葉菜專用型甘薯新品種（系）莖尖總酚含量與抗氧化性分析

賈瑞雪，唐朝臣，陳景益，張雄堅，王章英

（1.廣東省農業科學院作物研究所/廣東省農作物遺傳改良重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.河北科 技師范學院農學與生物科技學院，河北 昌黎 066600）

【研究意義】我國是世界上最大的甘薯生產國，據世界糧農組織（Food and Agriculture Organization，FAO）統計數據顯示［1］，2020 年我國甘薯種植面積為224.99×104hm2，占世界甘薯種植總面積的30.4%。甘薯是世界三大塊根和塊莖（甘薯、馬鈴薯和木薯）作物之一［2］，其塊根廣泛應用于淀粉和食品加工生產等方面。然而，甘薯地上部（莖葉）的利用率很低，一般在收獲期約95%～98%甘薯莖葉被丟棄，僅2%～5%會被用作動物飼料［3］。研究表明，甘薯莖葉含有豐富的可溶性糖、碳水化合物、粗蛋白、粗纖維、礦物質、酚類物質等營養成分［4-5］，對人體健康具有抗氧化性、抗癌、抗菌消炎、降血壓、降血糖等功效［5-8］。甘薯莖尖總酚含量約為空心菜、菠菜、野莧菜、芥菜等常見蔬菜的1.5～4 倍［9-11］，是一種高營養的蔬菜品種。隨著人們生活質量的提高和保健意識的增強，葉菜 型甘薯因其特殊的香氣、清脆的口感及其保健價值，逐漸受到人們的青睞。特別是在華南地區廣泛種植，是自然環境中少數能抵抗臺風侵襲的葉菜之一，可作為特色葉菜填補炎熱夏季葉菜生產淡季的空白。因此，研究葉菜型甘薯新品種的抗氧化性不僅可以篩選出優質葉菜型甘薯品種，而且可以為葉菜型甘薯的開發利用提供數據參考。

【前人研究進展】目前關于葉菜型甘薯的研究主要集中在營養和功能成分的測定［4,12-15］、生理功能［14,16］、理化特性［17］等方面。張赟彬等［18］研究了甘薯總酚提取液自由基清除率、還原能力、抗脂質過氧化活性以及對食用油脂抗氧化性的影響等，表明甘薯總酚提取液具有較強的綜合抗氧化能力。Ghasemzadeh 等［19］通過測定6 個不同品種甘薯葉片的總酚含量及抗氧化性，表明總酚含量與抗氧化活性高度相關，可作為甘薯抗氧化活性的指標。抗氧化活性不僅與總酚含量顯著相關，也與蔬菜和水果的顏色有一定關系，一般情況下紅色、藍色、紫色的蔬菜和水果更受消費者喜愛［20］。已有研究表明，紫肉甘薯的抗氧化性顯著高于白肉、黃肉和橙肉甘薯［21-24］。抗氧化活性的測定方法有很多種，一般常用DPPH、ABTS自由基清除能力和FRAP 鐵離子還原能力等多個指標評價果蔬多酚提取物的抗氧化活性［25-26］。

【本研究切入點】關于甘薯體外抗氧化活性的研究多以普通甘薯的莖葉、塊根為主，而以葉菜專用型甘薯莖尖為對象的研究鮮有公開報道，且現有的類似研究一般只采用3～4 個抗氧化評價指標，雖然可以較全面詳細地評價抗氧化活性，但不便于不同品種或者樣品間綜合抗氧化能力的對比。【擬解決的關鍵問題】本研究選用我國華南地區新選育的食味品 質優良的紫綠色和純綠色葉菜專用型甘薯新品種（系）作為試驗材料，測定并比較不同甘薯品種莖尖和不同顏色莖尖總酚含量、DPPH 和ABTS 自由基清除能力、FRAP 鐵離子還原能力及綜合抗氧化能力，為篩選優質菜用甘薯品種和菜用品種莖尖開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試11 個葉菜型甘薯品種（品系）中，甘薯莖尖為綠色的品種有廣菜薯2 號（GCS-2）、廣菜薯3 號（GCS-3）、廣菜薯5 號（GCS-5）、廣菜薯6 號（GCS-6）、廣菜薯7 號（GCS-7）、廣菜薯11-52（GCS11-52）、福薯18 號（FS-18）、臺農71（TNG-71），莖尖為紫綠色的有廣菜薯17-10（GCS-17-10）、廣菜薯17-23（GCS-17-23）和廣菜薯16-11（GCS-16-11）。

鹽酸、正己烷、無水乙醇、碳酸鈉，均為分析純，購自中國化學試劑有限公司；1,1-二苯基-2-苦基肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、沒食子酸（Gallic acid，GA），購自上海麥克林生化科技有限公司；水溶性維生素E（6-hydroxy-2,5,7，8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid，Trolox）、2,2’-聯氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽（2,2’-azinobis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid diammonium salt，ABTS），購自美國Sigma 公司；福林酚購自上海源葉生物科技有限公司。

UV-1800 型紫外可見分光光度計，上海翱藝儀器有限公司；FE28-standard 型pH 計，上海梅特勒-托利多國際貿易有限公司；FS100S 粉碎機，廣州雷邁機械設備有限公司。

1.2 試驗方法

供試甘薯于2018 年6 月23 日在廣東省農業科學院白云試驗基地（113°26′E、23°23′N，海拔20 m）種植。土壤為粘土，pH 5.81，有機質含量22.9 g/kg，水解性氮含量78.1 mg/kg，有機磷含量35.0 mg/kg，速效鉀含量173 mg/kg。

試驗采用完全隨機區組設計，3 次重復，小區面積5.4 m2，行距30 cm，株距20 cm。甘薯栽插60 d 后開始采摘，每個品種挑選無病、葉片無蟲孔的植株，剪取從頂芽到莖15 cm 長度的莖尖可食用部分，清洗、瀝干后進行裁剪（1～2 cm），液氮速凍，在-80 ℃冰箱中保存。取樣品單層平鋪在冷凍干燥機中，干燥至恒重后用液氮研磨儀磨粉，裝入50 mL 離心管中，置于-20 ℃條件下保存、備用。

1.3 測定指標及方法

取冷凍干燥后粉粹的樣品，測定樣品的總酚含量、抗氧化活性，每個樣品重復測3 次。

1.3.1 總酚提取液制備 參照Yang 等［27］的方法制備總酚提取液。稱取甘薯莖尖凍干粉2 g，用錐形管轉移至50 mL 棕色容量瓶中，加入15 mL 鹽酸乙醇（15 ∶85，V/V）提取液，并用鹽酸乙醇提取液反復沖洗錐形管使粉末完全轉移至容量瓶中，置于4 ℃條件下過夜。將樣品溶液收集至50 mL 離心管中，于4 ℃、5 000 r/min 離心10 min，保留上清液。用正己烷清除提取液（上清液）中的極性脂質和其他干擾物質［28］：取6 mL 粗提液，加入正己烷，震蕩后去除己烷層，重復操作3～5 次，直至己烷層無雜質，去除己烷層后，得總酚粗提液，在4 ℃下保存用于后續檢測。

1.3.2 總酚含量測定 總酚含量的測定采用福林酚法［29］，取稀釋10 倍的總酚粗提液1.0 mL，加入2 mL 福林酚試劑，混勻后靜置5 min；加入2 mL 10% Na2CO3溶液，混勻，室溫避光反應1 h 后，測定760 nm 處吸光值。總酚含量用沒食子酸當量（Gallic Acid Equivalents，GAE）表示，單位為mg/g（GAE）。以沒食子酸的質量（mg）為橫坐標（x），吸光度值為縱坐標（y），繪制標準曲線。沒食子酸線性回歸方程為：y=0.2802x+0.0605，R2=0.9964。

1.3.3 DPPH 自由基清除能力測定 參照Sokol-Letowska 等［30］的方法，用Trolox 當量（Trolox Equivalent，TE）表示，單位為μmol/g（TE）。以水溶性維生素E 的質量濃度為橫坐標（x），吸光度值為縱坐標（y），繪制標準曲線，回歸方程為：y=0.3386x-2.3306，R2=0.9973。

1.3.4 FRAP 鐵離子還原能力測定 參照Benzie等［31］的方法，吸取提取液2.5 mL，加入0.2 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液（pH 6.6）、1%鐵氰化鉀溶液各2.5 mL，混勻后50 ℃水浴20 min。冷卻后加入10%三氯乙酸2.5 mL，4 000 r/min 離心10 min，取上清液2.5 mL，加入0.1% FeCl3溶液0.5 mL、蒸餾水2.5 mL，混勻，反應10 min 后，測定700 nm 處吸光值。鐵離子還原能力用Trolox 當量（TE）表示，單位為μmol/g（TE）。以水溶性維生素E的質量濃度為橫坐標（x），吸光度值為縱坐標（y），繪制標準曲線，回歸方程為：y=0.0144x+0.2627，R2=0.9925。

1.3.5 ABTS 自由基清除能力測定 參照Liao等［24］的方法，測定提取液ABTS 自由基清除能力，用Trolox 當量（TE）表示，單位為μmol/g（TE）。以水溶性維生素E 的質量濃度為橫坐標（x），吸光度值為縱坐標（y），繪制標準曲線，回歸方程為：y=0.1199x+0.4501，R2=0.9974。

試驗數據采用SPSS 26.0 進行單因素方差分析（ANOVA）和Pearson 相關性分析；利用Origin 2018 軟件組平均法將所測得的總酚含量、ABTS、DPPH 自由基清除能力和FRAP 鐵離子還原能力4 個指標進行聚類分析；采用Seeram 等［32］報道的綜合抗氧化評價指數（Antioxidant Potency Composite Index，APCI）綜合評價不同品種甘薯莖尖抗氧化能力的高低，并進行排序。

2 結果與分析

2.1 不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量及抗氧化能力分析

由表1 可知，不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量、抗氧化能力存在顯著差異，總酚含量變異范圍為2.37～5.32 mg/g（GAE），其中GCS-3 總酚含量顯著高于其他品種，FS-18 次之，GCS-2 最低，GCS-3 總酚含量為GCS-2 的2.24 倍。

表1 不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量及抗氧化能力Table 1 Total phenolic content and antioxidant activity of stem tips of different leaf-vegetable sweet potato cultivars (lines)

供試品種（系）莖尖ABTS 自由基清除能力變異范圍為173.00～401.33 μmol/g（TE），其中GCS-3 自由基清除能力最強，FS-18 次之，GCS-5最低，GCS-3 為GCS-5 的2.32 倍；DPPH 自由基清除能力變異范圍為186.33～338.00 μmol/g（TE），其中FS-18 清除能力最強，GCS-3 次之，GCS-11-52 最低；FRAP 鐵離子還原能力變異范圍為249.33～519.00 μmol/g（TE），其 中FS-18 還原能力最強，GCS-3 次之，GCS-5 還原能力最低、約為FS-18 的48%；APCI 變異范圍為46.97～93.50，其中GCS-3 最高，其次為FS-18 和GCS-17-10，GCS-5 綜合抗氧化能力最低。

由圖1 可知，不同顏色甘薯莖尖的總酚含量、ABTS 和DPPH 自由基清除能力無顯著差異，但鐵離子還原能力差異顯著（P ＜0.05）。綠色品種（系）莖尖總酚含量平均值為3.76 mg GAE/g，比紫綠色品種莖尖（系）高12%；紫綠色品種（系）莖尖FRAP 平均值為448.11 μmol TE/g，比綠色品種高22%。

圖1 不同顏色葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量及抗氧化能力Fig.1 Total phenolic contents and antioxidant activities of stem tips of different colored leaf-vegetable sweet potato cultivars (lines)

2.2 不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量與抗氧化能力的相關性

由圖2可知，本研究所選葉菜型甘薯品種（系）莖尖的總酚含量與ABTS、DPPH 自由基清除能力和FRAP 鐵離子還原能力均呈極顯著正相關關系，其中總酚含量與ABTS 法、DPPH 法和FRAP法測得的抗氧化能力間的相關系數分別為0.785、0.531 和0.537；3 種抗氧化能力測定方法ABTS、DPPH、FRAP 之間呈極顯著正相關，其中DPPH與FRAP 相關性最高、相關系數為0.919，ABTS與FRAP、ABTS 與DPPH 的相關系數分別為0.800和0.768。

圖2 不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量與抗氧化能力的相關性Fig.2 Correlation between total phenolic content and a ntioxidant activity of stem tips of different leaf-vegetable sweet potato cultivars (lines)

2.3 不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖抗氧化能力聚類分析

系統聚類把11 個葉菜專用型甘薯品種（系）分為3 類（圖 3），其中FS-18、GCS-17-10 和GCS-3 為第一類，莖尖抗氧化能力最強；GCS-16-11、GCS-17-23 和TNG-71 為第二類，莖尖抗氧化能力居中；GCS-2、GCS-5、GCS-6、GCS-11-52 和GCS-7 為第三類，莖尖均為綠色，抗氧化能力最低。

圖3 不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖抗氧化能力聚類結果Fig.3 Cluster result of antioxidant activity of stem tips of different leaf-vegetable sweet potato cultivars (lines)

3 討論

本研究中，不同葉菜型甘薯品種（系）莖尖總酚含量存在顯著差異，變異范圍為2.37～5.32 mg/g（GAE），平均值為3.64（±0.90）mg/g（GAE），甘薯莖尖總酚含量為藜麥［33］、葡萄籽［34］、山竹果肉［35］、番石榴葉茶［36］等總酚含量的2～9 倍，且與Guanthilake 等［9］研究的斯里蘭卡34 種主流綠葉蔬菜的結果相近，總酚含量高于包括菠菜、空心菜、大豬草、積雪草等在內的20 多種綠葉蔬菜，說明甘薯莖尖富含酚類物質。本研究測定甘薯莖尖總酚含量的結果低于陳蓬鳳等［37］、Hue等［3］、Liao 等［38］研究結果，與曹清河等［13］、Islam 等［39］分析結果相似，表明不同品種間甘薯莖尖總酚含量存在較大差異。

抗氧化性是葉菜型甘薯品種莖尖的重要生理活性指標，本研究發現甘薯莖尖抗氧化能力與總酚含量呈極顯著正相關關系，與前人研究結果一致［37,40-41］，表明酚類物質是甘薯莖尖中重要的抗氧化成分，可作為評價甘薯莖尖抗氧化能力的重要指標。采用ABTS、DPPH、FRAP 三種方法測定11 個不同葉菜用甘薯品種（系）莖尖抗氧化能力，發現不同品種抗氧化能力有所不同，其中ABTS、DPPH 自由基清除能力和鐵離子還原能力變異范圍分別為173.00～401.33 μmol/g（TE）、186.33～338.00 μmol/g（TE）和249.33～519.00 μmol/g（TE），高于陳蓬鳳等［37］、Truong 等［42］研究結果，并明顯高于紫薯塊根［43］、苦瓜［26］、棗［25］、柑橘［44］等蔬果的抗氧化能力，表明葉菜專用型甘薯莖尖具有較強的抗氧化能力，是天然的抗氧化劑。

雖然ABTS、DPPH、FRAP 三種方法可以比較全面評價樣品的抗氧化能力，但是對11 個不同品種抗氧化能力高低的評價次序不完全一致，而APCI 指標可以更好地反映不同品種間綜合抗氧化能力的高低次序。GCS-5、GCS-6、GCS-7 和GCS11-52 這4 個甘薯品種（系）的自由基清除能力和鐵離子還原能力無顯著差異，而通過APCI可將這4 個品種抗氧化能力進行對比排序。根據APCI 指數排序結果，在11 個葉菜型甘薯品種（系）中，GCS-3、FS-18、GCS-17-10 綜合抗氧化能力最強，是優質的蔬菜資源，具有較大的開發利用潛力，其中GCS-3 和FS-18 為純綠色莖尖品種，而GCS-17-10 為紫綠色莖尖新品系。該結果可為進一步研究不同顏色甘薯莖尖抗氧化性、葉菜型甘薯新品種的培育提供重要的數據支撐。

研究顯示，紫綠色的甘薯莖尖總酚含量略低于純綠色品種，但鐵離子還原能力顯著高于純綠色品種。這可能是由于紫綠色甘薯莖尖與純綠色甘薯莖尖的酚類物質組成及含量不同而導致，或是酚類物質對鐵離子的還原能力與樣品的顏色或色素組成存在一定的相關性。Jang 等［45］研究了6 個不同品種甘薯的葉片和葉柄總酚含量及抗氧化性，結果發現紫綠色甘薯莖尖總酚含量及抗氧化性與純綠色甘薯莖尖無明顯差異，這與本研究結果不完全一致。其原因，一方面可能是由于甘薯不同品種間總酚含量及抗氧化能力的差異而導致，另一方面可能與研究的品種數量及甘薯類型有關。目前，關于甘薯莖尖抗氧化性的研究較少，尤其以葉菜型甘薯為研究對象的不同顏色甘薯莖尖研究更少，因此，本研究結果不僅可以對葉菜型甘薯莖尖抗氧化水平提供一定的參考價值，也為深入研究不同顏色甘薯莖尖抗氧化性提供了前期基礎。

4 結論

本研究以華南地區11 個葉菜專用型甘薯品種（系）作為材料，通過測定并比較不同品種（系）及不同顏色間莖尖總酚含量和抗氧化能力，發現不同葉菜型甘薯品種間莖尖總酚含量、ABTS、DPPH 自由基清除能力和鐵離子還原能力具有顯著的品種差異性，此外，鐵離子還原能力在綠色與紫綠色甘薯莖尖之間也存在顯著差異。葉菜型甘薯莖尖總酚含量與抗氧化性呈極顯著正相關關系，甘薯莖尖總酚含量是抗氧化活性的主要貢獻物質。11 個葉菜專用型甘薯新品種（系）中GCS-3、FS-18 和GCS-17-10 綜合抗氧化能力最強，其中GCS-3、FS-18 為綠色甘薯莖尖中綜合抗氧化能力最強的品種，GCS-17-10 為紫綠色甘薯莖尖中綜合抗氧化能力最強的新選品系。