不同生長(zhǎng)期芝麻葉的主要營(yíng)養(yǎng)成分變化和多糖提取物的體外抗氧化研究

李婷婷，苗紅梅，汪學(xué)德*，王東營(yíng)

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 芝麻研究中心，河南 鄭州 450002

芝麻作為一種油料作物，廣泛種植在河南、湖北、山東等地，人們種芝麻、收芝麻，卻往往忽視了芝麻葉的利用價(jià)值。芝麻葉是芝麻生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，富含鈣、鉀、鐵等礦物質(zhì)，氨基酸含量均衡，多酚類、黃酮類物質(zhì)含量豐富，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1]；同時(shí)芝麻葉因口感清爽也具有良好的食用價(jià)值，可涼拌做菜、烙餅、制作芝麻葉面條等；除了鮮食，干芝麻葉和芝麻葉罐頭也是很好的選擇。目前對(duì)芝麻葉的研究主要集中在總黃酮[2]、礦質(zhì)元素[3]、多糖結(jié)構(gòu)[4]等方面，關(guān)于不同生長(zhǎng)期芝麻葉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化以及芝麻葉多糖提取物的體外抗氧化活性研究較少。作者對(duì)不同生長(zhǎng)期芝麻葉的營(yíng)養(yǎng)成分和多糖提取物的抗氧化活性進(jìn)行了分析，為芝麻葉資源的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料為鄭芝13號(hào)、豫芝DW607(以下簡(jiǎn)稱為豫607)的芝麻葉，于不同生長(zhǎng)期在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)原陽(yáng)楊廠基地采摘，用蒸餾水洗凈，自然晾干后置于-20 ℃冰柜保藏待用。

主要試劑：石油醚、濃鹽酸、濃硫酸、氫氧化鈉、正辛醇、丙酮、硼酸、硫酸鉀、五水硫酸銅、甲基紅、溴甲酚綠、苯酚、無水乙醇、95%乙醇、硝酸鋁、醋酸鉀、福林酚、碳酸鈉、甲醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鐵氰化鉀、三氯乙酸、氯化鐵、硫酸亞鐵、水楊酸、過氧化氫、乙酸鈉等均為分析純；福林酚、沒食子酸、葡萄糖、蘆丁:上海麥克林生化科技有限公司，純度為99%以上；1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)、三吡啶基三嗪(TPTZ):美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890B型氣相色譜儀：美國(guó)Agilent公司；FOSS Fibertec TM 2010全自動(dòng)粗纖維儀、FOSS8400全自動(dòng)凱氏定氮儀：丹麥FOSS公司；KQ-300DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；FW-80型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；XMTD-8222型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；UV-6000PC紫外分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；FA2004型電子天平：上海上天精密儀器有限公司；LGJ-18真空冷凍干燥機(jī)：北京市松源華興科技發(fā)展有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 芝麻葉樣品的制備

分別在初花期、盛花期、終花期、成熟期采摘2個(gè)芝麻品種的芝麻葉，用蒸餾水沖洗葉片表面，洗凈后均勻平鋪在樓頂，自然風(fēng)干，干燥芝麻葉經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，過40目篩后備用。

1.3.2 芝麻葉多糖的提取

采用水提醇沉法提取芝麻葉多糖[5]。稱取50 g芝麻葉粉末，經(jīng)過石油醚脫脂、乙醇浸泡除雜后精確稱量，按照料液比為1∶20(g/mL)與去離子水混合放入燒杯中，于85 ℃的電熱恒溫水浴鍋中磁力攪拌3 h，離心、抽濾后收集上清液；將上清液減壓濃縮至合適體積，加入4倍體積的無水乙醇進(jìn)行沉淀并靜置過夜；將離心后得到的沉淀用無水乙醇清洗，經(jīng)過去離子水復(fù)溶、樹脂脫色、透析、冷凍干燥后得到芝麻葉多糖。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 芝麻葉營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定

芝麻葉的蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB/T 5009.5—2016；粗脂肪含量測(cè)定參照GB/T 5009.6—2016；粗纖維含量測(cè)定參照GB/T 5009.10—2003；總糖含量測(cè)定參照硫酸苯酚法[6]；總黃酮含量測(cè)定參照GB/T 20574—2006。

總酚含量測(cè)定參照田文禮等[7]的方法，略有改動(dòng)。取0.5 g左右的粉碎樣品，采用70%的甲醇分3次進(jìn)行提取，每次分別渦旋5 min，超聲20 min，離心5 min，定容至25 mL容量瓶中，放置過夜。取0.3 mL提取液，加入1 mL稀釋的福林酚，混勻后加入3 mL 10%Na2CO3，加蒸餾水至10 mL，靜置2 h后測(cè)吸光度(765 nm)。

芝麻葉中氨基酸含量的測(cè)定：參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測(cè)定》，采用全自動(dòng)氨基酸分析儀測(cè)定芝麻葉中氨基酸的含量。

1.4.2 芝麻葉多糖提取物基本化學(xué)組成的測(cè)定

總糖和蛋白質(zhì)含量的測(cè)定方法同1.4.1。糖醛酸含量的測(cè)定參考俞丹等[8]的方法。

1.4.3 芝麻葉多糖體外抗氧化的測(cè)定

1.4.3.1 總還原能力測(cè)定

芝麻葉多糖提取物的總還原能力參照Ye等[9]方法。

1.4.3.2 DPPH自由基清除能力測(cè)定

芝麻葉多糖提取物的DPPH自由基清除能力測(cè)定采用Wang等[10]和陳兵兵[11]的方法。

1.4.3.3 羥基自由基清除能力測(cè)定

芝麻葉多糖提取物的羥基自由基清除能力用水楊酸法測(cè)定，參考Li等[12]和張晨[13]的方法。

1.4.3.4 總抗氧化能力測(cè)定

芝麻葉多糖的總抗氧化能力采用鐵離子還原力法測(cè)定，參考Kong等[14]和趙文恩等[15]的方法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007、SPSS 21進(jìn)行數(shù)據(jù)間的描述性統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 9.1軟件制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同生長(zhǎng)期芝麻葉的營(yíng)養(yǎng)成分

2.1.1 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)分析

不同生長(zhǎng)期2個(gè)品種芝麻葉營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果見圖1。由圖1(A)可知，2個(gè)品種芝麻葉盛花期粗脂肪含量顯著低于其他3個(gè)生長(zhǎng)期，分別為1.17%、1.12%；脂類廣泛存在于動(dòng)植物組織中，是細(xì)胞膜的重要組分，具有儲(chǔ)能、供能和維持細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能等作用，與植物體光合作用等代謝過程有密切的關(guān)系。芝麻的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的規(guī)律，即前期緩慢，中期加快，后期又變慢。在初花期至盛花期之間，芝麻植株生長(zhǎng)迅速，脂肪在植物體內(nèi)得不到足夠的積累。芝麻生育后期即終花期至成熟期之間，由于芝麻自身營(yíng)養(yǎng)狀況的失調(diào)以及氣溫的降低，芝麻的生長(zhǎng)又變得緩慢[16]。為了增加光吸收及光的利用效率，膜脂的合成速率又緩慢升高[17]。因此出現(xiàn)了圖1(A)中盛花期植物葉片中粗脂肪含量較低的現(xiàn)象。

蛋白質(zhì)是構(gòu)成植物細(xì)胞重要的基本物質(zhì)之一，具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉中粗蛋白含量如圖1(B)所示，隨著生長(zhǎng)期延后，2個(gè)品種芝麻葉粗蛋白含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。其中成熟期的粗蛋白含量顯著低于其他3個(gè)生長(zhǎng)期，分別為19.32%、15.22%。從圖1(B)看出，豫607的粗蛋白含量略高于鄭芝13的。蛋白質(zhì)含量降低的現(xiàn)象可能與植物葉片的成熟和衰老有關(guān)。在植物葉片逐漸成熟和衰老的過程中，一方面是細(xì)胞中的核糖體含量減少，蛋白質(zhì)合成能力降低，而分解速度加快，得不到足夠的積累[18]；另一方面是植物細(xì)胞內(nèi)各種水解酶的活性增高，水解反應(yīng)增強(qiáng)，大多數(shù)蛋白質(zhì)降解[19]。因此出現(xiàn)了圖1(B)中隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，芝麻葉中蛋白質(zhì)含量降低的現(xiàn)象。

粗纖維是植物細(xì)胞壁的重要組成成分，包括纖維素、半纖維素、木脂素等，具有增加糞便量，促進(jìn)腸蠕動(dòng)，預(yù)防腸癌發(fā)生等作用。不同生長(zhǎng)期芝麻葉粗纖維含量的變化見圖1(C)，2個(gè)品種芝麻葉盛花期粗纖維含量顯著高于其他3個(gè)生長(zhǎng)期，分別為10.66%、9.70%。這種結(jié)果的出現(xiàn)可能與芝麻莖葉的干物質(zhì)積累量有關(guān)，在芝麻生長(zhǎng)前期，芝麻莖葉的干物質(zhì)積累量一直處于快速增長(zhǎng)的狀態(tài)，在盛花期時(shí)達(dá)到最大，隨后因?yàn)榇罅枯艄纳梢约爸仓曛邢虏咳~片的脫落，莖葉干物質(zhì)質(zhì)量逐漸降低，有少數(shù)品種在后期又出現(xiàn)小幅度反彈[20]。因此，隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，芝麻葉中粗纖維含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。

圖1 不同生長(zhǎng)期芝麻葉中主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化

由圖1(D)可知，總糖含量隨著芝麻生長(zhǎng)期延后呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，2個(gè)品種成熟期芝麻葉總糖含量顯著高于其他3個(gè)生長(zhǎng)期，分別為14.62%、15.28%。這是因?yàn)樵谌~片生長(zhǎng)初期，葉綠素含量較低，光合速率較低，總糖含量也較低，后來隨著葉片的生長(zhǎng)發(fā)育，結(jié)構(gòu)逐漸完善，葉綠素含量不斷增加，凈光合速率不斷增加，總糖含量也因此增加。

由圖1(E)可以看出，隨著生長(zhǎng)期的延后，總黃酮含量逐漸升高，至成熟期，二者的總黃酮含量分別由初花期的12.43 mg/g、12.16 mg/g上升為31.40 mg/g、30.90 mg/g。2個(gè)品種芝麻葉總黃酮含量變化趨勢(shì)一致，這是因?yàn)樵诔跗?，植物生長(zhǎng)發(fā)育旺盛，黃酮類物質(zhì)容易積累，因此出現(xiàn)芝麻葉中黃酮類物質(zhì)含量迅速增加，在后期植物生長(zhǎng)緩慢，黃酮類物質(zhì)也是處于不斷積累的狀態(tài)，但積累的速度卻低于前期，這與楸樹葉中黃酮類化合物的變化一致[21]。

植物多酚具有抗氧化、抗衰老、抗菌、抗病毒等生物活性，主要存在于植物的葉、皮、根中。劉利娥等[22]研究了芝麻葉多酚的提取工藝與體外抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)在最適條件下，芝麻葉中的多酚物質(zhì)的提取率可達(dá)45.89 mg/g，且具有一定的抗氧化活性。不同生長(zhǎng)期芝麻葉中多酚的含量如圖1(F)所示，隨著生長(zhǎng)期的延后，2個(gè)品種芝麻葉的多酚含量呈現(xiàn)無規(guī)律的變化。與其他2個(gè)生長(zhǎng)期相比，2個(gè)品種芝麻葉均是盛花期和成熟期多酚含量相對(duì)較高，這可能與植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)以及自身的生長(zhǎng)狀況有關(guān)。

2.1.2 氨基酸

2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉中氨基酸種類及含量見表1。除色氨酸在濃鹽酸水解過程中被分解而未能被測(cè)定外，在芝麻葉中共檢測(cè)到17種氨基酸，隨著生長(zhǎng)期延后，各生長(zhǎng)期芝麻葉中氨基酸含量變化并不明顯，其中豫607和鄭芝13均是盛花期和成熟期芝麻葉的總氨基酸含量略低于其他2個(gè)生長(zhǎng)期。2個(gè)品種各生長(zhǎng)期芝麻葉中人體必需氨基酸(EAA)含量在8.0%左右，占氨基酸總量的40%左右，EAA/NEAA在0.6左右，這與劉利娥[23]等所測(cè)芝麻葉氨基酸含量基本一致。1973年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織與世界衛(wèi)生組織推薦的理想蛋白質(zhì)模式認(rèn)為EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA在0.6以上為質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)氨基酸組成。由此可見，各生長(zhǎng)期芝麻葉的蛋白質(zhì)氨基酸組成基本接近這一模式的要求，是較為理想的蛋白質(zhì)氨基酸組成。

氨基酸不僅具有各種生理功能，少數(shù)幾種氨基酸還具有使食物富含鮮味和甜味等風(fēng)味的作用[24]，谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和甘氨酸這6種可以呈現(xiàn)出特殊風(fēng)味的氨基酸常被稱為呈味氨基酸[25]。2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉中鮮味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)均是初花期的含量較高。2個(gè)品種芝麻葉中呈味氨基酸含量與總氨基酸含量變化趨勢(shì)一致，在初花期時(shí)芝麻葉中呈味氨基酸含量最高，分別為11.43%、11.75%，占總氨基酸的52%、50%。因此，推測(cè)初花期的芝麻葉口味較為鮮美，適合作為一種野生食品資源。

2.2 不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的基本化學(xué)組成

經(jīng)過熱水浸提得到的芝麻葉多糖為棕色絮狀固體。表2為2個(gè)品種4個(gè)生長(zhǎng)期的芝麻葉多糖提取物的化學(xué)組成成分，可以看出，芝麻葉多糖的提取率在4%左右，可以進(jìn)一步改善提取條件進(jìn)行提取。2個(gè)品種各生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的總糖含量為70%左右，蛋白質(zhì)含量為5%左右，糖醛酸含量為15%左右，可以推測(cè)所提取的芝麻葉多糖存在多糖與蛋白的結(jié)合。

2.3 不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的體外抗氧化分析

2.3.1 DPPH自由基的清除能力

2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物對(duì)DPPH自由基清除能力如圖2所示，4個(gè)生長(zhǎng)期的芝麻葉多糖提取物均具有一定的DPPH自由基清除能力。由圖2還可以明顯地看出，2個(gè)品種均是盛花期的芝麻葉多糖提取物DPPH自由基清除能力較好，在1～6 mg/mL之間，隨多糖質(zhì)量濃度升高，自由基清除能力增加迅速，在6～10 mg/mL之間，自由基清除能力逐漸趨于平穩(wěn)。

2.3.2 總還原能力

2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的總還原能力結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，在1～10 mg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的還原能力隨著質(zhì)量濃度的增加而增加，并呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系。在質(zhì)量濃度大于8 mg/mL時(shí)，芝麻葉多糖提取物的總還原能力增幅變大，且盛花期的芝麻葉多糖提取物的總還原能力高于其他3個(gè)生長(zhǎng)期。

表1 不同生長(zhǎng)期芝麻葉氨基酸含量

表2 芝麻葉多糖提取物基本化學(xué)成分及其水溶性

2.3.3 總抗氧化能力

2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的總抗氧化能力如圖4所示，由圖4可以看出，2個(gè)品種芝麻葉多糖提取物的總抗氧化能力隨著質(zhì)量濃度的增加而增加，且2個(gè)品種均是成熟期和盛花期的芝麻葉多糖提取物的總抗氧化能力優(yōu)于其他2個(gè)生長(zhǎng)期，其中鄭芝13的成熟期芝麻葉多糖提取物的總抗氧化能力顯著高于其他3個(gè)生長(zhǎng)期。

2.3.4 羥基自由基清除能力

羥基自由基的清除能力是反映藥物抗氧化作用的重要指標(biāo)[10]。2個(gè)品種不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的羥基自由基清除能力如圖5所示。由圖5可以看出，隨著多糖質(zhì)量濃度的增加，樣品的羥基自由基清除率也隨之增加，且2個(gè)品種均是成熟期和盛花期芝麻葉多糖提取物的羥基自由基清除率高于其他2個(gè)生長(zhǎng)期。

圖2 不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的DPPH自由基清除能力

圖3 不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的總還原能力

圖4 不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的總抗氧化能力

3 結(jié)論

2個(gè)品種芝麻葉盛花期的粗脂肪相對(duì)含量低于其他3個(gè)生長(zhǎng)期，而粗纖維含量高于其他3個(gè)生長(zhǎng)期；隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，2個(gè)品種芝麻葉的粗蛋白含量逐漸降低，總糖含量和總黃酮含量逐漸上升，而總酚含量變化并不明顯。

圖5 不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的羥基自由基清除能力

芝麻葉氨基酸成分齊全，含量豐富，配比合理，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值，必需氨基酸的比例合理，是很好的蛋白質(zhì)氨基酸組成，易被人體吸收，其中初花期的芝麻葉呈味氨基酸含量較高，口味較為鮮美，適合作為野生食品資源。

不同生長(zhǎng)期芝麻葉多糖提取物的體外抗氧化結(jié)果表明，2個(gè)品種盛花期的芝麻葉多糖提取物的DPPH自由基清除能力和總還原能力優(yōu)于其他3個(gè)生長(zhǎng)期，成熟期和盛花期的芝麻葉多糖提取物的總抗氧化能力和羥基自由基清除能力高于其他2個(gè)生長(zhǎng)期。因此，可以將盛花期和成熟期的芝麻葉多糖提取物進(jìn)行進(jìn)一步的生物活性研究，以發(fā)現(xiàn)其潛在的生理功能，為芝麻葉的開發(fā)利用提供依據(jù)。