三種薯蕷屬頂生翅組植物地下塊莖糖含量研究

劉明研 張信翠 彭婷婷 曹華濤 陳冉 劉品華 楊芬

文章編號? 1000-5269（2024）01-0054-05

DOI：10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2024.01.08

收稿日期：2023-07-03

基金項目：云南省科技廳地方本科高?；A研究聯合專項資金資助項目（202101 BA070001-214）；云南省教育廳一般項目（2021J0504）

作者簡介：劉明研（1986—） ，男，副教授，碩士，研究方向：藥食兩用植物方面的研究，E-mail：406051584@qq.com.

*通訊作者：楊? 芬，E-mail： 727395631@qq.com.

摘? 要：研究粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷地下部分糖類的含量，為深入研究和開發奠定基礎。參照GB5009.7—2016（第一法）、GB5009.9—2016（第一法）、SN/T 4260—2015標準，適當修改制樣方法，進行還原糖、淀粉、粗多糖含量的檢測。粗多糖還原能力用還原堿性酒石酸銅相當葡萄糖含量進行檢測和表達。實驗結果表明：粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷，可溶于80%vol濃度乙醇的總還原糖含量分別為2.28%、6.31%、5.16%，淀粉含量分別為11.61%、12.55%、1.43%，粗多糖含量分別為20.38%、54.62%、39.27%。粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷中100 g粗多糖的還原能力相當于葡萄糖的質量分別為13.12、2.12、8.36 g。氈毛薯蕷地下塊莖還原糖、淀粉、粗多糖含量非常顯著地高于粘山藥、光亮薯蕷；粘山藥粗多糖的還原能力非常顯著地大于氈毛薯蕷、光亮薯蕷；氈毛薯蕷、粘山藥有潛在的開發應用前景。

關鍵詞：粘山藥；氈毛薯蕷；光亮薯蕷；糖類；還原能力

中圖分類號：TS201.2

文獻標志碼：A

薯蕷屬（Dioscorea）植物是一類極其重要的經濟作物，用途廣泛，可作為食用、藥用及工業原料［1］。其地下器官形態、化學成分和功效差異也很大，有一定的規律［2］。隨著人們對健康、養生的重視，薯蕷屬植物的應用也越來越廣泛，品種的種植規模也不斷擴大，研究也越來越深入［3］。所以對薯蕷屬植物的研究十分必要。

粘山藥（Dioscorea hemsleyi）是薯蕷科薯蕷屬頂生翅組，纏繞草質藤本。塊莖圓柱形，垂直生長，新鮮時斷面富粘滯性，分布于廣西、貴州、四川、云南，生于海拔2 000～3 000 m的山坡稀疏灌叢中［4］。氈毛薯蕷（Dioscorea velutipes Prain et Burkill）是薯蕷科薯蕷屬頂生翅組，纏繞草質藤本，主產于云南、貴州，生于海拔500～1 850 m的密林、疏林下或山谷陰坡及干燥山坡上［4］。光亮薯蕷（Dioscorea nitens）是薯蕷科薯蕷屬頂生翅組，纏繞草質藤本，產于云南，生于海拔1 400～2 600 m的陰濕林下［4］。目前關于粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷的研究報道很少。沈濤等［5］采用FAAS、AFS等方法對云南薯蕷植物中的礦物質進行測定，魏怡冰等［6］對光亮薯蕷和毛膠薯蕷等黔產薯蕷屬植物9個種之間的親緣關系，根據葉綠體 matK、rbcL、psbA-trnH 序列片段對其進行種間分子鑒別研究，齊路明等［7］采用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）結合化學計量學鑒別云南粘山藥等5種藥食同源薯蕷屬。杭悅宇等［8］研究了含粘山藥、光亮薯蕷等中國薯蕷屬40個種類地下莖的淀粉粒形態的顯微結構。

粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷在民間有用來制作“山藥豆腐”的傳統，其口感優于“魔芋豆腐”，在堿性環境下都能形成不可逆凝膠，很多性質與魔芋相似，為此我們與魔芋進行主要的糖類成分比對，旨在為進一步的研究、開發奠定基礎。

1? 材料與方法

1.1? 材料與儀器

粘山藥地下塊莖（采自曲靖市會澤縣迤車鎮）；氈毛薯蕷地下塊莖（采自曲靖市沾益炎方鄉）；光亮薯蕷地下塊莖（采自曲靖市沾益大坡鄉）；魔芋地下塊莖（采自曲靖沾益九龍鄉）； a-淀粉酶（≥3 700 U/g）（北京奧博星生物技術有限責任公司 BR）；三級水（下文表述為水）；試劑均為分析純。

TU-1810紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司生產；PS-40（400W）超聲波儀，深圳市超藝達科技有限公司生產；AL204-IC電子分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司生產；TDL-400臺式離心機，金壇區白塔新寶儀器廠生產；XH-C漩渦混合器，上海汗諾儀器有限公司生產；PS-40超聲波儀（240W），深圳市超藝達科技有限公司生產。

1.2? 試驗方法

1.2.1? 原料的預處理

新鮮粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷、魔芋的地下塊莖原料洗凈，切片， 放入70～75 ℃熱風干燥箱烘干，粉碎過60目篩，裝瓶，按GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中第一法：直接干燥法進行檢測，得備用樣品。

1.2.2? 還原糖的檢測

分別在4支、50 mL的離心試管中各準確稱取2.000 0 g的備用粘山藥樣品，再加入15 mL石油醚，放入超聲儀中在20～30 ℃超聲10 min（下述超聲溫度相同）。于4 000 r/min離心10 min，除去清液（下述離心條件相同）。殘留固體再加入15 mL石油醚，同法處理1次。殘留固體中加入80% vol（體積比）濃度的乙醇約35 mL，超聲30 min，離心，清液轉移到250 mL磨口錐形瓶中，用旋轉蒸發儀除去乙醇。離心管中殘留固體再加入80% vol（體積比）濃度的乙醇約35 mL，同法超聲、離心（共處理3次），清液合并到錐形瓶中，同法除去乙醇。錐形瓶中除去乙醇的殘留物用水溶解并轉移到250 mL容量瓶中，用少量水洗滌錐形瓶（3次），并入容量瓶，定容，用干燥濾紙過濾，棄去初濾液約10～20 mL，取后續濾液，得備用液A。備用液A按GB 5009.7中第一法：直接滴定法檢測還原糖含量。

1.2.3? 淀粉的檢測

把1.2.2中乙醇洗滌、離心后離心試管中的殘留固體用約100 mL水洗滌，轉移到250 mL的燒杯中，加熱煮沸約1～3 min，放冷至60 ℃以下，加20 mL淀粉酶溶液（淀粉酶溶液濃度為5 g/L），在55～60 ℃水浴中保溫1 h，保溫過程經常搖動，同時平行增加1個只用淀粉酶的空白。然后取1滴此液加1滴碘溶液（稱取3.6 g碘化鉀溶于20 mL水中，加入1.3 g碘，溶解后加水定容至100 mL），應不顯現藍色（若顯藍色，補加20 mL淀粉酶溶液，繼續保溫，直至加碘溶液不顯藍色為止），轉移到250 mL容量瓶中，定容，搖勻，從容量瓶中取50 mL到250 mL燒杯中，沸水浴加熱，除去水分至殘留物為10 g，加入無水乙醇40 mL，攪拌，超聲10 min，轉移到50 mL的離心試管中，離心，清液轉移到250 mL磨口錐形瓶中，用旋轉蒸發儀除去乙醇。離心管中固體殘留物加80% vol濃度乙醇約35 mL，超聲30 min，離心，同法處理3次，清液轉移合并到250 mL磨口錐形瓶中，用旋轉蒸發儀除去乙醇。錐形瓶中的殘留物加水25 mL，加鹽酸1.25 mL，沸水浴加熱1 h。用甲基紅做指示劑，用20%濃度氫氧化鈉調為中性，冷卻后轉移到100 mL容量瓶中，定容，得備用液B。備用液B按GB 5009.9中第一法：酶水解法檢測淀粉含量。

1.2.4? 粗多糖的檢測

把1.2.3中加乙醇超聲、離心后殘留在離心試管中的固體用約100 mL水洗滌到250 mL的燒杯中，加熱煮沸至蒸汽沒有乙醇氣味，轉移到250 mL容量瓶（用約150 mL水洗滌燒杯4次，且并入容量瓶），加入醋酸鋅溶液（稱取乙酸鋅21.9 g，加冰乙酸3 mL，加水溶解并定容于100 mL）5 mL，亞鐵氰化鉀溶液（稱取亞鐵氰化鉀10.6 g， 加水溶解并定容至100 mL）5 mL，搖勻，定容，靜置20 min，倒入離心管中離心10 min，取清液，得備用液C。取備用液C 2 mL定容到50 mL容量瓶（稀釋，吸光度在標準曲線范圍），得備用液D，取備用液D按SN/T 4260—2015檢測粗多糖含量。

1.2.5? 粗多糖還原能力的檢測

取備用液C 10 mL放入250 mL錐形瓶中，按照 GB5009.7—2016 中第一法：直接滴定法檢測粗多糖相當于葡萄糖的還原能力，單位：g/100 g。

1.2.6? 數據處理

精密度：在重復性條件下獲得的4次獨立測定結果的絕對極差值不得超過算術平均值的10%。采用Office 2013版Excel中平均值的成對二樣本t檢驗分析。

2? 結果與分析

大多數新鮮植物都含有大量的水，水也是植物中的重要組分，不同種類植物都有其特定的水分含量，同時水對植物的保藏性、加工等方面具有重要的影響。新鮮植物在通常溫度下烘干后都含有一定水分，檢測水分含量可計算干物質含量，為相關檢測項目折算為干物質的質量計算提供依據，也為檢測數據的比較提供穩定可靠的參考，檢測結果見表1。還原糖、淀粉、粗多糖含量及還原能力結果都是以干物質計。

糖類化合物、核酸和蛋白質并列作為生物界最重要的3種生物大分子［9］?，F代技術和方法推動了糖類在理化性質、相對分子質量分布、組成與結構、安全性檢查等方面的研究，在生物、食品、化工等領域發展迅猛［10-11］。天然多糖來源廣泛，種類豐富，大量研究表明多糖及其復合物作為一種免疫調節劑，能激活免疫細胞，提高機體的免疫功能，緩解運動疲勞，而對正常細胞沒有毒副作用［9，12］，也是合成其他化合物的基本原料［13］，具備多種生物活性和生物相容性，已經成為國內外食品、醫療領域研究的熱點［14-16］。檢測粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷中的主要類型糖含量，可以為進一步研究或開發提供參考，同時檢測了魔芋中的糖含量，用于比對，檢測結果見表2。

單糖含量高說明食用中有較高的甜味，淀粉含量高則煮熟后較為軟糯，粗多糖含量高說明生理功能性較好。粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷的還原糖含量、淀粉含量、粗多糖含量之間的P值都是<0.01，差異性都非常顯著。表2中，粘山藥與魔芋中的還原糖含量沒有差異性，含量也較低，氈毛薯蕷非常顯著地高于其它3種。光亮薯蕷的淀粉含量非常顯著地低于魔芋，而氈毛薯蕷則非常顯著地高于其它3種。粘山藥、光亮薯蕷的粗多糖含量非常顯著地低于魔芋，而氈毛薯蕷則非常顯著地高于其它2種及魔芋。由此可知，氈毛薯蕷的開發應用價值高于其它3種。

隨著對天然藥物的進一步研究，發現其中的多糖類化合物對疾病起著一定的治療和緩解作用，其機制多與其抗氧化作用有關［17］。還原能力大小反映出抗氧化活性能力的強弱。天然多糖的抗氧化體外試驗體系中均表現出良好的抗氧化活性，通過清除自由基、提高抗氧化酶活性、阻斷脂質過氧化鏈式反應等作用，達到保護機體免受氧化損傷的目的［9］。100 g粗多糖相當于葡萄糖質量還原能力的檢測結果見表3。

氈毛薯蕷的還原能力非常顯著地低于魔芋，粘山藥的還原能力非常顯著地高于其它3種。粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷還原能力之間的P值都是<0.01，差異性都非常顯著。結果說明粘山藥中有較強還原能力的粗多糖，具有潛在的開發價值。

3? 討論與結論

不能水解成更小分子的多羥基醛或多羥基酮的糖類叫單糖，能夠還原Tollens試劑、Fehling試劑的糖類稱為還原糖［18］。淀粉是由葡萄糖通過苷鍵鏈接而成的同（均）多糖，水解的最終產物是D-（+）-葡萄糖，淀粉多以支鏈淀粉和直鏈淀粉混合物的形式存在［19］。多糖（polysaccharide）是指由較多的單糖殘基通過糖苷鍵結合形成的碳水化合物，沒有均一的聚合度，常以混合物形式存在，是由10個以上各種單糖組成的天然高分子化合物，其相對分子質量可高達數萬甚至數百萬，多糖包含多糖復合物（由多糖和蛋白質或脂肪形成的共價結合物）［9］。多糖是自然界中含量和種類最為豐富的生物聚合物，已報道的約有300多種［20］，具有豐富的結構多樣性和多功能性，多數具有突出生物活性的多糖都具有β（1→3）-D-葡聚糖的主鏈結構，是構成生物體的重要活性成分之一［21-23］。粗多糖包含除淀粉外的多糖及多糖復合物。構成多糖的單糖組成（葡萄糖醛酸、半乳糖和葡萄糖）和分子量對體外抗氧化生物活性影響較大［24］。目前普遍檢測抗氧化性的方法主要采用在弱酸性環境中把Fe3+還原為Fe2+進行檢測［25-26］，其酸性環境的

Fe3++e-=Fe2+，Eo=+0.771［27］

我們采用弱堿性環境進行還原能力的檢測，標準電極電勢：

Cu2++2CN-+e- = Cu（CN）-2，

Eo=+1.103［27］

電極電勢較普遍采用的檢測方法增加了0.332 V，提高了對原料還原能力評價的指標。

由表3可知，粗多糖還原能力最好的是粘山藥，最差的是氈毛薯蕷，還原能力的檢測反映出粗多糖結構中存在具有還原性的基團，其基團的還原電極電勢應當低于-1.103 V，具有較強的還原能力，筆者通過檢測堿性環境下脫出的小分子，得知為甲酸，說明在其粗多糖的分子結構中存在甲酸酯的殘基結構。醛基是還原Cu2++2CN-+e-=Cu（CN）-2的典型基團，由此可以得出粘山藥粗多糖結構中含有的甲酸酯基團非常顯著地高于光亮薯蕷、氈毛薯蕷和魔芋。

粘山藥、氈毛薯蕷、光亮薯蕷的糖含量與我們所熟知的魔芋相比，存在的差異性較大。氈毛薯蕷的還原糖、淀粉、粗多糖含量非常顯著地高于粘山藥、光亮薯蕷、魔芋，也是現在已知的天然粗多糖含量非常顯著地高于魔芋的植物。粘山藥中粗多糖的還原能力非常顯著地高于氈毛薯蕷、光亮薯蕷、魔芋，在功能性應用方面有較高的研究價值。深入研究和開發應用必將對生物、化學、醫療等領域產生積極的影響。

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（責任編輯：曾? 晶）

Studies on the Saccharides Contents from the Rhizome of Three

Dioscorea Species in Acropterus Plants

LIU Mingyan1， ZHANG Xincui2， PENG Tingting2， CAO Huatao2， CHEN Ran2， LIU Pinhua2， YANG Fen*2

（1.Guangxi Baise Agricultural Technical Secondary School， Baise 533000， China; 2.College of Chemistry and Environmental Science， Qujing Normal University， Qujing 655011， China）

Abstract：

In order to lay a foundation for further relative research and development， the contents of saccharides are studied from the rhizome of dioscorea hemsleyi Prain et Burkill， dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea nitens. The contents of reducing sugar， starch and crude polysaccharide are detected according to GB5009.7—2016 （first method）， GB5009.9—2016 （first method） and SN/T 4260—2015 respectively. Of course the sample method was appropriately modified. The reducing ability of crude polysaccharide was measured by the equivalent glucose content of reductive basic copper tartrate. Experimental results show that the contents of total reducing sugar soluble in 80%vol ethanol were 2.28%， 6.31% and 5.16%， starch contents are 11.61%， 12.55% and 1.43%， and crude polysaccharide contents are 20.38%， 54.62% and 39.27% respectively. The reducing capacity of 100 g crude polysaccharide is equivalent to 13.12 g， 2.12 g and 8.36 g of glucose in dioscorea hemsleyi Prain et Burkill， dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea nitens respectively. The contents of reducing sugar， starch and crude polysaccharide from the rhizome of dioscorea velutipes Prain et Burkill were significantly higher than those of dioscorea hemsleyi Prain et Burkill and dioscorea nitens. The reducing ability of crude polysaccharide of dioscorea hemsleyi Prain et Burkill was significantly higher than that of dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea nitens. Dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea hemsleyi Prain et Burkill have potential development and application prospects.

Key words：

Dioscorea hemsleyi Prain et Burkill; Dioscorea velutipes Prain et Burkill; Dioscorea nitens; saccharides; reducing capacity