謝的研究［J］.廣東農業科學，2016，43（4）：57-62.

芥藍（Brassica alboglabra Bailey），別名芥蘭、白花芥蘭，是十字花科蕓薹屬一二年生草本植物。原產于華南地區，為我國華南地區特色蔬菜，以花薹和嫩葉為食用器官，質脆嫩，是一種具有豐富營養價值和藥用價值的蔬菜。有關芥藍的養分吸收規律以及菜薹形成與溫度、營養的關系已有報道［1-5］。苗期溫度與芥藍幼苗膜脂過氧化系統關系密切，隨著溫度的升高，幼苗氣孔密度越來越小，葉片的滲透率、丙二醛（MDA）、游離脯氨酸含量逐漸增加，植株所受傷害加劇［3］。在植株生長發育過程中，葉片MDA、游離脯氨酸（Pro）、維生素C （Vc）含量以及過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性都具有明顯的階段特異性［1］。但有關芥藍不同器官以及同一器官不同部位的主要營養成分含量以及活性氧代謝活性的研究報道較為鮮見。本文對芥藍的不同器官及同一器官不同部位的主要營養成份以及活性氧代謝進行了分析，為其食用價值進行合理的評價以及芥藍生長發育調控提供理論依據。

1 　材料與方法

以晚熟品種遲花芥藍為材料，在華南農業大學園藝學院蔬菜栽培大棚內進行。于2014年10月13日采用珍珠巖穴盤播種育苗，于幼苗三葉一心（11月13日）時定植于矩形的水培塑料箱（長61 cm×寬42 cm×高15 cm）中，箱內盛有1/2劑量的霍格蘭營養液25 L，每箱定植20株，株行距為7.5 cm×11 cm，3次重復。于現蕾期（2015年1 月6日）隨機取每重復植株10株，分別對上、中、下3個部位的葉片、葉柄和薹莖進行取樣。上部為第8節及其以上部位，中部為第5～7節，下部為第1～4節。取樣后，每個樣品都用液氮速凍固定，放入粉碎機粉碎，粉碎后每個處理取樣6份，每份1.0 g，并用錫箔紙包裹，做好標識后保存于低溫（-80℃）下備用。

可溶性蛋白、游離氨基酸、Pro、可溶性糖、還原糖、硝酸鹽參照李合生等［6］的方法測定；果糖和蔗糖含量采用間苯二酚法［7］測定；亞硝酸含量采用對氨基苯磺酸法［8］測定；SOD、POD、CAT活性以及MDA、Vc含量采用楊運英等［1］的方法測定。

表1 芥藍不同器官與部位的可溶性糖、還原糖、果糖、蔗糖和Vc含量（mg/g，FW）

2 結果與分析

2.1 芥藍不同器官與部位的糖和Vc含量

由表1可知，同一器官不同部位的可溶性糖、還原糖、果糖、蔗糖含量從上部到下部呈現出逐漸下降的趨勢，但薹莖的果糖含量、葉片和葉柄的蔗糖含量在不同部位均沒有顯著性差異；同一部位的不同器官的可溶性糖、還原糖、果糖、蔗糖含量呈現出薹莖＞葉柄＞葉片的趨勢，但葉片與葉柄的果糖和蔗糖含量在同一部位均沒有顯著性差異。以薹莖上部的可溶性糖（21.84 mg/g）、還原糖（23.60 mg/g）、果糖（13.99 mg/g）、蔗糖（4.40 mg/g）含量最高，以葉片下部可溶性糖（1.35 mg/g）、還原糖（1.03 mg/g）、果糖（1.32 mg/g）含量最低，蔗糖以葉柄下部（1.31 mg/g）含量最低。可見，芥藍不同器官以及同一器官不同部位的糖含量存在著明顯差異，不同器官中以薹莖的糖含量最高，而同一器官中以上部位的糖含量最高。同一器官不同部位的Vc含量中，葉片不同部位的Vc含量差異不顯著；葉柄的中部Vc含量顯著高于下部，而上部與中部以及上部與下部間的Vc含量差異不顯著；薹莖的上部Vc含量顯著低于中部和下部，但中部與下部的Vc含量沒有顯著性差異。

2.2 芥藍不同器官與部位的可溶性蛋白和游離氨基酸含量

由表2可知，同一器官不同部位除葉片上部（17.16 mg/g）和中部（16.86 mg/g）的可溶性蛋白含量顯著高于下部葉（11.09 mg/g）外，葉柄、薹莖不同部位的可溶性蛋白含量沒有顯著差異；而同一部位不同器官中，葉片的可溶性蛋白含量顯著高于葉柄和薹莖，但葉柄與薹莖的可溶性蛋白含量無顯著差異，以葉片上部（17.16 mg/g）可溶性蛋白含量最高，葉柄下部（1.25 mg/g）含量最低。同一器官不同部位的游離氨基酸含量從上部到下部逐漸下降；而同一部位不同器官的游離氨基酸含量以薹莖最高，葉柄次之，葉片最低，以薹莖上部（1.16 mg/g）的游離氨基酸含量最高，葉柄下部（0.09 mg/g）的含量最低。

表2 芥藍不同器官與部位的可溶性蛋白和游離氨基酸含量（mg/g，FW）

2.3 芥藍不同器官與部位的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量

從表3可以看出，同一器官不同部位的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量從上部到下部呈逐漸增加的趨勢，但葉片中部和下部的硝酸鹽含量以及上、中、下部的亞硝酸鹽含量差異不顯著，葉柄的上部和中部以及中部和下部的亞硝酸鹽含量也沒有顯著性差異，薹莖不同部位的亞硝酸鹽含量差異也不顯著。同一部位不同器官的硝酸鹽含量以葉柄最高，薹莖次之，葉片最低；亞硝酸鹽含量以薹莖最低，而葉片與葉柄的亞硝酸鹽含量差異不顯著。硝酸鹽含量以薹莖下部（1.26 mg/g）最高，以葉片上部（0.09 mg/g）含量最低；亞硝酸鹽含量以葉柄下部（2.70 mg/g）最高，以薹莖中部（0.24 mg/g）含量最低。可見，薹莖的食用安全性較高。

表3 芥藍不同器官與部位的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量（mg/g，FW）

表4 芥藍不同器官與部位的Pro和MDA含量（μg/g，FW）

2.4 芥藍不同器官與部位的Pro和MDA、含量

從表4可以看出，同一器官不同部位的Pro含量從上部到下部逐漸下降；同一部位不同器官以薹莖的Pro含量最高，葉片次之，葉柄最低，Pro含量以薹莖上部（277.29 μg/g）最高，葉柄下部（21.34 μg/g）同一器官不同部位的MDA含量從上部到下部呈逐漸增加的趨勢，但葉柄的上部與下部以及薹莖上、中、下部間的MDA含量差異不顯著；同一部位不同器官的MDA含量以葉片最高，而葉柄與薹莖的MDA含量差異不顯著。MDA含量以葉片下部（1.75 μg/g）含量最高，以葉柄和薹莖的上部（0.59 μg/g）含量最低。

2.5 芥藍不同器官與部位的SOD、POD和CAT活性

同一器官不同部位的SOD活性從上部到下部呈逐漸降低的趨勢，但同一器官不同部位的SOD活性除薹莖下部顯著高于上部和中部外，其他器官不同部位的SOD活性差異不顯著；同一部位不同器官的SOD活性以薹莖最高，葉柄次之，葉片最低，SOD活性以薹莖上部（1 724.50 U/g·min）最高，以葉片下部（46.16 U/g·min）活性最低。同一器官不同部位的POD活性從上部到下部呈逐漸下降的趨勢；而同一部位不同器官的POD活性以薹莖最高，葉柄次之，葉片最低，POD活性以薹莖上部（4 788.89 U/g·min）最高，以葉片下部（1 477.78 U/g·min）最低。同一器官不同部位的CAT活性也呈逐漸下降的趨勢，但葉片的上部與中部以及薹莖的上部與中部間的CAT活性差異不顯著；同一部位不同器官的CAT活性以葉片最高，葉柄次之，薹莖最低，CAT活性以葉片上部（596.00 U/g·min）最高，以薹莖下部（17.08 U/g·min）最低（表5）。

表5 芥藍不同器官與部位的SOD、POD和CAT活性（U/g·min，FW）

3 　討論

芥藍不同器官間營養成分的含量差異顯著。孫勃等［9］認為，芥藍花薹和葉柄的還原糖含量最高，其次是花序，最低的是葉片和根，可溶性蛋白在芥藍葉片和花序中的含量明顯高于其他器官，總體上花序中的總多酚、Vc和可溶性固形物含量顯著高于其他器官；葉片中的葉綠素、類胡蘿卜素、可溶性蛋白和抗氧化能力均顯著高于其他器官；根系中的芥子油苷，特別是苯乙基芥子油苷和4-甲基硫丁基芥子油苷的含量均顯著高于其他器官。本研究結果表明，芥藍不同器官以及同一器官不同部位的營養成分含量均存在著明顯差異，總體上從上部到下部的可溶性糖、還原糖、果糖、蔗糖、可溶性蛋白、游離氨基酸和游離脯氨酸含量呈逐漸降低的趨勢，而硝酸鹽和亞硝酸鹽含量則呈逐漸增加的趨勢；同一部位不同器官中，以薹莖的營養成分最高，亞硝酸鹽含量最低，食用安全性最高。芥藍不同器官以及同一器官不同部位的營養成分含量存在明顯差異，這可能與植株的生長發育規律及源、庫關系有關。研究表明，生長代謝旺盛的部位對營養的競爭力較強，葉片衰老時營養元素撤退并向新生器官中轉移［10］，細胞降解后有一部分營養物質被運輸到其他部位重新利用［11］。上部組織是新陳代謝較旺盛的地方，植株中的營養物質逐步向生長代謝旺盛的地方轉移，因而營養成分含量較高；而下部組織較老，新陳代謝能力較弱，伴隨著營養物質的分解及轉移，因而營養成分含量較低。菜薹作為芥藍的產品器官，是貯藏器官，在菜薹形成期，植株的生長中心主要是菜薹，葉片是光合器官，是光合產物形成的場所，它們合成的光合產物（碳水化合物和游離氨基酸等）主要是向生長中心供應與分配，因而菜薹的營養成分含量較高，葉片較低。

植株體內的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的多寡直接影響其食用安全性。硝酸還原酶是還原過程中的關鍵酶［12］，在硝酸還原酶的作用下，植株體內的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽［13］，亞硝酸鹽被亞硝酸還原酶還原成氨，進而合成氨基酸和蛋白質，組成植物有機體。楊暹等［14］研究表明，青花菜葉片硝酸還原酶活性隨著葉齡的增加而降低。本試驗表明，同一器官不同部位的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量從上部到下部呈逐漸增加的趨勢。可見，芥藍的硝酸鹽和亞硝酸鹽含量與其器官的生理年齡有密切關系，上部位器官的生理年齡較小，生理代謝較活躍，硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性較高，氮素代謝較強，因而硝酸鹽和亞硝酸鹽含量較低；而下部葉的生理年齡較大，生理活性較弱，硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性較低，氮素代謝較弱，因而硝酸鹽和亞硝酸鹽含量較高。蔬菜不同器官之間硝酸鹽含量不同，一般認為莖＞葉、葉柄＞葉片［15］。本研究還表明，芥藍同一部位不同器官中，以薹莖的營養成分最高，亞硝酸鹽含量最低，食用安全性較高。本試驗中硝酸鹽含量在各器官各部位含量差異顯著，與小白菜［16］、大白菜［17］等葉菜上的研究結果基本一致。產品器官之間硝酸鹽含量存在差異，有人認為可能與該部位硝酸還原酶有關，也有人認為是各器官功能不同所致［15，18］。蔬菜中硝態氮吸收與還原不平衡是產生累積的根本原因，而硝酸鹽和硝酸還原酶在細胞中分布不一致，也是造成硝酸鹽在植物體內累積的一個重要原因［19］。硝酸還原酶主要分布在葉片內，而葉柄、莖組織中酶量極少，對于不同蔬菜的研究也表明葉片的硝酸還原酶活性遠高于葉柄，是還原硝酸鹽的主要器官，另外，葉柄、莖內含有大量薄壁細胞，所以葉柄、莖是儲存硝酸鹽的主要場所［20-21］。葉柄中硝酸鹽含量明顯高于薹莖和葉片，還可能與硝態氮難以在葉柄中被還原有關，也有研究表明葉柄中硝酸鹽的含量與葉柄中潛在硝酸還原酶活性不能充分發揮有關［22］。葉片中硝酸鹽含量較低，是因為葉片在光合作用過程中葉綠素能形成大量還原態的FADH、NADPH和含鐵氧化還原素等輔酶，它們是硝酸還原酶的主要電子傳遞者，能加速催化硝酸鹽的還原作用。因此，葉片中的硝酸鹽含量低于葉柄和薹莖，而薹莖的亞硝酸鹽含量較低可能與其作為生長中心，氮素代謝較旺盛、亞硝酸還原酶活性較高有關。

活性氧是植物細胞新陳代謝的產物［23］，活性氧的產生是植物細胞在非生物脅迫和衰老過程中最早發生的反應之一［24］，活性代謝產生的自由基和其他活性氧分子會導致細胞衰老［25］，在正常條件下，植物體內活性氧的產生與清除處于動態平衡，不會積累過多活性氧，植物能正常生長和發育，在逆境或成熟衰老條件下，體內活性氧產生與清除的代謝系統失調，導致活性氧在體內的過度積累，并伴隨著MDA的產生和蛋白質、脂類、核酸的降解，從而對植物造成傷害，然而活性氧也可作為生物開啟防御機制的信號［23，26-27］。MDA積累量的變化反映了植物對活性氧、自由基的清除能力［28］。而SOD、POD、CAT是活性氧清除酶系統的重要保護酶，SOD是細胞內最普遍、最有效的抗氧化酶，能提高植株的抗逆性，是抵御活性氧毒副作用的第一道防線，POD、CAT是清除活性氧不可缺少的酶之一，它們清除活性氧保護細胞免受傷害［29-30］。羅婭等［31］研究表明，在果實發育過程中，果實產生的超氧陰離子逐漸增加，SOD、CAT 和APX活性以及抗氧化能力顯著降低，MDA含量增加。楊運英等［1］研究表明，芥藍生長發育過程中，MDA含量及CAT、POD、SOD的活性具有明顯的階段特異性，在現蕾后菜薹形成過程中MDA含量保持在較低水平，而CAT、POD、SOD都保持較高活性，說明在菜薹形成過程中芥藍具有較強的活性氧清除系統，避免植株受傷害，保持其正常生育。本研究表明，同一器官不同部位的SOD、POD、CAT活性從上部到下部呈逐漸降低的趨勢，而MDA含量呈逐漸增加的趨勢，說明隨著葉片生理年齡的增長，芥藍植株細胞保護酶清除活性氧的能力降低，膜脂過氧化水平提高，加速植株衰老。試驗還表明，同一部位不同器官以薹莖的SOD、POD活性最高，葉片最低，而CAT活性和MDA含量以葉片最高，說明芥藍不同器官是活性氧代謝存在差異，薹莖的活性氧清除能力相對較強，而葉片的膜脂過氧化水平較明顯，因而葉片相對于薹莖在植株生長發育過程中較容易早衰。

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（責任編輯 張輝玲）

Research on main nutritional components and active oxygen metabolism in Chinese kale（Brassica alboglabra Bailey）

YE Jun-lin1，ZHANG Xiao-yan1，CHAI Xi-rong1，ZHAO Pu-yan1，KANG Yun-yan1，LI Shi-fang2，YANG Xian1
（1.College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2.Shenzhen Huasheng Enterprise Group Company Limited，Shenzhen 518001，China）

The main nutritional components and active oxygen metabolism in different organs （leaf，petiole，flower stalk stem） and different parts （top，middle，bottom） of the same organ were analyzed in Chinese kale （Brassica alboglabra Bailey cv.Chihua kale）.The results showed that the contents of nutrients and the level of active oxygen metabolism exhibited remarkable differences among different organs and different parts of the same organ.In general，the contents of soluble sugar，reducing sugar，fructose，sucrose and free amino acids gradually reduced from top to the bottom parts of the same organ.Among different organs，the contents of soluble sugar，reducing sugar，fructose，sucrose and free amino acids were found highest in flower stalk stem，followed by petiole and leaf.The content of nitrate and nitrite gradually increased from top to the bottom parts of the same organ.Among different organs，the content of nitrite was the lowest in flower stalk stem and relatively high in petiole and leaf.The activities of SOD，POD and CAT gradually decreased，and MDA content gradually increased from top to bottom parts of the same organ.The highest level of SOD and POD activities were found in flower stalk stem and lowest in leaf.However，leaf had the highest CAT activity and MDA content.Based on these results，it can be clearly seen that the upper parts of kale and the flower stalk stem had the highest level of nutrients and the best edible safety.Along with the prolonged physiological age of kale plants，the active oxygen species-scavenging capability gradually decreased and the membrane lipidperoxidation gradually increased.Among different organs of Chinese kale，active oxygen species-scavenging capability was found highest in flower stalk stem，and lowest in leaf.

Chinese kale；nutritional component；active oxygen metabolism；different organs；different parts

S634.3

A

1004-874X（2016）04-0057-06

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.04.012

2015-09-08

廣東省科技計劃項目（2012B020303001，2012A020603009，2014A020209068）；廣東省現代農業產業技術體系特色蔬菜產業創新團隊項目（粵農［2009］380號）；深圳市技術創新計劃項目（20141013110401）；國家自然科學基金（31201631，31301767）

葉珺琳（1991-），女，在讀碩士生，E-mail：sgxfqdj@163.com

楊暹（1964-），男，博士，教授，E-mail：yangxian@scau.edu.cn