新疆藥桑和黑桑營養(yǎng)成分及活性成分分析

王 賀，韓愛芝，賈清華，楊 玲

（塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

新疆藥桑和黑桑營養(yǎng)成分及活性成分分析

王 賀，韓愛芝，賈清華，楊 玲*

（塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

選取新疆特色植物藥桑與黑桑的桑葚、桑葉和桑樹皮為研究對象，分別利用高效液相色譜法、原子吸收光譜法、紫外分光光度法和常規(guī)方法測定氨基酸、礦物質(zhì)、黃酮、多糖和生物堿含量。結(jié)果表明：藥桑和黑桑不同部位中蛋白氨基酸種類豐富，均含有17 種氨基酸，必需氨基酸與總氨基酸的比值均在0.60以上；對人體有益的礦物質(zhì)含量也較豐富；生物活性物質(zhì)含量也較為豐富，其中藥桑葚中生物堿含量最高，可達(dá)1.393 mg/g（干基），藥桑皮中黃酮含量最高，可達(dá)11.999 mg/g（干基），黑桑葚中多糖含量最高，可達(dá)337.491 mg/g（干基）。利用主成分分析對29 個指標(biāo)提取了4 個主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)97.000%。綜合評分結(jié)果表明藥桑價值更高。

氨基酸；礦物質(zhì)；總黃酮；生物堿；多糖；主成分分析

王賀， 韓愛芝， 賈清華， 等. 新疆藥桑和黑桑營養(yǎng)成分及活性成分分析［J］. 食品科學(xué)， 2016， 37（8）: 91-96. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201608016. http://www.spkx.net.cn

WANG He， HAN Aizhi， JIA Qinghua， et al. Analysis of nutrient components and active ingredients of Morus nigra L. and M. alba L. var. tatarica in Xinjiang autonomous region［J］. Food Science， 2016， 37（8）: 91-96. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608016. http://www.spkx.net.cn

藥桑和黑桑在植物分類學(xué)上屬?？疲∕oraceac）桑屬（Morus L.），由于新疆獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境形成了不同的桑種，藥桑屬黑桑種（Morus nigra L.），黑桑屬白桑種的變種韃靼桑（M. alba L. var. tatarica）［1-2］。其中新疆藥桑是極為罕見的體細(xì)胞染色體倍數(shù)性為自然22 倍體（2n=22x=308）稀貴桑樹資源，是新疆地區(qū)在全國獨(dú)一無二的桑種質(zhì)資源。

目前，對新疆不同品種桑葚營養(yǎng)成分的研究主要是周靜等［3］對新疆庫車地區(qū)黑桑、白桑和藥桑的生物活性成分進(jìn)行檢測分析，結(jié)果表明3 種桑葚都有較豐富的活性成分，尤其是黃酮類化合物的含量較高，其中又以藥桑葚中的黃酮（0.52%）含量最高，黑桑葚（0.39%）次之，白桑葚（0.24%）較低。買買提依明等［4］對新疆和田地區(qū)藥桑葚的研究發(fā)現(xiàn)，藥桑葚汁中的還原糖和總糖含量分別為6.33%和17.55%。孫蓮等［5］對新疆不同桑樹品種，不同地區(qū)的桑葉多糖進(jìn)行含量測定發(fā)現(xiàn)：阿克蘇地區(qū)藥桑桑葉中多糖（以粗多糖計(jì)）在糖類物質(zhì)中的含量高達(dá)50.8%。但對藥桑和黑桑不同部位氨基酸和礦物質(zhì)含量的對比研究較少。本研究主要是針對新疆特色植物藥桑與黑桑不同部位的氨基酸、礦物質(zhì)和生物活性成分含量進(jìn)行對比分析，旨在探明其成分及其含量的差異，為新疆桑資源的開發(fā)利用提供數(shù)據(jù)參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

藥桑葚、藥桑葉、藥桑樹皮、黑桑葚、黑桑葉、黑桑樹皮，于2014年7月20號采自新疆庫車地區(qū)。經(jīng)塔里木大學(xué)邱愛軍副教授鑒定為藥桑，黑桑。桑葚采后-20 ℃冷凍保存，指標(biāo)測定前將桑葚解凍后于55 ℃熱風(fēng)烘24 h，桑果終干基含水率約為0.09 g/g，粉碎后避光保存，備用。桑葉和桑樹皮，自然晾干后粉碎，過100 目篩后于干燥處避光保存，備用。

蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 美國Merck公司；氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)液 美國Sigma公司；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品 上海山浦化工有限公司；甲醇、乙腈均為色譜純，其余試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

2495高效液相色譜儀 美國Waters公司；AS800原子吸收分光光度計(jì) 珀金埃爾默股份有限公司；AFS-9230原子熒光光度計(jì) 北京吉天儀器有限公司；S54紫外分光光度計(jì) 上海棱光技術(shù)有限公司。

1.3方法

1.3.1礦物質(zhì)含量測定

量品前處理：參照吳婷等［6］的方法。

Fe、Zn、Mn、Cu、Ca含量的測定：采用GB/T 23375—2009《蔬菜及其制品中銅、鐵、鋅、鈣、鎂、磷的測定》火焰原子吸收法；Pb含量的測定：采用GB 5009.12—2010《食品中鉛的測定》石墨爐原子吸收法；Cd含量的測定：采用GB/T 5009.15—2003《食品中鎘的測定》；Hg含量的測定：采用GB/T 5009.17—2003《食品中總汞及有機(jī)汞的測定》原子熒光法；As含量的測定：采用GB/T 5009.11—2003《食品中總砷及無機(jī)砷的測定》。礦物質(zhì)含量均以干質(zhì)量計(jì)。

1.3.2生物活性成分含量測定

1.3.2.1前處理方法

參照文獻(xiàn)［7-10］的方法。分別稱取10.000 g粉碎后的桑葉、桑果和桑樹皮量品加入體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液，料液比1∶20（g/mL），溫度80 ℃，提取時間1 h，重復(fù)提取3 次，合并濾液，過濾后濃縮至干，超純水溶解，過D101大孔吸附樹脂柱，先以水洗至無色，得水溶液，備用。

1.3.2.2生物堿含量的檢測

將上述所得水溶液過732陽離子交換樹脂柱，用0.5 mol/L氨溶液洗脫，洗脫液濃縮至干稱質(zhì)量，得生物堿量品。采用酸堿滴定法測生物堿含量［11-13］，按下式計(jì)算：

式中：CNaOH為NaOH濃度/（mol/L）；V空白為鹽酸滴定液的體積/mL；VNaOH為NaOH滴定液的體積/mL；180為哌啶類總生物堿平均相對分子質(zhì)量；m為量品質(zhì)量/g。

1.3.2.3總黃酮含量的檢測

用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液將D101大孔吸附樹脂柱洗至無色，得乙醇溶液，濃縮至干用超純水溶解定容至50 mL，得黃酮待測液。采用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH比色法測定總黃酮含量［14-16］（蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品）。

1.3.2.4多糖含量的檢測

將上述所得水溶液過732陽離子交換樹脂柱，用超純水洗脫得水溶液，濃縮至干以超純水溶解定容至50 mL，得多糖待測液。Molish反應(yīng)和蒽酮-濃硫酸反應(yīng)呈陽性，說明為多糖。采用硫酸-蒽酮法測多糖含量［17-19］（葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品）。生物活性成分含量均以干質(zhì)量計(jì)。

1.3.3氨基酸含量測定

量品前處理參考文獻(xiàn)［20-22］的方法。采用高效液相色譜法測定氨基酸含量。色譜條件：色譜柱：ACCQ·TagTM色譜柱（3.9 mm×150 mm）；流動相A：Waters ACCQ·Tag洗脫液；流動相B：乙腈；流動相C：超純水；熒光檢測激發(fā)波長250 nm，發(fā)射波長395 nm；柱溫37 ℃；流速1 mL/min；進(jìn)量量10 μL。

1.3.4主成分分析

根據(jù)主成分分析方法對6 種不同量品的礦物質(zhì)、生物活性物質(zhì)和氨基酸共29 個指標(biāo)進(jìn)行主成分變量提取，建立綜合評價函數(shù)，得到每個量品的綜合得分及排名。

1.4數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 17.0軟件進(jìn)行顯著性分析（P＜0.05）、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和主成分分析。

2　結(jié)果與分析

2.1藥桑與黑桑不同部位礦物質(zhì)含量的分析

表1　庫車藥桑（黑）不同部位礦質(zhì)元素的含量Table 1 Contents of mineral elements in different parts of mulberry from Kuche

由表1可知，藥桑與黑桑不同部位均含有較豐富的人體所需的礦物質(zhì)元素Ca、Fe，尤其是桑葉中Ca含量高達(dá)120 g/kg。除Cu外，其他元素含量均以藥桑葉的最高，除Zn、Hg、As、Cd，其他元素含量均以黑桑葚的最低；此外，對人體有益的微量元素Cu、Mn、Zn的含量也較豐富，尤其以桑葉中含量最高，可作為桑葉茶開發(fā)利用，其中桑葚中各礦物質(zhì)含量顯著小于葉和皮中的含量。桑葚中的重金屬Hg、As、Cd含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)，但藥桑葚Pb含量略高于國家標(biāo)準(zhǔn)。其原因可能是桑樹種植地附近靠近公路且有化工廠，汽車尾氣和化工廠排放的氣體污染物等導(dǎo)致，該環(huán)境污染也可能導(dǎo)致其他部位Pb含量增高，但并未使其超出國家標(biāo)準(zhǔn)。其中新疆藥桑葉和其他桑葉形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，藥桑葉表面覆蓋一層細(xì)密的絨毛，這可能增大吸收有害粉塵的面積，從而導(dǎo)致藥桑葉的有害金屬含量顯著高于黑桑葉。建議規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化和健康化種植，保證其營養(yǎng)安全、食品安全等。

2.2藥桑與黑桑不同部位生物活性成分的分析

表2　庫車藥（黑）桑不同部位生物堿、黃酮和多糖的含量Table 2 Contents of alkaloids， flavonoids and polysaccharides in different parts of mulberry from Kuche mg/g

實(shí)驗(yàn)中，總黃酮標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為A=11.07C+ 0.004，相關(guān)系數(shù)R2=0.999；多糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為A=0.091C+0.062 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.999。不同量品的含量依此計(jì)算，結(jié)果如表2所示。由表2可知，桑葚中的生物堿和多糖含量均顯著高于桑葉和桑樹皮，但黃酮含量顯著低于桑葉和桑樹皮。此外，還可看出藥桑不同部位生物堿含量顯著高于黑桑相應(yīng)部位，生物堿含量高達(dá)1.393 mg/g；黃酮含量除葉部位，其余部位藥桑也顯著高于黑桑部位，黃酮含量高達(dá)11.999 mg/g，多糖含量黑桑部位均顯著高于藥桑部位，多糖含量高達(dá)337.491 mg/g。曾銳等［23］測定桑葚中生物堿含量較其他部位低，本實(shí)驗(yàn)桑葚中生物堿含量較高的原因可能是，桑葚一般呈紅黑色，在脫色過程中不徹底，酸堿滴定法是以顏色為最終滴定目標(biāo)，造成測定值相對偏大，酸堿滴定法快速方便，但是測定結(jié)果值偏高。

2.3藥桑與黑桑不同部位氨基酸含量的分析

圖1　17 種氨基酸混標(biāo)液相色譜圖Fig.1 LC chromatogram of standard mixture of 17 amino acids

圖2　藥（黑）桑不同部位17 種氨基酸含量液相色譜圖Fig.2 LC chromatogram of 17 amino acids in different parts of mulberry

由圖1可知，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件滿足17 種氨基酸的定量分析。由圖2可知，藥桑和黑桑的3 個部位均含有17 種氨基酸。

表3　庫車藥（黑）桑不同部位氨基酸的含量Table 3 Amino acid contents in different parts of mulberry from Kuche %

如表3所示，從氨基酸種類看，桑中所含氨基酸種類齊全，均檢測到17 種氨基酸，藥桑葚、藥桑葉、藥桑皮、黑桑葚、黑桑葉和黑桑皮的氨基酸總量分別為12.054 0%、13.719 6%、10.559 2%、9.370 4%、10.084 3%和12.737 8%。結(jié)果表明，氨基酸總量因桑種不同而存在顯著性差異，但是必需氨基酸總量所占比例相差不大，其中蛋氨酸和蘇氨酸含量較高，可能是因其長期生長于極端干旱且極冷極熱的新疆沙漠地區(qū)，特殊的環(huán)境造成的。此外，量品中8 種必需氨基酸的含量較高，其順序?yàn)椋核幧Ｈ~＞黑桑皮＞藥桑葚＞藥桑皮＞黑桑葉＞黑桑葚。桑中必需氨基酸總量與氨基酸總量的比值分別為0.690、0.687、0.690、0.702、0.709、0.692，達(dá)到了聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）/世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）提出的蛋白質(zhì)中必需氨基酸與總氨基酸的比值應(yīng)在0.40以上的參考蛋白模式［24］，由此可見桑蛋白是一類比較優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源。

2.4主成分分析

利用數(shù)據(jù)處理軟件SPSS 17.0對不同量品的29 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到各主成分的特征值，方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果如表4所示。

表4　各主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 4 Eigen value and variance contribution ration of each principal component

根據(jù)表4可知，前4 個主成分的特征值大于1，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到97.000%，該累積貢獻(xiàn)率大于85%，說明前4 個主成分能夠代表全部29 個指標(biāo)的大部分信息（97.000%）。因此，將量品的29 個指標(biāo)綜合成4 個主成分。根據(jù)各主成分的載荷矩陣與特征值計(jì)算得到主成分的特征向量如表5所示。

由表5主成分載荷矩陣可知，決定第1主成分大小的主要是Pb、谷氨酸、丙氨酸、胱氨酸、色氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸；決定第2主成分大小的主要是生物堿；決定第3主成分大小的主要是精氨酸、蘇氨酸和纈氨酸；決定第4主成分大小的主要是黃酮、精氨酸和異亮氨酸。

根據(jù)表5構(gòu)建各主成分成分得分與量品各標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值之間的線性關(guān)系式：

第1主成分得分：F1=0.034XZ1+0.050XZ2+0.048XZ3+ 0.036XZ4+0.039XZ5+0.040XZ6+0.050XZ7+0.053XZ8+ 0.045XZ9+0.009XZ10+0.027XZ11-0.037XZ12+0.052XZ13+ 0.046XZ14+0.053XZ15+0.048XZ16+0.041XZ17+0.017XZ18+ 0.033XZ19+0.051XZ20+0.048XZ21+0.052XZ22+0.055XZ23+ 0.031XZ24+0.048XZ25+0.040XZ26+0.039XZ27+ 0.055XZ28+0.055XZ29。

第2主成分得分：F2=-0.150XZ1-0.014XZ2-0.076XZ3-0.106XZ4-0.136XZ5-0.064XZ6-0.034XZ7-0.059XZ8-0.083XZ9+0.181XZ10-0.133XZ11+0.085XZ12+ 0.063XZ13+0.105XZ14+0.059XZ15+0.087XZ16-0.025XZ17+ 0.029XZ18-0.041XZ19+0.081XZ20+0.083XZ21+0.012XZ22+ 0.043XZ23-0.059XZ24+0.092XZ25+0.115XZ26+ 0.042XZ27+0.025XZ28。

第3主成分得分：F3=0.026XZ1+0.108XZ2+0.096XZ3+ 0.117XZ4+0.035XZ5+0.134XZ6+0.096XZ7+0.003XZ8-0.028XZ9+0.054XZ10-0.036XZ11+0.130XZ12+0.048XZ13-0.036XZ14+0.026XZ15-0.067XZ16-0.153XZ17+ 0.186XZ18-0.184XZ19-0.001XZ20+0.023XZ21-0.092XZ22+ 0.004XZ23-0.177XZ24-0.058XZ25-0.087XZ26+ 0.141XZ27+0.024XZ28-0.027XZ29。

第4主成分得分：F4=-0.154XZ1+0.071XZ2-0.024XZ3+0.139XZ4-0.108XZ5-0.066XZ6+0.078XZ7+ 0.037XZ8+0.111XZ9-0.156XZ10-0.335XZ11+0.027XZ12-0.062XZ13-0.098XZ14-0.078XZ15-0.038XZ16+ 0.169XZ17+0.409XZ18+0.206XZ19-0.070XZ20-0.195XZ21+0.075XZ22+0.026XZ23+0.219XZ24-0.044XZ25-0.131XZ26+0.288XZ27+0.015XZ28+0.075XZ29。

表5　各主成分的載荷矩陣和特征向量Table 5 Principal component loadings and eigenvectors

根據(jù)綜合評價函數(shù)中各主成分的系數(shù)為其對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率［25］，建立量品的綜合評價模型：F=0.617F1+ 0.169F2+0.133F3+0.050F4。由該模型計(jì)算可得到6 種量品的綜合評分及排名如表6所示。

表6　不同樣品綜合評價結(jié)果及排序Table 6 Comprehensive scores and ranking of different samples

由表6可知，6 個量品的綜合評分結(jié)果為：藥桑葉＞黑桑皮＞藥桑葚＞藥桑皮＞黑桑葉＞黑桑葚，說明從礦物質(zhì)、生物活性物質(zhì)和氨基酸的主成分分析角度來說，藥桑具有更高的價值。

3　結(jié) 論

新疆特色植物藥桑與黑桑的桑葚、桑葉和桑樹皮中對人體有益的礦質(zhì)元素Ca、Fe、Cu、Mn、Zn的含量較為豐富，其中除Cu外，藥桑葉中礦質(zhì)元素含量最高，差異顯著。藥桑不同部位的礦質(zhì)元素含量普遍顯著高于黑桑不同部位。

藥桑椹中生物堿含量最高，差異顯著，藥桑皮中黃酮含量最高，差異顯著，黑桑葚中多糖含量最高，差異顯著。同時實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示藥桑不同部位的生物堿含量顯著高于黑桑不同部位；黃酮含量除葉部位，其余部位均是藥桑顯著高于黑桑；多糖含量則是黑桑不同部位顯著高于藥桑不同部位。

通過對6 種量品的氨基酸含量進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)桑中含有豐富的氨基酸資源，且氨基酸總量因量品不同也存在顯著性差異。氨基酸總含量順序?yàn)椋核幧Ｈ~＞黑桑皮＞藥桑葚＞藥桑皮＞黑桑葉＞黑桑葚。

主成分分析結(jié)果表明，提取出的4 個主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)97.000%，能夠代表29 個指標(biāo)中大部分（97.000%）信息。通過綜合評分得到藥桑具有更高的價值。不同品種的桑中成分含量有較大差異，開發(fā)利用時應(yīng)注意選取合適的品種。

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Analysis of Nutrient Components and Active Ingredients of Morus nigra L. and M. alba L. var. tatarica in Xinjiang Autonomous Region

WANG He， HAN Aizhi， JIA Qinghua， YANG Ling*
（Xinjiang Production and Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin，College of Life Sciences， Tarim University， Alaer 843300， China）

The fruits， leaves and barks of Morus nigra L. and M. alba L. var. tatarica， two special plants in Xinjiang autonomous region， were analyzed by high performance liquid chromatography （HPLC）， atomic absorption spectrometry，UV spectrophotometry and conventional methods for amino acids， mineral elements， flavonoids， polysaccharides， and alkaloids. The results showed that different plant parts of both mulberry species were rich in a wide variety of amino acids （17 amino acids） with an essential amino acid to total amino acid ratio higher than 0.60， and contained abundant health beneficial mineral elements and bioactive ingredients. Alkaloids， flavonoids and polysaccharides were the most abundant in the fruits and barks of Morus nigra L.， and the fruits of M. alba L. var. tatarica （1.393， 11.999 and 337.491 mg/g on a dry basis），respectively. Four principal components， which had a cumulative variance contribution ratio of 97.000% to the information on 29 initial indexes， were extracted in principal component analysis （PCA）. Morus nigra L. scored higher overall， thereby having higher medicinal value.

amino acids； mineral elements； flavonoids； alkaloids； polysaccharides； principal component analysis （PCA）

10.7506/spkx1002-6630-201608016

R285

A

1002-6630（2016）08-0091-06

2015-08-27

國家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目（31460080）；塔里木大學(xué)校長基金項(xiàng)目（TDZKQN201513）；塔里木大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目（TDGRI201519）

王賀（1987—），男，碩士研究生，主要從事天然產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)與功能研究。E-mail：87353463@qq.com

楊玲（1965—），女，教授，碩士，主要從事天然產(chǎn)物活性成分研究。E-mail：yanglingzj@sina.com

引文格式：