58个不同品种甘薯茎叶营养与功能成分的研究

邱俊凯 隋伟策 木泰华 孙红男 曹清河

(1新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2中国农业科学院农产品加工研究所/农业农村部农产品加工综合性重点实验室，北京 100193；3江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏 徐州 221131)

我国甘薯[Dioscorea esculenta(Lour.) Burkill]年产量0.72 亿t，居世界首位[1]。甘薯为一年生或多年生蔓生草本植物，又称红薯、白薯、地瓜等。甘薯富含蛋白质、膳食纤维、矿物质、维生素、胡萝卜素和类黄酮等营养成分和功能物质[2]。甘薯茎叶作为甘薯地上部分，同样富含营养成分和功能物质，且甘薯茎叶产量高、抗病虫害能力强，近年来受到的关注度越来越高。因此，研究不同品种甘薯茎叶营养与功能成分，有益于开发利用甘薯资源。

中国农业科学院农产品加工研究所木泰华课题组先前收集了40 个品种的甘薯茎叶并测定了营养及功能成分，结果发现，甘薯茎叶富含蛋白、膳食纤维、多酚、矿物质等，且甘薯茎叶多酚的抗氧化活性显著高于水溶性维生素E、抗坏血酸、茶多酚以及葡萄籽多酚[3-5]。此外，一些报道还指出，甘薯茎叶中含有大量酚酸、黄酮以及花色苷等生物活性物质[6-7]。Thu等[8]对比了30 种蔬菜中的多酚含量和抗氧化活性，发现甘薯茎叶的抗氧化活性最高。上述研究表明，甘薯茎叶不仅富含营养成分，而且含有大量生物活性物质。虽然甘薯茎叶是一种优质的蔬菜资源，但是我国甘薯品种多达几百种，现仍有诸多甘薯品种的基本信息不全面，严重限制了甘薯茎叶资源的合理开发利用。

本研究共收集58 个甘薯品种的茎叶，测定其营养与功能成分(蛋白、脂肪、膳食纤维、维生素、多酚类物质、黄酮类物质等)的含量，并分析了各功能成分的抗氧化活性，以期为甘薯茎叶资源的合理开发利用提供数据支撑。

1 材料与试剂

1.1 试验材料与试剂

58 种甘薯茎叶采收于2016年9月初，生长于中国农业科学院甘薯研究所和山西东宝薯业有限责任公司的试验田中。采收后立即挑选新鲜无病斑、无腐烂甘薯茎叶，洗净晾干，在温度为-56℃，真空度为10 Pa的条件下真空冷冻干燥72 h 后用研磨机粉化。过40目筛，将叶粉装入铝箔袋中并于4℃保存。

福林酚试剂、邻苯二酚试剂、2，2-偶氮二(2-甲基丙基咪) 二盐酸盐、α-淀粉酶(4×104U·g-1)、愈创木酚、淀粉葡萄糖苷酶(1×105U·g-1)、蛋白酶(3×104U·g-1)、绿原酸和水溶性维生素E(Trolox)，美国Sigma 公司；碳酸钠、硫酸、氢氧化钠、偏磷酸、无水乙醇、荧光素钠和聚乙烯吡咯烷酮，北京化工有限公司。

1.2 试验设备

FD5-3 真空冷冻干燥机，美国SIM 公司；ZK-35A连续静音磨粉机，北京中科浩宇科技发展有限公司；TU-1810 紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；HH-S 恒温水浴锅，郑州长城科工贸有限公司；GL-21M 高速冷冻离心机，湘仪仪器有限公司；Chameleon V 多功能酶标仪，芬兰Hidex 公司；SY-2230 恒温水浴摇床，美国CRASTAL 公司；RE-52A 旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；LC-20A 高效液相色谱仪，日本岛津。

1.3 试验方法

1.3.1 基本成分测定

粗脂肪测定:参照Windham[9]的方法。

粗蛋白测定:参照Dean 等[10]的方法。

总膳食纤维、不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维测定:参照Tobaruela 等[11]的方法。

1.3.2 维生素含量测定

维生素C 含量测定:参照Chebrolu 等[12]的方法。

β-胡萝卜素含量测定:参照Wu 等[13]的方法。

维生素E 含量测定:参照Ake 等[14]的方法。

维生素B1和B2含量的测定:参照Arella 等[15]的方法。

1.3.3 总酚含量测定 采用福林酚比色法进行测定[4]。样品总酚含量表示为克(g) 绿原酸当量(chlorogenic acid equivalent，CAE) 每100 g 干重(g CAE·100 g-1DW)。

1.3.4 总黄酮含量测定 参照宋振[16]的方法。样品总黄酮含量表示为克(g)芦丁当量(rutin equivalent，RE)每100 g 干重(g RE·100 g-1DW)。

1.3.5 抗氧化活性测定 参照席利莎[4]的氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity，ORAC)法，测定各样品对氧自由基的清除活性。以水溶性维生素E 为标准品，样品溶液的氧自由基吸收能力表示为克(g)水溶性维生素E 当量(trolox equivalent，TE)每100 g 样品溶液(g TE·100 g-1DW)。

1.3.6 多酚氧化酶活性测定 参照Castro 等[17]的方法提取多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)，并稍作修改。取0.2 g 甘薯茎叶粉，加入10 mL 0.05 mol·L-1磷酸钠缓冲溶液(pH 值6.5)，再加入4% (w/w)聚乙烯吡咯烷酮，在4℃、7 500 r·min-1条件下离心20 min，纱布过滤上清液。所得酶提液置于4℃层析柜中备用。

PPO 活性的测定参照Saxena 等[18]的方法，并稍作修改。取2.8 mL 0.05 mol·L-1邻苯二酚溶液，加入2 mL 0.05 mol·L-1磷酸盐缓冲溶液(pH 值6.5)作为PPO 反应液，加入0.1 mL 酶提液，震荡摇匀后立即用紫外分光光度计测定420 nm 波长处的吸光度值变化，观察3 min。单位时间内每毫升酶液在420 nm 波长处吸光度值变化0.001 定义为1 个酶活性单位。

1.4 统计分析

所有测定均独立重复3 次，试验结果表示为平均值±标准差(mean±SD)。采用SAS 9.2 软件分析试验数据，并对数据进行单因素方差分析，P＜0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 粗蛋白、粗脂肪和膳食纤维的含量

由表1可知，不同品种甘薯茎叶中粗蛋白、粗脂肪和膳食纤维的含量均出现显著性差异。甘薯茎叶粗蛋白含量的范围为9.35 (甜脆薯)～38.45 g·100 g-1DW (辽薯 44)，平均含量为26.85 g·100 g-1DW。甘薯茎叶中湛薯01-2 粗脂肪含量最高(12.30 g·100 g-1DW)，皖苏61 含量最低(1.36 g·100 g-1DW)，平均含量为2.97 g·100 g-1DW。总膳食纤维包括可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，58 种甘薯茎叶的总膳食纤维平均含量为40.78 g·100 g-1DW，范围为35.30(CIP 440185)～45.00 g·100 g-1DW (紫叶薯)。紫叶薯茎叶所含不溶性膳食纤维含量最高(41.95 g·100 g-1DW)，漳浦1 号最低(33.40 g·100 g-1DW)。甘薯茎叶可溶性膳食纤维范围为1.41(潮汕白)～6.27 g·100 g-1DW (漳浦1 号)。因此，甘薯茎叶可以为居民膳食提供良好的植物蛋白和膳食纤维来源。

2.2 维生素含量

由表2可知，漳浦1 号甘薯茎叶维生素C 含量最高(131.64 mg·100 g-1DW)，济薯18 含量最低(1.47 mg·100 g-1DW)，平均含量为50.91 mg·100 g-1DW。58 种甘薯茎叶β-胡萝卜素含量最高的品种为红茎种(59.35 mg·100 g-1DW)，济薯18 最低为6.75 mg·100 g-1DW，平均含量为25.62 mg·100 g-1DW。济薯18甘薯茎叶维生素E 含量最高(23.30 mg·100 g-1DW)，过海薯含量最低(0.39 mg·100 g-1DW)，平均含量为3.26 mg·100 g-1DW。甘薯茎叶维生素B1含量范围为0.01(三角柠)～0.08 mg·100 g-1DW(商薯19)，平均含量为0.04 mg·100 g-1DW。漳浦1 号甘薯茎叶维生素B2含量最高(1.46 mg·100 g-1DW)，湛薯01-2号甘薯茎叶最低为0.58 mg·100 g-1DW，平均含量为0.92 mg·100 g-1DW。不同种类的甘薯中均富含维生素C 和β-胡萝卜素，可作为该类物质良好的补充来源。

表1 58 种甘薯茎叶中粗蛋白、粗脂肪以及膳食纤维的含量Table 1 The protein，fat and dietary fiber contents of sweet potato leaves from fifty-eight cultivars/(g·100 g-1 DW)

表1(续)

2.3 总酚、总黄酮含量、多酚氧化酶活性及抗氧化活性

由表3可知，湛薯01-2 号甘薯茎叶总酚含量最高(21.39 g CAE·100 g-1DW)，皖苏61 号品种最低(3.30 g CAE ·100 g-1DW)，平均含量为9.95 g CAE·100 g-1DW。甘薯茎叶总黄酮含量范围为1.29(西蒙1 号)～6.62 g RE·100 g-1DW(紫叶薯)，平均含量为3.57 g RE·100 g-1DW。58 个品种的甘薯茎叶抗氧化活性范围为1.23(皖苏61 号)～40.28 g TE·100 g-1DW(湛薯01-2 号)，平均含量为16.68 g TE·100 g-1DW。58 个品种甘薯茎叶的PPO 活性范围为16～795 U·g-1·min-1，平均为197.07 U·g-1·min-1。湛薯 01-2 甘薯茎叶 PPO 活性最高(795 U·g-1·min-1)，九州107 品种最低(16 U·g-1·min-1)。不同品种甘薯茎叶的多酚含量不同，可能与甘薯茎叶品种、多酚氧化酶活性和贮藏方式等不同有关。

2.4 相关性分析

由图1可知，通过ORAC 法测得抗氧化活性与总酚含量间的相关系数最高(R2=0.748，P＜0.000 01)，其次是与PPO 活性之间的相关系数(R2=0.634，P＜0.000 01)，抗氧化活性与总黄酮含量有一定的相关性(R2=0.186，P＜0.05)。而抗氧化活性与粗蛋白、膳食纤维以及维生素含量无显著相关性。

表2(续)

表3 58 个品种甘薯茎叶总酚含量、总黄酮含量、抗氧化活性及PPO 活性Table 3 The total polyphenols，total flavonoids，antioxidant activity and PPO activity of sweet potato leaves from fifty-eight cultivars

表3(续)

3 讨论

蛋白质是生命存在和运动的物质基础，是高度复杂的聚合物[19]，也是人体中最重要的营养素[20]，具有调节生理机能，增加抵抗力并提供热能等作用[21]。本研究发现58 种不同品种甘薯茎叶中粗蛋白含量为9.35～38.45 g·100 g-1DW，平均含量为26.85 g·100 g-1DW，王世宽等[22]测得甘薯茎叶粗蛋白含量为21.1～25.1 g·100 g-1DW，与本研究结果相似；且甘薯茎叶粗蛋白含量显著高于甘薯块根，是白菜粗蛋白含量的1.6～2.0倍[22]，说明甘薯茎叶是蛋白的优质来源。膳食纤维是人体必需的营养素之一，对肠道疾病具有一定的预防作用[23]。本研究表明，甘薯茎叶总膳食纤维含量为35.30～45.00 g·100 g-1DW。甘薯茎叶富含膳食纤维，显著高于梨子(34.40 g·100 g-1DW)、苹果(21.10 g·100 g-1DW)和马铃薯(37.00 g·100 g-1DW)等[24]。Ishida 等[25]通过研究发现甘薯茎叶中粗脂肪含量较高，与本研究结果一致。

维生素是人体必需的营养成分，对人体健康至关重要[26-29]。本研究结果表明，甘薯茎叶富含维生素C，且已有研究表明甘薯茎叶中维生素C 的含量高于黄瓜(10.60 mg·100 g-1DW)、白萝卜(22.50 mg·100 g-1DW)、冬瓜(15.25 mg·100 g-1DW)、土豆(13.82 mg·100 g-1DW)和菠菜(39 mg·100 g-1DW)[30-31]等日常蔬菜，其中漳浦1 号甘薯茎叶维生素C 含量(131.64 mg·100 g-1DW)高于富含维生素C 的辣椒(117.86 mg·100 g-1DW)[32]。β-胡萝卜素可在人体中吸收转换为维生素A[33-34]，维生素A 的摄入量不足会导致婴儿和学龄前儿童患夜盲症，不利于发育并在一定程度上损害免疫功能[35]。Li 等[36]测定了14 个品种的甘薯茎叶，其β-胡萝卜素含量为35.21～52.01 mg·100 g-1DW。杨月欣[31]测得菠菜中β-胡萝卜素含量为3.87 mg·100 g-1DW，由此可知甘薯茎叶中β-胡萝卜素的含量高于菠菜。维生素E 是一种脂溶性抗氧化剂，可预防机体衰老，促进生育功能，并能提高免疫功能和保护肝脏；另外在临床上具有提高老人记忆力，防治白内障和减轻肾损伤等功效[37-38]。本研究发现甘薯茎叶是维生素E 的良好来源。甘薯茎叶中富含维生素B1及B2，Shewry 等[39]测定了26 种小麦的维生素B1和维生素B2含量，其范围分别为0.69～1.17 mg·100 g-1DW 和0.086～0.107 mg·100 g-1DW。结合本研究结果可知，甘薯茎叶中维生素B1和B2的含量高于小麦。

多酚类物质是植物的次生代谢产物，可有效预防高血糖、高血脂、心脑血管等慢性疾病[40]。Sun 等[3]测定了40 个品种甘薯茎叶，发现总酚含量范围为2.73～12.46 g CAE·100 g-1DW，是葡萄籽多酚[41]的7～9 倍。本研究结果与之相致，说明甘薯茎叶富含多酚类物质。黄酮类化合物在保护心血管、抗氧化、抗肿瘤以及调节免疫力等方面有着重要的治疗和预防功能[42]。宋振等[43]测定了3 种不同干燥方式甘薯茎叶粉的总黄酮含量(1.90%～3.51%)，与本研究结果相近，说明甘薯茎叶是黄酮类物质的优质来源。甘薯茎叶中的天然抗氧化剂可以作为还原剂和自由基清除剂。席利莎等[44]测得甘薯茎叶多酚的清除活性(62.61 μg ACE·mL-1)分别为茶多酚和葡萄籽多酚的5.9 和 9.6 倍，氧自由基吸收能力(55.78 μg·TE·mL-1)分别是茶多酚、葡萄籽多酚的1.3 和1.3倍。结合本研究中湛薯01-2 的高抗氧化活性，说明甘薯茎叶具有优异的抗氧化能力。PPO 广泛分布于蔬菜和水果中，可催化多酚氧化产生醌类物质，进而影响最终产品质量、外观和营养[45]。甘薯茎叶中含有一定量的PPO，因此在其开发利用中应考虑采用合适的方法进行灭酶护色。

前人研究表明，甘薯茎叶[3]、甘薯[3]、辣椒[46]的抗氧化活性与总酚的相关系数分别为0.760、0.937、0.883 和0.990。Isabelle 等[47]测得66 种蔬菜发现总酚含量与抗氧化活性呈线性关系(R2=0.814)，可将总酚含量作为评价食品抗氧化活性的指标。本试验相关性分析结果同样表明，多酚类物质是甘薯茎叶中最重要的抗氧化成分。

4 结论

甘薯茎叶富含蛋白质、脂肪、膳食纤维、维生素等营养成分，同时还富含多种功能成分，是一种优质蔬菜资源。甘薯茎叶总酚平均含量为9.95 g CAE·100 g-1DW，湛薯01-2 总酚含量及抗氧化活性明显高于其他品种。甘薯茎叶的抗氧化活性与总酚含量呈现显著正相关，即总酚含量越高的品种，抗氧化活性越强。综上，甘薯茎叶富含营养与功能成分，是一种优质蔬菜资源。