不同玉米材料及生長期玉米須中總黃酮和多糖含量分析

徐建霞 鄭常祥 邵明波 沈佳奇 任艷 張春蘭 周棱波 汪燦 張國兵

摘要：為了比較貴州不同材料玉米須總黃酮和多糖的含量，篩選出優(yōu)質(zhì)玉米須及對應(yīng)的最佳采收時期，采用紫外分光光度法對貴州常用的8個骨干玉米材料的玉米須總黃酮和多糖含量分3個不同生長時期（吐絲未授粉期、灌漿期和成熟期）進行測定。結(jié)果表明，相同玉米材料不同生長期時，8個材料總黃酮含量從未授粉期到成熟期整體呈逐漸降低的趨勢，除4號材料在未授粉期和灌漿期時差異不顯著外，其他材料均在未授粉期時顯著高于其他2個生長時期（P<0.05）;除2號、3號和5號材料未授粉期與成熟期多糖含量無顯著差異外，其他材料均在成熟期時顯著低于未授粉期。不同材料相同生長期時，各個材料在同一生長期總黃酮和多糖含量都存在不同程度的差異。在未授粉期時，總黃酮含量最高的是6號材料，多糖含量最高的是2號材料;灌漿期時，5號材料的總黃酮含量最高，但與6號材料含量差異不顯著，此生長期時多糖含量最高的也是2號材料，但與8號材料之間含量差異不顯著;成熟期時5號材料的總黃酮含量最高，多糖含量最高的還是2號材料。依據(jù)不同玉米材料玉米須3個生長時期總黃酮和多糖含量聚類分析和估算均值的綜合結(jié)果，可將玉米須總黃酮和多糖含量分為低、中、高3個不同的含量水平，其中總黃酮含量較高的是5號和6號材料，多糖含量較高的是2號和8號材料。本研究結(jié)果對今后試驗和應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料的選擇具有一定的指導意義，可以根據(jù)不同材料和不同生長時期之間總黃酮和多糖的含量差異是否顯著，從相似材料中進行選擇。

關(guān)鍵詞：玉米須;生長期;總黃酮;多糖;聚類分析

中圖分類號：R284.1;S513.01 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）05-0162-06

收稿日期：2020-09-02

基金項目：貴州山地優(yōu)勢特色雜糧研發(fā)與轉(zhuǎn)化服務(wù)企業(yè)能力建設(shè)項目[編號：黔科合服企（2018）4005];中央引導地方科技發(fā)展專項資金項目[編號：黔科中引地（2018）4003]。

作者簡介：徐建霞（1988—），男，貴州畢節(jié)人，碩士，助理研究員，主要從事生態(tài)農(nóng)業(yè)和農(nóng)作物生理生化方面研究。E-mail：529438648@qq.com。

通信作者：鄭常祥，博士，研究員，主要從事玉米遺傳育種方面研究。E-mail：zhchangxiang@163.com。

玉米須（stigma maydis）別稱玉麥須，是我國傳統(tǒng)的中草藥和功能性食品，最早藥用記載于1476年的《滇南本草》，后被1985年版《中華人民共和國衛(wèi)生部藥材標準》一部和2010年版《中國藥典》中藥一部收錄[1-2]。其味甘、淡，性平;國內(nèi)大量中醫(yī)藥研究機構(gòu)及美國食品藥物管理局（FDA）均認為玉米須無毒性，安全，對人體無害[3]，并含有多種活性物質(zhì)[4]（多糖、β-谷甾醇、黃酮、肌醇、尿囊素、皂苷、維生素、各種有機酸及少量生物堿等），對人體健康具有良好的促進作用。目前，國內(nèi)外研究較多的玉米須提取物為黃酮和多糖，玉米須中已經(jīng)分離出以母核木犀草素為主的29種黃酮單體化合物，這些化合物活性功能主要表現(xiàn)在降血糖、保護肝臟[5]、減少和清除體內(nèi)自由基[6]及亞硝酸鹽[7]、抗疲勞、抗衰老以及改善血液循環(huán)等方面[8-9]。多糖類化合物作為玉米須營養(yǎng)成分中含量較高的功能因子，具有降血糖、降血壓、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫、保肝、抗氧化、改善胃腸道蠕動等多種藥用功能[10]。如張眾一等通過玉米須多糖對糖尿病小鼠的研究表明，玉米須多糖可促進肝糖元的生成，降低糖尿病小鼠的空腹血糖（ FPG） 濃度，并可減輕造模藥物及高血糖引起的肝損害，從而發(fā)揮護肝作用[11];周鴻立等的研究表明，玉米須多糖具有清除羥自由基（·OH）、DPPH 自由基和超氧陰離子自由基（O-2·）的抗氧化能力[12];由于玉米須具有較多的藥用活性，現(xiàn)已在臨床上被廣泛應(yīng)用于糖尿病、痛風、膀胱炎、前列腺炎、腎結(jié)石等疾病的治療[13]。

玉米須作為玉米收獲后的副產(chǎn)物，具有價格低廉、來源廣泛、易于收集等優(yōu)點。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國玉米總產(chǎn)量為2.6億t，以此估算，玉米須產(chǎn)量至少有幾百萬噸，如此巨大的產(chǎn)量卻除極少用于中醫(yī)入藥，用于食品及保健品工業(yè)生產(chǎn)方面的玉米須更是少之又少，造成了有效資源的極大浪費，充分利用好這一有效資源，拓展其在食品、保健品以及中藥領(lǐng)域的應(yīng)用，不但能減少優(yōu)勢資源的浪費，提高玉米的經(jīng)濟附加值，還能產(chǎn)生應(yīng)有的經(jīng)濟效益和社會效益。

目前，貴州甚至整個西南地區(qū)在玉米須相關(guān)方面的研究與開發(fā)鮮有報道。因此，本研究通過對貴州8個不同材料和生長期玉米須總黃酮和多糖含量的比較，旨在篩選出玉米須黃酮和多糖含量較高的玉米材料，確定適宜的玉米須采收時期，為貴州甚至整個西南地區(qū)廢棄物中草藥玉米須資源化利用提供理論基礎(chǔ)，為優(yōu)質(zhì)玉米須原料篩選研發(fā)及加工提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

1.1.1 試驗材料 以貴州省農(nóng)業(yè)科學院旱糧研究所自育的8個骨干玉米種子作為試驗材料，分別是1號材料（WST）、2號材料（AD22）、3號材料（C171）、4號材料（SEJ）、5號材料（DC171）、6號材料（1703）、7號材料（D22）、8號材料（WQJ）。

1.1.2 試驗材料收集及處理 2019年春在貴州省農(nóng)業(yè)科學研究院試驗基地開展田間試驗，根據(jù)玉米的生長情況，將花絲期分為吐絲未授粉期、灌漿期和成熟期3個時期;每個時期分別采收玉米須材料，每個時期重復3次，采收樣品自然曬干后除去表面雜物和灰塵，粉碎過40目篩，保存用于總黃酮和多糖含量的測定。

1.1.3 藥品 蕓香苷、葡萄糖（上海源葉生物科技有限公司）;95%乙醇、亞硝酸鈉（NaNO2）、硝酸鋁[Al（NO3）3·9H2O]、氫氧化鈉（NaOH）、濃硫酸（質(zhì)量分數(shù) 95%～98%）、苯酚（國藥集團化學試劑有限公司）、鹽酸（萊陽康德化工有限公司），均為分析純。

1.1.4 儀器 FA-1004分析天平、FW-400A 型傾斜式高速萬能粉碎機、恒溫水浴鍋、BR4I離心機、紫外可見分光光度計等。

1.2 總黃酮和多糖含量的測定

總黃酮含量參照任順成等提出的三氯化鋁比色法[1]測定;多糖含量參照鐘世紅等提出的苯酚-硫酸比色法[14]測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用 Microsoft Excel 2007 和Origin 8.1軟件進行數(shù)據(jù)處理及制圖，利用 SPSS 19.0 統(tǒng)計分析軟件進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 同一玉米材料玉米須各生長期的總黃酮和多糖含量比較

各玉米材料玉米須在不同時期總黃酮及多糖含量的Duncan檢驗如表1所示。1～8號材料玉米須總黃酮含量從未授粉期到成熟期整體呈逐漸降低的趨勢，除4號材料未授粉期和灌漿期總黃酮含量差異不顯著外，其余材料在未授粉期時總黃酮含量均顯著高于其他2個時期（P<0.05）。從總黃酮含量的降幅來看，2號和7號材料的降幅最大，成熟期相對于未授粉期分別降低95.2%和90.4%;3號材料降幅最小，成熟期相對于未授粉期下降54.4%;其他材料總黃酮含量的降幅在70%～85%之間。

隨著玉米生長時期的推進，玉米須多糖含量均呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，即玉米須在未授粉期時多糖含量最高，在成熟期時含量最低。從多糖含量總體降幅來看，4號和1號材料降幅最大，成熟期相對于未授粉期分別降低12.7%和9.0%;1號和8號材料未授粉期與成熟期含量差異顯著，但均與灌漿期含量差異不顯著;6號和7號材料未授粉期多糖含量雖與成熟期含量差異顯著，但降幅不是太高，在7%左右;2號和5號材料多糖含量雖呈下降趨勢，但3個時期變化不大;3號材料呈先降低后升高的趨勢，但未授粉期多糖含量與成熟期含量差異不顯著。綜上，大部分材料在成熟期時的多糖含量與其他生長時期都存在顯著差異，且含量低于其他時期。

2.2 同一生長期各玉米材料玉米須的總黃酮和多糖含量比較

從表2可以看出，不同玉米材料玉米須未授粉期總黃酮和多糖含量均存在極顯著差異（P=0.000<0.01）。未授粉期不同玉米材料玉米須總黃酮含量結(jié)果如圖1-a所示，6號材料玉米須總黃酮含量顯著高于其他材料，達到41.53 mg/g;4號材料含量最低，為 3.77 mg/g。除2號和7號材料之間沒有顯著差異外，其他材料之間均存在顯著差異。

不同玉米材料玉米須未授粉期多糖含量分析（圖1-b）表明，2號、8號和4號、4號和6號、5號和7號材料沒有顯著差異，2號、8號多糖含量在該時期較高，分別為164.4、162.1 mg/g，7號材料含量最低（130.3 mg/g），其他材料的多糖含量在140～160 mg/g之間。

由表3可見，不同玉米材料玉米須灌漿期總黃酮和多糖含量均存在顯著差異（P=0.000<0.05）。從圖2-a可以看出，灌漿期5號材料的總黃酮含量最高（12.72 mg/g），8號材料的含量最低（2.17 mg/g）。對該生長期玉米須總黃酮含量的檢驗分析得出，5號和6號、3號和7號、4號和8號材料之間沒有顯著差異。

灌漿期玉米須多糖含量的分析結(jié)果（圖2-b）表明，2號和8號、3號和6號、5號和7號材料不存在顯著差異;該時期2號材料多糖含量最高（164.2 mg/g），而7號材料含量最低（129.8 mg/g），其他材料多糖含量在130～160 mg/g之間，相較于未授粉期有所下降。

從表4可以看出，不同玉米材料玉米須成熟期總黃酮和多糖含量均存在顯著差異（P=0.000<0.05）。由圖3-a可知，成熟期5號材料的總黃酮含量最高（8.53 mg/g），其他品種的含量均在8 mg/g以下。該生長期玉米須總黃酮含量的Duncans檢驗分析表明，除1號和7號材料之間沒有顯著差異外，其他材料之間均存在顯著差異（圖3-a）。

由圖3-b可知，在成熟期，2號、8號和3號，4號和6號，1號和5號材料玉米須多糖含量差異不顯著，另外該時期2號材料多糖含量最高（161.2 mg/g），7號材料含量最低（121.3 mg/g）。

2.3 不同材料玉米須總黃酮和多糖含量聚類分析

依據(jù)歐式距離進行組間平均聚類分析結(jié)果（圖4），不同玉米材料玉米須總黃酮和多糖含量均可分為3組，代表3個不同的含量水平。結(jié)合重復測量方差分析不同玉米材料玉米須3個生長時期總黃酮和多糖含量估算均值的綜合結(jié)果（圖5），將含量水平分為低、中、高，其中總黃酮含量為低含量的材料包括4號、8號和3號，中含量材料包括1號和2號，高含量材料包括5號、6號和7號。而多糖含量為低含量的材料包括5號、7號和1號，中含量材料包括4號、6號和3號，高含量材料包括2號和8號。

3 討論與結(jié)論

本試驗通過對貴州省不同玉米材料及玉米不同采收期玉米須總黃酮和多糖含量的研究發(fā)現(xiàn)，8個材料總黃酮含量從未授粉期到成熟期整體呈逐漸降低的趨勢，除4號材料未授粉期和灌漿期總黃酮含量差異不顯著外，其余材料在未授粉期時總黃酮含量均顯著高于其他2個時期含量，與姚英政等對四川玉米須的研究結(jié)果[15]和侯少平等對陜西玉米須的研究結(jié)果[16]相一致。其原因可能是黃酮類化合物作為植物體內(nèi)的一大類次生代謝產(chǎn)物，能抵御一定惡劣的生態(tài)環(huán)境以及動物和微生物等帶來的危害[17]，玉米植株在未授粉期時為避免特定惡劣環(huán)境（如強光照的刺激）的傷害，會增加其黃酮類化合物合成量來防止紫外線對植物的傷害[18]，但隨著玉米須授粉后成熟與衰亡，合成黃酮類化合物的幾種關(guān)鍵酶[如肉桂酸-4-羥化酶 （CA4H）、苯丙氨酸解氨酶 （PAL）和4-香豆酸 CoA 的連接酶（4CL）]等酶的活性會逐漸降低，阻礙了黃酮類化合物的合成[17]，所以玉米須總黃酮含量隨著玉米的成熟和衰亡而降低。

對8個材料玉米須不同生長期多糖含量研究得出，除2號、3號和5號材料未授粉期多糖含量與成熟期含量差異不顯著外，其余材料在成熟期時的多糖含量均顯著低于未授粉期時的含量。整體變化趨勢與朱宇等研究者對不同省份玉米須多糖的研究結(jié)果[19-20]相似。其原因主要是多糖含量與花絲活力密切相關(guān)，未授粉期的玉米須此時正值花絲活力的高峰期;而授粉后花絲中多糖含量減少，一方面是由于花絲衰亡時呼吸消耗，另一方面則是供給花粉管的生長需求[21]。

相關(guān)研究表明，不同玉米材料的玉米須化學成分含量存在差異，任順成等對40個不同樣品玉米須總黃酮含量研究得出，玉米須總黃酮含量隨品種的不同而差異很大，從不足0.1%到3%以上[1];黎劍等也證明了不同品種玉米須多糖含量存在較大差異[22]。本研究對貴州省不同材料玉米須總黃酮和多糖含量的研究也得出了類似的結(jié)果，8個材料在同一生長期時均表現(xiàn)出不同的差異，在未授粉期時總黃酮含量最高的材料是6號，多糖含量最高的材料是2號;灌漿期時5號材料的總黃酮含量最高，但與6號材料含量差異不顯著，此生長期時多糖含量最高材料也是2號，但與8號材料之間含量差異不顯著;成熟期5號材料的總黃酮含量最高，多糖含量最高材料還是2號。不同材料黃酮和多糖含量不同主要是因為植物體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的代謝及分布除了受外界環(huán)境因素的影響外，更多的是從根本上受到基因等遺傳因素的調(diào)控[23] 。依據(jù)不同玉米材料玉米須3個生長時期總黃酮和多糖含量聚類分析和估算均值的綜合結(jié)果（圖4、圖5），可將玉米須總黃酮和多糖含量分為低、中、高等3個水平，其中總黃酮含量較高的材料為5號和6號，多糖含量較高的材料為2號和8號。所以在今后選擇試驗及應(yīng)用材料時，可以此研究結(jié)果為依據(jù)，根據(jù)不同材料及時期含量差異是否顯著從相似優(yōu)質(zhì)材料中選取。

黃酮類化合物和多糖類化合物是中草藥玉米須的主要有效成分，也是玉米須產(chǎn)品品質(zhì)高低標準的重要控制成分，其含量的差異將直接影響玉米須及其相關(guān)附產(chǎn)品的應(yīng)用功效。因此，玉米須用于產(chǎn)品加工，既要篩選品質(zhì)優(yōu)異的材料，又要選擇合適的采收時期。本研究結(jié)果為進一步篩選玉米須原料和選擇采收時期提供了科學理論依據(jù)，具有一定的參考價值。

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