云南种植玛咖不同部分化学成分和抗氧化活性分析.pdf
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1、收稿日期:2014-02-20接受日期:2014-04-22基金项目:杭州市农业发展基金(97);杭州市“雏鹰计划”(20121831K0155)*通讯作者 Tel:86-571-87000057;E-mail:wangb efuton com天然产物研究与开发 Nat Prod es Dev 2014,26:813-818,823文章编号:1001-6880(2014)6-0813-07云南种植玛咖不同部分化学成分和抗氧化活性分析张维,张铁,王伟伟,王国宇,王斌*,李晓军杭州艺福堂茶业有限公司研发中心,杭州 310052摘要:以云南丽江产玛咖植物的可食用部分根茎部分和地上部分为原料,通过强酸
2、水解,邻苯二甲醛(OPA)和 9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC)柱前衍生法测定氨基酸含量,测试了两部分醇提后的氯仿萃取液中生物总碱的含量,并对该萃取液的抗氧化活性进行了研究。结果表明:根茎部分的氨基酸构成与地上部分种类相似,根茎部分的氨基酸含量高于地上部分,总氨基酸含量,根茎部分为 15 10%,地上部分为 14 29%,然而从营养评价上来说,Thr、Ile、Lys、Leu 在 CS 和 AAS 两种评分体系下地上部分优于根茎部分,并且差异极显著(P 0 01),地上部分 EAAI 指数都优于根茎部分;两个部分都含有较高的生物碱成分,根茎部分为 7 39 mg/g,地上部分为 3 65mg/g,都
3、具有清除 DPPH和OH 的能力,但同绿茶相比处于较低水平。该研究为玛咖可食用的根茎部分营养评价提供了依据,为地上部分的营养价值提供了数据基础,为玛咖的生物活性机制研究提供了参考。关键词:玛咖;地上部分;营养评价;生物碱;抗氧化活性中图分类号:284.1文献标识码:AChemical Composition and Antioxidant Activity Analysis ofDifferent Parts of Maca Cultivated in YunnanZHANG Wei,ZHANG Tie,WANG Wei-wei,WANG Guo-yu,WANG Bing*,LI Xiao-j
4、unesearch and Development Center,Hangzhou Efuton Tea Co,LTD,Hangzhou 310052,ChinaAbstract:The purpose of this study was to determine the protein,alkaloids content in the roots and aerial parts of Macacultivated in Lijiang,Yunnan Constituents and content of protein in both parts was analyzed by hydro
5、lyzing in HCl andpre-column derivatization using OPA and FMOC as auxiliary reagents Both parts weresuccessively extracted by ethanoland chloroform Thealkaloids content and radical scavenging capacity of the extract was studied The amino acid composi-tion of both parts was similar Total amino acid co
6、ntent in roots(15 10%)was higher than that of aerial parts(14.29%)However,Scores of Thr,Ile,Lys,Leuin FAO/WHO and Egg system showed that nutritive value of aerialparts was significant higher than that roots(P 0 01)The chloroform extract of both roots and acrial parts showed radi-cals(DPPHandOH)scave
7、nging capacity,and had no significant correlation with content of alkaloids The contentof alkaloids in roots and aerial parts was 739 mg/gand 3 65 mg/g,the radicals scavenging capacity of both parts weremuch lower than that of green tea This work will be a base for development of antioxidative funct
8、ional food for acrialparts of Macaas well as for the further investigation on the mechanism of biological efficacy of MacaKey words:Maca;aerial parts;nutritional evaluation;alkaloids;antioxidant activity玛咖(Lepidiummeyenii Walp,Maca)为一年或两年生十字花科(Brassicaceae)独行菜属(Lepidi-um)草本植物,原产于海拔 3800 4800 m 的秘鲁安第
9、斯山区1。印第安人将其作为一种治疗贫血、肺结核、不育和疲劳的一种药物2。20 世纪 90 年代以来,玛咖的种植、应用和研究在日本、欧洲和美国逐渐兴盛,初期对玛咖的研究主要集中于它作为食品的安全性、功效和种植上产量的提高;中国在 21世纪初开始引进和种植玛咖,主要以云南和黑龙江等地为主,经过十多年的发展,云南丽江地区玛咖的种植面积和产量达到 175 hm2和 780 t,分别占据全国的 90%和 93%3。玛咖能够改善性功能障碍,提高记忆力和学习的能力,减轻焦虑,医学研究表明,玛咖提取物能够增强精子活力,调节血清中的荷尔蒙分泌,降低血压等。玛咖的生理活性与其化学组成有着密切的关系,其中蛋白质和生
10、物碱被认为是玛咖的主要功效成分。2011 年,玛咖的根茎部分被批准为新资源食品以来,大量的玛咖应用产品和延伸性产品不断涌现,到目前为止,国内外对玛咖根茎部分和玛咖地上部分化学成分的分析对比较少。为了进一步研究其成分,本文选取产自云南丽江的玛咖根茎和地上部分为材料,分析对比了其化学成分氨基酸和生物总碱,并对其醇提取的体外抗氧化活性进行了研究。1材料与方法1 1材料与试剂玛咖样品(包括根茎部分和地上部分两部分),经两个月的自然晒干,粉碎备用,水分含量分别为8 7%和 9 9%,由丽江市古城区爱洛斯生物科技有限公司提供。18 种氨基酸对照品(天门冬氨酸 ASP、谷氨酸Glu、丝氨酸 Ser、组氨酸
11、His、甘氨酸 Gly、苏氨酸Thr、精氨酸 Arg、丙氨酸 Ala、酪氨酸 Tyr、胱氨酸Cys、缬氨酸 Val、蛋氨酸 Met、色氨酸 Trp、苯丙氨酸Phe、异亮氨酸 Ile、亮氨酸 Leu、赖氨酸 Lys、脯氨酸Pro,浓度为 2 5 mM),苦参碱购于中国食品药品检定研究院;邻苯二甲醛(OPA),9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC),3-巯基丙酸(3-MPA),邻二氮菲购置于TCI Shanghai;表 没 食 子 儿 茶 素 没 食 子 酸 丙 酯(EGCG),97%(HPLC),二苯代苦味酰基自由基(DPPH)购置于 Sigma;乙腈和甲醇均为色谱纯,美国 TEDIA;Na2HPO4H
12、2O、NaH2PO4、FeSO47H2O、30%H2O2、硼酸钠、溴麝香草酚蓝、三氯甲烷等均为国产分析纯试剂。1 2仪器与设备Agilent1220 型 高 效 液 相 色 谱 仪(Agilent,E-clipse-AAA 色 谱 柱 4 6 150 mm,5 m);UV-2102PC 型紫外可见分光光度计,尤尼柯(上海)仪器有限公司;高速电动离心机 80-II(上海江星仪器有限公司);FE20k 型梅特勒 PH 计;E52AA 型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);DHG-9140A 型电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)。1 3方法1 3 1氨基酸的测定样品预处理:取 50 mg 干燥
13、玛咖样品,置于安剖瓶中,加入 5 mL 6 0 mol/L 盐酸,吹入氮气封口,在(105 1)水解 24 h,取 1 mL 水解液蒸干后用蒸馏水定容 2 mL,溶液用 0 22 m 膜过滤,滤液为待检测样品。一级氨基酸衍生试剂 OPA:10 mg OPA 粉末用0 1 mL 的甲醇溶解后,加入 0 9 mL 的硼酸盐缓冲液,然后加入 0 01 mL 的 3-MPA,混合均匀;二级氨基酸衍生试剂 FMOC:浓度为 2 5 mg/mL 的 FMOC乙腈溶液,采用自动进样混合柱前衍生。流动相组成为 A:40 mM NaH2PO4溶液(pH=7 2);B:乙腈(ACN)甲醇(MeOH)水(H2O)的
14、体积比为 45 45 10;流速2 mL/min,柱温箱温度:40,一级氨基酸检测波长为 338 nm,二级氨基酸检测波长为 262nm。梯度洗脱,洗脱程序见表 1。表 1氨基酸检测梯度洗脱和检测波长程序Table 1Gradient elution and detection wavelength program fordetection of amino acids时间Time(min)流动相 Mobile phase(v/v,%)AB时间Time(min)检测波长Detection wavelength(nm)000100003381901000155033818104357155126
15、2186001002400262223001002401338232010002600338260010001 3 2生物总碱的测定样品预处理:取玛咖样品,粉碎过 200 目筛,精确称取 1 000 g,加入 20 mL 甲醇,超声提取 1 5 h(或浸泡 24 h),过滤,取提取液。如此重复 2 次,将滤液合并,并低温浓缩为膏,用质量分数为 2%的稀盐酸溶液洗涤浓缩膏,共洗涤 3 次,合并洗涤液,5000 rpm 离心 10 min,取酸液,用质量分数为 10%的 NaOH 调至 pH 值为10 0,再用等体积氯仿萃取3418天然产物研究与开发Vol.26次,合并萃取液浓缩定容至 10 mL
16、。样品配置:溴麝香草酚蓝,精密称取溴麝香草酚蓝 0 125 g,溶解于 pH=7 0 的磷酸盐缓冲液;苦参碱标准溶液,称取苦参碱对照品 10 mg,氯仿溶解并定容至 10 mL,制得浓度为 1 mg/mL 的苦参碱标准溶液。样品测试:0 5 mL 的样品提取液加入 0 5 mL的三氯甲烷,混合均匀,分别加入 5 mL 的溴麝香草酚蓝显色剂和 5 mL 的三氯甲烷,震荡 2 min,静止 2h,取三氯甲烷层 4 mL,加入无水硫酸钠 0 2 g,摇匀后静置 10 min,于414 nm 比色。以氯仿代替样品为空白组。1 3 3体外抗氧化活性测试DPPH清除率测定方法:如下表 2 中的添加方法,将
17、各组试剂混合均匀,于室温避光反应 30 min,517 nm 下测定吸光值。DPPH清除率按照以下公式 计 算:DPPH 清 除 率(%)=1-(OD样品-OD样参比)/OD对照 100%,以茶叶中主要的儿茶素成分 EGCG 为样品阳性对照。表 2DPPH清除率测定方法Table 2Determination of the DPPHscavenging rate试剂eagent空白管Blank group对照管Control group样品管Sample group样品参比管eference group无水乙醇 Anhydrous ethanol(mL)4013904mM DPPH(mL)39
18、39样品 Sample(mL)0101羟自由基(OH)清除率测定方法:采用邻二氮菲-Fe2+和 Fenton 反应方法,如下表 3 中的添加方法,将各组试剂混合均匀,于37 恒温反应60 min,536 nm 下测试。OH 清除率(%)=1-(OD样品-OD样参比)/OD对照 100%,以茶叶中主要的儿茶素成分 EGCG 为样品阳性对照。表 3羟自由基清除率测定方法Table 3Determination of OH scavenging rate试剂eagent空白管Blank group对照管Control group样品管Sample group样品参比管eference group蒸馏
19、水 Distilled water(mL)44060606pH=74 PBS 缓冲液 PBS buffer(pH 7 4)(mL)1616165 mM 邻二氮菲溶液 5 mMPhenanthroline(mL)11175mM FeSO4溶液(mL)040404样品 Sample(mL)08041%H2O2(mL)04081 4蛋白质营养评价蛋白质的营养价值(E/T),必须氨基酸(EAA)与总氨基酸(TAA)之比。E/T(%)=EAAi EAAj100式中,EEAi为单位被评价蛋白中必须氨基酸含量(mg),TAAj为单位被评价蛋白中总氨基酸含量。FAO/WHO 推荐的氨基酸评分(AAS),化学评
20、分(CS)和必须氨基酸指数(EAAI)AAS(%)=AAiAAi(FAO/WHO)100CS(%)=AAiAAi(egg)100EAAI(%)=ni=1EAAiEAAi(egg)1n100式中,AAi为被单位评价蛋白中氨基酸含量(mg),AAi(FAO/WHO)为 FAO/WHO 推荐模式的氨基酸单位含量(学龄前儿童),AAi(egg)单位质量全鸡蛋蛋白同种氨基酸含量(mg),n 为必须氨基酸种类数量。1 5半数清除率 IC50在 DPPH 自由基清除、邻二氮菲-Fe2+和 Fenton518Vol.26张维等:云南种植玛咖不同部分化学成分和抗氧化活性分析反应体系中,自由基清除率达到 50%的
21、时对应的原料样品重量(g)为半数清除率(IC50)。1 6统计方法本实验结构用 SPSS 17 0 统计软件进行分析,描述性统计值使用平均值 标准差(Mean SD)表示,差异性显著性分析通过比较均值下的 t 检验。2结果与分析2 1氨基酸组成和蛋白质营养评价玛咖在消除疲劳,提高耐受力和记忆力等方面有明显的效果,玛咖中的氨基酸的含量和组成与此有密切的关系,对于玛咖来说,长期以来的关注和研究都集中于玛咖的根茎部分。玛咖根部的粗蛋白含量高达 10 2%14 0%,其粗蛋白质的含量明显高于根茎类果实的马铃薯(6 4%)、胡萝卜(4 7%)和甘薯(5 3%)等,高于稻米中的蛋白含量(8 5%),接近山
22、药中的蛋白含量(11 1%)和谷物类作物小麦蛋白质的含量。为此,将玛咖的根茎部分与玛卡地上部分的蛋白质成分进行了对比分析,表 4 是玛咖根茎部和地上部分氨基酸含量与组成的分析。表 4玛咖样品氨基酸的一般构成(n=6,x s)Table 4Comparison of amino acids in Maca sample(n=6,x s)氨基酸Amino acids线性关系Linear relation(Y=aX+b)ab浓度范围Concentration range(mM)相关性2玛咖Maca(%)根茎 oots地上部分 Aerial PartsAspa0 03710 0765001-10009
23、97129 006162 008Glu0 03270 0630001-1000998187 014219 011Ser0 03180 0670001-1000998049 002061 002His0 05350 0336001-1000998033 001022 001Gly0 03070 0705001-1000998070 005081 003Thr*0 03450 0724001-1000998046 002067 002Arga0 03310 0657001-1000999113 006015 000Ala0 03210 0761001-1000998055 002079 004Ty
24、r0 03450 0667001-1000998021 001030 001Cys0 0220 0574001-1000997Val*0 03520 0787001-1000997072 003092 003Met*0 03040 0627001-1000998017 001021 001Trp*0 03590 0697001-1000998Phe*a0 03350 0682001-1000998045 004070 002Ile*0 03340 0724001-1000998045 004062 002Leu*a0 03310 0789001-1000997071 006111 008Lys
25、*0 02000 0582001-1000998087 004067 001Proa0 06110 3429001-1000997470 014263 004TAA15101429E/Ta254345注:*必须氨基酸,“-”未检出,a具有显著性差异的成分(P 001)。Note:*:EAA,“-”not detected,aP 0 01玛咖根茎部和地上部分,氨基酸的含量也较为接近,根茎部分略高于地上部分;对被称为食品营养学上第一限制性氨基酸,蛋白质转化效率较高,豆类和花生蛋白中都极为缺乏的赖氨酸,玛咖的根茎部和地上部分含量都较为丰富,根部(0 87%)略高于地上部分(0 67%);氨基酸的种类
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