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Effects of different nitrogen supply level on the phenolic content and
antioxidant activity in broccoli head

氮营养对青花菜花球酚类物质及抗氧化能力的影响



全 文 :收稿日期:!""#$%"$!! 接受日期:!""&$"’$"&
基金项目:中国博士后科学基金(!""(")*"*+’);江苏省博士后科研资助计划("’"!"%%,)资助。
作者简介:李娟(%*#(—),女,山西平陆人,博士,讲师,主要从事蔬菜营养品质的研究。-./:"!’$&+)*’!(#,01234/:5637/4234/875369 .:69 ;7
!通讯作者 -./:"!’$&+)*’!(#,01234/:<=>6?875369 .:69 ;7
氮营养对青花菜花球酚类物质及
抗氧化能力的影响
李 娟,栗娜娜,郭世荣!,李 军
(南京农业大学园艺学院,江苏南京 !%""*’)
摘要:采用无机基质盆栽,研究不同氮营养水平(’、%"、%’和 !" 22?/ @ A)对两品种青花菜花球生长、总酚、类黄酮含
量及抗氧化能力的影响。结果表明,提高氮浓度水平,有利于青花菜株高、花球直径、花球鲜重和干重的增加;两品
种花球的总酚含量随着氮浓度的增加呈降低的变化趋势,当供氮浓度高于 %" 22?/ @ A,总酚含量显著降低。花球中
主要含有槲皮素和山萘黄素两种黄酮醇物质,而且山萘黄素含量是槲皮素的 %B+&倍;在低氮(’ 22?/ @ A)处理下,
两品种花球的槲皮素含量和绿优 !号的山萘黄素含量显著高于其他处理。增加供氮浓度,花球的二苯代苦味酰基
(CDDE,%,%1:4FG.7H/1!1F4;=H/GH:=3IH/)自由基清除率和铁还原抗氧化能力(JKLD,J.==4; =.:6;47> @ 37M4?N4:37M F?O.= 3<1
<3H)值呈下降趋势,限制了其抗氧化能力。相关性分析表明,两品种花球的 JKLD值与酚类物质的正相关性显著高
于 CDDE自由基清除率。两品种相比较,中晚熟品种马拉松的花球直径、鲜重和干重显著高于中早熟品种绿优 !
号,而其总酚含量和抗氧化能力明显低于绿优 !号。以上结果说明,通过氮营养水平能够调控青花菜酚类物质合
成和抗氧化能力,从而为生产高营养品质的青花菜产品提供了可能的途径。
关键词:青花菜;氮;总酚;类黄酮;抗氧化能力
中图分类号:P()’B);P)%% 文献标识码:L 文章编号:%""&$’"’Q(!""&)"($%%!)$"(
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植物营养与肥料学报 !""&,%+(():%%!)$%%!&
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蔬菜除提供人体所需的各种蛋白质、碳水化合
物、矿物质元素等营养物质外,还含有多种天然的抗
氧化物质,如抗坏血酸、胡萝卜素、硫代葡萄糖苷以
及目前倍受世界营养界和医学界关注的类黄酮和酚
酸等酚类化合物[3]。目前愈来愈多研究表明,酚类
物质的抗氧化作用远远优越于维生素 4、胡萝卜素
和硒等抗氧化物质[5];而且许多报道指出,蔬菜中
含有的酚类物质与其抗氧化能力有较高的正相关
性[678]。
氮是植物生长必需的营养元素,在植物干物质
中约占 59!89,是植物生产的主要驱动力。它不
仅影响植物生长和产量形成,而且还能够调控植物
体内初级代谢和次级代谢。据报道,某些植物如拟
南芥[:]、番茄幼苗[;]、紫花苜蓿[<]等酚类物质水平受
供氮水平的影响;在氮亏缺条件下,有利于酚类物
质的积累。然而,在蔬菜生产中不同供氮水平将如
何影响产品的酚类物质含量及抗氧化能力这方面的
研究仍较少。青花菜属十字花科甘蓝类蔬菜,含有
较高的吲哚类化合物和酚类物质,对人体具有抗癌
和抗氧化作用,是一种深受消费者喜爱的高档蔬
菜[=]。本试验在无机基质栽培的基础上,研究不同
氮素供应水平对青花菜花球酚类物质和抗氧化能力
的影响,明确酚类物质与抗氧化能力之间的相关性,
为合理有效施用氮肥,生产高营养品质的青花菜产
品提供理论指导。
) 材料与方法
)*) 试验设计
供试青花菜(!"#$$%&# ’()")&)# /+" > &(+%&$+)品种为
“马拉松”( 中晚熟)和“绿优 5号”(中早熟)。试验
于 5??;年 @!35 月在南京农业大学玻璃温室内进
行。种子消毒后播于盛有蛭石的育苗盘中,待幼苗
长出 :片真叶后移栽至装有 3? A无机固体基质(蛭
石 B珍珠岩 C 6B3)的塑料盆中,营养液浇灌。营养液
基础配方是经修改的叶菜配方[@]。试验设 8个氮浓
度处理::(低)、3?(中)、3:(中偏高)和 5?(高)DD#% E
A,分别用 F:、F3?、F3: 和 F5? 表示,各处理均保持
硝态氮与铵态氮的比例为 8 B 3。每处理设 8 次重
复,随机区组设计。当花球达到商品成熟时收获,分
别测定株高、花球直径及花球鲜重,取花球样品于
:?!::G烘干后,计算花球干重。取花球样品用液
氮处理后贮存在低温冰箱中,冷冻干燥后,粉碎,
7 5?G贮存备用。
)*+ 测定项目及方法
3H5H3 总酚提取及测定 精确称取冻干样 ?H3???
),用 3? DA =?9的分析纯甲醇超声波提取 ;? D&’,
在 8 G条件下 8??? " E D&’ 离心 3? D&’,收取上清液,
剩余残渣按照相同方式和条件提取两次,合并上清
液并转移至 :? DA蒸发烧瓶中,在 8? G条件下旋转
蒸发甲醇,然后用氮气吹干。用 5 DA重蒸去离子水
溶解提取液,在 8 G条件下 3???? " E D&’ 离心 5?
D&’,上清液储存在 7 5? G冰箱中备用。
根据 I#%&J4&#$+%(*K法[3?],用没食子酸作标准曲
线,测定总酚含量。结果用每克干样质量含有 LMN
(L+%%&$ +$&0 *OK&/+%*’(,没食子酸等效物)的毫克数表
示。
3H5H5 类黄酮测定 参照 P*"(#)方法[33]。精确称
取冻干粉碎样 ?H:??? ),加入 8? DA含 5 ) E A叔丁基
对苯二酚(QRPS,T&)D+);5H:9甲醇溶液,再加入 3?
DA ; D#% E A P4%混匀 @? G下回流 5 -,冷却,甲醇定
容至 3?? DA容量瓶,超声波处理 : D&’。在 8 G条
件下 :??? " E D&’离心 3? D&’,上清液用针筒式过滤
器过滤至螺口 PUA4 专用小瓶,滤膜为 IP 型 ?H8:
!D,7 5? G冰箱中保存,高效液相色谱分析。色谱
柱:F#/+JU+V 43=分析柱(6H@ DD W 3:? DD,8!D)。
流动相:甲醇 B水 C 8=H: B :3H:(/ E /),用磷酸调 ,P
值至 6H:;检测波长为 6;? ’D,柱温 6: G,流速为 3
DA E D&’,进样量 3?!A,分析时间为 6? D&’。
3H5H6 抗氧化能力的测定 XUUP(3,3J0&,-*’2%J5J
,&$"2%-20"+Y2%)自由基清除率的测定:参照 Q+0#%&’&方
法[35]并做适当修改。取 :?!A样品提取液(同总酚
提取)和 5H: DA ;:!D#% E A XUUP加入同一试管中,
摇匀,6? D&’后用溶剂作参比在 :3< ’D下测定其吸
光度 MZ,同时测定 :?!A样品提取液及 5H: DA样品
提取剂混合后的吸光度 M&,以及 :?!A样品提取剂
与 5H: DA ;:!D#% E A XUUP 溶液混合后的吸光度
M#,计算自由基的清除率:清除率(9)C[3 7(MZJ
M&)E M#]W 3??。
I[MU(I*""&$ "*0K$&’) E +’(&0+’( ,#\*" +]]+2)
法:参照 R*’Y&*方法[36]。取 6?!A样品提取液(同
总酚提取),加入 3H= DA QUQ^工作液(由 ?H6 D#% E A
醋酸缓冲液 5: DA、3? DD#% E A QUQ^溶液 5H: DA、5?
DD#% E A I*4%6溶液 5H: DA组成),混匀后 6< G反应
3? D&’,测定 :@6 ’D处吸光度,以 3H? DD#% E A I*T_8
8533 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 38卷
为标准,样品抗氧化活性(!"#$值)以达到同样吸光
度所需的 !%&’(的毫摩尔数表示。
数据差异显著性测验和相关性分析用软件 &#&
进行。
! 结果与分析
!"# 氮营养水平对青花菜株高和花球生长的影响
由表 ) 可知,增加氮浓度,两品种青花菜的株
高、花球直径、花球鲜重和干重均呈先增加后降低的
变化趋势。在 *+ 处理下,两品种的株高、花球直
径、花球鲜重和干重均为最低,而 *)+ 处理两品种
的各项指标均增至最大;当供氮浓度增加至 ,-
../0 1 2,其各项指标又趋下降。但增加氮浓度,不
同品种、不同指标之间的差异显著性不尽相同。马
拉松花球直径、鲜重和干重显著高于绿优 ,号。说
明供给充足的氮营养是保障青花菜正常生长并获得
较高产量的原因;但过高氮营养易造成植株的奢侈
吸收,增产效果下降。不同氮营养水平对不同品种
青花菜生长的影响不同,可能与品种的遗传特性有
关。
表 # 氮营养水平对青花菜株高及花球生长的影响
$%&’( # )**(+,- .* /0**(1(2, 20,1.3(2 %44’0+%,0.2 .2 4’%2, 5(035, %2/ 5(%/ 31.6,5 02 &1.++.’0
处理
34%56.%76
株高(8.)
$0576 9%:;96
花球直径(8.)
<%5= =:5.%6%4
花球鲜重(; 1 >0576)
<%5= ?4%@9 A%:;96
花球干重(; 1 >0576)
<%5= =4B A%:;96
马拉松
C505@/7;
绿优 ,号
2DB/E */F,
马拉松
C505@/7;
绿优 ,号
2DB/E */F,
马拉松
C505@/7;
绿优 ,号
2DB/E */F,
马拉松
C505@/7;
绿优 ,号
2DB/E */F,
*+ )GHIJ 8 )KHJJ 8 ))HK- 8 KHGJ L )(,HGG L K-H-) 8 ,-H(M L )JH-K 8
*)- ,(H-J L ,,HMJ 5 )JHI+ L8 )JHMI 5 )KMH,J 5L )I+HIJ L ,GHMJ 5L ,+H)I L
*)+ ,+HJ- 5 ,JH)I 5 )MHJJ 5 )(H)I 5 ,(MHI, 5 ,J,HG+ 5 JMH-I 5 J(H+J 5
*,- ,JH+- L ,)H,I L )(HMI 5L ),H+- 5L ,,+HMJ 5 ,-KHIJ 5L JJH,M 5 J,H+I 5
注(*/6%):每列中不同小写字母表示差异达到 +N显著水平 O:??%4%76 @.500 0%66%4@ :7 %589 8/0E.7 .%57 @:;7:?:8576 56 +N 0%P%0@F
!"! 氮营养水平对花球总酚含量的影响
图 )看出,绿优 , 号花球的总酚含量(KH,G!
)JH,J .; 1 ;,OQ)显著高于马拉松花球的含量(IH,,
! GHIG .; 1 ;,OQ)。随着氮浓度的增加,两品种总酚
含量均呈下降趋势;当氮浓度高于 )- ../0 1 2,总酚含
量显著降低。在所有处理中,两品种总酚含量在 *+
和 *)-处理之间差异不显著,*)+和 *,-之间马拉松
花球总酚含量差异显著,而绿优 ,号差异不显著。
图 # 不同氮营养水平对青花菜花球总酚含量的影响
7038# )**(+,- .* /0**(1(2, 20,1.3(2 %44’0+%,0.2 .2
,.,%’ 45(2.’0+- +.2,(2, 02 &1.++.’0 5(%/
!"9 氮营养水平对花球类黄酮含量的影响
通过高效液相色谱分析发现,青花菜花球中主
要含槲皮素和山萘黄素两种黄酮醇,其中山萘黄素
含量(-HJIK!-H(,) .; 1 ;,OQ)显著高于槲皮素含量
(-H,+M!-H,IG .; 1 ;,OQ)。两品种相比较,其花球
的槲皮素和山萘黄素的平均含量无显著差异。随着
氮浓度增加,槲皮素含量呈降低趋势。在 *+ 处理
下,两品种槲皮素含量显著高于其他处理;而 *)+
和 *,-之间槲皮素含量差异不显著。绿优 ,号花球
山萘黄素含量的变化随氮浓度增加而递减。*+ 处
理山萘黄素含量显著高于其他处理;而马拉松花球
各处理间山萘黄素含量差异未达显著水平(图 ,)。
!": 氮营养水平对花球抗氧化能力的影响
图 J 表明,绿优 , 号花球的平均 O$$<自由基
清除率和 !"#$值显著高于马拉松花球。随着氮浓
度增加,两品种的 O$$<自由基清除率和 !"#$值呈
现相似的变化趋势。在所有处理中,*,- 处理花球
的 O$$<自由基清除率和 !"#$值为最低,与其他处
理相比达到显著水平,而 *+、*)- 和 *)+ 处理之间
差异不显著。
+,))M期 李娟,等:氮营养对青花菜花球酚类物质及抗氧化能力的影响
图 ! 不同氮营养水平对青花菜花球类黄酮含量的影响
"#$%! &’’()*+ ,’ -#’’(.(/* /#*.,$(/ 0112#)0*#,/ ,/ *3( ’204,/,#-+ ),/*(/* #/ 5.,)),2# 3(0-
图 6 不同氮营养水平对青花菜花球 7889自由基清除率和 ":;8值的影响
"#$%6 &’’()*+ ,’ -#’’(.(/* /#*.,$(/ 0112#)0*#,/ ,/ 7889 .0-#)02 +)04(/$#/$ 0/- ":;8 402<( #/ 5.,)),2# 3(0-
!=> 酚类物质与抗氧化能力之间的相关性
相关分析(表 !)表明,绿优 !号花球的 "#$%值
与总酚、槲皮素、山萘黄素含量之间呈显著正相关;
而其 &%%’自由基清除率与酚类物质之间的相关性
不显著。除山萘黄素外,马拉松花球的 "#$%值与
其他指标含量之间呈显著正相关,而其 &%%’自由
基清除率仅与总酚含量呈显著正相关。
表 ! 青花菜花球酚类物质与抗氧化能力之间的相关性
?052( ! @,..(20*#,/ 5(*A((/ *3( ),/*(/*+ ,’ 13(/,2#) ),B1,酚类物质
%()*+,-. .+/0+1*2
(/3 4 3,&5)
&%%’自由基清除率(6)
&%%’ 782-.8, 9.8:)*3-*3
"#$%值(//+, 4 ;3,&5)
"#$% :8,1)
马拉松 <8,89+*3 绿优 !号 =>?+1 @+A! 马拉松 <8,89+*3 绿优 !号 =>?+1 @+A!
总酚 B+C8, 0()*+,-. DEF!F! DEGFH DEIJ!!! DEKGK!
槲皮素 L1)7.)C-* DEHFH DEG!J DEFJF!! DEKFG!
山萘黄素 M8)/0N)7+, DEOHI DE!FF DEHKG DEKKD!
槲皮素 P山萘黄素
L1)7.)C-* P M8)/0N)7+, DE!JJ DEHHH DEKQF
! DEKJO!
!,!! 分别表示差异达 ! R DEDK和 ! R DEDO显著水平 <)8*9 9-3*-N-.8*C 8C ! R DEDK,! R DEDO,7)90).C-:),?A * S OFE
6 讨论
酚类物质是所有高等植物中含有的次生代谢
物,具有很强的自由基清除能力,可抑制氧化酶活
性,可络合对氧化反应起催化作用的金属离子等,对
人体健康起着很重要的作用。类黄酮属于酚类物质
F!OO 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 OG卷
的一种,几乎在所有植物中都有分布,并以糖苷形
式存在。依结构不同主要可分为:黄酮、黄酮醇、黄
烷酮、黄烷醇、异黄酮五大类,具有抗过敏、消炎、抗
病毒、防止高血压、关节炎、抗突变、抗癌等多方面的
生理作用[!"]。目前,已有很多研究报道了蔬菜不同
采收季节和基因型对酚类物质及抗氧化能力影
响[!#]。然而,与蔬菜生长密切相关的氮肥水平对其
影响的研究仍较少。本研究表明,低氮浓度处理下,
有利于青花菜花球总酚的积累。青花菜花球中主要
含有槲皮素和山萘黄素两种黄酮醇类物质,而且山
萘黄素的含量是槲皮素含量的 !$"% 倍。在低氮(#
&&’( ) *)处理下,两个品种青花菜花球的黄酮醇含
量均最高。+,’-,等[!.]通过对番茄幼苗不同氮浓度
的砂培试验发现,在低氮处理下(/ &&’( ) *)总酚含
量是其高氮处理(% &&’( ) *)的 / 倍;另外,+,0123,
等[.]研究发现,氮营养亏缺有利于拟南芥和番茄叶
片中黄酮醇的积累。这些研究与本试验结果相似。
其原因可通过蛋白质竞争模型(43’,056 7’&80,5,5’6
&’90(,4:;)[!<]来解释,即供应较高氮营养时,促进
了植物生长发育和蛋白质的合成,然而会抑制苯丙
氨酸次级代谢途径,不利于酚类物质的合成。由此
说明,通过氮营养水平可以调控青花菜体内酚类物
质的含量水平,从而为生产具有高含量酚类物质的
青花菜产品提供了可能的途径。
氮营养对青花菜抗氧化能力的影响依不同测定
方法而有所不同。本试验采用了两种测定方式,一
种是 =44>自由基清除率测定法,该方法反映样品
中水溶性成分对 =44>自由基的清除能力[!%]。结
果看出,增加氮营养浓度,花球的 =44>自由基清除
率均呈先增加后降低的变化趋势,当氮浓度达到 /?
&&’( ) *时,其自由基清除率最低,说明此时花球中
含有较低的水溶性抗氧化物质。另一种测定方法为
@AB4法,该方法具有简便、快捷和精确的特点,反映
样品中总的抗氧化能力[!C]。结果发现,增加氮营养
浓度,花球的 @AB4 值呈递减趋势,当氮浓度为 /?
&&’( ) *时,其值达到最低。相关性分析表明,两品
种花球的 @AB4值与酚类物质(总酚、槲皮素、山萘
黄素)呈显著正相关;而 =44>自由基清除率仅与
马拉松花球的总酚含量呈显著正相关。由此表明,
酚类物质含量与抗氧化能力密切相关,是重要的抗
氧化活性成分,可以通过增加酚类物质的含量来提
高青花菜花球的抗氧化能力。同时本试验还表明,
@AB4值与酚类物质的相关性明显高于 =44>自由
基清除率,说明 @AB4法作为测定抗氧化能力的手
段之一,能够更好地反映出样品中酚类物质含量水
平。
综上所述,虽然低氮处理下,青花菜花球酚类物
质的含量比较高,但是其生物量却低于高氮处理。
综合来看,高氮处理下花球酚类物质的绝对总含量
显著高于低氮处理。同时,就抗氧化能力来看,除
D/?处理外,其他处理之间没有显著差异。因此,本
研究中 D!#可能是一个较佳的处理,既能保持花球
较高的产量,又含有丰富多量的酚类活性物质。另
外,不同品种的遗传特性也是影响青花菜花球酚类
物质含量和抗氧化能力的重要原因。
参 考 文 献:
[!] 林亲录,施兆鹏 E 类黄酮与酚酸等天然抗氧化剂的结构与其抗
氧化力的关系[F]E 食品科学,/??!,//(.):%#GH!$
*56 I *,+J5 K 4E :’330(2,5’6 L0,1006 26,5’M592,5N0 O,306P,J 269
&’(07-(0 O,3-7,-30 ’Q 62,5N0 Q(2N’6’59O 269 8J06’(57 2759O[F]E @’’9
+75 E,/??!,//(.):%#GH!$
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较[F]E 营养学报,/??C,/#(/):/?CG/?<$
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:J0&E,!HHH,"<:CH#"GCH./$
["] ]0(5’P(- T +,;2^^2 R,R2’ * !" #$ % B6,5’M5926, 27,5N5,V 269 ,’,2(
8J06’(57O 56 O0(07,09 Q3-5,O,N0P0,2L(0O,269 P3256 83’9-7,O[F]E F E BW
P357E @’’9 :J0&E,!HH%,".:"!!CG"!!<$
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