木本森林蔬菜金雀花花蕾中类黄酮及主要营养成分分析*

华梅,孟梦,付玉嫔,李云琴,周云,刘恒鹏

(1.云南省林业和草原科学院,云南 昆明 650201;2.国家林业和草原局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室/云南省森林植物培育与开发利用重点实验室,云南 昆明 650201)

木本森林蔬菜指茎梢、叶、花、果等可作蔬菜食用的乔、灌木或木质藤本植物[1]。木本蔬菜多生长在山野、荒地,无公害、无污染或很少污染,含有丰富的维生素、常量和微量元素,对人体健康极有益,营养价值高[2],因具有无污染、营养丰富、药食兼用、风味独特等特性在我国受到极大关注[3-4]。随着生活水平的提高,越来越多的人对生、鲜、野等有特点的蔬菜需求加大,木本森林蔬菜能提供膳食纤维,同时具有多种独特的风味。伴随野生植物资源的驯化、良种选育、丰产栽培、深加工,以及营养成分的分析、保鲜技术等的发展,木本森林蔬菜的开发利用进入快速发展阶段。对营养价值高且具有一定风味的木本森林蔬菜的开发利用具有非凡的意义,前景十分广阔[5]。

金雀花[Caraganasinica(Buc’hoz) Rehd.]属豆科(Leguminosae)锦鸡儿属(Caragana)植物。野生金雀花分布于云南省的保山、大理、红河、曲靖、昆明、楚雄等地海拔1 500～2 000 m的区域(林地),以及四川、重庆、广西、江西等省。当地村民喜采摘花蕾食用,有素炒、炒鸡蛋、炒肉丝、炖猪肉和蒸鸡蛋等烹饪法,风味独特,色味俱佳,深受广大消费者的喜爱,是天然无公害的“绿色食品”[6]。金雀花的花和根均可入药,在《全国中草药汇编》[7]和《云南天然药物图鉴》[8]中均已收录。其根具有滋阴强肾,活血调经,祛风利湿,清肺益脾功效;花具有祛风活血,止咳化痰,滋阴健脾功效[9-10]。据文献报道,金雀花的根中含有三萜、黄酮、生物碱、二苯乙烯、苯丙素、有机酸类化合物,有抗炎、抑菌、降压、免疫抑制、血栓抑制、平喘、抗肿瘤及镇痛等药理作用[11-17]。金雀花的主要化学成分包括黄酮类、甾醇类、萜类、生物碱类等[18-20],其中黄酮类化合物是该植物的主要活性化学成分[21],这些成分在抗炎、保护神经、抗氧化等方面表现出良好的药用价值[22-24]。本研究采用超高效液相色谱技术对金雀花花蕾中类黄酮、花青素和氨基酸进行靶向定量分析,同时对其营养成分进行分析,旨在阐明其营养价值,为这一木本森林蔬菜的开发利用及推广提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 金雀花花蕾采摘与预处理

2023年4月4日,在云南省林业和草原科学院树木园(25°8′N、102°45′E)的金雀花种质资源圃采摘金雀花花蕾,采摘后即刻用液氮速冻,置于100 mL 离心管中,于-80 ℃冰箱短期保存备用。

图1 金雀花花蕾采摘与预处理

1.1.2 仪器与试剂

仪器:超高效液相色谱(UPLC,Thermo,美国)、色谱柱Waters HSS T3(50×2.1 mm,1.8 μm)、高分辨质谱(QExactive,Thermo,美国)、低温高速离心机(Eppendorf,5430R,德国)、氮气吹扫仪(Thermo,Reacti-thermo,美国)、台式快速离心浓缩干燥器(ZLS-1,湖南赫西仪器装备有限公司,中国)、组织破碎仪(Tissuelyser-48,上海净信实业发展有限公司)、冷冻干燥机(LGJ-10C,四环福瑞科仪科技发展(北京)有限公司)。

试剂:甲醇/乙腈/乙酸(安谱,色谱级)、衍生试剂(Waters)、盐酸(国药,分析纯)、液氮。

标准品:类黄酮标准品、花青素标准品、氨基酸标准品、混合标样Kit包。

1.2 实验方法

1.2.1 金雀花花蕾中类黄酮及花青素靶向定量分析

1.2.1.1 金雀花花蕾样品提取

类黄酮提取:取约100 mg金雀花花蕾样品,加入1 mL 70%甲醇水溶液(体积比),采用超声波提取法进行样品提取30 min,放入冷冻离心机中4 ℃离心10 min(转速12 000 rpm/min)后取上清液稀释后进行上机检测。

花青素提取:精确称量100 mg金雀花花蕾样品,加入1 mL甲醇、水、甲酸的混合物(70∶30∶1,体积比);将样品高速涡旋并超声处理20 min。2 000×g离心10 min,重复提取2次;冷冻干燥,加200 μL甲醇复溶上机。

1.2.1.2 液相色谱参数

类黄酮测定参数:流动相A相为超纯水,B相为乙腈,均含0.1%甲酸;流动相流速为0.3 mL/min;色谱柱柱温为40 ℃;样品进样量为2 μL;洗脱方式为梯度洗脱:0～2.0 min 水/乙腈(90∶10,体积比),2.1～9.0 min 水/乙腈(40∶60,体积比),9.1～12.0 min 水/乙腈(90∶10,体积比)。

花青素测定参数:流动相同1.2.1.2,流动相流速0.3 mL/min;色谱柱柱温为40 ℃;样品进样量为2 μL。洗脱方式为梯度洗脱:0～1 min 水/乙腈(95∶5,体积比),1.1～6 min 水/乙腈(70∶30,体积比),6.1～8 min 水/乙腈(5∶95,体积比),8.1-10 min 水/乙腈(95∶5,体积比)。

1.2.1.3 QE质谱条件

类黄酮检测质谱条件:辅助气10 arb;鞘气40 arb;离子传输管温度320 ℃;离子喷雾电压-2 800 V;温度 350 ℃。扫描模式为单离子检测(SIM)模式;扫描方式为负离子。一级扫描范围(scan m/z range) :100～900。

花青素检测质谱条件:辅助气10 arb;鞘气40 arb;离子传输管温度320 ℃;离子喷雾电压3 000 V;温度 350 ℃。扫描模式为单离子检测(SIM)模式;扫描方式为正离子。一级扫描范围(scan m/z range) :200～700。

1.2.1.4 数据分析

利用软件Trace Finder处理质谱数据。以外标法根据未知样品中相应化合物的峰面积计算其浓度。

固体样品中各组分含量(ng/mg)=(C×V×F)/M

①

液体样品中各组分含量(ng/mL)=C×F

②

式中:C为仪器读取浓度(ng/mL);V为样品提取液体积,单位(mL);M为样品称取总量(mg);F为稀释因子。

1.2.2 金雀花花蕾中主要营养成分测定分析

1.2.2.1 基本营养成分测定分析

含水量测定采用GB 5009.3—2016推荐方法[25];灰分、粗蛋白测定采用GB 5009.4—2016推荐方法[26];维生素C测定采用LC-MS法[27];可溶性总糖测定采用苯酚硫酸法[28];总类胡萝卜素测定采用国标法GB 5009.83-2016[29];总膳食纤维测定采用GB/T37492-2019法[30];总花青素和总类黄酮测定采用SZDB/Z 349-2019方法[31];脂肪测定采用索氏抽提法GB 5009.6-2016[32]。

1.2.2.2 矿物元素测定分析

用PerkinElmer ELAN公司的混合标样Kit包作为标准品,根据采购标准品的浓度,吸取一定量的标准品混合液,稀释至100 μg/L,按照梯度稀释,装入15 mL或50 mL的硝解管中。根据样品金属离子含量,称取100 mg样品于硝煮管中,加入2 mL硝酸溶液。沸水蒸煮1 h,加去离子水,定容至20 mL。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES;Perkin Elmer Avio 200,MA,USA)进行测定。

样品含量(g/kg)=(C×V×F)/M

③

式中:C为仪器读取的样品浓度(ng/mL);V为样品最终定容体积(mL);F为样品稀释倍数;M为样品称量质量(mg)。

1.2.2.3 氨基酸测定分析

配制氨基酸标准品混标,采用waters ACCQ-Tag 衍生体系进行测定。

液相色谱参数:流动同于1.2.1.2;流动相流速0.5 mL/min;柱温55 ℃;进样量1 μL;洗脱方式为梯度洗脱:0.0～5.0 min 水/乙腈(95∶5,体积比),5.1～7.5 min 水/乙腈(90∶10,体积比),7.6～8.0 min 水/乙腈(75∶25,体积比),8.1～8.5 min 水/乙腈(40∶60,体积比),8.6～13 min 水/乙腈(95∶5,体积比)。整个测定过程中样品置于4 ℃自动进样器中。

质谱条件:辅助气10 arb;鞘气40 arb;离子传输管温度320 ℃;离子喷雾电压+3 000 V;温度350 ℃。扫描模式为全扫(Full MS)模式;扫描方式为正离子。一级扫描范围(scan m/z range):150～700。

2 结果与分析

2.1 金雀花花蕾中类黄酮及花青素靶向定量结果

金雀花花蕾样品的类黄酮及花青素检测总离子流图见图2。综合类黄酮、花青素混合标准品及金雀花花蕾样品色谱图中各色谱峰的保留时间、峰型特点及对应的质谱信息,鉴定出金雀花花蕾样品中各类黄酮和花青素的种类。经标准曲线分析计算后得到金雀花花蕾样品中类黄酮及花青素靶向定量测定结果(表1)。金雀花花蕾样品中含量较高的类黄酮为儿茶素、芦丁、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、山奈酚-3-O-葡萄糖苷,其中含量最高的儿茶素达到95.58 ng/mg(鲜样,FW)。金雀花花蕾样品中含量较高的花青素为原花色素B4(102.12 ng/100 mg)和矢车菊素半乳糖苷(79.83 ng/100 mg)。金雀花花蕾中花青素的含量远远低于类黄酮的含量,测定结果表明类黄酮为金雀花花蕾中主要的活性化学成分。

表1 金雀花花蕾样品中类黄酮及花青素靶向定量测定结果

图2 金雀花花蕾样品类黄酮及花青素检测的总离子流图(a.类黄酮;b.花青素)

2.2 金雀花花蕾中主要营养成分含量

2.2.1 基本营养成分含量

金雀花花蕾基本营养成分含量如表2所示,含水量81.84%,粗蛋白23.65 g/100 g、维生素C 40.00 μg/100 mg、可溶性总糖86.80 mg/g、总膳食纤维23.40 g/100 g、总类黄酮0.74 mg/g。

表2 金雀花花蕾基本营养成分及含量

2.2.2 矿物元素含量

金雀花花蕾样品中含有镁(Mg)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)等矿物元素,未检测到有毒有害的矿物元素铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)(表3)。

表3 金雀花花蕾样品中矿物元素含量

2.2.3 氨基酸含量

综合氨基酸混合标准品及金雀花花蕾样品色谱图中各色谱峰的保留时间、峰型特点及对应的质谱信息,鉴定出金雀花花蕾中含22种氨基酸(图3)。金雀花花蕾中氨基酸种类丰富,除了不含L-胱氨酸外,其余氨基酸都能检测得到,富含人体所需的8种氨基酸,含量较高的氨基酸为L-天冬酰胺(1 883.58 μg/g)、L-脯氨酸(562.27 μg/g)和 L-谷氨酰胺(496.96 μg/g)(表4)。

表4 金雀花花蕾样品中氨基酸各成分及含量

图3 金雀花花蕾样品氨基酸检测总离子流

3 讨论与结论

3.1 讨论

木本森林蔬菜富含胡萝卜素、维生素 B、维生素C及钙、镁、磷、钠、铁、锰、锌、铜等多种矿物质[3-4],对人体健康极有益处,具有极大的开发潜力和广阔的前景。金雀花花蕾可作为蔬菜食用,能烹制出多种菜肴,风味独特,是天然无公害的“绿色食品”,深受广大消费者的喜爱,金雀花的花和根均可入药,是一种极具开发价值的木本森林蔬菜[5-6]。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对金雀花花蕾中的矿质元素进行测定,金雀花花蕾中含有镁、磷、钾、钙等矿物元素,未检测到有毒有害的矿物元素铅、镉、铬、砷。樊建等[9]报道野生金雀花中维生素C含量为52 μg/100 mg、粗蛋白27.98 g/100 g、碳水化合物 46.11 g/100 g、粗脂肪1.78 g/100 g、粗纤维19.62 g/100 g。本研究中,金雀花花蕾样品中含水量81.84%、粗蛋白23.65 g/100 g、维生素C 40.00 μg/100 mg、可溶性总糖86.80 mg/g、总膳食纤维23.40 g/100 g,与野生金雀花一样,金雀花花蕾中营养成分种类齐全,含量丰富,具有较高的营养价值。

金雀花的主要化学成分包括黄酮类、甾醇类、萜类、生物碱类等,其中黄酮类化合物是该植物的主要活性成分[18-21]。采用超高效液相色谱法对金雀花花蕾中类黄酮和花青素进行靶向定量分析测定,发现金雀花花蕾中含有16种类黄酮化合物,分别为儿茶素、表儿茶素、二氢山奈酚、芦丁、牡荆素、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、二氢杨梅素、山奈酚-3-O-葡萄糖苷、二氢山奈酚、木犀草素、槲皮素、柚皮苷查尔酮、柚皮素、芹菜素、山奈酚、异鼠李素。其中含量较高的类黄酮为儿茶素、芦丁、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、山奈酚-3-O-葡萄糖苷,含量最高的儿茶素达到95.58 ng/mg。金雀花花蕾中总类黄酮鲜样含量为0.74 mg/g,根据含水率换算成干样品含量约为4.11 mg/g,这一结果比文献报道的黄酮平均含量为1.54 mg/g高出两倍多[21]。金雀花花蕾中含有矢车菊素半乳糖苷、飞燕草素、矢车菊素、原花色素B4、双聚原矢车菊苷元B2、矮牵牛色素、天竺葵色素、锦葵色素、芍药色素9种花青素类化合物,新鲜花蕾中总花青素含量为16.06 μg/g,其中含量较高的花青素为原花色素B4(102.12 ng/100 mg)和矢车菊素半乳糖苷(79.83 ng/100 mg)。金雀花花蕾中花青素的含量远远低于类黄酮的含量,类黄酮总含量为总花青素含量的46倍,类黄酮为金雀花花蕾主要的活性化学物质。

3.2 结论

金雀花花蕾中总类黄酮鲜样含量为0.74 mg/g,其中含量较高的类黄酮为儿茶素、芦丁、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、山奈酚-3-O-葡萄糖苷,含量最高的儿茶素达到95.58 ng/mg。总花青素鲜样含量为16.064 μg/g,其中含量较高的花青素为原花色素B4(102.12 ng/100 mg)和矢车菊素半乳糖苷(79.83 ng/100 mg)。金雀花花蕾含水量81.84%,粗蛋白23.65 g/100 g、维生素C 40.00 μg/100 mg、可溶性总糖86.80 mg/g、总膳食纤维23.40 g/100 g。富含22种氨基酸,含量较高的氨基酸为L-天冬酰胺(1883.58 μg/g)、L-脯氨酸(562.27 μg/g)和L-谷氨酰胺(496.96 μg/g),同时含有Mg、P、K、Ca等矿物元素,未检测到有毒有害的矿物元素,金雀花新鲜花蕾中主要营养成分种类齐全、含量丰富,具有较高的营养价值,建议适宜地区推广种植。