刺角瓜營養成分及抗氧化活性的分析與評價

謝紅旗 何英杰 楊 甜 謝丙炎 王 蕾 康信聰 張志旭 劉東波*

（1湖南農業大學園藝園林學院，湖南長沙 410128；2國家中醫藥管理局亞健康干預技術實驗室，湖南長沙 410128；3湖南省作物種質創新與資源利用重點實驗室，湖南長沙 410128；4湖南省植物功能成分利用協同創新中心，湖南長沙 410128；5中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081；6遼寧晟啟昊天生物醫藥科技有限公司，遼寧沈陽 110000）

刺角瓜營養成分及抗氧化活性的分析與評價

謝紅旗1，2，3，4何英杰1，2，4楊 甜1謝丙炎5王 蕾6康信聰1，2，4張志旭2，3，4劉東波1，2，3，4*

（1湖南農業大學園藝園林學院，湖南長沙 410128；2國家中醫藥管理局亞健康干預技術實驗室，湖南長沙 410128；3湖南省作物種質創新與資源利用重點實驗室，湖南長沙 410128；4湖南省植物功能成分利用協同創新中心，湖南長沙 410128；5中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081；6遼寧晟啟昊天生物醫藥科技有限公司，遼寧沈陽 110000）

利用高效液相色譜儀、紫外分光光度計及全自動氨基酸分析儀等對甜瓜屬新種質刺角瓜的營養成分含量進行了測定，并對其抗氧化活性進行了評價。結果表明：刺角瓜富含VC、多酚、多糖及氨基酸等營養成分，其中VC含量為125 mg·kg-1，多酚含量為314 mg·kg-1，可溶性總糖、可溶性多糖含量分別為2.7%、0.5%，游離總氨基酸、必需氨基酸含量分別為9 908、3 120 mg·kg-1，水分及灰分分別占鮮質量的95.0%、0.6%；刺角瓜具有一定的抗氧化活性，其對DPPH半清除率IC50為0.060 g·mL-1，對羥自由基半清除率IC50為0.036 g·mL-1。

刺角瓜（非洲角南瓜）；抗壞血酸；多酚；多糖；氨基酸；抗氧化

刺角瓜（Cucumis metuliferus）又名非洲角黃瓜，為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物，原產于非洲喀拉哈里沙漠，現今美國和新西蘭等地均有種植（Weng，2010）；其適應性較強，在適于黃瓜、西葫蘆種植的地方均能較好生長，2010年從非洲引入我國，現以江西鄱陽刺角瓜種植規模為最大（楊運良 等，2017）。刺角瓜外皮堅硬有刺，表面凹凸不平；果肉翠綠色，形態呈凝膠狀或半凝膠狀；肉質細膩多汁，在國外尤其是非洲地區作蔬菜食用；同時，也常用于家庭裝飾和園藝觀賞。在對病蟲害的抗性研究中發現，刺角瓜具有良好的抗性，不僅對根結線蟲表現為高抗，能有效防止南方根結線蟲、花生根結線蟲和爪哇根結線蟲的侵染（馬金慧 等，2014），而且對環斑花葉病毒（PRSV）（Lin et al.，2013）、番木瓜環斑病毒（PRV）（Yeh & Chen，1989）、馬鈴薯Y病毒組（Potyviruses）（Lin et al.，2015）有抵抗作用。在藥用價值方面，刺角瓜對艾滋病等疾病具有有益的影響（Yagi et al.，2014）；同時還存在降血糖的潛在能力，對高血壓和傷寒疾病也有治療效果，其種子具有驅蟲功效等（Jimam et al.，2010）。本文系統地分析了刺角瓜中抗壞血酸（ascorbic acid）、多酚（polyphenols）、氨基酸 （amino acids）和多糖（polysaccharide）等營養成分含量，并與文獻報道的同科屬蔬菜營養成分進行了比較，同時對其抗氧化能力——DPPH自由基、羥自由基清除能力進行了評價，以期為刺角瓜作為葫蘆科新種質蔬菜的開發利用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年4月在國家中醫藥管理局亞健康干預技術實驗室完成。刺角瓜由中國農業科學院蔬菜花卉研究所謝丙炎研究員提供，為成熟鮮果，果皮呈黃色，果肉翠綠并粘附有白色種子；黃瓜購于湖南農業大學東芝源超市。

抗壞血酸（VC）、沒食子酸、葡萄糖均為標準品；磷酸二氫鉀、甲醇、乙醇、苯酚、蒽酮、硫酸、福林酚、碳酸鈉、DPPH、硫酸亞鐵、雙氧水、水楊酸均為國產分析純。

KM5200DV超聲波儀，昆山超聲儀器有限公司生產；1200Indinitely series高效液相色譜儀，美國安捷倫公司生產；2-16R高速離心機，湖南恒諾儀器設備有限公司生產；UV-1800紫外分光光度計，日本島津公司生產；XS205分析天平，梅特勒-托利多國際貿易有限公司生產；RE-52A旋轉蒸發儀，上海雅榮生化設備儀器有限公司生產；FD-1B冷凍干燥儀，北京博醫康實驗儀器有限公司生產；L-8900全自動氨基酸測定儀，日本日立公司生產。

1.2 試驗方法

1.2.1 VC含量測定

1.2.1.1 供試品溶液制備 參照熊衛東等（2005）、寧德生等（2010）的方法，并加以改進。均勻取刺角瓜內翠綠色果肉5.00 g，加入10倍量0.02 mol·L-1磷酸二氫銨溶液（pH=3）作為提取溶劑（PBS），在冰水浴避光條件下進行研磨提取5 min，抽濾，濾渣繼續加8倍量提取溶劑研磨提取3 min，避光靜置12 min；抽濾，潤洗濾渣，合并濾液，用PBS定容至100 mL容量瓶中，制備成0.05 g·mL-1的供試品溶液。

1.2.1.2 標準品溶液制備 準確稱量VC標準品1.0 mg，用PBS溶解并定容于50 mL容量瓶中，制成濃度為20 μg·mL-1的VC標準品溶液，即用。

1.2.1.3 VC標準曲線 分別取制備好的標準品溶液1.0 mL，用PBS等度稀釋0、2、4、6、8、10倍，混勻制成20.0、10.0、5.0、3.3、2.5、2.0 μg·mL-1的標準溶液，按照1.2.1.5色譜檢測條件進樣，以VC濃度為橫坐標、色譜峰面積為縱坐標制作標準曲線。

1.2.1.4 VC含量測定 隨機取3個刺角瓜樣品，每一樣品平行試驗2次。將制成的供試品溶液和標準品溶液按照1.2.1.5色譜檢測條件進樣，計算刺角瓜VC含量。

1.2.1.5 高效液相色譜條件 Agilent-ZORBAX SBC18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為 0.02 mol·L-1磷酸二氫銨溶液（用磷酸調節pH=3）∶甲醇=95∶5（V∶V），等梯度洗脫；柱溫30 ℃，流速0.7 mL·min-1，進樣量20 μL，檢測波長246.5 nm。

1.2.2 多酚含量測定 采用福林酚法測定刺角瓜多酚含量。

1.2.2.1 沒食子酸標準曲線 參考李靜等（2008）的方法，稱取沒食子酸標準品0.10 g，蒸餾水溶解并定容于100 mL容量瓶中，制成1.0 mg·mL-1標準品溶液，分別移取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL定容于100 mL容量瓶中，得到10、20、30、40、50 μg·mL-1的標準品溶液；各取1.0 mL不同濃度的標準品溶液于比色管中，依次加入蒸餾水5.0 mL、福林酚試劑1.0 mL和 7.5%碳酸鈉溶液3.0 mL，避光、室溫條件下顯色2 h，以沒食子酸標準品溶液作為參比溶液，采用紫外分光光度計于765 nm波長下測定吸光度，以沒食子酸濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標制作標準曲線。

1.2.2.2 刺角瓜樣品處理 取5.00 g刺角瓜果肉，加入40 mL蒸餾水充分研磨，并置于100 ℃水浴下加熱30 min，抽濾，冷卻濾液，定容至50 mL容量瓶中，移取1.0 mL，按照1.2.2.1的方法進行測定。

1.2.3 多糖含量測定 采用蒽酮—硫酸法測定刺角瓜多糖含量。

1.2.3.1 葡萄糖標準曲線 參照張媛媛和張彬（2016）的方法干燥葡萄糖標準品，精密稱量12.35 mg，定容于100 mL容量瓶中；分別取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL葡萄糖溶液于比色管中，加蒸餾水補足至2.0 mL，并迅速加入新配制的蒽酮—硫酸溶液（0.1 g蒽酮定容于100 mL量瓶）6 mL，搖勻放置10 min后置于冰水浴冷卻5 min；以蒸餾水做參比溶液，于625 nm波長下測定其吸光度，以葡萄糖濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標制作標準曲線。

1.2.3.2 可溶性總糖含量測定 取5.00 g刺角瓜果肉，充分研磨后加入50 mL蒸餾水，加熱回流2 h，抽濾，濾渣加40 mL蒸餾水繼續加熱回流1.5 h，合并濾液，定容至100 mL容量瓶中，取濾液按照1.2.3.1的方法測定其吸光度；以黃瓜作為對照進行相同操作，計算總糖含量。

1.2.3.3 可溶性多糖含量測定 按照1.2.3.2提取方法得到濾液，減壓濃縮成浸膏，加入8倍乙醇沉淀多糖，4 ℃靜置24 h，8 000 r·min-1高速離心5 min，棄上清液，用蒸餾水將沉淀溶解定容至100mL量瓶中，取濾液按照1.2.3.1的方法測定其吸光度，計算多糖含量。

1.2.4 氨基酸含量測定 根據國家標準GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》，利用日立L-8900全自動氨基酸測定儀檢測刺角瓜中氨基酸含量，結果均以鮮果計量。

1.2.5 水分及灰分測定

1.2.5.1 水分檢測 在國家標準GB 5009.3—2010《食品中水分的檢測》基礎上加以改進，利用冷凍干燥儀測定刺角瓜水分含量。環切，取刺角瓜樣品5.00 g，置于真空冷凍干燥儀中，壓力3 MPa，溫度-27 ℃，干燥6 h后檢測，取出樣品稱量；然后繼續冷凍干燥6 h，兩次干燥后樣品質量之差小于1.0 mg為恒重。

1.2.5.2 灰分檢測 根據國家標準GB 5009.4—2010《食品中灰分的檢測》測定刺角瓜灰分含量。環切，取刺角瓜樣品5.00 g，放在大小適宜的石英坩堝中，置馬弗爐中（550±25）℃下灼燒0.5 h，冷卻至200 ℃左右，取出，放入干燥器中冷卻30 min，準確稱量；重復灼燒至前后兩次稱量相差不超過0.5 mg為恒重。

1.2.6 抗氧化能力評價

1.2.6.1 供試品溶液制備 取5.00 g刺角瓜果肉，加入9倍體積蒸餾水于研缽內充分研磨成勻漿，在8 000 r·min-1條件下高速離心5 min，分別取上清液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL置于試管中，用蒸餾水補足至3.0 mL，搖勻，制成濃度分別為 0、0.017、0.033、0.050、0.067、0.083、0.100 g·mL-1供試品溶液。

1.2.6.2 DPPH自由基清除試驗 參考韋獻雅等（2014）的方法，稱取4.0 mg DPPH試劑，溶于5.0 mL甲醇，再用50%乙醇定容至100 mL容量瓶中，制成40 μg·mL-1DPPH溶液，移取3.0 mL，等量加入提取液，搖勻，在37 ℃水浴條件下反應30 min；以VC標準品溶液作陽性對照，以供試品提取溶液作空白對照，采用紫外分光光度計于517 nm波長下測定吸光度。取1.2.6.1已制備好的各濃度供試品溶液，分別加入制備好的DPPH溶液3.0 mL，在暗光、37 ℃水浴條件下反應30 min；以VC標準品作陽性對照，采用紫外分光光度計于517 nm波長下測定其吸光度。

1.2.6.3 羥自由基清除試驗 參考Guo等（2010）的方法，量取2 mmoL·mL-1FeSO43.0 mL、0.01% H2O23 mL，搖勻，加入6.0 mmoL·mL-1水楊酸（50%乙醇配制）3.0 mL，置于37 ℃水浴加熱15 min，移出，分別加入1.2.6.1已制備好的各濃度供試品溶液1.0 mL，搖勻，繼續加熱15 min；以VC標準品溶液作陽性對照，以供試品提取溶液作空白對照，采用紫外分光光度計在510 nm波長下測定吸光度。

2 結果與分析

2.1 刺角瓜營養成分分析

圖1 HPLC色譜圖

2.1.1 VC含量 VC標準品色譜圖見圖1-a，按照1.2.1.3的方法繪制標準曲線，VC標準曲線方程為Y=130.39X+1.510 1，R2=0.998 9（X表示標準品濃度，Y表示峰面積），VC含量在2～20 μg·mL-1之間呈良好的線性關系，最低檢測限為0.05 μg·mL-1；供試品連續進樣6次，RSD為1.26%。根據標準曲線計算，刺角瓜中VC含量為125 mg·kg-1（圖1-b）。與葫蘆科5種常見蔬菜（方敏 等，2008）相比，刺角瓜VC含量分別是黃金瓜的6.3倍、絲瓜的2.5倍、南瓜的1.6倍、黃瓜的1.4倍、稍低于冬瓜。

2.1.2 多酚含量 按照1.2.2.1的方法繪制標準曲線，沒食子酸標準曲線方程為Y=0.001 8X-0.010 5，R2=0.999 2（X表示標準品濃度，Y表示吸光度）；RSD為2.33%，表明多酚含量測定結果穩定。與李文仙等（2011）報道的幾種常見葫蘆科蔬菜多酚含量進行對比，刺角瓜多酚含量為314 mg·kg-1（表1），是西葫蘆（92 mg·kg-1）的3.4倍、黃瓜 （230 mg·kg-1）的1.4倍。

表1 刺角瓜多酚含量

2.1.3 可溶性多糖含量 按照1.2.3.1的方法繪制標準曲線，葡萄糖標準曲線方程為Y=4.962X+0.033 8，R2=0.999 0，（X表示標準品濃度，Y表示吸光度），刺角瓜可溶性總糖和可溶性多糖含量分別為2.7%、0.5%，與市售黃瓜相近（表2）。

表2 刺角瓜可溶性總糖和可溶性多糖含量FW

2.1.4 氨基酸含量 從表3可以看出，刺角瓜總氨基酸含量為9 908 mg·kg-1，必需氨基酸含量為3 120 mg·kg-1；其中異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸等5種必需氨基酸含量分別為370、470、790、440、610 mg·kg-1，明顯高于其他常見果蔬。與黃艷（2013）報道氨基酸含量較高的香蕉、哈密瓜、黃瓜作對比，刺角瓜總氨基酸、必需氨基酸及非必需氨基酸含量都較高（圖2）。2.1.5 水分及灰分 本試驗結果表明，刺角瓜含水量較高，占鮮質量的95.0%（RSD=0.12%）；灰分占鮮質量的0.6%（RSD=0.06%）。

表3 刺角瓜氨基酸含量

圖2 刺角瓜與3種果蔬氨基酸含量對比結果

2.2 刺角瓜抗氧化活性

2.2.1 DPPH自由基清除能力 由圖3可知，刺角瓜DPPH自由基清除能力與提取液濃度呈正相關，并具有良好的線性關系，R2=0.910 4；未加蒸餾水稀釋的刺角瓜提取液對DPPH自由基清除率為67.7%，半清除率IC50為0.060 g·mL-1，VC對DPPH自由基的半清除率IC50為6.5 μg·mL-1。

圖3 刺角瓜對DPPH自由基清除能力

2.2.2 羥自由基清除能力 由圖4可知，未加蒸餾水稀釋的刺角瓜提取液對羥自由基清除率達到98.0%，R2=0.868 3，線性關系較好，半清除率IC50為0.036 g·mL-1，VC對羥自由基的半清除率IC50為5.2 μg·mL-1。

圖4 刺角瓜對羥自由基清除能力

3 結論與討論

刺角瓜VC、多酚、多糖含量與黃瓜等葫蘆科蔬菜作物相比較基本一致，但其異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）等5種必需氨基酸的含量明顯高于香蕉、哈密瓜、西瓜、黃瓜等常見蔬果（黃艷，2013），占總氨基酸含量的28.5%；同時，門冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、酪氨酸（Tyr）、精氨酸（Arg）、脯氨酸（Pro）等6種非必需氨基酸含量也較高，占總氨基酸含量的57.9%。刺角瓜整體抗氧化能力受多種內在抗氧化物的影響，如多酚、VC、多糖等，本試驗從自由基清除能力方面對刺角瓜進行抗氧化活性評價，刺角瓜對DPPH自由基清除能力的VC當量為108.3 μg·g-1，羥自由基清除能力的VC當量為144.4 μg·g-1，說明刺角瓜具有一定的抗氧化能力；按照我國居民對VC的平均推薦攝入量100 mg·d-1計算（顧景范 等，2009），需分別食用刺角瓜鮮果923.3、692.5 g，即每日平均攝入807.9 g才能夠達到較為理想的效果。

人體對氨基酸吸收有定量要求，其攝入量影響到人體各方面生理活動的代謝調節，氨基酸對人體生長發育、生理調節、代謝調控等方面具有重要作用。攝取食物蛋白質中的氨基酸，需要有一個比例搭配模式，模式越接近人體蛋白質的氨基酸模式，越易被吸收利用，其營養價值也越高。世界衛生組織和聯合國糧農組織根據食物蛋白消化吸收和利用特點，推出理想蛋白質的標準（WHO & FAO，1973）：必需氨基酸含量與總氨基酸含量的比值（E/ T）在0.40左右，與非必需氨基酸含量的比值（E/N）在0.60以上，刺角瓜E/T及E/N分別為0.31、0.46，表明其蛋白質含量接近理想含量。與氨基酸模式譜比較（王彬 等，2009），刺角瓜中蘇氨酸含量、亮氨酸含量、苯丙氨酸+酪氨酸含量以及賴氨酸含量與總氨基酸含量的相對比值依次為4.14、7.97、7.47、6.16，均高于必需氨基酸模式譜（4.0、7.0、6.0、5.5）；纈氨酸含量以及異亮氨酸含量與總氨基酸含量的相對比值分別為4.74、3.73，則與之接近（5.0、4.0）；僅蛋氨酸+胱氨酸含量與總氨基酸含量的相對比值為0.79，低于標準模式（3.5）。表明刺角瓜中各必需氨基酸含量占總氨基酸含量的比例總體上符合氨基酸模式譜比值的要求，表現出較高的營養價值。

目前對刺角瓜的研究主要集中在種植條件探索（楊運良 等，2017）、基因表達調控（魏偲 等，2016）等方面。本試驗對刺角瓜營養成分含量進行測定、評價其抗氧化活性，填補了刺角瓜營養成分分析的空白。結果表明：刺角瓜與葫蘆科蔬菜作物相比，營養成分豐富，具有較高的營養價值。且由于刺角瓜具有多種優勢特性（抗性），今后經大面積適應性引種后，可以考慮作為葫蘆科蔬菜的潛在替代性農業經濟作物。

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Analysis and Evaluation of Nutritional Component and Antioxidant Activity of Cucumis metuliferus

XIE Hong-qi1，2，3，4，HE Ying-jie1，2，4，YANG Tian1，XIE Bing-yan5，WANG Lei6，KANG Xin-cong1，2，4， ZHANG Zhi-xu2，3，4，LIU Dong-bo1，2，3，4*

（1College of Horticulture and Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，Hunan，China；2State Key Laboratory of Subhealth Intervention Technology，Changsha 410128，Hunan，China；3Hunan Provincial Key Laboratory of Crop Germplasm Innovation and Utilization，Changsha 410128，Hunan，China；4Hunan Co-innovation Center for Utilization of Botanical Functional Ingredients，Changsha 410128，Hunan，China；5Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory on Genetic Improvement for Vegetable Germplasm，Ministry of Agriculture，Beijing 100081，China；6Liaoning Shengqihaotian Biomedical Science and Technology Co.，Ltd.，Shenyang 110000，Liaoning，China）

This paper tested the nutritional components of the novel germplasm resource Cucumis metuliferus，and evaluated its antioxidant activities by series of methods，including high performance liquid chromatography，ultraviolet spectrophotometer and full-automatic amino acid analyzer．The results showed that Cucumis metuliferus was rich in nutrients containing with VC， polyphenols，saccharides and amino acids．The VC content was 125 mg·kg-1，the polyphenols content was 314 mg·kg-1，the total soluble saccharides and soluble polysaccharides content were 2.7% and 0.5%，respectively．The total free amino acid and essential amino acid content were 9 908、3 120 mg·kg-1，respectively．The weights of moisture and ash were determined as 95.0% and 0.6% of their fresh weights， respectively．Antioxidant ability of Cucumis metuliferus was detected．Half scavenging capacity of DPPH free radical and hydroxyl radical in Cucumis metuliferus was measured as 0.060 g·mL-1and 0.036 g·mL-1，respectively．

Cucumis metuliferus；Ascorbic acid；Polyphenols；Polysaccharides；Amino acid；Antioxidant

謝紅旗，男，博士，副教授，專業方向：天然產物分離分析，E-mail：xiehongqi2006@sohu.com

*通訊作者（Corresponding author）：劉東波，男，博士，教授，專業方 向：藥用植物資源評價，E-mail：chinasaga@163.com

2017-02-28；接受日期：2017-05-09

國家國際科技合作專項（2013DFA31790，2013DFG32060），湖南省研究生科研創新項目（CX2016B311）