莲藕不同部位酚类物质含量、组成及抗氧化活性比较

孙　杰，陆双双，徐燕燕，闵　婷,3,王宏勋,2,3,易　阳,2,3

(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023;2.农产品加工湖北省协同创新中心，湖北 武汉 430023;

3.湖北省生鲜食品工程技术研究中心，湖北 武汉 430023)



莲藕不同部位酚类物质含量、组成及抗氧化活性比较

孙杰1，陆双双1，徐燕燕1，闵婷1,3,王宏勋1,2,3,易阳1,2,3

(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023;2.农产品加工湖北省协同创新中心，湖北 武汉 430023;

3.湖北省生鲜食品工程技术研究中心，湖北 武汉 430023)

摘要：为比较莲藕不同部位中酚类物质在含量、组成和抗氧化活性上的差异，分别提取分离藕皮、藕节和食用部中的游离态和结合态酚类物质，分析其总酚及总黄酮含量，采用HPLC-MS法鉴别其单体酚类组成，结合DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和FRAP抗氧化能力评价其抗氧化活性。研究结果表明：莲藕中酚类物质以游离态为主，不同部位游离态总酚和总黄酮的含量均以藕节>藕皮>食用部；莲藕中酚类物质包括没食子酸、绿原酸、儿茶素、咖啡酸、香豆素和白藜芦醇，除没食子酸外，各组分在不同部位的分布及存在形式均不相同。莲藕不同部位的DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和FRAP抗氧化能力均以藕节>藕皮>食用部，而食用部对整藕抗氧化的贡献比例最大。作为莲藕加工中的主要副产物，藕皮和藕节在天然抗氧化剂开发方面具有良好用途。

关键词：莲藕; 酚类物质; 含量; 组成; 抗氧化

1引言

莲藕是我国种植面积和产量均居首位的水生蔬菜，属于睡莲科植物莲(Nelumbo nucifera G.)的肥大根茎。已有研究证实，在常见的数十种蔬菜中，莲藕表现出较强的抗氧化功能[1-3]，且其活性与多酚含量及组成有着直接的联系[4]。作为次级代谢产物的酚类物质在植物生长发育过程中起着重要作用，且在各组织部位中的分布存在明显差异。典型地，苹果皮中的总酚和黄酮含量显著高于其果肉[5]，而柿子中总酚和黄酮的含量分布却与之相反[6]。莲藕中酚类物质的提取及抗氧化活性颇受关注[7-10]，且有研究发现主要成分包括多巴、儿茶酚、没食子酸、儿茶素和表儿茶素[11]，但涉及莲藕不同部位中酚类物质含量、组成及活性差异尚未见报道。此外，酚类物质在植物组织中以游离态和结合态的形式存在，且不同植物中酚类物质的主要存在形式有所不同[12,13]。本研究比较分析莲藕不同部位中游离态和结合态酚类物质的含量、组成及其抗氧化活性差异，以期为其副产物综合利用和资源的深度开发提供理论依据。

2材料与方法

2.1　材料、试剂与仪器

新鲜且完整的九孔莲藕由武汉世林福幸科技发展有限公司蔡甸莲藕基地提供，清洗后分别削/切取藕皮、藕节和食用部，记录各部位样品质量。样品粉碎混匀后置于-20℃贮存备用；没食子酸(Gallic acid)、水溶性维生素E(Trolox)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2 ,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ) 东京化成工业株式会社；福林酚试剂、醋酸钠、过硫酸钾、三氯化铁、甲醇等均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司；乙腈和冰乙酸为色谱纯 美国Fisher公司。

Accela-LTQ XL高效液相串联离子阱质谱仪 美国ThermoFisher公司；XHF-D高速分散器 宁波新芝生物科技股份有限公司；UV-1800紫外-可见分光光度计 日本岛津有限公司； RE-2000A旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂。

2.2　酚类物质的提取方法

2.2.1游离态酚类物质提取

采用文献[12]方法略作修改。称取4℃预冷的样品4 g，置于研钵中研碎后，用40 mL预冷的酸性甲醇溶液(95%甲醇与1mol/L HCl的体积比为85:15)冲洗转移到50 mL离心管中。震荡提取5 min后，于4 000 r/min转速下离心10 min，收集上清液。残渣再重复上述步骤提取2次，合并上清液。上清液在45℃下真空浓缩至干后用甲醇定容至10 mL，即得到游离态酚类提取液，分装后于-20℃保存。剩余残渣用于提取分离结合态酚类物质。提取液平行制备3份。

2.2.2结合态酚类物质提取

参考文献[12]方法略作修改。取1.2.1中剩余残渣，加入2mol/L的NaOH溶液40 mL，充入氮气密封后于室温下震荡水解1h。用6mol/L HCl溶液调节水解液pH值至1，转移至分液漏斗中加入100 mL正己烷萃取脱脂，再用100 mL乙酸乙酯萃取5次后合并萃取相。乙酸乙酯萃取液于45℃下真空浓缩至干后用甲醇定容至10 mL，即得到结合态酚类提取液，分装后于-20 ℃保存。提取液平行制备3份。 总酚含量和总黄酮含量[12]方法测定，其中：总酚含量以每100g鲜重中所含没食子酸当量表示；总黄酮含量以每100g鲜重中所含芦丁当量表示。

2.3　酚类物质的分析方法

2.3.1含量测定

2.3.2组成鉴定

多酚组成采用HPLC-MS分析鉴定。色谱柱为Phenomenex Luna C18柱(150mm×2.0mm)，流动相A为乙腈，流动性B为0.4%冰乙酸，流速为0.2 mL/min，进样量为3μL，二极管阵列检测器波长为280nm。线性梯度洗脱：0—40 min，10%—25%流动相A；40—45 min，25—35%流动相A；45—70 min，35%—50%流动相A。离子源温度为110℃，负离子扫描范围为200-2 000 amu，离子喷雾电压为5.0 kV，毛细管温度 270 ℃，毛细管电压为14 V，透镜电压为45 V，洗脱剂气(N2)流速350 L/h，锥孔气(N2)流速350 L/h。

2.4　酚类物质的抗氧化活性评价方法

2.4.1DPPH自由基清除能力

莲藕酚类提取物经甲醇梯度稀释后，取50 μL稀释样液加入0.7 mL DPPH溶液(100 μmol/L)混匀作为实验组，以甲醇代替稀释样液作为空白对照，另以甲醇代替DPPH溶液作为样液对照。混合液避光保存30 min后于517 nm处测定吸光值。DPPH自由基清除率(%)=[1-(A实验组-A样液对照)/A空白对照]×100。以Trolox作为标准品，绘制以Trolox浓度为横坐标及DPPH自由基清除率为纵坐标的标准曲线。莲藕不同部位的DPPH自由基清除能力以每100 g鲜重中所含Trolox当量表示。

2.4.2ABTS自由基清除能力

采用文献[12]方法测定。莲藕不同部位的ABTS自由基清除能力以每100g鲜重中所含Trolox当量表示(mg TE/100g FW)。

2.4.3FRAP抗氧化能力

采用文献[12]方法测定。莲藕不同部位的FRAP抗氧化能力以每100g鲜重中所含Trolox当量表示(mg TE/100g FW)。

2.5　统计分析

组间数据差异比较采用SPSS11.5软件S-N-K检验分析，显著性水平为P<0.05。图中不同小写或大写英文字母表征0.05水平的显著性差异。

3结果与讨论

3.1　莲藕不同部位中酚类物质的含量

由图1可见，莲藕不同部位中酚类物质含量存在显著差异，而酚类物质存在形式均以游离态为主。藕节中游离态总酚含量(409 mg GAE/100 g FW)和结合态总酚含量(29 mg GAE/100 g FW)均显著高于藕皮(P<0.05)。食用部中不同形态的总酚含量均最低(P<0.05)，共计约82 mg GAE/100 g FW。莲藕不同部位中总黄酮的分布与总酚相似，其中藕节中游离态和结合态总黄酮含量分别为837和36 mg RE/100g FW。“东河早藕”藕皮中的总酚含量要高于食用部位，含量较高的老藕藕皮中总酚含量达340.7 mg GAE/100 g，而含量较低的嫩藕食用部中总酚含量为88.7 mg GAE/100 g[3]，与本研究结果略有差异，可能与莲藕品种、采收时期及酚类物质提取方法的不同有关。徐金蓉和王清章分析鄂莲系列莲藕不同部位的黄酮含量，发现藕节>藕尾>藕中>藕头[14]。研究结果一致表明，藕节是酚类物质开发的优质资源。

图1　莲藕不同部位中酚类物质的含量

3.2　莲藕不同部位中酚类物质的组成

莲藕不同部位的游离态酚和结合态酚的HPLC图谱如图2所示，酚类物质的分离效果理想，不同部位及其不同形态的酚类物质组成存在明显差异。目前，莲藕可食部位中已报道的酚类物质有多巴、儿茶酚、没食子酸、D-(+)-儿茶素、L-(-)-表儿茶素和咖啡酸[11,15]。通过标准品比对，确认莲藕中主要酚类物质包括没食子酸、绿原酸、儿茶素和咖啡酸，而保留时间5.8和8.7 min的物质无法确认。分析主要色谱峰在ESI负离子模式下得到的MS信息，结合文献报道[16,17]，判定莲藕中主要酚类物质如表1所示。没食子酸同时以游离态和结合态的形式分布于莲藕各部位；香豆酸以藕皮游离态和藕节结合态的形式存在；白藜芦醇、绿原酸和咖啡酸分布于莲藕不同部位，但在各部位中的存在形式均有差异；儿茶素仅分布于藕节和食用部，而在食用部仅以结合态形式存在。

图2　莲藕不同部位游离态和结合态酚类提取物的HPLC图谱

表1莲藕不同部位酚类物质的质谱数据

酚类物质保留时间/min分子量多反映监测/m·z-1藕皮多酚藕节多酚食用部多酚游离结合游离结合游离结合没食子酸3.2170169/125++++++香豆酸#5.8164163/119+--+--白藜芦醇#8.7228227/185,227/143+-+-++绿原酸11.3354353/191+--+++儿茶素12.0290289/245,289/205--++-+咖啡酸13.2180179/135+++-+-

#表示未采用标准品比对，+表示存在，-表示不存在。

3.3　莲藕不同部位中酚类物质的抗氧化活性

莲藕不同部位酚类提取物的DPPH自由基清除能力均与总酚浓度存在显著的线性关系(P<0.05)，如图3所示。通过线性拟合计算其IC50值分别为：藕皮游离酚55.83 μg GAE/mL；藕皮结合酚65.48 μg GAE/mL；藕节游离酚57.60 μg GAE/mL；藕节结合酚73.65μg GAE/mL；可食部游离酚62.37 μg GAE/mL；可食部结合酚73.91 μg GAE/mL。而Trolox的DPPH自由基清除IC50值为68.40 μg GAE/mL。莲藕各部位的游离态酚的DPPH自由基清除能力均显著强于其结合态酚，而后者的清除能力与Trolox接近。

进一步比较莲藕不同部位酚类提取物的抗氧化能力，发现酚类物质的抗氧化功能主要由游离态贡献(表2)。藕节的游离酚DPPH自由基清除能力显著高于藕皮(P<0.05)，而食用部的游离酚DPPH自由基清除能力不及两者的1/5。藕皮的游离酚ABTS自由基清除能力与藕节无显著差异(P>0.05)，但均显著高于食用部(P<0.05)。藕皮的游离酚FRAP总抗氧化能力显著低于藕皮(P<0.05)，但显著高于食用部(P<0.05)。由此可见，莲藕不同部位的酚类物质抗氧化能力强弱顺序依次为：藕节>藕皮>食用部。

藕节、藕皮和食用部占整藕的质量百分比分别为(9.30±0.62)%、(8.46±0.09)%和(80.69±2.02)%。基于以上质量百分比，分析各部位对莲藕酚类物质抗氧化能力的贡献比，如图4所示。莲藕食用部的抗氧化能力虽弱，但其所占质量比远大于藕皮和藕节，对莲藕抗氧化能力贡献比例最大；食用部位游离酚分别占DPPH自由基清除能力的43.63%、FRAP抗氧化能力的58.76%和ABTS自由基清除能力的60.74%；藕节和藕皮的游离酚对莲藕抗氧化能力的贡献比例近视相等；而莲藕中总结合酚仅占DPPH自由基清除能力的4.34%、FRAP抗氧化能力的1.83%和ABTS自由基清除能力的1.81%。

图3　莲藕不同部位酚类提取物的DPPH自由基清除能力

表2　莲藕不同部位酚类提取物的抗氧化能力　　　/(mgTE/100g F W)

注：相同抗氧化指标的组间数值采用不同小写字母表示0.05水平显著性差异。

图4　不同部位对莲藕酚类物质抗氧化能力的贡献百分比

4结论

莲藕不同部位中酚类物质含量存在显著差异，总酚和总黄酮含量均以藕节>藕皮>食用部，而酚类物质主要以游离形式存在。莲藕中主要酚类物质包括没食子酸、绿原酸、儿茶素、咖啡酸、香豆素和白藜芦醇，且各组分在不同部位的分布及存在形式均有所不同。莲藕不同部位的酚类物质的抗氧化能力强弱顺序依次为：藕节>藕皮>食用部，但食用部对整藕抗氧化的贡献比例最大。研究揭示莲藕不同部位酚类物质的含量、组成及抗氧化活性，可为藕节和藕皮的综合利用开发提供参考。

[1]Kaur Charanjit, Kapoor Harish C. Anti-oxidant activity and total phenolic content of some Asian vegetables[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2002, 37(2): 153-161.

[2]郭长江, 韦京豫, 杨继军, 等. 66种蔬菜、水果抗氧化活性的比较研究[J]. 营养学报, 2003, 25(2): 203-207.

[3]杨冬梅. 莲藕抗氧化特性研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2007.

[4]Hu Min, Skibsted Leif H. Antioxidative capacity of rhizome extract and rhizome knot extract of edible lotus (Nelumbo nuficera)[J]. Food Chemistry, 2002, 76(3): 327-333.

[5]D’Abrosca Brigida, Pacifico Severina, Cefarelli Giuseppe, et al. ‘Limoncella’ apple, an Italian apple cultivar: Phenolic and flavonoid contents and antioxidant activity[J]. Food Chemistry, 2007, 104(4): 1333-1337.

[6]Maisuthisakul Pitchaon, Suttajit Maitree, Pongsawatmanit Rungnaphar. Assessment of phenolic content and free radical-scavenging capacity of some Thai indigenous plants[J]. Food Chemistry, 2007, 100(4): 1409-1418.

[7]李映. 莲藕藕节鞭质提取纯化及其抗氧化活性研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2009.

[8]严守雷, 王清章, 彭光华. 莲藕多酚抗氧化作用研究[J]. 中国粮油学报, 2005, 20(4): 77-81.

[9]刘焕云, 刘月英, 陈延峰, 等. 莲藕皮多酚的提取及抗氧化性能研究[J]. 林产化学与工业, 2011, 31(2): 87-90.

[10]易阳, 艾有伟, 王宏勋. 莲藕总黄酮的超声波提取工艺优化[J]. 食品工业科技, 2014, 35(13): 207-212.

[11]王清章, 彭光华, 金悠, 等. 莲藕中酚类物质的提取分析及酶促褐变底物的研究[J]. 分析科学学报, 2004, 20(1): 38-40.

[12]Guo Xu-Dan, Wu Chun-Sen, Ma Yu-Jie, et al. Comparison of milling fractions of tartary buckwheat for their phenolics and antioxidant properties[J]. Food Research International, 2012, 49(1): 53-59.

[13]李青, 张名位, 张瑞芬, 等. 5 种籼稻品种谷壳中游离态和结合态酚类物质含量及其抗氧化活性比较[J]. 中国农业科学, 2012, 45(6): 1150-1158.

[14]许金蓉, 王清章. 莲藕中黄酮含量与分布研究[J]. 湖北农业科学, 2011, 50(2): 386-388.

[15]蒋娟, 姜丽, 傅淋然, 等. 鲜切莲藕褐变期间酚类提取及其对自由基的清除能力[J]. 食品科学, 2013, 34(15): 32.

[16]孙建平, 侯小歌, 梁峰, 等. 高效液相色谱-电喷雾离子阱质谱法测定红葡萄酒中酚类物质[J]. 分析化学, 2006, 34(11): 1565-1569.

[17]潘见, 杨毅, 夏潇潇, 等. 高效液相色谱-串联质谱测定砀山酥梨中的酚类物质[J]. 食品科学, 2006, 27(12): 578-581.

Comparison on the content, composition and antioxidant activity of phenolics among different parts of lotus root

SUNJie1,LUShuang-shuang1,XUYan-yan1,MINTing1,3,WANGHong-xun1,2,3,YIYang1,2,3

(1.College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China；

2.Hubei Collaborative Innovation Center for Processing of Agricultural Products, Wuhan 430023, China；

3.Hubei Engineering Research Center for Fresh Food, Wuhan 430023, China)

Abstract：To explore the differences of phenolics from various parts of lotus root in content, composition and antioxidant activity, the free and bound phenolics from lotus root peel, node and edible part were respectively isolated. Their total phenolic and total flavonoid contents were measured, phenolic composition was identified by HPLC-MS method, and antioxidant activities including DPPH free radical scavenging ability, ABTS free radical scavenging ability and FRAP antioxidant ability were evaluated. The results confirmed that phenolic compounds in lotus root mainly existed as free, and both the contents of free phenolics and free flavonoids in the three parts could be ordered as node > peel > edible part. The phenolic compounds in lotus root contained gallic acid, chlorogenic acid, catechinic acid, caffeic acid, coumarin and resveratrol. Except gallic acid, all the other phenolics showed different distributions and existence forms among the three parts of lotus root. The DPPH free radical scavenging ability, ABTS free radical scavenging ability and FRAP antioxidant ability of the three parts could be also ordered as node > peel > edible part. However, the edible part contributed the maximal percentage to antioxidant activity. As the main by-products of lotus root, peel and node possessed excellent potentials in the development of natural antioxidant.

Key words：lotus root; phenolic compound; content; composition; antioxidant activity

DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2015.02.006

文章编号：2095-7386(2015)02-0026-05

通信作者：王海滨(1964-),男,教授,博士,E-mail:whb6412@163.com.

作者简介：雷雨(1991-),女,硕士研究生,E-mail:411567030@qq.com.

收稿日期：2015-01-22.

中图分类号：TS 255.1

文献标识码：A