井豪賓，牛茵茵，肖祉婧，肖 晶，羅興武，羅 凱，周毅峰，唐巧玉

（湖北民族大學a.生物科學與技術(shù)學院，b.硒食品營養(yǎng)與健康智能技術(shù)湖北省工程研究中心,c.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室,湖北 恩施 445000）

芝麻菜(Eruca sativaMill)，又稱火箭生菜，十字花科芝麻菜屬植物，可富集硒[1-2]。芝麻菜可食用且富含多種營養(yǎng)素，如鐵、鉀、維生素A 等[3-4]，可以輔助治療胃病、腎病、抗壞血病、降肺氣，也可用于抗癌[5-7]。芝麻菜中的一些活性提取物也具有利尿、降糖等功能[8-9]。因此，芝麻菜在功能性食品生產(chǎn)方面具有巨大潛力，對于維持人體健康有著重要的意義。

目前，對芝麻菜的研究主要針對其含有的硫代葡萄糖苷（GLS）[10]，包括分離提取、成分分析和活性研究。芝麻菜含有的GLS主要為4-甲硫基丁基硫苷（GER），它的水解產(chǎn)物為芝麻菜素（ERU）[11-12]，ERU可以調(diào)節(jié)抗氧化酶的表達水平[13]。李昕悅[10]通過比較熱激、低溫、超聲3 種不同的處理后對芝麻菜種子及芽苗GLS 代謝的影響，得到了高效富集GLS 水解產(chǎn)物異硫氰酸酯（ITCs）的途徑。谷友剛[14]對芝麻菜苷及其水解產(chǎn)物的提取條件進行優(yōu)化并對其體外抗氧化性進行了探究，試驗結(jié)果表明，芝麻菜苷及異硫氰酸酯具有較強的體外抗氧化能力。此外，RIHAN[15]還研究了芝麻菜中多酚和黃酮含量及其抗氧化活性。張耀等[16]對芝麻菜種子的蛋白提取分離條件進行了優(yōu)化，并進行了蛋白抗菌實驗，結(jié)果表明該蛋白對小白菜炭疽病菌等12 種真菌具有較強的抑制作用。ATNAN 等[17]研究了播種期和不同氮肥對火箭生菜種子油脂脂肪酸組成的影響，結(jié)果表明，有機肥、硝酸鈣和硫酸銨這3 種氮肥對火箭生菜種子油脂脂肪酸組成有顯著影響，不同的播種期也會對油脂脂肪酸成分含量造成影響。

綜上所述，雖然目前對芝麻菜的一些功能性代謝產(chǎn)物研究比較多，但對芝麻菜種子油脂以及不同品種差異方面的研究比較欠缺。尤其現(xiàn)階段隨著對油脂的需求不斷加大，出現(xiàn)供不應求，油料新作物開發(fā)研究也逐漸成為熱點[18]。本研究通過比較3種不同品種的芝麻菜油脂組成、理化特性以及體外抗氧化活性，不僅拓寬了芝麻菜的綜合利用方向，并為開發(fā)優(yōu)質(zhì)油料來源的芝麻菜品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：3種芝麻菜種子購買于北京鳳鳴雅世科技發(fā)展有限公司。

試劑：焦性沒食子酸、三氯甲烷、無水硫酸鈉、抗壞血酸、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、石油醚、異丙醇、硫代硫酸鈉、冰乙酸、酚酞均購于國藥集團化學試劑有限公司，分析純；碘化鉀(分析純)，天津市科密歐化學試劑有限公司；DPPH(分析純)，合肥博美生物科技有限公司；環(huán)己烷(分析純)，天津市福晨化學試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1901紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）、6890-5973GC-MS聯(lián)用儀（美國Agilent公司）、080S超聲波清洗機（深圳市華策科技有限公司）、HH-4孔電熱恒溫水浴鍋（紹興上虞祥達儀器制造有限公司）、GZX-9420 MBE 電熱恒溫鼓風干燥箱（上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）、H2050R 離心機（湖南湘儀實驗儀器開發(fā)有限公司）、TissueLyser II高通量組織研磨儀（QIAGEN GMbH 公司）。

1.3 芝麻菜種子油脂提取

將種子干燥后經(jīng)過高通量研磨儀研磨為粉末，過篩后采用索氏提取法[19]80℃提取3～5h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去石油醚，將得到的油脂避光低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

式中：m2為圓底接收瓶和所提油脂的總質(zhì)量(g)；m1為烘干恒重的圓底接收瓶(g)；m為稱取的芝麻菜種子粉末的重量(g)。

1.4 芝麻菜種子理化特性分析

1.4.1 芝麻菜種子油脂理化特性 芝麻菜種子油脂過氧化值、碘值和酸價分別參照《GB5009.227-2016》《GB/T 5532-2008》和《GB5009.229-2016》測定。

1.4.2 芝麻菜種子油脂總酚含量測定 樣品處理：將15mL甲醇分3次加到樣品油中超聲提取1.5h，離心，定容即得到待測樣品。參考王未君等[20]采用Folin-Ciocalteu法。

1.4.3 芝麻菜種子油脂組成成分分析 樣品甲酯化參考李可等[21]的方法。

色譜條件：進樣口溫度250℃，分流比：2∶1，氦氣為載氣，恒定流速1.2mL·min-1，升溫程序：初始溫度60℃，保持4min，以6℃·min-1升溫至180℃，保持2min，以2℃·min-1升溫至220℃，保持2min，以10℃·min-1升溫至280℃，保持10min。

質(zhì)譜條件：全掃描模式，掃描范圍為35～440u，離子源為EI 源，電子能量70eV，四級桿：150℃，離子源溫度為230℃。

1.5 芝麻菜種子油脂抗氧化活性的測定

參考何禮等[22-23]的方法測定對超氧陰離子自由基、DPPH清除率。

1.6 統(tǒng)計分析

每個試驗重復3 次，結(jié)果用平均值±標準差來表示。使用統(tǒng)計軟件SPSS 16.0 和Excel 2016 分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用OriginPro 9.1、GraphPad Prism 8和SIMCA對數(shù)據(jù)進行圖形處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種芝麻菜種子油脂理化性質(zhì)

酸價、碘值、過氧化值等可以綜合評價油脂及所含游離脂肪酸，不飽和脂肪酸含量、油脂氧化程度等，由此來判斷是否符合國家標準[24]，結(jié)果見表1。3 種芝麻菜種子的出油率都高于20%，其中小葉芝麻菜種子的出油率最高，但均低于菜籽出油率?；ㄈ~芝麻菜和小葉芝麻菜種子油脂的酸價和過氧化值都符合國家標準，火箭生菜種子油脂的酸價符合國家標準，過氧化值略高于國家標準；火箭生菜，花葉芝麻菜以及小葉芝麻菜種子油脂中碘值分別為(151.67±7.09)，(99.67±1.97)，(43.23±3.76)g·100g-1?；鸺朔N子油脂碘值＞130g·100g-1，故為干性油，另外兩種芝麻菜種子油脂碘值介于100～130g·100g-1，故與大多數(shù)常見的種子油脂一樣為半干性油，同時也說明這3 種油脂的不飽和脂肪酸含量相對較高[25]；酚類物質(zhì)是一種活性物質(zhì)，該3 種芝麻菜種子油脂中總酚含量大小依次為：小葉芝麻菜＞花葉芝麻菜＞火箭生菜，說明小葉芝麻菜生物活性相對較高，可利用價值高。

表1 3種芝麻菜種子油脂理化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of three kinds of Eruca sativa Mill seed oil

2.2 3種芝麻菜種子油脂成分分析

2.2.1 3種芝麻菜種子油脂成分鑒定結(jié)果 3種芝麻菜種子油脂通過GC-MS來鑒定成分，結(jié)果見表2、圖1和圖2。3 種芝麻菜種子油脂主要含有棕櫚酸、亞油酸和油酸等11 種主要成分以及一些含量及其微小的脂肪酸，其中有3種飽和脂肪酸、6種不飽和脂肪酸和2種植物甾醇。由圖2可知，各種油脂中脂肪酸成分相對含量存在差異，火箭生菜種子油脂的飽和脂肪酸相對含量為7.62%，不飽和脂肪酸相對含量為92.38%；小葉芝麻菜種子油脂的飽和脂肪酸相對含量為11.24%，不飽和脂肪酸相對含量為88.76%；花葉芝麻菜種子油脂的飽和脂肪酸相對含量為7.23%，不飽和脂肪酸相對含量為92.77%；相比較，小葉芝麻菜種子油脂的飽和脂肪酸含量最高，花葉芝麻菜種子油脂的不飽和脂肪酸含量最高。3 種芝麻菜種子油脂均含有大量必需脂肪酸亞油酸和亞麻酸，其相對含量大小依次為：小葉芝麻菜（40.89%）＞花葉芝麻菜（23.49%）＞火箭生菜（22.41%）。油脂的這11 種主要成分在3個品種間均存在一定的變異，其中亞油酸、亞麻酸、油酸、硬脂酸、芥酸、cis-15-十四酸、菜油甾醇的含量變異屬于高度變異，變異系數(shù)分別達到46.69%、44.97%、86.61%、57.93%、38.02%、58.55%、69.35%，由此可知，不同品種的芝麻菜種子油脂的成分含量不同。此外，小葉芝麻菜種子油脂中芥酸相對含量遠低于其他兩種油脂，且必需脂肪酸相對含量是其他兩種油脂的2倍。由圖3可知，該熱圖將3種芝麻菜分為兩類，第一類為火箭生菜和花葉芝麻菜，第二類為小葉芝麻菜。這兩類芝麻菜種子油脂脂肪酸含量有明顯不同。小葉芝麻菜中棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸、二十碳烯酸、亞油酸和油酸與火箭生菜和花葉芝麻菜相比呈正相關(guān)，而二十二烷酸與小葉芝麻菜和火箭生菜相比呈正相關(guān)，于花葉芝麻菜比呈負相關(guān)。小葉芝麻菜中芥酸、谷甾醇和cis-15-十四酸與火箭生菜和花葉芝麻菜呈負相關(guān)，而火箭生菜的菜油甾醇于花葉芝麻菜和小葉芝麻菜比呈現(xiàn)正相關(guān)。綜合來看，小葉芝麻菜種子油脂優(yōu)于其他兩種芝麻菜種子油脂，可作為進一步加工對象。

表2 3種芝麻菜種子油脂主要組成成分Table 2 Main components of three kinds of Eruca sativa Mill seed oils

圖1 3種芝麻菜種子油脂總離子流圖Figure 1 Total ion flow diagram of three kinds of Eruca sativa Mill seeds oils

圖2 3種芝麻菜種子油脂脂肪酸主要組成成分質(zhì)譜圖及結(jié)構(gòu)式（相對含量＞5%）Figure 2 Mass spectrum and structural formula of main components of fatty acids in three kinds of Eruca sativa Mill seed oils (relative content＞5%)

圖3 3種芝麻菜種子油脂脂肪酸組成熱圖Figure 3 Thermogram of fatty acids in three kinds of Eruca sativa Mill seed oils

2.2.2 3種芝麻菜種子油脂成分比較

2.2.2.1 3種芝麻菜種子油脂成分偏相關(guān)性分析 3種芝麻菜種子油脂成分含量經(jīng)SPSS軟件偏相關(guān)性分析，火箭生菜與花葉芝麻菜種子油脂成分及含量存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，偏相關(guān)系數(shù)為0.98（p＜0.01），表明油脂組成成分含量相似度很高；火箭生菜與小葉芝麻菜種子油脂成分含量存在極顯著的負相關(guān)關(guān)系，偏相關(guān)系數(shù)為-0.891（p＜0.01）表明兩個品種的種子油脂組成成分含量有差異。

2.2.2.2 3種芝麻菜種子油脂成分PLS-Da分析 為了更好的分析比較3種不同品種種子的油脂成分含量差異，選用SIMCA 軟件進行PLS-Da 分析，R2x、R2y、Q2分別為0.998，0.998，0.997，提取兩個主成分時，可反映樣品的主要99.89%信息（擬合總結(jié)圖，圖4a）。得分圖樣本點分散和差異，具有相同或相近性質(zhì)的樣本聚集在一起，而差異較明顯的樣本相互遠離。由圖4b 可知，在主成分1 上，火箭生菜與花葉芝麻菜種子油脂脂肪酸差異要弱于小葉芝麻菜與火箭生菜的差異性，這與上述3 種芝麻菜種子油脂成分偏相關(guān)性分析結(jié)果基本一致。各成分的載荷值代表該成分對該類物質(zhì)反映程度的大小。由圖4c 可知，棕櫚酸、亞油酸、亞麻酸、油酸、二十碳烯酸、芥酸、硬脂酸、谷甾醇、cis-15-十四酸在主成分1 上載荷值大，菜油甾醇與二十二烷酸在主成分2 上的載荷值大。由圖4d PLS-DA 的VIP 值分析可知，二十二烷酸，菜油甾醇，油酸對三種芝麻菜種子油脂脂肪酸組成影響較大，VIP值大于1或接近1，這幾種成分可作為區(qū)分3種芝麻菜種子油脂脂肪酸的主要特征物。

圖4 3種芝麻菜種子油脂11種成分的擬合總結(jié)圖(a)、PCA-DA得分圖(b)、載荷圖(c)、VIP值圖(d)Figure 4 Fitting summary (a), Score (b) ,loading plots (c), VIP (d) based on the eleven components of three kinds of Eruca sativa Mill seed oil

2.3 3種芝麻菜種子油脂抗氧化性比較及分析

2.3.1 清除超氧陰離子能力比較 超氧根陰離子自由基（·O2-）是常見的活性氧自由基，具有氧化性強的特點，故對該自由基清除能力可以用來判斷抗氧化劑在體外的抗氧化能力[26]。由圖5 可知，小葉芝麻菜與火箭生菜種子油脂濃度達到1.25mg·mL-1與花葉芝麻菜種子油脂濃度2.5mg·mL-1時，清除率無顯著性差異，3 種芝麻菜種子油脂的清除力相比，小葉芝麻菜種子油脂的清除能力較強，花葉芝麻菜種子油脂的清除力最弱。當3種油脂濃度為0.156～1.250mg·mL-1時，與對超氧陰離子清除率成線性關(guān)系，線性方程分別為：火箭生菜(y=37.135x+44.635,R2=0.949)，小葉芝麻菜(y=39.873x+44.762,R2=0.843),花葉芝麻菜(y=53.804x+12.276,R2=0.992)；同樣維生素C濃度與清除率的線性關(guān)系為:(y=23.249x+29.286，R2=0.870)。隨著3種油脂的濃度上升，對超氧陰離子的清除率上升存在劑量效應關(guān)系，均弱于維生素C對超氧陰離子的清除力，但逐漸趨近維生素C，火箭生菜種子油脂的IC50為0.297mg·mL-1，小葉芝麻菜種子油脂的IC50為0.273mg·mL-1，花葉芝麻菜種子油脂的IC50為0.682mg·mL-1。

2.3.2 清除DPPH自由基能力比較 DPPH 是一種穩(wěn)定的紫色自由基，可以被抗氧化劑猝滅，其在517nm 處的吸光度值降低。因此，DPPH 自由基清除能力也可以用來判斷抗氧化劑在體外的抗氧化能力[27]。由圖6 可知，火箭生菜種子油脂與小葉芝麻菜種子油脂對DPPH 自由基的清除率存在趨勢交叉，且兩者的清除率均高于花葉芝麻菜，3 種芝麻菜種子油脂濃度升高時，對DPPH 自由基的清除率逐漸增加，火箭生菜種子油脂的IC50為12.662mg·mL-1，小葉芝麻菜種子油脂的IC50為10.909mg·mL-1，花葉芝麻菜種子油脂的IC50為21.379mg·mL-1。在濃度為10mg·mL-1時，火箭生菜種子與小葉芝麻菜種子油脂對DPPH自由基的清除率與花葉芝麻菜種子油脂濃度為20mg·mL-1時，差異性不大。在濃度為2.5～20mg·mL-1范圍內(nèi)，3種芝麻菜種子油脂的濃度與對DPPH 自由基的清除率呈線性關(guān)系，線性方程分別為：火箭生菜（y=2.420x+18.937，R2=0.999)，小葉芝麻菜（y=3.291x+12.069，R2=0.993)，花葉芝麻菜（y=2.389x-1.127，R2=0.999)，而維生素C 的濃度與對DPPH 自由基的清除率基本不變且均高于95%。

圖5 不同濃度的3種芝麻菜種子油脂以及維生素C對超氧陰離子的清除率Figure 5 Scavenging rate of superoxide anion by three kinds of Eruca sativa Mill seed oils and vitamin C with different concentrations

圖6 不同濃度的3種芝麻菜種子油脂以及維生素C對DPPH自由基的清除率Figure 6 Scavenging rate of DPPH by three kinds of Eruca sativa Mill seed oils and vitamin C with different concentrations

3 討論與結(jié)論

不同品種的芝麻菜種子油脂之間理化特性、油脂組成成分存在差異。必需脂肪酸具有抗炎、抗癌[28-29]等多種，但必須通過外界獲取才能達到機體的需要，進一步合成ω-3、ω-6體系等不飽和脂肪酸[30]，例如通過我們?nèi)梭w的自身代謝可產(chǎn)生具有保護心血管的EPA和DHA功能性脂肪酸[31]。本研究中3種油脂組成成分中的必需脂肪酸與世界衛(wèi)生組織推薦的橄欖油必需脂肪酸含量在4.88%～14.9%相比均較高，火箭生菜種子油脂必需脂肪酸含量為22.41%，小葉芝麻菜種子油脂必需脂肪酸含量為40.89%，花葉芝麻菜種子油脂必需脂肪酸含量為23.49%。此外，火箭生菜種子油脂芥酸相對含量為45.47%，該結(jié)果與ATNAN 等[17]研究結(jié)果基本一致，稍低于花葉芝麻菜，而小葉芝麻菜種子油脂芥酸相對含量最低，為22.69%。因此，從油脂組成成分及理化性質(zhì)看，3種油脂中小葉芝麻菜種子油脂品質(zhì)較好，不但必需脂肪酸含量高，且芥酸含量最低，酸價、過氧化值等符合國家標準，油脂中還含有天然的抗氧化物甾醇。

體外抗氧化試驗結(jié)果表明，3種油脂都具有一定的體外抗氧化能力且均存在劑量效應，相比較而言小葉芝麻菜種子的抗氧化活性較強。對于芝麻菜油脂抗氧化性和樣品中所含有的活性物質(zhì)-總酚之間的相關(guān)性需要進一步探索證實。

綜上所述，相對于火箭生菜、花葉芝麻菜，小葉芝麻菜種子是更為優(yōu)質(zhì)的植物油料來源，且未來可為新型油料作物品種進行開發(fā)利用提供一定的理論基礎(chǔ)。