紫薯多酚类物质的提取及抗氧化研究

孙海燕（1.陕西理工学院陕西省资源生物重点实验室，陕西汉中723000；2.陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西汉中723000；3.国家农产品保鲜工程技术研究中心秦巴地区保鲜工作站，陕西汉中723000）

紫薯多酚类物质的提取及抗氧化研究

孙海燕1，2，3
（1.陕西理工学院陕西省资源生物重点实验室，陕西汉中723000；2.陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西汉中723000；3.国家农产品保鲜工程技术研究中心秦巴地区保鲜工作站，陕西汉中723000）

摘要：以杨凌地区的秦紫一号、紫罗兰紫薯为原料，对其多酚物质的含量和抗氧化能力进行研究，结果显示：秦紫一号中的总酚、单宁、花色苷和总黄酮含量较紫罗兰高，分别为11.3、1.5、5.1、3.7 mg/g；秦紫一号紫薯的抗氧化能力较强，其中总抗氧化能力为305.5单位/mL；DPPH自由基清除率为80.5%，Fe2+螯合率72.1%。

关键词：紫薯；酚类物质；抗氧化能力

紫薯因其内部呈深紫色，又称“紫黑薯”、“紫芯红薯”和“紫肉甘薯”。紫薯营养成分高，富含花青素等多酚类物质，是开发营养保健食品和提取植物色素的生产原料[1]。

紫薯在我国种植广泛，产量高、价格低、花色素等酚类物质含量丰富，但在我国引进种植较晚[2]，目前有关紫薯酚类物质和抗氧化活性的研究报道较少且不全面。因此，该论文以杨凌地区秦紫一号和紫罗兰两种紫薯为研究对象，对其总酚、单宁、花色苷和总黄酮含量进行测定并对其抗氧化活性进行较为系统的研究，以期为紫薯的酚类物质的提取测定及保健食品的开发奠定理论基础。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1原料

紫薯：秦紫一号、紫罗兰，产地杨凌，陕西甘薯产业联盟提供。

1.1.2仪器

Sb-5200 DFD超声波清洗仪、DZF真空干燥冷冻机：均购自中国宁波新芝生物科技股份有限公司；L5紫外分光光度计、PHS-3C酸度计：均购自上海仪电科学仪器股份有限公司；H1850R高速离心机：中国湘仪公司；RE-52AA旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；BAC2245万分之一天平：赛多利斯科技仪器（北京）有限公司。

1.1.3试剂

1.1.3.1基本理化指标所用试剂

钨酸钠、钼酸钠、碳酸钠、甲基纤维素、硫酸铵、甲醇、无水乙醇、三氯化铝、亚硝酸钠、对二甲氨基肉桂醛（ρ-DMACA）、氢氧化钠、盐酸、氯化钾、醋酸钠（均为分析纯）：购自天津科密欧化学试剂有限公司；没食子酸（Gallic acid）、儿茶素（catechins）、芦丁（rutin）（均为标品）：购自中国食品药品检定研究院。

1.1.3. 2抗氧化检验所用试剂

1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、铁氰化钾、三氯乙酸、维生素C、氯化亚铁：购自广东光华科技有限公司。总抗氧化能力（TAOC）试剂盒：均购自南京建成科技有限公司。

1.2方法

1.2.1超声波辅助提取紫薯中的酚类物质

1.2.1.1样品预处理

紫薯清洗晾干后避光快速切碎，置于液氮中冻结，榨汁机中搅碎，于-80℃冷冻后，冻干机中冻干24 h，取出装于自封袋中，存放于-80℃冰箱中备用。

1.2.1.2紫薯样液的提取

称取0.5 g干粉于10 mL离心管中（离心管要用黑胶带或锡箔纸包裹），加入5 mL0.1%盐酸乙醇溶液，于超声提取器中水温30℃，40 kHz下提取30 min，接着在4℃下10 000 r/min下离心10 min，收集上清液于丝口瓶中。残渣继续加入5 mL 0.1%盐酸乙醇溶液重复以上提取步骤2次，合并3次上清液于旋转蒸发仪（35℃）蒸馏浓缩至体积≤5%，定容至10 mL备用（以上操作均要避光操作）。

1.2.2多酚类的测定方法

1.2.2.1总酚含量的测定

紫薯中总酚的测定用福林-消卡法[3]。结果以没食子酸计。没食子酸标准曲线方程（图1）为：y=1.062A+ 0.001，相关系数R=0.999 7。

图1　没食子酸标准曲线Fig.1　The standard curve of gallic acid

1.2.2.2单宁含量的测定

紫薯中单宁的测定用甲基纤维素沉淀法[4]。结果以儿茶素表示。儿茶素标准曲线方程（图2）为：y= 13.054A+0.026，相关系数R=0.999 2。

图2　儿茶素标准曲线Fig.2　The standard curve of the catechin

1.2.2.3花色苷含量的测定

pH示差法[5]。

吸光值计算公式如下：

式中：A520表示pH为1.0时波长520 nm处测得的吸光值；A700表示pH为1.0时波长700 nm处测得的吸光值；A′520表示pH为4.5时波长520 nm处测得的吸光值；A′700表示pH为4.5时波长700 nm处测得的吸光值。

提取液花色苷含量计算公式如下：

紫薯干粉中花色苷含量公式为：

式中：MW为二甲花翠素葡萄糖苷分子量（493.5）；DF为稀释倍数（本试验为20倍）；ε为二甲花翠素葡萄糖苷的消光系数28 000；1为消光系数；V1为提取液体积，mL；0.5为干粉质量，g。

1.2.2.4总类黄酮含量的测定

紫薯中总类黄酮采用NaNO2-AlCl3法[6]来测定。结果以芦丁等价表示。芦丁标准曲线方程（图3）为：y= 0.090A+0.001，相关系数R=0.999 5。

图3 芦丁标准曲线Fig.3　The standard curve of rutin

1.2.3抗氧化能力的测定方法

1.2.3.1DPPH自由基清除能力的测定

测定方法参考孟江飞的方法稍微调整后进行[7]。100 μL稀释10倍紫薯液样品，加入4mL6.25×10-5mol/L DPPH乙醇液，反应30 min，517 nm测吸光度，乙醇代替紫薯液样品，进行空白试验。DPPH自由基清除率的公式如下：

1.2.3.2Fe2+螯合能力的测定

按照蒋宝的方法[8]。

Fe2+螯合率计算公式如下：式中：AS为样品测定值；A为用等体积乙醇代替样品后的测定值。

式中：AS为样品吸光值测定值；A0为95%乙醇代替紫薯液样品时的空白吸光值。

1.2.3.3总抗氧化能力的测定

用总抗氧化能力试剂盒法测定总抗氧化能力。在37℃时，每分钟每毫升血清（浆）使反应体系的吸光度（OD）值每增加0.01时，为一个总抗氧化能力单位。按照下面公式进行计算：

式中：ODU为测定管吸光度值；ODC对照管吸光度值；N为反应体系稀释倍数（反应液总体积/取样量）；n为样本测试前稀释倍数。

2　结果与分析

2.1紫薯中酚类物质含量测定结果

测定了2种紫薯的总酚、单宁、花色苷和总黄酮的含量，测定结果如下表1所示。

表1　紫薯中总酚、单宁、花色苷、总黄酮的含量Table 1　Content of total phenol，tannin，anthocyanin and total flavonoids in purple potato

如上表1可以看出，测定的2个品种紫薯中均含有较高的总酚含量。其中秦紫一号紫薯的总酚、花色苷、总黄酮含量均高于紫罗兰紫薯，其中总酚含量达到了11.3 mg/g，远高于普通甘薯[9]中总酚含量，也高于蔡湛[1]等测定的海南省宁紫4号紫薯的（7.69±0.03）mg/g干重。秦紫一号花色苷含量为5.1 mg/g，比紫罗兰紫薯高出1.4 mg/g，但远低于蓝莓[1，10]（17.8±0.3）mg/g花色苷含量，但与葡萄皮（5 mg/g）[11]中花色苷含量基本一致。秦紫一号紫薯中总黄酮含量较紫罗兰高0.9 mg/g，与葡萄皮（3.743 mg/g）[12]中总黄酮含量偏差不大。

2.2紫薯抗氧化能力结果

2.2.1不同品种紫薯DDPH自由基清除能力比较

测定了2种紫薯DPPH自由基清除能力，测定结果如图4。

图4不同品种紫薯DPPH自由基清除能力比较Fig.4　Comparison of the DPPH radical scavenging capacity ofdifferent varieties purple sweet potato

DPPH自由基是另外一种非常稳定的人工合成自由基，其甲醇溶液显紫色，在520 nm处有最大吸收。当有供氢能力的抗氧化剂存在时（如葡萄皮提取液），DPPH溶液的颜色变浅，吸光度值变小。根据吸光度的变化可测得葡萄皮的自由基清除活性[13]。由图4可以得出，测试的2种紫薯均具有比较高的DPPH·清除能力。其中秦紫一号DPPH·清除能力较高，DPPH·清除能力达到80.5%，紫罗兰DPPH·清除能力稍低，达到了69.95%。

2.2.2不同品种紫薯Fe2+螯合能力比较

测试了2种紫薯Fe2+螯合能力，测定结果如图5。

图5　不同品种紫薯Fe2+螯合能力比较Fig.5 Comparison of Fe2+chelatingability of differentpurple sweetpotato

由图5可以看出秦紫一号、紫罗兰2种紫薯Fe2+鳌合能力分别为72.1%和67.8%，秦紫一号Fe2+螯合能力最高，比紫罗兰高出4.3%，说明秦紫一号紫薯的抗氧化能力更强。

2.2.3不同品种紫薯总抗氧化能力比较

用试剂盒法测总抗氧化能力，测定结果如图6。

图6　不同品种紫薯总抗氧化能力比较Fig.6　Comparisonof total antioxidant capacity ofdifferentpurplesweetpotato

自由基是人体组织中众多生化反应的中间代谢产物。氧自由基为其中的一个类型。除氧自由基之外，在机体的生化反应中还会产生许多极易失去一个电子而转变为自由基的含氧化合物，如过氧化氢、次氯酸、三氧化二氮等。机体在正常情况下会产生少量自由基参与正常新陈代谢，但产生的多余的自由基中仅有大约2%～5%可以被自身存在的自由基清除体系清除。如果机体受到外部或内部的影响，导致机体自由基代谢失衡，就会引发疾病[14]。因此，物质的总抗氧化能力更能全面的反映其对维持人体身体健康所发挥的作用。从图6可以看出，秦紫一号、紫罗兰2种紫薯的总抗氧化能力分别为305.5单位/mL和285.8单位/ mL，秦紫一号总抗氧化能力最高，比紫罗兰高出19.7单位/mL，通过与表1中紫薯总酚、花色苷、总黄酮含量进行比较发现，总酚含量高的秦紫一号的总抗氧化能力也高，这与时磊的结论一致[14]。

3　结论

通过对2种紫薯进行全面的抗氧化能力和主要成分分析，得出主要结论如下：

1）在紫薯酚类物质的分析中，秦紫一号紫薯的总酚、花色苷和总类黄酮含量较紫罗兰高，单宁含量略低于紫罗兰。

2）在紫薯抗氧化能力检测中，秦紫一号紫薯的DPPH清除能力、Fe2+鳌合能力、总抗氧化能力均高于紫罗兰品种。

3）酚类物质与抗氧化能力的相关性研究结果显示：紫薯的总酚、花色苷、总黄酮等酚类物质含量与其抗氧化能力有着正相关的关系，总酚等酚类物质含量越高，抗氧化性越高。

参考文献：

[1]蔡湛,兰余,赵淑娟,等.紫薯的抗氧化及活性成分研究[J].粮食与油脂,2015,1(28):43-46

[2]朱美娟,姚勇芳,韩雪钗,等.紫薯色素的提取及其稳定性的研究[J].安徽农业科学,2009,37(36):17885-17887

[3]孟江飞.山西乡宁地区葡萄采收时间对葡萄及葡萄酒酚类物质与抗氧化活性影响[D].西安:西北农林科技大学,2011

[4]陆占国,郭红转,封丹.芫荽茎叶精油成分及清除DPPH自由基能力研究[J].食品与发酵业,2006(8):36-39

[5]张宏丽.贺兰山东麓葡萄籽功能性成分研究与利用[D].银川:宁夏大学,2013

[6]胡立志,袁春龙,袁琳.蛋白-单宁沉淀法测定葡萄籽中单宁含量[J].北方园艺,2012(14):23-26

[7]Om P.Sharma and Tej K.Bhat.DPPH antioxidant assay revisited[J]. Food Chemistry,2009,113(4):1202-1205

[8]GuoPing Yan,Lei Peng,Shuang Quan Jian,et al.Spin probes for electron paramagnetic resonance imaging[J].Chinese Science Bulletin,2008(24):3777-3789

[9]Choong C Teow,Van-Den Truong,Roger F McFeeters,et al.Antioxidant activities,phenolic andβ-carotene contents of sweet potato genotypes with varying flesh colours[J].Food Chemistry,2007,103 (3):829-838

[10]柳嘉,赵竞,景浩.笃斯越桔多酚提取物成分分析及其抗氧化活性的研究[J].食品科技,2009,34(9):220-224

[11]Makris D P,BoskouG,Andrikopoulos N K.Recovery of antinxidantphenolics from white vinification solid by-products[J].Bioresource Technology,2007,98(15):2963-2967

[12]蒋宝,罗美娟,张小转.不同地区酿酒葡萄果实中酚类物质含量及抗氧化能力的分析[J].食品与发酵工业,2014,10(2):146-150

[13]王杰兴,王全杰,杜山山.分光光度法测定板栗刺壳、核桃青皮及葡萄皮中的单宁含量[J].西部皮革,2013,6(2):20-23

[14]时磊.总抗氧化能力、总酚测定方法的优化及在蓝莓、葡萄干红酒酿造中的应用研究[D].烟台:烟台大学,2010

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.23.006

收稿日期：2015-10-26

基金项目：省级重点实验室访问学者项目（14JS019）

作者简介：孙海燕（1979—），女（汉），讲师，硕士，主要从事农产品贮藏保鲜研究与开发工作。

Study on Extraction and Antioxidant Activities of Polyphenols from Purple Sweet potato

SUN Hai-yan1，2，3
（1.Shaanxi Key Laboratory of Resource Biology，Hanzhong 723000，Shaanxi，China；2.School of Biological Science and Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi，China；3.National engineering Research Center for Preservation of Agricultural Products in Qinba Area Preservation Workstation，Hanzhong 723000，Shaanxi，China）

Abstract：In Yangling region Qin Zi 1 purple sweet potato as raw material，the content of polyphenols and antioxidant capacity were studied，the results showed：Qin Zi 1 purple potato of total phenols，tannins，anthocyanins and flavonoids content were 11.3，1.5，5.1，3.7 mg/g.Qin Zi 1 purple potato had certain antioxidant capacity，including total antioxidant capacity of 305.5 units/mL.DPPH free radical clearance rate was 80.5%，the rate of Fe2+chelating 72.1%.

Key words：purple sweet potato；polyphenols；antioxidant capacity