袁鳳杰 姜 瑩 董德坤 朱丹華 李百權 朱申龍 付旭軍

(浙江省農科院作物與核技術利用研究所 國家大豆改良杭州分中心,杭州 310021)

中國大豆核心種質異黃酮含量的分析

袁鳳杰 姜 瑩 董德坤 朱丹華 李百權 朱申龍 付旭軍

(浙江省農科院作物與核技術利用研究所 國家大豆改良杭州分中心,杭州 310021)

應用大豆核心種質庫中的部分夏秋種質,分析了不同品種、省份和生態(tài)類型之間,總異黃酮含量和 12種異黃酮組分含量的差異。結果表明:不同品種間總異黃酮含量差異較大,參試所有品種總異黃酮含量集中分布在 1 000～4 000μg/g之間;發(fā)現(xiàn)了 5個總異黃酮含量大于 5 000μg/g的品種。將 12種不同的異黃酮組分劃分為 4大類進行比較分析,發(fā)現(xiàn)不同品種間異黃酮組分含量差異顯著;大豆異黃酮主成分與總異黃酮含量具有良好的正相關。比較不同省份和生態(tài)地區(qū)的總異黃酮含量和組分含量,發(fā)現(xiàn)不同省份之間總異黃酮含量存在顯著的差異?？傮w來說,黃淮海區(qū)域省份內大豆的異黃酮總含量顯著高于南方省份內大豆的異黃酮總含量;夏大豆類型品種的總異黃酮含量顯著高于秋大豆類型品種。大豆異黃酮的主要組成成分黃豆黃素苷和染料木苷的含量在不同省份之間差異顯著;黃豆黃素苷和黃豆苷在不同生態(tài)類型之間具有較為顯著的差異。

大豆 總異黃酮 異黃酮組分 省份 生態(tài)類型

大豆不僅可以為人類提供優(yōu)質蛋白和油脂,而且還含有豐富的生理活性物質,如大豆異黃酮、低聚糖、大豆皂苷和大豆磷脂等,這些活性物質在人們的健康保健以及抗病等方面發(fā)揮著積極的作用。大豆異黃酮具有抗癌、抗氧化、防止骨質疏松、抗心血管疾病和緩解更年期綜合癥等功能[1-2]。大豆異黃酮是一種多酚類的混合物,是大豆生長過程中形成的次級代謝產物。迄今為止,從大豆中共分離出 12種大豆異黃酮異構體,分為游離型苷元 (Aglycons)和結合型糖苷 (Glucosides)兩類,其中苷元占總量的 2%～3%,包括染料木素 (Genistein)、大豆苷元(Daidzein)和黃豆黃素 (Glycitein)3種。結合型糖苷由 3種苷元衍生而成,占總量 97%～98%,主要以染料木苷 (Genistin)、大豆苷 (Daidzin)和 6″-O-丙二?；玖夏拒?(6″-O-Maloylgenistin)等 9種形式存在[3]。

不同大豆品種其異黃酮含量存在明顯的差異,如美國大豆品種比日本大豆品種異黃酮總量高[4],北方春大豆品種異黃酮含量比南方春大豆品種高[5]。此外產地、生產年份、生態(tài)類型和氣候條件等大豆異黃酮含量也具有顯著的影響[6-8]。本研究應用具有廣泛代表性的我國大豆核心種質庫中的部分夏秋大豆資源,對其總異黃酮含量和不同異黃酮組分進行了分析測定,明確這部分核心種質異黃酮含量的變異范圍,鑒定高異黃酮含量的核心種質資源,以用于高異黃酮等優(yōu)質品種的選育。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

300份大豆種質中,部分為夏秋大豆核心種質,引自中國農科院作物科學研究所國家種質資源庫,部分種質來自于杭州國家大豆改良分中心種質庫。種質于 2006年夏種植于浙江省農科院試驗農場。所有品種按小區(qū)種植,成熟后收獲種子,風干,密閉于 -20℃冰箱內保存待用。其供試品種的原產地、生態(tài)類型和供試份數(shù)見表 1。

12種異黃酮組分標樣 (黃豆苷、黃豆黃素苷、染料木苷、丙二酰黃豆苷、丙二酰黃豆黃素苷、丙二酰染料木苷、乙?；S豆苷、乙?；S豆黃素苷、黃豆苷元、黃豆黃素苷元、乙?；玖夏拒?和染料木苷元):美國 Sigma公司。Agilent 110高效液相色譜:美國安捷倫公司。

表 1 參試品種基本信息表

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的制備

取 50 g種子于 60℃烘干 72 h,然后使用手提式高速中藥粉碎機磨粉,過 60目篩,保存于干燥器中備用。

1.2.2 異黃酮的提取及測定

取 0.5 g大豆粉加入 2 mL甲醇和 0.l mol/L鹽酸的混合液 (3∶1),180 r/min充分震蕩 2 h,取 1.5 mL混合液于離心管中,10 000 r/min離心 10 min,取上清液,用 0.45μm的油性過濾頭過濾至上樣瓶中,高效液相色譜 (HPLC)分析異黃酮以及其組分的含量。其中流動相 A為 0.1%三氟乙酸水溶液,B為0.1%的三氟乙酸乙啨溶液,流動體系為 (A%/B%):14 min(71/29),18 min(70/30),24 min(58/42),34 min(100/0),流速為 1 mL/mi m,進樣品量為5μL,柱溫 37℃。

根據(jù)標準樣品的保留時間對樣品進行定性,根據(jù)標準峰峰面積確定樣品中異黃酮各組分的含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

方差分析和多重比較數(shù)據(jù)應用 SAS9.0軟件進行分析;總異黃酮和單一異黃酮組分的變異分析應用Excel 2000。

2 結果與分析

2.1 大豆種質總異黃酮含量的分析

用 HPLC對參試材料進行總異黃酮含量分析,發(fā)現(xiàn)不同品種之間總異黃酮含量差異較大,參試所有品種總異黃酮平均含量為 2 393.17μg/g,其含量集中分布在 1 000～4 000μg/g之間 (圖 1);其中異黃酮含量最高品種為廣西夏大豆品種響水黑豆(ZDD17256)6 068.92μg/g,含量最低的為浙江蘭溪秋大豆大青豆 (ZDD06322),其異黃酮含量僅為180.23μg/g。總異黃酮含量大于 5 000μg/g的品種有 5個,分別為:醬黃豆 (ZDD10812,陜西)、小紅楂豆 (ZDDZ03076,山東 )、刺猬子黃豆 (ZDD11697,湖北)、74-424(ZDD11588,湖北 )和響水黑豆(ZDD17256,廣西),分布在 4個不同的省份?？偖慄S酮含量小于 1 000μg/g的品種共 6份,分別為:大青豆 (ZDD06322,浙江)、石芽黃 (ZDD17227,廣西 ),遲黃豆 1(ZDD12023,湖北),小花豆 (ZDD11467,安徽)、禾亭藥豆 (ZDD14770,湖南)和平頂黃(ZDD02710,山東),分布在 6個不同的省份。

圖 1 參試品種總異黃酮含量分布圖

2.2 大豆種質異黃酮組分含量的分析

應用 HPLC方法可以將 12種不同的異黃酮組分清晰的分開,各種組分的保留時間和大致含量如圖 2所示。

圖 2 大豆異黃酮組分的保留時間和含量的 HPLC圖

分析結果表明:與總異黃酮含量的結果相似,不同品種之間各異黃酮組分含量存在及其較大的差異。其中大豆異黃酮主要成分黃豆苷變異范圍為8.61～779.26μg/g,丙二酰型黃豆苷變異范圍為38.33～2 483.08μg/g,丙二酰型染料木苷變異范圍為83.01～3 343.75μg/g,染料木苷變異范圍 10.03～510.42μg/g(表 2)。主要抗癌活性成分染料木苷元和黃豆黃素苷元的最高含量為 98.47和 20.06μg/g(表 2)。分析總異黃酮含量和不同組分的相關性,發(fā)現(xiàn)主要成分黃豆苷,丙二酰黃豆苷,丙二酰染料木苷和染料木苷與總異黃酮含量的相關性均達 80%以上,主要活性成分染料木苷元與總異黃酮含量的相關性也達到 86%,總異黃酮含量高的品種其活性成分含量也較高 (表 2)。

表 2 大豆核心種質資源異黃酮組分含量分析一覽表/μg/g

12種異黃酮組分分析發(fā)現(xiàn):大豆異黃酮主要以丙二?；偷狞S豆苷、黃豆黃素苷和染料木苷的形式存在;而苷元類在大豆中所占的比例極低,在很多品種中,某些苷元的成分幾乎檢測不到。在丙二酰基型的 3種成分中,丙二酰黃豆苷與丙二酰染料木苷與總異黃酮含量的相關性達到 80%以上,而丙二酰黃豆黃素苷與總異黃酮含量幾乎沒有相關關系。

2.3 不同省份和生態(tài)類型之間總異黃酮含量的比較分析

對 17個省份之間核心種質大豆異黃酮總量進行多重比較和方差分析 (見表3、表4),發(fā)現(xiàn)不同省份之間大豆品種中的異黃酮含量存在顯著的差異;其中河南省大豆品種中異黃酮含量最高,顯著高于其他省份,包括河南、河北、湖北、江蘇、山東和陜西省黃淮海夏大豆區(qū)域種質的異黃酮含量明顯偏高與南方區(qū)域的夏秋大豆品種,但廣西省 5個樣品的大豆異黃酮平均含量僅次于河南省,明顯高于南方其他省份的大豆含量;而位于黃淮區(qū)域內的安徽省大豆異黃酮含量則明顯低于黃淮區(qū)域內的其他省份。

表 3 不同省份大豆品種異黃酮組分的統(tǒng)計分析及多重比較/μg/g

表 4 不同省份大豆異黃酮總含量及其組分含量的方差分析

對樣本中的夏、秋兩個不同生態(tài)類型的大豆異黃酮含量進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)不同生態(tài)類型之間存在顯著的差異,夏大豆品種異黃酮含量顯著高于秋大豆 (表 5)。

表 5 不同生態(tài)類型之間異黃酮總量的方差分析

2.4 不同省份和生態(tài)類型之間異黃酮組分含量的比較分析

由表 3、表 4可知,方差分析表明:黃豆黃素苷類和染料木苷類在不同省份之間含量差異顯著,而黃豆苷類在各省份之間含量無顯著差異。將不同省份的種質異黃酮組分含量進行多重比較發(fā)現(xiàn):河南省的種質中異黃酮組分含量均處于前 5位;江蘇、廣西、河北和山東省的異黃酮組分含量均較高,而甘肅、上海、云南和安徽省的異黃酮組分含量較低,處于 17個省的最后幾位,該結果與異黃酮總含量一致。

由表 5可知,不同生態(tài)類型之間,夏大豆類型的黃豆苷類和黃豆黃素苷類顯著高于秋大豆類型,而染料木苷和苷元類在不同生態(tài)類型之間無顯著差異。

3 討論和結論

隨著對大豆異黃酮生理功能的深入認識,培育高異黃酮含量的優(yōu)質大豆品種已成為育種家的共識;對品種資源進行評價,進而篩選出高異黃酮含量的種質資源是為高異黃酮育種提供親本材料和理論依據(jù)的重要基礎研究工作。本研究應用核心種質庫中 17個省份中的夏秋大豆種質異黃酮總量和組分含量進行了評價,核心種質代表了廣泛的變異和遺傳多樣性,對這些種質資源進行各種性狀和品質指標的評價,豐富他們的各種信息,對于核心種質的應用具有極大的推動作用。

研究發(fā)現(xiàn),在這些核心資源中異黃酮總含量和組分含量存在廣泛的變異,這與核心種質所代表的廣泛的變異性是相符的,與以往所報道的研究結果也比較一致[9];所發(fā)現(xiàn)的高異黃酮品種和低異黃酮品種分別分布在不同的省份,說明在我國各個大豆栽培省份都極有可能篩選出高異黃酮含量和低異黃酮含量的特用種質,開展高異黃酮含量的優(yōu)質育種工作具有良好的基礎。

對異黃酮組分含量進行了分析和比對,發(fā)現(xiàn)盡管大豆異黃酮中的部分主成分與總異黃酮含量存在較高的相關性,但仍有一些主要的成分如:丙二酰黃豆黃苷和黃豆黃素苷與總異黃酮含量的相關關系不足 60%,而乙酰基化的黃豆苷和染料木苷與總異黃酮含量的相關性更低;說明在對某個組分的含量進行選擇時,不能僅憑總異黃酮含量的高低來評判,某些總異黃酮含量低的品種某些組分的含量可能較高。在分析異黃酮組分時,發(fā)現(xiàn)大豆異黃酮主要以黃豆苷、染料木苷和丙二酰基化的黃豆苷、染料木苷的形式存在,游離型苷元的含量極低,這與前人的研究報道結果也比較一致[8]。

不同生態(tài)類型大豆異黃酮含量和組分存在明顯的差異,夏大豆品種中異黃酮含量顯著高于秋大豆品種,黃淮區(qū)域的大豆資源異黃酮含量顯著高于南方區(qū)域的大豆資源,這與以往的報道也基本一致[6,10];但其中廣西省的大豆異黃酮含量總體表現(xiàn)出較高的趨勢,這可能和所選用的樣本量較小有關,擴大廣西省的試驗樣本量將更能如實反映該地區(qū)大豆異黃酮含量的變異情況,但就本研究的結果來看,該地區(qū)大豆異黃酮含量明顯高于其他南方各省。

[1]楊茂區(qū),陳偉,馮磊,等.大豆異黃酮的生理功能研究進展[J].大豆科學,2006,25(3):320-324

[2]殷麗君,李里特,李再貴,等.大豆異黃酮的研究近況與展望[J].食品科學,2002,23(4):152-154

[3]高榮海,張春紅,趙秀紅,等.大豆異黃酮研究進展 [J].糧食與油脂,2009,5:1-4

[4]Zhuo X G,Melby M K,Watanabe S.Soy isoflavone intake lowers serum LDL cholesterol:a meta-analysis of random2 ized controlled trials in humans[J].American Society for Nutritional Sciences,2004,6:2395-2400

[5]孫君明,丁安林,常汝鎮(zhèn),等.中國大豆異黃酮含量的初步分析[J],中國糧油學報,1995,10(4):51-54

[6]孫君明,丁安林.大豆異黃酮含量及影響因素的評價[J],中國糧油學報,1998,13(2):10-16

[7]劉廣陽,齊寧,林紅,等.大豆異黃酮含量與品質性狀相關性分析[J],大豆科學,2008,27(4):701-707

[8]周三,關崎春雄,岳旺,等.野生大豆、黑豆和大豆的異黃酮類成分比較[J],大豆科學,2008,27(2):315-319

[9]宋冰,李鵬月,王丕武,等.大豆異黃酮的品種間差異分析[J],大豆科學,2008,27(4):675-678

[10]馬嘉萌,李建東.不同環(huán)境條件對大豆異黃酮含量的影響研究[J],中國種業(yè),2008,7:23-24.

Analysis of Isoflavone Content in Soybean Core Collection

Yuan Fengjie Jiang Ying Dong Dekun Zhu Danhua LiBaiquan Zhu Shenlong Fu Xujun
(Institute of Crop Science and Nuclear Technology Utilization/Hangzhou National Soybean Improvement Sub-center,ZhejiangAcademy ofAgricultural Sciences,Hangzhou 310021)

300 summer and autumn soybean varieties from core collection were tested to compare their total isoflavone content and isoflavone component contents among different varieties,provinces and ecotypes.Results:There are significant differences for total isoflavone content among different varieties;the isoflavone contentsofmost varieties are in the range of 1 000～4 000μg/g,5 varieties have isoflavone contents over 5 000μg/g.Isoflavone compositions are also significantly different among different varieties.There are high correlations between total isoflavone content and major isoflavone components.Total isoflavone contents are significantly different among different provinces,and the total isoflavone contents in soybean varieties from Huang HuaiHai area are higher than those from South of China.Summer soybean varieties have higher total isoflavone content than autumn soybean varieties.The contents of major isoflavone components Glycitin groups and Genistin groups are significantly different among different provinces,and the contents of Glycitin groups and Daidzin groups are different among different ecotypes.

soybean,total isoflavone,isoflavone composition,province,ecotype

S565.1

A

1003-0174(2011)02-0005-05

國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃 (2004CB 117203),浙江省科技廳公關項目(2005R16 A50B01)

2010-03-10

袁鳳杰,女,1971年出生,副研究員,博士,大豆種質資源創(chuàng)新與新基因發(fā)掘