基于TOPSIS法对海南不同产地槟榔花的质量综合评价

陈 曦 ，王 勇 ，于 靖 *

（1.海南大学热带农林学院，海南海口 570228；2.海南师范大学生命科学学院，海南海口 571158；3.热带岛屿生态学教育部重点实验室，海南海口 571158）

槟榔（Areca catechuL.）是棕榈科槟榔属（Areca）常绿乔木，海南引种的历史已逾1 500年[1]，是海南省第二大热作产业[2]，海南省拥有国内（除中国台湾外）98%的槟榔种植园，但槟榔的食品深加工企业主要位于湖南[3]，仅作为原料产地，难以实现槟榔产业的经济效益最大化，种植户的利益得不到保证。因此，槟榔资源的开发与利用有待进一步研究。槟榔除作为嗜好品咀嚼食用外，更是四大南药之首，其药用价值不可估量[4]。然而，目前99%以上的槟榔供食用，仅有不足1%的槟榔供药用[5]，因此，槟榔药用价值的开发是海南省槟榔产业发展的新思路。

刘月丽等[6]研究表明，海南槟榔提取物能提高小鼠学习能力，有抗衰老的作用，可能与槟榔中富含多酚类物质有关。槟榔雌雄异花，雄花着生在花枝上部，雌花着生于花序基部[7]。据古人记述，“小而尖者为鸡心槟榔，大而扁者为大腹子”[8]，依据形状的差异分为大腹子和鸡心。XIAOJUN SHEN等[9]采用气相色谱—质谱联用技术对槟榔的花、花轴和根的水溶胶进行分析，其中槟榔花中的水溶胶总酚含量最高，对DPPH和ABTS的清除效果最好，还原力最强。张春梅[10]研究认为，槟榔花的沸水提取物，具有显著抗氧化作用。战晴晴等[11]指出，槟榔碱的含量伴随着槟榔花的成熟而逐渐下降。植物体内的次生代谢产物如多酚、黄酮和生物碱等，可以通过有效捕捉活性氧等自由基、抑制自由基的产生或清除自由基的方式，防止细胞的氧化损伤[12-13]。该试验对海南不同产地槟榔花中的活性成分进行系统的研究，通过测定槟榔花中的总酚、总黄酮和总生物碱这3种物质的含量，利用DPPH自由基清除法、FRAP还原法、ABTS自由基清除法3种常见的评价体外抗氧化性的方法，综合评价槟榔花的抗氧化能力，旨在为海南槟榔花的药用价值评价及产品开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料收集。于2016年3月在海南4个市县收集了15份槟榔花苞样品（表1）。

表1 海南不同产地槟榔花样品收集记录

1.1.2 成分提取。将15组不同产地槟榔花样品放入烘箱中50℃烘干至恒重后，再切碎后用粉样机粉碎处理，过120目筛，收集槟榔花粉末，4℃保存。电子天平（d=0.000 1 g）精密称量0.01 g样品粉末，加入5.0 mL 70%的乙醇溶液，室温下超声提取15 min，以5 000 r/min离心7 min，吸取上清液备用。

1.2 铁离子还原能力（FRAP）

参照姜天甲等[14-15]的方法（稍做修改），最终结果以μmol/L Trolox等量抗氧化能力（Trolox equal antioxidant capacity，TEAC表示）。以Trolox标准溶液按照样品测试方法，绘制FRAP标准曲线为：y=0.000 1x+0.022 1（R2=0.986 0），其中x为 Trolox 标准溶液的浓度μmol/L，y为样品在593 nm处测得的吸光值。

1.3 DPPH自由基的清除

参照高帆等[16-18]的方法，最终结果以μmol/L Trolox等量抗氧化能力（同上）表示。以Trolox标准溶液按照样品测试方法，绘制DPPH自由基清除实验的标准曲线：y=0.000 3x+0.940 3（R2=0.997 8），其中x为Trolox标准溶液的浓度μmol/L，y为样品在517 nm处测得的吸光值。

1.4 ABTS自由基清除

参照高帆等[16]的方法最终结果以μmol/L Trolox等量抗氧化能力（同上）表示。以Trolox标准溶液按照样品测试方法，绘制ABTS自由基清除试验的标准曲线为：y=-0.000 4x+0.635 4（R2=0.993 6），其中x为Trolox标准溶液的浓度μmol/L，y为样品在734 nm处测得的吸光值。

1.5 总酚含量测定

参照马文婷等[16-17]的方法。采用Folin-Ciocalteu比色法（稍做修改）。按照上述方法以0.01～0.10 g/L的没食子酸标准溶液建立标准曲线：y=0.000 8x+0.006 5（R2=0.990 7），其中x为没食子酸标准溶液的浓度g/L，y为样品在765 nm处测得的吸光值。样品测定吸光值并代入标准曲线，以计算样品浓度C，总酚含量（%）=100（C×5.00 mL/1 000）/0.01g。

1.6 总黄酮含量测定

采用氯化铝（AlCl3）显色法，参照田雪芬[18]的实验方法（稍做修改）。以浓度为0.01～0.10 g/L的芦丁标准液1.00 mL按照上述方法建立标准曲线y=0.200 9x+0.013 3（R2=0.990 4），其中x为芦丁标准溶液的浓度g/L，Y为样品在420 nm处测得的吸光值。测定样品吸光值，并代入标准曲线以计算样品浓度C，总黄酮含量（%）=100（C×5.00 mL/1 000）/0.01g。

1.7 总生物碱含量测定

参照高敏等[18-19]的方法。按照上述方法采用槟榔碱标准溶液绘制标准曲线：y=1.558 2x-0.190 4，R2=0.998 6，其中x为样品在618 nm处测得的吸光值，y为槟榔碱浓度。样品测定吸光值代入标准曲线计算样品浓度C，总生物碱含量（%）=100（C×5.00 mL/1 000）/0.01g。

1.8 数据统计分析

数据采用TOPSIS法对槟榔花药用价值进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 槟榔雄花的抗氧化活性分析

从图1可以看出，供试的9份不同产地的槟榔雄花的材料，DPPH法试验抗氧化值差异很大（116.514～297.401 μmol/L Trolox/g DW），其中乌石泰国WTM和乌石普通WPM样品的DPPH抗氧化值明显高于其他样品，分别为297.401和255.430 μmol/L Trolox/g DW。大部分样品的DPPH抗氧化值处于116.514～213.959 μmol/L Trolox/g DW。乌石鸡心 WJM和白石岭BSLM的DPPH抗氧化值最低。

图1 不同产地槟榔雄花的抗氧化物活性

FRAP法试验抗氧化值差异很大（693.542～828.524 μmol/L Trolox/g DW），其中水坡一队SYM样品的FRAP抗氧化值明显高于其他样品，为828.524 μmol/L Trolox/g DW。大部分样品的FRAP抗氧化值处于 693.542～760.807 μmol/L Trolox/g DW。水坡五队SWPM、乌石普通WPM和水坡五队鸡心SWJM的FRAP抗氧化值最低。

ABTS法试验抗氧化值差异很大（34.214～151.582 μmol/L Trolox/g DW），其中岭口 LKM、乌石普通WPM样品的ABTS抗氧化值明显高于其他样品，分别为151.582、150.980 μmol/L Trolox/g DW。大部分样品的ABTS抗氧化值处于55.546～137.070 μmol/L Trolox/g DW。水坡五队SWPM和水坡一队SYM的ABTS抗氧化值最低。

2.2 槟榔雄花的生物活性成分含量分析

从图2可以看出，供试的9份不同产地的槟榔雌花的总酚含量在2.068%～2.351%之间，其中岭口LKM的总酚含量最高为2.351%，水坡一队SYM的总酚含量最低，为2.068%。总黄酮含量差异很大，在4.147%～21.088%之间，其中水坡一队SYM的总黄酮含量最高为21.088%，万宁WNF和乌石鸡心WJM的总黄酮含量为4.147%和6.635%，明显低于其他样品。总生物碱含量在0.045%～0.171%之间，其中白石岭BSLM和水坡一队SYM的总生物碱含量明显高于其他样品，为0.171%和0.151%，样品乌石鸡心WJM和水坡五队鸡心SWJM的总生物碱含量最低，均为0.045%。

图2 不同产地槟榔雄花的生物活性成分含量

2.3 槟榔雌花的抗氧化活性分析

从图3可以看出，供试的6份不同产地的槟榔雌花的材料，DPPH试验抗氧化值处于86.328～125.030 μmol/L Trolox/g DW之间，其中水坡五队鸡心SWJF样品的DPPH抗氧化值（125.030 μmol/L Trolox/g DW）明显高于其他样品。大部分样品的DPPH 抗氧化值处于 86.328～95.846 μmol/L Trolox/g DW之间。乌石鸡心WJF和水坡一队SYF的DPPH抗氧化值最低。

图3 不同产地槟榔雌花的抗氧化物活性

FRAP试验抗氧化值处于 673.855～723.495 μmol/L Trolox/g DW之间，其中乌石鸡心WJF样品的 FRAP抗氧化值（723.495 μmol/L Trolox/g DW）明显高于其他样品。大部分样品的FRAP抗氧化值处于 673.855～690.393 μmol/L Trolox/g DW。水坡五队SWPF和岭口LKF的FRAP抗氧化值最低。

ABTS试验抗氧化值处于85.123～137.148 μmol/L Trolox/g DW之间，其中水坡一队SYF样品的ABTS抗氧化值（137.148 μmol/L Trolox/g DW）明显高于其他样品。大部分样品的ABTS抗氧化值处于85.123～104.670 μmol/L Trolox/g DW。乌石鸡心WJF样品的ABTS抗氧化值最低。

2.4 雌花的生物活性成分含量分析

从图4可以看出，供试的6份不同产地的槟榔雌花的总酚含量在2.111%～2.300%，其中水坡五队SWPF的总酚含量最高为2.300%，水坡一队SYF的总酚含量最低为2.111%。总黄酮含量在0.835%～1.986%之间，其中水坡五队SWPF的总黄酮含量1.986%，明显高于其他样品，样品水坡五队鸡心SWJF的总黄酮含量最低为0.835%。总生物碱含量在0.070%～0.105%之间，其中水坡五队SWPF的总生物碱含量最高为0.105%，样品乌石普通WPF和水坡五队鸡心SWJF的总生物碱含量最低。

图4 不同产地槟榔雌花的生物活性成分含量

2.5 TOPSIS法综合评价分析

根据以上15种海南不同产地槟榔花的总酚、总黄酮、总生物碱、DPPH抗氧化活性、FRAP抗氧化活性和ABTS抗氧化活性的计算结果，利用TOPSIS法计算公式对不同产地的槟榔花进行综合评价，优选最好的槟榔花抗氧化来源地。根据计算公式，各评价指标的权重值为：

根据公式，对6个指标确定最优值和最劣值

由表2可知，通过计算活性成分与抗氧化能力各自与最优值和最劣值的加权欧氏距离Dj+和Dj-，以及与最优值的相对逼近程度Ci，乌石普通WPM的Ci值最大为0.651，说明乌石普通WPM的抗氧化能力最强。15个海南不同产地槟榔花抗氧化排序（表2），其中雄花比雌花体外抗氧化活性高，同一产地的槟榔花材料，鸡心槟榔的抗氧化活性低于普通槟榔。乌石普通雄花WPM的抗氧化能力最高，其次是水坡一队普通雄花SYM，而乌石鸡心雌花WSJF的抗氧化能力最低。

表2 海南不同产地槟榔花质量评价排序

3 结论与讨论

槟榔作为药食同源的植物，具有缓解消化不良，促进胃肠动力的作用[20]，对糖尿病的治疗有一定的参考价值[21]。槟榔水醇提取物具有潜在的镇痛和抗炎的作用，对治疗偏头痛有一定功效[22]，能够降低肿瘤细胞生存因子水平，具有预防肿瘤发生的潜力[23]。槟榔提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有很好的抑制作用[24]。民间常用槟榔花做汤治疗胃痛，而前人的研究结果表明槟榔花有较高的抗氧化能力。FANGFANG CHENG等[25]研究发现，槟榔花序是天然抗氧化剂的新来源。

该试验结果表明，槟榔花均具有一定的抗氧化活性，是天然的抗氧化剂，可以进行开发利用。不同产地槟榔花的抗氧化活性和生物活性成分存在明显差异，槟榔雄花的抗氧化能力一般比雌花高，以乌石普通雄花的抗氧化能力最强。同一品种的槟榔花，在不同的栽培地区，由于气候、土壤条件和栽培管理措施的不同，抗氧化能力表现出有差异。因此在选择槟榔花生产加工的原料时，要同时考虑产地、品种和采样部位的差异。

由TOPSIS分析的结果可知，雄花的抗氧化能力高于雌花，普通槟榔的抗氧化能力高于鸡心槟榔，与单独的指标评价结果一致，证明了TOPSIS综合评价法的正确性。在供试的9份槟榔雄花样品中，乌石普通雄花WPM的抗氧化能力最高，乌石普通雄花WPM的DPPH和ABTS自由基清除作用较强，但铁离子还原能力（FRAP）相对较低。水坡一队普通雄花SYM的铁离子还原能力（FRAP）、总黄酮和总生物碱含量较高，但ABTS自由基清除作用和总酚含量较低。上述两种材料，经TOPSIS综合评价后比单独指标能更直观的比较不同槟榔花样品质量的差异。

采用TOPSIS综合评价法，计算不同产地槟榔花的综合评价数值结果，操作简单，提高了结果的客观性和科学性，能够直观反应槟榔花的抗氧化情况，为不同产地槟榔花的质量综合评价提供了一种切实可行的模型，与YAN-FANG SUN等[26]利用TOPSIS对酸枣进行综合评价的研究结果相似。综上所述，TOPSIS法可以作为多指标综合评价槟榔花质量的模型。