不同生姜品種抗氧化活性的比較

王向東 ，王永存 ，馬艷芝 ，付麗軍 ，宋玥 ，馬毅超

（1.唐山市農(nóng)業(yè)科學研究院，河北唐山 063000；2.唐山師范學院生命科學系，河北唐山 063000）

生姜（Zingiber officinale Rosc.）為姜科姜屬草本植物，其地下肥大的肉質根莖為食用器官[1]。生姜作為藥食同源的植物，擁有悠久的種植歷史。生姜營養(yǎng)豐富，除含有碳水化合物、蛋白質、多種維生素和礦物質外，還含有姜辣素、姜油酮、姜烯酚、姜醇等，具有特殊的芳香和辛辣味[2]。目前關于生姜的研究非常廣泛，主要集中在栽培技術[3]、種質資源多樣性分析[4]、成分提取[5]、藥效價值[6]等方面?？寡趸允侵冈诘蜐舛认掠行У匮泳徎蜃柚沟孜镅趸哪芰?，開發(fā)天然物質來源的抗氧化劑成為近年來科學研究的熱點之一[7]。生姜及其提取物具有明顯的抗氧化、清除自由基的作用。前人在生姜抗氧化性的研究中做了很多工作，重點集中在某一成分物質的提取及其抗氧化活性的研究上，如生姜多糖[8]、粗黃酮[9]、姜精油[10]、生姜糖蛋白[11]等。越來越多的研究顯示生姜的抗氧化性應該作為生姜品質的衡量指標之一。

我國生姜種質資源豐富，栽培面積、總產(chǎn)量、總出口量均居世界第一。在北方，河北省是產(chǎn)姜大省之一，唐山市大姜產(chǎn)量占河北省總產(chǎn)量的80%左右。本研究選用自育的冀姜系列品種（5個）以及山東娃娃姜、昌邑大姜和安徽銅陵大姜，共計8個試驗材料，進行常規(guī)栽培，收獲后對8個姜品種采用DPPH法、水楊酸法、鄰苯三酚自氧化法、鰲合離子法4種不同測定方法進行抗氧化性分析，并利用隸屬函數(shù)法對不同姜品種的抗氧化性進行綜合評價，旨在篩選出抗氧化能力強的生姜品種，為生姜新品種的選育和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料生姜1～8號分別為：冀姜1、冀姜2、山東娃娃姜、安徽銅陵大姜、冀姜5，山東昌邑大姜、冀姜7、冀姜18，冀姜系列品種為自育品種。

1.2 方法

分別于2016年、2017年3月將生姜品種種植于河北省唐山市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗基地，土質為砂壤土，隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積4.5m×10m，8個品種，每個品種3次重復，常規(guī)大田管理，10月中旬收獲根莖，儲藏、備用。分別采用不同的方法，測定8種供試材料的抗氧化性。

1.3 抗氧化性測定方法

1.3.1 鰲合金屬離子

采用分光光度法測定鰲合金屬離子能力[12]。稱取生姜新鮮根莖0.5g，按照固液比1∶10加入無水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，4000r/min離心15min，上清液為測定液。將待測液加液后，在25℃水浴20min，測定562nm時吸光度值，按如下公式計算：

Fe2+鰲合率（%）=

式中，A0—1mL蒸餾水+3.7mL蒸餾水+0.1mLFeCl2+0.2mL菲洛嗪在562nm時吸光度值；

A1—1mL樣品液+3.7mL蒸餾水+0.1mL FeCl2+0.2mL菲洛嗪在562nm時吸光度值；

A2—1mL樣品液+3.7mL蒸餾水+0.1mL蒸餾水+0.2mL菲洛嗪在562nm時吸光度值。

1.3.2 鄰苯三酚自氧化法測定

采用分光光度法測定超氧陰離子自由基清除率[13]。稱取生姜鮮樣0.5g，按照固液比1∶10加入無水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，然后4000r/min離心15min，得上清液為樣品液。取Tris-HCl 4.5mL，在25℃條件下水浴20min，加入樣品液1mL和鄰苯三酚0.4mL，混勻后在25℃條件下水浴5min，再加入1mLHCl終止反應，同時對照組以蒸餾水代替樣品液，以蒸餾水為空白對照，測定其在299nm時的吸光度值，并計算O·清除能力。

O·清除率（%）=

式中，A0—空白對照，4.5mL Tris-HCl+1mL蒸餾水+0.4mL鄰苯三酚+1mLHCl在299nm處的吸光值；

AX—測定樣品，4.5mLTris-HCl+1mL樣品液+0.4mL鄰苯三酚+1mLHCl在299nm處的吸光值。

1.3.3 DPPH法測定

采用分光光度法測定DPPH自由基清除率[14]。稱取生姜鮮樣0.5g，按照固液比1∶10加入無水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，然后4000r/min離心15min。取上清液1mL于試管中，加入10mL甲醇，混勻得樣品液。

按照下述要求，并在25℃條件下水浴20min，以蒸餾水為空白對照，測定其在517nm時的吸光度值，并計算DPPH清除能力。

DPPH·清除率（%）=

式中，A1—8mL樣品+4mL DPPH在517nm時的吸光度值；

A2—8mL樣品+4mL95%乙醇在517nm時的吸光度值；

A3—8mL蒸餾水+4mL DPPH在517nm時的吸光度值。

采用分光光度法測定羥基自由基清除率[14]。稱取生姜鮮樣0.5g，按照固液比1∶10加入無水乙醇5mL研磨成漿，移入離心管，然后4000r/min離心15min。取上清液1mL于試管中，加入10mL甲醇，混勻的得樣品液。按照下述要求，以蒸餾水為空白對照，測定其在510nm時的吸光度值，并計算羥基自由基清除能力。

OH-·清除率（%）=

式中，As—0.5mL水楊酸 +0.5mL FeSO4+5.0mL H2O2+1.0mL樣品在510nm時的吸光度值；

Ab—0.5mL水 楊 酸 +0.5mL蒸 餾 水 +5.0mL H2O2+1.0mL樣品在510nm時的吸光度值；

Ac—0.5mL水楊酸+0.5mLFeSO4+5.0mLH2O2+1.0mL蒸餾水在510nm時的吸光度值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)處理作圖，SPSS 19.0對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，隸屬函數(shù)分析法對試驗數(shù)據(jù)進行綜合分析[14]。

2 結果與分析

2.1 不同生姜品種清除DPPH自由基能力的比較

不同生姜品種均呈現(xiàn)出較高的DPPH清除率，均超過了70%（見圖1）。清除率最高的為冀姜18，清除率為91.78%，安徽銅陵大姜最低為70.93%，二者之間相差20.85%；其他品種清除率介于二者之間，均超過了80%，依次為山東昌邑大姜85.12%，冀姜2號84.99%，冀姜1號84.89%，山東娃娃姜84.42%，冀姜5號和冀姜7號分別是83.88%和82.64%。

圖1 8個生姜品種的DPPH自由基清除率比較Table 1 The comparison of DPPH free radical-scavening rate of 8 ginger varieties

2.2 不同生姜品種清除羥基自由基能力的比較

圖2 8個生姜品種的羥基自由基清除率比較Table 2 The comparison of hydroxyl free radical-scaveing rate of 8 ginger varieties

不同生姜品種羥自由基清除能力比較見圖2（見上頁）。由圖知，8個供試品種均呈現(xiàn)出較高的抗氧化能力，羥自由基的清除率均在70%以上，其中最高的為冀姜5號，羥自由基清除率為85.02%，其次為山東昌邑大姜84.98%，山東娃娃姜83.26%，冀姜1號82.65%，安徽銅陵大姜81.52%，以上5個品種羥自由基清除率均在80%以上；還有三個品種羥自由基的清除率介于80%～70%之間，其中最低的為冀姜7，清除率為71.89%，冀姜18為72.61%，冀姜2號為78.61%。

2.3 不同生姜品種清除超氧陰離子自由基能力的比較

圖3 8個生姜品種的超氧陰離子自由基清除率比較Table 3 The comparison of rate of superoxide anion radical－scavening rate of 8 ginger varieties

不同生姜品種清除超氧陰離子自由基能力的比較如圖3所示，8個供試生姜品種表現(xiàn)差異較大。清除率最高的是冀姜5，達到46.239%；其次是山東娃娃姜，為43.134%；山東昌邑大姜和冀姜7排在第3和第4位，均超過了40%，最低的是冀姜1，為20.647%，最高清除率和最低清除率二者相差一倍還多。

2.4 不同生姜品種鰲合金屬離子能力的比較

不同生姜品種鰲合金屬離子能力差異較大（如圖4），最大的為安徽銅陵大姜65.84%，其次是冀姜2號59.87%，排在第3的是冀姜18為56.41%，二者鰲合率均在50%以上。第4的是冀姜7為43.23%；冀姜5號、山東娃娃姜、山東昌邑大姜的金屬鰲合率均在20%以上，分別是26.04%、23.26%和20.39%；最低的是冀姜1，為12.50%。最高金屬離子鰲合率（安徽銅陵大姜）超過最低（冀姜1號）47.37%，是其的4倍多，二者之間差異很大。其他品種介于二者之間，但是差異也較大。

圖4 8個生姜品種的鰲合金屬離子能力比較Table 4 The comparison of ferrous ion chelating activity of 8 ginger varieties

表1 8個生姜品種抗氧化活性的綜合評價Table 1 Comprehensive evaluation of antioxidant activity in 8 kinds of gingers

2.5 利用隸屬函數(shù)對抗氧化能力進行綜合評價

隸屬函數(shù)法是根據(jù)模糊數(shù)學的原理，利用隸屬函數(shù)進行綜合評估。在本文中，用不同測定方法對8個生姜品種進行了抗氧化能力的測定，結果各不相同，這不利于對不同品種生姜抗氧化能力的綜合評價。用隸屬函數(shù)法得出了不同生姜品種的抗氧化活性之間存在差異，其隸屬函數(shù)值越大，說明該品種的綜合評價值越高。

本文利用不同的抗氧化活性測定方法進行測定，再利用隸屬函數(shù)法進行綜合評價，結果如表1（見上頁）。由表1可以看出，供試材料的抗氧化能力的排序，由強到弱為：冀姜5＞山東昌邑大姜＞山東娃娃姜＞冀姜2＞安徽銅陵大姜＞冀姜18＞冀姜7＞冀姜1。

3 小結

前人研究得出，抗氧化活性主要表現(xiàn)在抑制脂質的氧化降解、清除自由基、抑制促氧化劑和還原能力等方面[15]。目前有大量的實驗在進行生姜抗氧化能力的測定?？寡趸臋C理不同，其體外測定抗方法又有多種，單一的抗氧化能力的測定方法各有利弊，到目前沒有一種方法可以作為測定抗氧化性的標準方法。有學者統(tǒng)計，抗氧化能力測定出現(xiàn)頻率最高的10種方法包括：DPPH、羥自由基、超氧自由基、ABTS、FRAP、ORAC、總酚估計法、TBARS法、硫酸氰鐵法、鰲合金屬離子[16]。本文選用了其中的4種方法進行供試品種的抗氧化能力的比較。利用隸屬函數(shù)法能行綜合評價，結果發(fā)現(xiàn)供試材料中由強到弱為：冀姜5＞山東昌邑大姜＞山東娃娃姜＞冀姜2＞安徽銅陵大姜＞冀姜18＞冀姜7＞冀姜1，可見冀姜5和冀姜2可以作為生姜新品種選育中倍加關注的品種。不同方法對于供試材料的抗氧能力的測定結果不盡相同，可能是由于生姜體內活性物質較多，不同方法測定的抗氧化成分不同造成。

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