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高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)又名蜀黍,禾本科高粱属,是世界上产量仅次于小麦、水稻、玉米和大麦之后的第五大重要粮食作物。近年来,我国近80%的高粱用于酿酒,白酒酿造业的发展极大地带动了高粱的生产。高粱富含酚类物质,包括黄酮类化合物、酚酸和原花色素,它们具有抑菌、增加白酒风味和发挥营养保健功能的作用,且不同的生长地区与生长环境对它们的组成与含量有显著的影响,并造成功能活性的差异。筛选高品质的高粱品种用于酿酒逐渐受到酿造行业的重视,而对于酿酒用高粱不同品种之间酚类物质组分尚缺乏研究;另一方面,酿酒用高粱酚类物质的其他功能性用途研究也较缺乏。
因此,本文首先选用产自贵州和四川的不同酿酒用高粱品种(分别标注为S1-S10)以及白粒的食用高粱品种(标注为S11)为研究对象,分析了酚类物质的组成及含量。在此基础上,选取了贵州四市不同村的S1高粱(标注为S1-1~S1-12),建立了基于酚类化合物高效液相色谱的指纹图谱,并进行相似度分析、聚类分析与主成分分析,以期用于S1高粱与其他酿酒用高粱品种差异识别。利用光谱、色谱与质谱分析技术阐明了酿酒用高粱原花色素的结构特征。另外,综合考量了不同酿酒用高粱品种酚类提取物的抗氧化活性,并从细胞水平评价酿酒用高粱原花色素的抗氧化活性。主要结论如下:
1.在分析的10个样品中,酿酒用高粱中的酚类物质与食用高粱相比,在组成与含量上存在较大差异。在总量上,酿酒用高粱的总酚和总原花色素含量显著高于食用高粱。对于酚类单体物质,3-脱氧花色素仅存在于酿酒用高粱中,同时花旗松素是酿酒用高粱中含量最丰富的类黄酮。酚酸总量在两类高粱之间没有显著性差异,它们的主要酚酸是咖啡酸和原儿茶酸。另外,贵州的S1高粱同时含有最高的总酚和总原花色素含量,是一种酚类物质含量丰富的高粱原料。
2.基于酿酒用高粱酚类化合物高效液相色谱的指纹图谱可较好地识别各品种差异。S1高粱样品各批次之间均保持较高的相似度,并且在聚类分析中,所有来源的S1高粱在判别距离15以内聚为一类,可较好地与其他酿酒用高粱品种进行区分。在主成分得分分析中,所有的S1高粱均分布在同一区域,说明各批次S1高粱酚类组成及含量十分相近,整体质量较为稳定。此外,其他酿酒用高粱品种S3、S4的酚类物质组成及含量与S1十分接近。
3.通过色谱、光谱、质谱等手段对酿酒用高粱原花色素的结构解析表明,酿酒用高粱原花色素是以儿茶素为末端单元、表儿茶素为延伸单元的B型原花青素。定量分析发现,其聚合度分布以3-7聚为主。
4.化学抗氧化实验表明,不同来源的酿酒用高粱酚类提取液之间抗氧化活性差异十分显著,综合抗氧化能力以贵州的S1、S4高粱最强。在酿酒用高粱各部分酚类物质中,以原花色素部分抗氧化活性最强。在随后的细胞实验中,利用H2O2处理HepG2细胞造成细胞损伤,发现可通过酿酒用高粱原花色素减轻H2O2对HepG2细胞的氧化损伤,并呈现浓度依赖性的抑制细胞内ROS水平的升高。
因此,本文首先选用产自贵州和四川的不同酿酒用高粱品种(分别标注为S1-S10)以及白粒的食用高粱品种(标注为S11)为研究对象,分析了酚类物质的组成及含量。在此基础上,选取了贵州四市不同村的S1高粱(标注为S1-1~S1-12),建立了基于酚类化合物高效液相色谱的指纹图谱,并进行相似度分析、聚类分析与主成分分析,以期用于S1高粱与其他酿酒用高粱品种差异识别。利用光谱、色谱与质谱分析技术阐明了酿酒用高粱原花色素的结构特征。另外,综合考量了不同酿酒用高粱品种酚类提取物的抗氧化活性,并从细胞水平评价酿酒用高粱原花色素的抗氧化活性。主要结论如下:
1.在分析的10个样品中,酿酒用高粱中的酚类物质与食用高粱相比,在组成与含量上存在较大差异。在总量上,酿酒用高粱的总酚和总原花色素含量显著高于食用高粱。对于酚类单体物质,3-脱氧花色素仅存在于酿酒用高粱中,同时花旗松素是酿酒用高粱中含量最丰富的类黄酮。酚酸总量在两类高粱之间没有显著性差异,它们的主要酚酸是咖啡酸和原儿茶酸。另外,贵州的S1高粱同时含有最高的总酚和总原花色素含量,是一种酚类物质含量丰富的高粱原料。
2.基于酿酒用高粱酚类化合物高效液相色谱的指纹图谱可较好地识别各品种差异。S1高粱样品各批次之间均保持较高的相似度,并且在聚类分析中,所有来源的S1高粱在判别距离15以内聚为一类,可较好地与其他酿酒用高粱品种进行区分。在主成分得分分析中,所有的S1高粱均分布在同一区域,说明各批次S1高粱酚类组成及含量十分相近,整体质量较为稳定。此外,其他酿酒用高粱品种S3、S4的酚类物质组成及含量与S1十分接近。
3.通过色谱、光谱、质谱等手段对酿酒用高粱原花色素的结构解析表明,酿酒用高粱原花色素是以儿茶素为末端单元、表儿茶素为延伸单元的B型原花青素。定量分析发现,其聚合度分布以3-7聚为主。
4.化学抗氧化实验表明,不同来源的酿酒用高粱酚类提取液之间抗氧化活性差异十分显著,综合抗氧化能力以贵州的S1、S4高粱最强。在酿酒用高粱各部分酚类物质中,以原花色素部分抗氧化活性最强。在随后的细胞实验中,利用H2O2处理HepG2细胞造成细胞损伤,发现可通过酿酒用高粱原花色素减轻H2O2对HepG2细胞的氧化损伤,并呈现浓度依赖性的抑制细胞内ROS水平的升高。