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user: 2. 甘薯主要的苯丙氨酸代谢产物及其主要功能 2.1. 类黄酮类化合物 两个酚羟基的苯环(A-与B-环)通过一个C3链连接而成的所有化合物统称类黄酮类化合物(flavonoids)。在植物体内类黄酮类化合物常常与糖结合成苷的更加稳定的形式。Winkel-Shirley根据其母核上C环的氧化程度、氧化位置的不同，将类黄酮类化合物分为六大类：黄酮(flavones)，黄酮醇(flavonol)，黄烷酮(flavanone)，黄烷醇(flavan-3-ol)，异黄酮(isoflavone)和花青素(anthocyanin) [ 7 ]。甘薯富含类黄酮类化合物。Wang等利用UPLC-MS/MS方法检测并鉴定到甘薯中的75种类黄酮类化合物，其中包含有3种查耳酮类化合物，45种黄酮，8种黄烷酮，10种黄酮醇，2种黄烷醇类和7种花青素类 [ 8 ]。类黄酮类化合物的结构通式，如图1所示： 图1. 类黄酮类化合物的结构通式 [ 9 ] 2.2. 花青素 花青素是类黄酮类化合物中最丰富的一类水溶性色素，大量存在于植物细胞的液泡中。于植物本身具有抗氧化和呈色等作用 [ 10 ]。在生活中还具有调节机体免疫力、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、增强记忆力等医疗保健功能 [ 11 ] [ 12 ]。植物体内花青素亦常与各种单糖结合形成糖苷，所以又被称为花色苷(anthocyains)。甘薯中花青素的含量在不同品种或同一品种的不同器官具有一定的差异，其中紫肉甘薯块根中含量最丰富，白肉甘薯块根中含量很少；而在紫肉甘薯中，其块根中的含量则大于茎、叶中花青素的含量 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]。 有关花青素的另一个研究热点在于花青素的组分分析。1958年，Haborne等首次鉴定出紫甘薯花青素为经咖啡酸酰基化的矢车菊素3-槐糖苷5-葡糖苷 [ 16 ] ；1966年，Shi等鉴定出2种紫甘薯花青素为带三分子阿魏酸和一分子咖啡酸的芍药素以及含两分子阿魏酸和一分子咖啡酸的芍药素 [ 17 ] ；1992年，Odake K等鉴定出2种紫甘薯花青素化学结构为被咖啡酸和阿魏酸酰化的矢车菊素和芍药素 [ 18 ] ；1999年，日本Terahara等证实了紫甘薯品种“Yamagawamurasaki”含有8种酰化的花色苷，其中6种为双酰化结构，其中3-0-{6-O-(E)-咖啡酰-2-O-[6-O-(E)-咖啡酰-βD-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-[5-O-(β-D-吡喃葡糖苷)]矢车菊素和芍药素以及3-O-{6-O-(E)-咖啡酰-2-O-[6-O-(E)-对羟基苯甲酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡哺葡糖苷}-[5-O-(β-D-吡哺葡糖苷)]矢车菊素和芍药素4种是首次鉴定出来 [ 19 ]。2000年，Terahara等成功从新品种“Ayamurasaki”块根中鉴定出3-O-槐糖苷-5-O-葡糖苷矢车菊色素和3-O-{2-O-[6-O-(E)-ρ-香豆酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-5-O-β-D-吡喃葡糖苷矢车菊色素2种新的花青素的结构 [ 20 ]。国内对紫甘薯花青素化学结构的研究起步较晚，2011年，江连洲等采用HPLC-MS等方法对紫甘薯花色苷结构进行鉴定 [ 21 ]。综上，紫甘薯中花青素主要为单酰基和双酰基化的花青素，已经明确在甘薯块根中的27种花青素组分(表1)，而在甘薯叶片中也同样存在有花青素，已检测到的花青素组分有15种(表2)，并且矢车菊素和芍药色素为两个主要成分。 Table 1 Anthocyanin compositions in the tuber root of sweet potato [22 序号 花青素组分 1 cyaniding 3-sophorside-5-glucoside 2 pelargonidin 3-sophorside-5-glucoside 3 peonidin 3-sophorside-5-glucoside 4 cyanidin 3-p-hydroxybenzoylsophorside-5-glucoside 5 cyanidin3-(6″′-caffeoylsophorside)-5-glucoside 6 peonidin 3-p-hydroxybenzoylsophorside-5-glucoside 7 peonidin 3-(6″′-caffeoylsophorside)-5-glucoside 8 pelargonidin 3-(6″′-caffeoylsophorside)-5-glucoside 9 cyanidin 3-p-coumaryl sophorside-5-glucoside 10 cyanidin 3-feruloyl sophorside-5-glucoside 11 peonidin 3-p-coumaryl sophorside-5-glucoside 12 peonidin 3-feruloyl sophorside-5-glucoside 13 pelargonidin 3-feruloyl sophorside-5-glucoside 14 cyaniding 3-dicaffeoyl sophorside-5-glucoside 15 cyanidin 3-caffeoyl sophorside-5-glucoside 16 cyanidin 3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophorside-5-glucoside 17 cyanidin 3-caffeoyl-feruloylsophorside)-5-glucoside 18 pelargonidin 3-caffeoyl sophorside-5-glucoside 19 peonidin 3-caffeoyl sophorside-5-glucoside 20 peonidin 3-dicaffeoyl sophorside-5-glucoside 21 pelargonidin 3-dicaffeoyl sophorside-5-glucoside 22 peonidin 3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophorside-5-glucoside 23 pelargonidin 3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophorside-5-glucoside 24 peonidin 3-caffeoyl-feruloylsophorside-5-glucoside 25 peonidin 3-caffeoyl-p-coumaryl sophorside-5-glucoside 26 pelargonidin 3-caffeoyl-feruloylsophorsideorside-5-glucoside 27 pelargonidin 3-caffeoyl-p-coumaryl sophorsideorside-5-glucoside 表1. 甘薯块根中检测到的花青素组分 [ 22 ] Table 2 Anthocyanin compositions in sweet potato leaves [23 序号 花青素组分 1 Cyanidin 3-sophoroside-5-glucoside 2 Peonidin 3-sophoroside-5-glucoside 3 p-hydroxybenzoylated(Cyanidin 3-sophoroside-5-glucoside) 4 Caffeoylated(Cyanidin 3-sophoroside-5-glucoside) 5 P-hydroxybenzoylated(Peonidin 3-sophoroside-5-glucoside) 6 Caffeoylated(Peonidin 3-sophoroside-5-glucoside) 7 Feruloylated (Cyanidin 3-sophoroside-5-glucoside) 8 Cyanidin 3-(6，6′-caffeoyl-p-hydroxybenzoylsophoroside)-5-glucoside 9 Cyanidin 3-(6，6′-dicaffeoylsophoroside)-5-glucoside 10 Cyanidin 3-(6-caffeoylsophoroside)-5-glucoside 11 Cyanidin 3-(6，6′-caffeoylferuloylsophoroside)-5-glucoside 12 Peonidin 3-(6，6′-dicaffeoylsophoroside)-5-glucoside 13 Peonidin 3-(6，6′-caffeoyl-p-hydroxybenzoylsophoroside)-5-glucoside 14 Cyanidin 3-(6-caffeoylsophoroside)-5-glucoside 15 Peonidin 3-(6，6′-caffeoylferuloylsophoroside)-5-glucoside 表2. 甘薯叶中检测到的花青素组分 [ 23 ] 2.3. 绿原酸 绿原酸(chlorogenic acid)，又名咖啡单宁酸，化学名为3-咖啡酰奎宁酸(3-ocaffeoylquinic acid)，由咖啡酸与奎宁酸组成的缩酚酸，为甘薯苯丙烷代谢途径中含量最为丰富的酚类化合物 [ 24 ]。甘薯中的绿原酸主要存在于茎、叶、块根中，块根中的含量相对最少，而甘薯叶中绿原酸的含量最高，且存在绿原酸(3-caffeoylquinic acid)，新绿原酸(5-caffeoyl-quinic acid)和隐绿原酸(4-caffeoylquinic acid)3种同分异构体 [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]。绿原酸对甘薯本身而言具有抗病、抗虫害等作用外 [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]。闫征等研究还表明，绿原酸对紫甘薯的花色苷具有辅色和增强其热稳定的作用 [ 32 ]。此外，绿原酸在人类健康保健方面，具有抑菌、抗氧化、抗炎、抗病毒、抑制血栓形成、保护肝脏、免疫调节、抗肿瘤、致敏性、调节肠道平衡等诸多生物活性 [ 33 ]。 2.4. 木质素 木质素(lignin)是植物苯丙烷类代谢的又一类重要产物，为一类复杂、非结晶、三维网状的高分子聚合物。木质素作为纤维素的粘合剂，可以增强植物体的机械强度。木质素是植物细胞壁的主要成分之一，植物的生长分化与细胞壁的活动紧密相关，其功能主要表现在植物抗逆性和抗病性两方面。甘薯块根中的木质素含量一般约为1.5%。王连平等的实验表明乙烯、赤霉素、细胞分裂素、生长素等4种生长调节物质可促进机械损伤的甘薯薯块的木质素的合成，尤其以赤霉素和乙烯作用最为显著(P < 0.01)；而5种供试的化学物质中，苯丙氨酸和蔗糖对甘薯切片木质素合成有很强的促进作用，且两者之间呈高度的线性正相关，有机酸(阿魏酸、柠檬酸和香豆酸)等则影响很弱；温度、相对湿度、氧分压是影响木质素合成的三种物理因素，其中温度最重要，其次是氧分压，相对湿度作用最小 [ 34 ]。木质素主要提高了宿主细胞抵抗病原菌穿透的能力，从而在抵抗薯瘟病、疮痂病等病原菌侵害时起到了天然屏障的作用 [ 35 ]。