不同采收期红油香椿营养成分和抗氧化活性分析

王赵改，陈丽娟，张 乐，杨 慧，梁万平

（1.河南省农科院农副产品加工研究所，河南 郑州 450008；2.驻马店市农业科学院资源环境研究所，河南 驻马店 463000）

不同采收期红油香椿营养成分和抗氧化活性分析

王赵改1，陈丽娟1，张 乐1，杨 慧1，梁万平2

（1.河南省农科院农副产品加工研究所，河南 郑州 450008；2.驻马店市农业科学院资源环境研究所，河南 驻马店 463000）

以国内主要栽培品种红油香椿为研究对象，对同茬3 个不同采收期香椿嫩芽营养物质和抗氧化能力进行研究，旨在为其适时采收提供理论依据。结果表明：香椿嫩梢叶中的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及黄酮含量均在Ⅲ期达最大值，其含量分别为1.72、119.94、3.87、11.83 mg/g。叶中的叶绿素、氨基酸、可溶性蛋白、多酚及黄酮含量在所有的采收期均极显著高于茎（P＜0.01），而可溶性糖在Ⅲ期、VC在Ⅰ期叶与茎中的含量差异不显著。不同采收期及不同部位香椿嫩芽的提取液质量浓度均与抗氧化能力呈显著量效关系（P＜0.05）。3 个采收期茎提取液清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基能力均高于叶，而清除•OH能力叶强于茎。对不同采收期，在清除•OH能力和还原能力方面Ⅱ期香椿嫩芽提取液最强，在清除DPPH自由基能力方面Ⅰ期较强。综合考虑营养物质含量、抗氧化活性和食用性，Ⅱ期为最适宜的采收时间。

香椿；采收期；营养成分；抗氧化活性

香椿（Toona sinensis (A.Juss.) Roem）又名香椿头春芽树、椿、椿树，是我国特有的集材、菜、药为一体的珍贵树种。其种子、根、皮在唐代《本草》、明代《本草纲目》以及《中药大词典》等历代药典中均有入药的记录[1]，其芽因含多种营养物质以及类黄酮、生物碱等活性成分及独特的香味，具有很高的营养保健价值，香椿嫩芽已成为高档消费的木本蔬菜，深受人们喜爱，市场发展前景广阔[2-3]。香椿也开始作为经济林在全国各地如河南、山东、河北、陕西、安徽等地规模化栽培，并逐渐成为当地特色经济发展的支柱产业。

目前，对香椿的研究多集中在种质资源利用、品种选育、栽培技术、营养物质 检测鉴定等方面的研究。然而，香椿具有明显的地域性和生长的季节性，不同产地和不同采收时间香椿中营养物质含量及活性功能会有一定差异[4-5]。目前，香椿采收完全凭经验或市场需求，缺乏科学统一的指导标准，尤其是规模化栽培的地方，有关采收期对香椿品质的影响尚缺乏研究。同时，仅香椿的鲜嫩组织用以消费，造成大量老化香椿组织的丢去，不仅造成资源的浪费，同时造成环境污染。为此，本实验以国内主栽的红油香椿为研究对象，对同茬3 个不同采收期的同棵香椿叶及茎的营养品质和抗氧化性能进行系统的分析比较，以明确香椿的营养物质及其在生长期内的空间积累分布情况和活性特征，以期为香椿品种选育和规模化栽培的香椿采收提供科学、合理的生产指导，并为香椿老叶、茎的综合加工利用与产品开发提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香椿品种为棚栽红油香椿，分别于2014年3月28日、2014年4月4日和2014年4月11日在登封香椿示范基地采摘头茬香椿嫩芽，分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3 个采收期，每个采收期又分为叶部和茎部，即分为Ⅰ-叶、Ⅰ-茎、Ⅱ-叶、Ⅱ-茎、Ⅲ-叶、Ⅲ-茎。其感官特征分别为Ⅰ期：80%为紫红色、香椿芽长度为10 cm、无木质化可鲜食；Ⅱ期：30%为紫红色、香椿芽长度为20 cm、无木质化可鲜食；Ⅲ期：全绿色叶子完全展开、香椿芽长度为30 cm、40%无木质化不可鲜食。选取头茬、新鲜、健壮、无病虫害和机械损伤的香椿嫩芽进行实验。所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HH-4数显恒温水浴锅 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；TU-1901双光束紫外-可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司；L-8900氨基酸自动分析仪 日本Hitachi公司；KQ2200DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 品质指标的测定

叶绿素含量的测定采用分光光度法［6］；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定［7］；VC含量及总多酚含量的测定参照Gao Mengsha等［8］方法；氨基酸含量的测定参照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》采用氨基酸全自动分析仪进行检测；可溶性蛋白含量的测定采用Bradford法［9］；黄酮含量测定采用硝酸铝法，具体参照付桂明等［10］的方法。

1.3.2 抗氧化活性的测定

1）抗氧化物质的提取：将香椿嫩芽粉碎称取10 g，加入体积分数60%乙醇100 mL于60 ℃、功率240 W条件下超声提取30 min，10 000 r/min离心后收集上清液，沉淀再加水50 mL，重复提取2 次，合并3 次上清液定容至200 mL，作为抗氧化物质提取液，其质量浓度为50 mg/mL，提取液于4℃冷藏备用。将香椿6 部位提取液分别稀释成1、3、5、7、9 mg/mL 5 个质量浓度，用于抗氧化活性测定。2）清除•OH能力的测定参照李超等［11］方法，略有修改；清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基能力及总还原能力的测定参照芦艳等［12］方法，稍改动。

1.4 数据分析

采用SPSS 11.5软件Tukey法多重比较进行极差检验（P＜0.05）数据统计分析，Origin 8.6软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同采收期对红油香椿嫩芽营养物质含量的影响

2.1.1 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位叶绿素含量的影响

叶绿素是蔬菜中含有的绿色色素，其含量多少可用来鉴定蔬菜的新鲜程度，其变化还可作为绿色植物衰老的指标[13]。采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位叶绿素含量的影响如图1所示。在3 个采收期叶中的叶绿素含量逐渐升高且有极显著差异（P＜0.01），在Ⅲ期达到最大值1.72 mg/g。这种变化是由于椿芽在生长发育过程中，花青素和叶绿素的含量发生变化而引起的，萌发时为紫红色，随着幼芽的长大紫色逐渐变浅，绿色逐渐加深[14]。同一采收期内香椿芽叶中的叶绿素含量极显著高于茎中含量（P＜0.01）。

图1 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位叶绿素含量的影响Fig.1 Effect of harvesting time on chlorophyll contents in different parts of Toona sinensis bud

2.1.2 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位可溶性糖含量的影响

糖类是食品中的3大营养素之一，香椿嫩芽中的糖类物质以不溶的膳食纤维素和可溶性糖2种形式存在，仅后者能被人体消化吸收，故把其作为衡量香椿芽菜品质的重要指标之一进行研究。采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位可溶性糖含量的影响如图2所示。经方差分析知3 个采收期内茎内可溶性糖含量没有显著差异（P＞0.05），而叶中含量差异显著（P＜0.05），并且呈先降低后升高趋势，在Ⅲ期达到119.94 mg/g。在同一采收期内香椿芽不同组织的可溶性糖含量Ⅰ、Ⅱ差异极显著（P＜0.01），Ⅲ期差异显著（P＜0.05）。分析认为，叶中可溶性糖含量与叶绿素含量、叶片成熟度密切相关。在初期细胞分裂旺盛呼吸作用强，消耗糖分较多；当叶片发育成熟，净光合作用增大有利于糖的积累，故其含量升高。

图2 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位可溶性糖含量的影响Fig.2 Effect of harvesting time on soluble sugar contentsin different parts of Toona sinensis bud

2.1.3 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位VC含量的影响

VC也称抗坏血酸，为水溶性维生素，人体不能自身合成。它有显著的抗氧化和降血胆固醇、减缓动脉粥样硬化等作用。具有预防和治疗坏血病，促进铁的吸收、细胞间质的生长，对辅助治疗缺铁性贫血有一定的作用，在营养与疾病防治中发挥着重要作用。3 个采收期的香椿嫩芽及嫩芽不同部位VC含量如图3所示。方差分析结果显示Ⅱ、Ⅲ采收期茎和叶的VC含量极显著高于Ⅰ期（P＜0.01），香椿芽后期的VC含量相对较高，可能是由于植物生长而不断积累的缘故。在Ⅱ、Ⅲ采收期内香椿芽不同组织的VC含量差异极显著（P＜0.01），而Ⅰ期叶和茎中VC含量没显著差异。分析认为VC参与植物代谢和呼吸系统，故其含量在嫩叶与茎中变化幅度较大。

图3 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位VC含量的影响Fig.3 Effect of harvesting time on vitamin C contentsin different parts of Toona sinensis bud

2.1.4 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位氨基酸含量的影响

氨基酸构成生物体内的蛋白质，同生命活动密切相关，是生物体内不可缺少的营养成分。同时也是人体必需的营养成分，氨基酸种类要全面，才能满足机体生长发育和健康的需要。采用氨基酸自动分析仪分析了香椿嫩芽不同采收期和不同部位中氨基酸种类和含量，结果如表1所示，可以看出共检出17 种氨基酸（色氨酸未检出），种类丰富。其中含量最高的为谷氨酸，在不同采收期内叶中占氨基酸总量均达到25.80%以上，茎中均达到37.17%以上。香椿嫩芽叶中的氨基酸均比同采收期茎部高，含量差异显著（P＜0.05），这与香椿叶中蛋白含量比茎中高相吻合。人体必需的氨基酸含量占氨基酸总量在Ⅰ期叶茎中分别为33.55%、26.96%，Ⅱ期分别34.62%、27.10%，Ⅲ期分别为33.20%、21.73%，必需氨基酸含量丰富。天冬氨酸和谷氨酸的盐类化合物与游离的酸性氨基酸混合能降低鲜味阈值，具有明显的协同作用和增鲜效果，故又称鲜味氨基酸，是主要的鲜味呈味物质[15]。香椿嫩芽中二者的含量较为丰富，3 个采收期叶中的鲜味氨基酸均达到了25%以上，是本植物氨基酸的一大特征。天冬氨酸能够保护肝脏和心脏，消除疲劳；谷氨酸能促进小孩大脑的发育，调节神经衰弱，保护肝脏，治疗胃病等功效。说明香椿嫩芽不仅滋味鲜美，且具有很高的保健价值。

表1 不同采收期红油香椿嫩芽不同组织部位的氨基酸统含量Table1 Contents of amino acids in different growth periods and parts of s of Toona sinensisnsis bud bud

2.1.5 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位可溶性蛋白含量的影响

由图4可知，在采收期内蛋白含量先降低后升高，在同一采收期内香椿芽不同组织的蛋白含量差异极显著（P＜0.01），Ⅲ期叶中蛋白含量达到3.87 mg/g。分析认为，香椿嫩芽在生长的过程中，后期蛋白质含量大于前期，可能是氮素物质分解转运的原因[16]。同时，在香椿芽菜生长的过程中，叶片逐渐成熟，叶片光合作用增强所以蛋白质含量相对增加[17]。

图4 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位可溶性蛋白含量的影响Fig.4 Effect of harvesting time on soluble protein contents in different parts of Toona sinensis bud

2.1.6 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位多酚含量的影响

图5 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位多酚含量的影响Fig.5 Effect of harvesting time on polyphenol contents in different parts of Toona sinensis bud

植物多酚是一类广泛存在于植物体内的多元酚化合物，属于天然有机化合物，具有良好的抗氧化、抗诱变和抗癌作用。如图5所示，在同一采收期内香椿芽不同组织的多酚含量差异极显著（P＜0.01），叶中多酚含量均比茎中高。不同采收期内叶中多酚含量有显著差异（P＜0.05），茎中多酚在Ⅱ期与Ⅲ期之间差异不显著而与Ⅰ期有显著差异。在3 个采收期内，各组织的变化规律相似，即从Ⅰ～Ⅱ期含量上升，从Ⅱ～Ⅲ期含量下降。总的来看，在Ⅱ采收期的香椿叶和茎中多酚含量最高，分别达4.28、1.51 mg/g。因此，可把香椿嫩芽作为提取多酚的资源。

2.1.7 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位黄酮含量的影响

由图6可知，在3 个采收期叶和茎中黄酮含量均逐渐升高，且叶中黄酮含量在不同采收期差异显著（P＜0.05），茎中黄酮含量在Ⅱ、Ⅲ采收期极显著高于Ⅰ期（P＜0.01）。由于黄酮为植物次生代谢产物，含量受到其合成酶系统影响。后期含量高可能是由于随植物生长黄酮不断积累的缘故，采收期愈长，黄酮积累量愈多，Ⅲ期叶中含量达到了11.83 mg/g，可见香椿不仅是一种营养丰富的木本蔬菜，而且具有成为药食两用功能性食品的潜质。

图6 采收期对红油香椿嫩芽不同组织部位黄酮含量的影响Fig.6 Effect of harvesting time on flavones contents in different parts of Toona sinensis bud

2.2 不同部位提取液对红油香椿体外抗氧化性的影响

香椿嫩芽中不仅含有蛋白质、氨基酸、可溶性糖和维生素等营养物质，还富含黄酮类、多酚类和皂苷等天然活性物质，研究[18]证实这几类活性物质具有抗氧化活性。随着2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和丁基羟基茴香醚等合成抗氧化剂可能带来毒性在国际上被许多国家禁用，开发天然抗氧化剂已成为新的研究热点，因此香椿嫩芽也就成为具潜力的资源。抗氧化剂的抗氧化活性主要体现自由基清除、抑制促氧化剂和还原能力等几方面。由于各法测定的都是抗氧化活性的某个方面，抗氧化体系本身也对实验结果有影响，通常选用2 种或多种测定方法来评价某种抗氧化剂的抗氧化活性。

2.2.1 对清除DPPH自由基能力的影响

DPPH自由基是一种广泛使用的大分子自由基，在有机溶剂中呈紫色能稳定存在，在517 nm波长处有最大吸收峰。当有自由基清除剂存在时可与DPPH自由基的孤对电子相配对，使吸收能力减弱，褪色程度与其接受的电子数成定量关系。通过吸光度的变化，可以评价对DPPH自由基的捕获效果。

图7 香椿不同采收期和部位提取液对DPPH自由基的清除能力Fig.7 DPPH radical scavenging effect of extracts from different parts of Toona sinensis bud at different harvesting periods

由图7可知，不同采收期的香椿均具有DPPH自由基清除作用。在1～9 mg/mL范围内随着香椿提取液质量浓度的增大，6 种提取液清除DPPH自由基能力逐渐升高，并具有一定线性关系，各采收期叶和茎线性方程分别为Ⅰ期：y=2.37x+31.25（R2=0.925 0），y=3.305x+ 31.755（R2=0.963 8）；Ⅱ期：y=4.067 5x+12.915（R2=0.997 1），y=6.453 5x+0.648 5（R2=0.980 7）；Ⅲ期：y=7.311 5x—4.289 5（R2=0.977 8），y=2.738 5x+ 28.586（R2=0.976 7）。经方差分析，香椿各部位不同质量浓度提取液清除DPPH自由基能力差异显著（P＜0.05）。DPPH自由基清除能力的大小常用半清除率（half maximal (50%) inhibitory concentration，IC50）表示，IC50是当清除率达到50%时所需要的抗氧化剂质量浓度。由曲线方程得到香椿提取液清除DPPH自由基的IC50分别为Ⅰ期7.911、5.520 mg/mL，Ⅱ期9.117、7.647 mg/mL，Ⅲ期7.819、7.425 mg/mL。IC50越小清除DPPH自由基的能力越大，则其抗氧化能力就越强。可见Ⅰ期茎提取液清除DPPH自由基的能力最强，其次为Ⅲ期，Ⅱ期最差；同时可看出茎部提取液清除DPPH自由基的能力均高于叶部。

2.2.2 对清除•OH能力的影响

•OH的活性在各种活性氧自由基中最强，其半衰期约为10—9s，几乎能和所有的生物大分子如氨基酸、蛋白质、DNA等发生不同类型的反应，且速率常数很高，是活性氧中其危害性最大的物质。•OH以氢抽提、单电子转移等方式攻击或氧化其他物质[19]。因此，•OH清除能力是抗氧化作用的重要指标。

图8 香椿不同采收期和部位提取液对・OH的清除能力Fig.8 Hydroxyl radical scavenging effect of extracts from different parts of Toona sinensis bud at different harvesting periods

由图8可知，不同采收期的香椿均具有清除•OH作用。在1～9 mg/mL范围内随着香椿提取液质量浓度的增大，清除•OH能力逐渐升高，并具有一定线性关系，各采收期叶和茎线性方程分别为Ⅰ期：y=5.475x+22.165（R2=0.976 1），y=6.525x+15.135（R2=0.974 4）；Ⅱ期：y=7.242x+14.278（R2=0.981 6），y=6.326x+8.736（R2=0.991）；Ⅲ期：y=5.106x+8.374（R2=0.958 1），y=4.27x+7.554（R2=0.992 6）。经方差分析，香椿各部位不同质量浓度提取液清除•OH能力差异显著（P＜0.05）。由曲线方程得到香椿提取液清除•OH的IC50分别为Ⅰ期5.084、5.343 mg/mL， Ⅱ期4.933、6.523 mg/mL，Ⅲ期8.152、9.941 mg/mL，可见Ⅱ期香椿叶提取液清除•OH能力最强，其次为Ⅰ期，Ⅲ期最差；同时可以得出叶提取液清除•OH能力强于茎部。

2.2.3 对香椿总还原力的影响

还原性也是抗氧化活性的一种表现，是衡量抗氧化剂提供电子能力的指标。测定机理为：抗氧化剂可作为电子供应体充当还原剂，将K3Fe(CN)6中的Fe3+还原为Fe2+，使体系溶液颜色改变，即可反映出体系内氧化还原状态的改变。吸光度越大说明被测样品的还原力越强[20]。

图9 香椿不同采收期和部位提取液对总还原力的影响Fig.9 Reducing power of extracts from different parts of Toona sinensis bud at different harvesting periods

由图9可知，随着香椿提取液质量浓度的增加总还原力逐渐升高，不同采收期香椿各部位提取液不同质量浓度在1～9 mg/mL范围内与总还原力均呈显著量效关系（P＜0.05）。不同采收期香椿提取液总还原能力差异显著（P＜0.05），其Ⅱ期高于Ⅰ期，Ⅰ期高于Ⅲ期，Ⅱ期香椿叶提取液还原能力最高能达到0.474，表明香椿提取物具有较强的还原能力。

3 结 论

香椿芽菜是一种营养价值很高我国特有的木本蔬菜，其多种营养成分的含量都高于目前市场上主要消费的蔬菜品种，如蛋白质含量高于西红柿、黄瓜、大白菜、苷蓝等主要蔬菜，碳水化合物、硫胺素、磷含量居首位，VC含量仅次于甜椒[21]，具有较高的开发利用价值。随着人们对香椿营养价值以及保健食品认识的加深，对香椿芽菜的需求量迅速增加，市场前景广阔。

目前，香椿采收完全凭经验，缺乏科学统一的指导标准，有关采收期对香椿品质的影响尚缺乏研究。本实验对3 个不同采收期内不同部位红油香椿嫩芽的营养物质和抗氧化性能进行系统的分析比较，结果表明：香椿嫩梢叶中的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及黄酮含量均在Ⅲ期达最大值，其含量分别为1.72、119.94、3.87、11.83 mg/g，表明营养物质的含量随生长期的延长而逐渐积累。从营养空间分布特征上看，嫩芽叶中的叶绿素、氨基酸、可溶性蛋白、多酚及黄酮含量在所有采收期均极显著高于茎（P＜0.01）。在抗氧化活性方面，不同采收期及部位的提取液质量浓度均与抗氧化能力呈显著量效关系，在清除•OH能力和还原能力方面Ⅱ期香椿嫩芽提取液最强，且与总酚含量呈量效关系。对不同部位3 个采收期茎提取液清除DPPH自由基能力均高于叶，而清除•OH能力叶强于茎。由于采收期Ⅲ的香椿已有部分木质化其食用性不佳，而采收期Ⅰ采芽的香椿营养物质积累不够充足，综合考虑生物产量、营养物质含量、抗氧化活性和食用性，Ⅱ期（2014年4月4日）可作为最适宜的采收时间，即长度在20 cm左右时采收。此结果与王鹏程等[5]研究确定露地栽培香椿适宜的采芽时间为2014年4月5日相吻合。然而，香椿具有可多次采芽的特征，尤其是矮化密植的露地栽培香椿，其采收期的跨 度时间长（4月—10月），期间的温度、光照、湿度等环境因子变化大，其采收依据及理化特征还需要进一步研究。关于香椿嫩芽营养品质的综合评价，目前尚无统一的方法，有关不同营养成分的分级标准还有待进一步研究和完善。

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Nutritional Components and Antioxidant Activity of Toona sinensis Buds at Different Harvesting Periods

WANG Zhaogai1, CHEN Lijuan1, ZHANG Le1, YANG Hui1, LIANG Wanping2
(1. Institute of Agricultural Products Processing, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450008, China; 2. Institute of Resources and Environment, Zhumadian City of Agricultural Sciences, Zhumadian 463000, China)

‘Hongyou’ Chinese toon (Toona sinensis), the major cultivar in China, was used to investigate the nutritional components and antioxidant activity of tender buds at three different harvesting periods, with the aim of providing a theoretical basis for selecting its best harvesting time. The results showed that the contents of chlorophyll, soluble sugar, soluble protein and flavone in Toona sinensis leaves were higher at phase Ⅲ (which were 1.72, 119.94, 3.87 and 11.83 mg/g, respectively) than two other phases. The contents of chlorophyll, amino acids, proteins, polyphenols and flavones in leaves were significantly higher than those in stems of Toona sinensis (P ＜ 0.01) at all harvesting periods, while no significant difference in soluble sugar at phase Ⅲ and vitamin C at phase Ⅰ between leaves and stems was observed. The antioxidant activity of Toona sinensis bud extracts at different harvesting times and from different parts indicated a significant doseef fect relationship (P ＜ 0.05). Toona sinensis bud leaf extracts showed higher scavenging capacity against DPPH free radical but lower scavenging capacity against hydrolxyl free radical than Toona sinensis bud stem extracts. The scavenging capacity against hydrolxyl free radical and total reducing power of Toona sinensis bud extracts were the strongest at phase Ⅱ, while the DPPH radical scavenging capacity were the highest at phase Ⅰ. Considering the variations of nutrient contents, antioxidant activity and edibility, phase Ⅱ is the best harvesting time for the ‘Hongyou’ cultivar of Toona sinensis.

Toona sinensis; harvesting time; nutritional components; antioxidant activity

TS255.1

A

1002-6630（2015）04-0158-06

10.7506/spkx1002-6630-201504030

2014-07-11

河南省财政预算项目（20148010）；河南省农业科学院示范与推广项目（豫农科推（2014）2号）

王赵改（1980—），女，副研究员，博士，主要从事农产品保鲜与加工研究。E-mail：zgwang1999@126.com