富硒和非富硒雪櫻子中健康有益成分的對比分析

韓文娜，李喜貴，劉 煥，李 咪，靳登鵬，繆回春，李中意，朱思俞，柳春紅,*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東省食品質(zhì)量安全重點實驗室，廣東 廣州 510642；2.廣東中普微量元素科技有限公司，廣東 廣州 510070；3.一輩子（廣東）健康產(chǎn)業(yè)有限公司，廣東 廣州 510070；4.廣州市中科微量元素科學研究院，廣東 廣州 510070）

雪櫻子屬1 a生莧科植物，學名尾穗莧（Amaranthus caudatusL.），別名仙人谷、老槍谷，源于溫帶、亞熱帶及熱帶地區(qū)[1]。雪櫻子在我國各地均有分布。作為藥食兩用的雪櫻子具有極其重要的營養(yǎng)價值[2]，其葉子中富含維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等基本營養(yǎng)成分，可以作為蔬菜食用[3]，花籽粒中富含傳統(tǒng)谷物中缺乏的賴氨酸，可以當作谷類食物食用[4]。除此之外，雪櫻子還含有多種生物活性化學成分，如多酚類、三萜皂苷類、生物活性肽、植物甾醇類[5-7]等。這些活性成分賦予雪櫻子特殊的功能特性，使其具有清除自由基、抵抗活性氧，發(fā)揮抗氧化的作用；也有刺激免疫系統(tǒng)，發(fā)揮抗腫瘤的作用；還有降低血糖血脂水平，改善高血壓、糖尿病等作用[8-10]。

硒作為生物體必需的微量元素，是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成部分，可以保護機體抵御疾病、延緩衰老，在人體抗氧化機制中發(fā)揮關(guān)鍵作用[11]。硒缺乏會導致克山病、心臟病以及人體免疫機能的紊亂[12]，只靠天然食品補硒很難從根本上改善貧硒地區(qū)的硒缺乏狀況，而富硒產(chǎn)品的開發(fā)可作為補充硒元素的一個較好來源[13]，而且富含硒的食物也可以作為功能食品[14]。因此，在植物中補充硒元素不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無機硒向有機硒的轉(zhuǎn)化[15]，增加硒含量，而且有研究表明硒元素還可以促進總多酚、總黃酮、礦物質(zhì)等含量的積累[16-19]，可以從根本上提高其健康有益成分[20]。近年來，富硒植物的開發(fā)研究已在世界各地范圍內(nèi)廣泛開展，鮮見文獻報道富硒雪櫻子體內(nèi)的生物活性成分及其功能作用。因此本研究通過對比富硒及非富硒雪櫻子的活性成分如多酚、黃酮、礦物質(zhì)的含量，以期為富硒雪櫻子及其制品的開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雪櫻子種植于廣州江門地區(qū)，富硒雪櫻子通過噴施由一輩子（廣東）健康產(chǎn)業(yè)有限公司提供的“微營譜”牌植物硒營養(yǎng)液進行富硒處理，非富硒雪櫻子則不做任何處理。成熟后整株采摘，避光低溫保存。將雪櫻子的根、莖、葉、花4 個部位分別處理干凈后，置于真空冷凍機中凍干處理，使用粉碎機研磨至粉末狀，過60 目篩。粉末狀樣品裝入密封袋放入-20 ℃冰箱保存，備用。

沒食子酸（純度98%）、蘆丁（純度98%） 北京索萊寶科技有限公司；福林-酚試劑 美國Sigma公司；甲醇、乙腈、甲酸（均為色譜純） 梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司；氫氧化鈉、鹽酸（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；碳酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁（均為分析純） 天津科密歐試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Scientz-100F真空冷凍機 寧波新芝生物科技股份有限公司；300VDE超聲波清洗機 江蘇昆山超聲儀器有限公司；RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠；Nexera X2超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（ultrahigh performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS）儀 日本島津有限公司；Milli-Q超純水儀 美國Millipore公司；1260/7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）儀 安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 UPLC-MS/MS定性定量分析

樣本預處理：稱取100 mg雪櫻子粉末，溶解于1.2 mL 70%甲醇提取液中；將溶解后的樣品置于4 ℃冰箱過夜，期間渦旋6 次，提高提取率；12 000 r/min離心10 min后，吸取上清液，用微孔濾膜（0.22 μm）過濾樣品，并保存于進樣瓶中，用于UPLC-MS/MS分析。

UPLC條件：色譜柱：SB-C18（2.1 mm×100 mm，1.8 μm）；流動相：A相為超純水（加入0.1%甲酸），B相為乙腈（加入0.1%甲酸）；洗脫梯度：0.00 min，95% A，5% B；0.00～9.00 min，95%～5% A，5%～95% B；5% A，95% B，保持1 min；10.00～11.10 min，5%～95% A，95%～5% B；并以5% B平衡至14 min；流速0.35 mL/min；柱溫40 ℃；進樣量4 μL。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源溫度550 ℃，質(zhì)譜電壓5 500 V（正模式）/-4 500 V（負模式），氣簾氣壓力25 psi，碰撞誘導電離參數(shù)設(shè)置為高。在三重四極桿中，每個離子對是根據(jù)優(yōu)化的去簇電壓和碰撞能進行掃描檢測。

1.3.2 多酚含量測定

樣品提?。簻蚀_稱取100 g雪櫻子粉末，用70%乙醇溶液以1∶25（g/mL）的物料比超聲浸提，浸提時間90 min，濾渣重復超聲提取2 次，合并提取液進行真空抽濾，而后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去乙醇，將獲得的濃縮液定容至100 mL，待測備用[21]。

采用福林-酚法測定雪櫻子粗提液中多酚含量[22]。

標準曲線的建立：準確稱取沒食子酸標準品10 mg，用70%乙醇溶液定容10 mL，得到1 mg/mL的沒食子酸標準母液。將母液依次稀釋成0、50、100、150、200、250、300、350、400 μg/mL的標準液。分別取125 μL的標準液加入125 μL的福林-酚試劑，混合后避光靜置6 min，加入7% Na2CO3溶液（1.25 mL），用水調(diào)至3 mL，避光放置90 min，于波長760 nm處測定吸光度，以吸光度為縱坐標，沒食子酸質(zhì)量濃度為橫坐標，繪制標準曲線。

樣品測定：將雪櫻子粗提液樣品稀釋100 倍后，取125 μL樣品液按上述步驟測定吸光度，以標準曲線回歸方程計算雪櫻子粗提液中多酚含量。

1.3.3 黃酮含量測定

樣品提?。和?.3.2節(jié)。

采用NaNO2-Al(NO3)3法測定雪櫻子粗提液中黃酮含量[23]。

標準曲線的建立：準確稱取蘆丁標準品12 mg，用70%乙醇溶液定容至100 mL，得到0.12 mg/mL的蘆丁標準母液。將母液依次稀釋成0、24、48、72、96、120 μg/mL的標準液。分別取5 mL的標準液加入5% NaNO2溶液0.3 mL，混合后靜置6 min，加入10% Al(NO3)3溶液0.3 mL，混合后靜置6 min，在加入4% NaOH溶液4 mL，最后加70%乙醇溶液0.4 mL，搖勻后放置15 min，于波長510 nm處測定吸光度，以吸光度為縱坐標，蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標，繪制標準曲線。

樣品測定：將雪櫻子粗提液樣品稀釋100 倍后，取5 mL樣品液按上述步驟測定吸光度，以標準曲線回歸方程計算雪櫻子粗提液中黃酮含量。

1.3.4 礦物質(zhì)含量的測定

鈣、鐵、鋅、硒、銅、鉬、鈷、鉻等微量元素參考GB 5009.268—2016《食品中多元素的測定》ICP-MS法測定。

樣本預處理：準確稱取300 mg樣品粉末于消解罐中，加入6 mL硝酸，2 mL過氧化氫搖勻，加蓋放置過夜，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解，待消解完成，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐放在控溫電熱板上加熱30 min，用水定容至25 mL，混勻備用，同時做空白實驗。

ICP-MS儀器工作條件：射頻功率1 548.6 W；等離子體氣流速13.9 L/min；載氣流速1.1 L/min；輔助氣流速0.8 L/min；霧化室溫度2 ℃；采樣深度5 mm；泵速40.0 r/min；掃描方式為跳峰；重復次數(shù)3 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進行原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析和相關(guān)分析，GraphPad Prism 8.0.1軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 UPLC-MS/MS定性定量結(jié)果

色譜與質(zhì)譜聯(lián)用實現(xiàn)了從利用色譜進行物質(zhì)分離到利用質(zhì)譜進行物質(zhì)鑒定的整個流程，其中UPLC-MS/MS能夠準確定性定量[24]。本研究選取富硒雪櫻子樣品，基于廣泛靶向代謝組技術(shù)的代謝分析，共檢測到725 個代謝物。圖1中多反應(yīng)監(jiān)測（multiple response monitoring，MRM）模式代謝物檢測多峰圖展示了樣本中能夠檢測到的物質(zhì)，每個不同顏色的質(zhì)譜峰代表檢測到的一個代謝物。

圖1 MRM代謝物檢測多峰圖（A）和混合樣品質(zhì)譜分析總離子流圖（B）Fig.1 MRM chromatogram of metabolites in Se-enriched ACL (A) and total ion current chromatogram of mixed standards (B)

將檢測到的725 種代謝物歸類總結(jié)為12大類物質(zhì)（表1）。從雪櫻子中鑒定出酚酸類140 種、脂質(zhì)137 種、有機酸91 種、氨基酸及其衍生物85 種、黃酮類84 種、核苷酸及其衍生物50 種、生物堿35 種、木脂素及香豆素20 種、萜類14 種、糅質(zhì)4 種、醌類4 種、其他類61 種等生物活性成分，雪櫻子作為藥食兩用具有多種生理功能[25]。

表1 UPLC-MS/MS鑒定出的主要代謝物Table 1 Major metabolites identified by UPLC-MS/MS

續(xù)表1

續(xù)表1

2.2 活性成分含量對比分析

如表2所示，富硒后雪櫻子根、莖、葉、花部位的多酚含量顯著升高，其中根、葉、花部位多酚含量差異極顯著（P＜0.01），莖部差異顯著（P＜0.05），并且雪櫻子在富硒后葉片中的含量最高，達到了（13 272.1±106.6） mg/kg。表明富硒處理明顯提升了雪櫻子各部位中多酚的表達。同時經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，富硒雪櫻子根、莖部位的黃酮含量變化不顯著（P＞0.05），葉、花部位的黃酮含量變化極顯著（P＜0.01）。其中富硒后雪櫻子葉片中的黃酮含量最高，為（3 551.7±42.6）mg/kg，表明富硒處理明顯促進了雪櫻子葉片中黃酮的表達。

表2 雪櫻子多酚、黃酮含量檢測結(jié)果Table 2 Contents of polyphenols and flavones in Se-enriched and non-Se-enriched ACL

2.3 礦物質(zhì)含量對比分析

通過ICP-MS測定鈣含量，從圖2A可以看出，雪櫻子富硒后可促進鈣元素的吸收，其中葉片含量最高，達到34 481 mg/kg，鈣含量增長39.5%；根部鈣含量次之，為10 125 mg/kg，相比于非富硒雪櫻子，差異變化較大。富硒后花中鈣含量為9 663 mg/kg，莖部含量最少為5 138 mg/kg，相比于非富硒雪櫻子，差異變化較小，表明富硒處理對雪櫻子的根、葉部位影響較大，對花和莖部位影響較小。

圖2 雪櫻子礦物含量檢測結(jié)果Fig.2 Mineral contents in Se-enriched and non-Se-enriched ACL

由圖2B可知，雪櫻子根、莖、花部位的鐵元素在富硒后，含量表達均減少，而只有葉片中的鐵含量由非富硒的137 mg/kg上升到富硒的160 mg/kg，鐵含量增長16.8%表明富硒促進了雪櫻子鐵含量從其他部位向葉片的遷移。由圖2C、D可以看出，鋅元素在富硒雪櫻子的根、莖、葉、花四部位中的表達普遍下降，葉片中鋅含量降低76.4%，表明富硒降低了雪櫻子中的鋅含量。銅元素在富硒雪櫻子的根、莖、葉、花四部位中的表達普遍上升，并且葉片中的銅含量由非富硒的2.39 mg/kg上升到富硒的9.5 mg/kg，銅含量增長297.5%，表明富硒促進了雪櫻子葉片中銅元素的表達。

從圖2E、F發(fā)現(xiàn)，硒元素在富硒雪櫻子中的含量表達均提高，并且葉片中的硒含量由非富硒的0.34 mg/kg上升到富硒的3.91 mg/kg，硒含量增長1 050.0%。鉬元素在富硒雪櫻子的葉、花部位中的表達上升，并且葉片中鉬含量由非富硒的0.28 mg/kg上升到富硒的0.59 mg/kg，鉬含量增長110.7%，表明富硒促進了雪櫻子葉片中鉬元素的表達。由圖2G、H可知，鈷元素在富硒雪櫻子根和葉中的含量表達上升，并且葉片中的鈷含量由非富硒的0.03 mg/kg上升到富硒的0.12 mg/kg，鈷含量增長300.0%，表明富硒促進了雪櫻子葉片中鈷元素的表達。雪櫻子根部鉻含量由非富硒的4.78 mg/kg下降為富硒的0.21 mg/kg，葉片中的鉻含量由非富硒的0.39 mg/kg上升到富硒的1.2 mg/kg，鉻含量增長207.7%，含量差異變化較大。但同時也發(fā)現(xiàn)鉬、鈷、鉻等微量元素在富硒雪櫻子的其他部位中的含量變化較小，還有一些微量元素低于檢出限。但總體結(jié)果表明富硒雪櫻子的微量元素含量在根部表達減少，在葉片中表達升高。

2.4 富硒雪櫻子與有益成分含量的相關(guān)性分析

如表3所示，多酚與黃酮、礦物質(zhì)含量表現(xiàn)為正相關(guān)，且與黃酮、鉬顯著相關(guān)（P＜0.01）；黃酮與礦物質(zhì)含量正相關(guān)，且黃酮與鉬顯著相關(guān)（P＜0.05）；鈣與礦物質(zhì)正相關(guān)，且與銅顯著相關(guān)（P＜0.01），與硒、鉻顯著相關(guān)（P＜0.05）；鐵、鋅與礦物質(zhì)含量正相關(guān)，但鋅與鈷含量呈負相關(guān)；銅與硒顯著相關(guān)（P＜0.05）；硒與鉬顯著相關(guān)（P＜0.05）；鉬與鈷正相關(guān)。

表3 富硒雪櫻子與有益成分含量間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of health-benefiting components in Se-enriched ACL

3 討 論

通過UPLC-MS/MS驗證發(fā)現(xiàn)，富硒雪櫻子中不僅富含多酚類、三萜皂苷類、植物甾醇類、生物活性肽等多種生物活性成分，還含有豐富的鈣元素及人體必需微量元素[26]。作為一種新型選擇的功能性食品蔬菜，富硒雪櫻子作用于人體的良好健康效果可能與其富含的植物化學物有關(guān)[27]，其中具有代表性的為多酚及黃酮類物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，富硒后雪櫻子葉片中的多酚含量為（13 272.1±106.6） mg/kg，同時黃酮含量高達（3 551.7±42.6）mg/kg。Ademoyegun等[28]報道了雪櫻子的總多酚含量為10 670 mg/kg，與本結(jié)果較為一致。其間存在的差異可能與不同的測定方法、植物基因型、土壤類型、土壤礦物組成有關(guān)[29]。本實驗結(jié)果表明雪櫻子富硒后可實現(xiàn)無機硒向有機硒的轉(zhuǎn)變，進而提升活性成分的高效表達。其原因可能是由于富硒處理提高了有益微量元素硒含量，而硒元素主要以硒代半胱氨酸的形式存在于蛋白質(zhì)內(nèi)，通過各種硒蛋白在植物體內(nèi)發(fā)揮生物學作用，以進一步激活多酚、黃酮類化合物的代謝積累[30-32]。

研究發(fā)現(xiàn)雪櫻子成熟后可達1.5 m高左右，這種顯著區(qū)別于其他莧科植物的生長特性，是進一步挖掘雪櫻子礦物質(zhì)含量的必要條件。通過測定發(fā)現(xiàn)，雪櫻子花富硒后鈣含量為9 663 mg/kg，對比國外研究，Gamel等[33]發(fā)現(xiàn)雪櫻子花籽粒中的鈣含量為2 850 mg/kg。Amare等[34]通過分析植物中的化學成分，發(fā)現(xiàn)雪櫻子的鈣含量高達7 768 mg/kg，本實驗研究結(jié)果與之類似。然而，植物富硒并不一定表明對其體內(nèi)的礦物質(zhì)含量都有促進作用，相反，雪櫻子富硒后鐵（除葉片）、鋅元素含量呈下降趨勢。研究表明，高水平的鈣補充劑可能會導致或加重豆制品中鋅的利用不良，表明某個高水平的礦物質(zhì)攝入會對其他礦物質(zhì)產(chǎn)生相互作用[35]。其原因可能是植物中鈣含量較高時，易與植酸、草酸等結(jié)合，從而影響鐵、鋅的吸收，而且當鈣鋅比例超過50∶1時，鈣會嚴重影響鋅的吸收[36]，表明硒元素與其他元素之間可能存在著復雜的相互作用，包括協(xié)同作用、拮抗作用和調(diào)節(jié)作用[37]。還有研究表明蛋黃中銅含量隨硒的添加而增加[38]，這與本研究的微量元素含量變化相類似，即雪櫻子在富硒后銅含量均得到提升，表明硒和銅元素具有協(xié)同作用，同時補充二者微量元素可以提高機體的抗氧化酶活性，以提高其抗氧化能力[39]。不僅如此，在富硒雪櫻子的葉片中也發(fā)現(xiàn)了鐵、硒、鉬、鈷、鉻等微量元素的上升趨勢，表明富硒處理可促進某些微量元素從其他部位向葉片的遷移。即雪櫻子的葉片可能是微量元素的“聚集地”，并且這一作用通過富硒方式更加顯著。

富硒后，雪櫻子的根、莖、葉、花部位的多酚與黃酮、礦物質(zhì)含量正相關(guān)，黃酮與礦物質(zhì)含量正相關(guān)，除鋅與鈷呈負相關(guān)外，礦物質(zhì)含量間均呈正相關(guān)，這表明通過對具有相關(guān)性次生代謝物中一個指標的檢測，可以初步評估另外一個指標含量的高低[40]，即雪櫻子富硒與黃酮、多酚及礦物質(zhì)含量存在一定的量效關(guān)系。

4 結(jié) 論

富硒比非富硒雪櫻子含有更多的健康有益成分，尤其是富硒雪櫻子的葉片，不僅具有高水平的多酚及黃酮類化合物，還含有高豐度的鈣元素及微量元素。但基于國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，富硒雪櫻子作為一種藥食兩用的物質(zhì)一直未被開發(fā)利用，尤其是高鈣含量更是沒有被開發(fā)挖掘。因此，根據(jù)本實驗富硒雪櫻子的研究結(jié)果，在日常飲食中引入添加富硒雪櫻子的食品或藥材，對改善人體健康、預防和治療疾病可能會起到良好的促進作用。