赵凤云 宋新华

摘要：用大麦苗分析单一硒（Se）、谷胱甘肽（GSH）和Se+GSH处理15 d对大麦苗富集Se与GSH及其抗氧化特性的影响。结果显示，Se+GSH复合处理比单一Se或GSH处理增加了大麦苗对Se和GSH的积累量。抗氧化酶系统在Se+GSH复合处理与Se或GSH单一处理之间存在差异。Se+GSH复合处理的大麦苗过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）的活性高于Se或GSH单一处理，相反，过氧化物酶（POD）活性则低于Se或GSH处理。Se+GSH处理超氧化物歧化酶（SOD）的活性比GSH处理低，而抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性则比GSH处理高。Se+GSH复合处理条件下谷胱甘肽还原酶（GR）的活性大于Se处理而小于GSH处理。Se+GSH处理的大麦苗丙二醛（MDA）含量无明显变化，而总抗氧化能力（T-AOC）显著提高。说明Se+GSH复合作用比单一GSH或Se更有利于促进GSH和Se的吸收与积累，同时增强抗氧化效果。

关键词：硒;谷胱甘肽;复合作用;大麦苗;抗氧化特性

中图分类号： S512.301文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）21-0120-04

收稿日期：2018-08-23

基金项目：山东省自然科学基金（编号：ZR2015CL009）;山东省淄博市科技发展计划（编号：2017ZBXC196）。

作者简介：赵凤云（1963—），女，山东诸城人，博士，教授，主要从事植物生物学研究。E-mail：1795320202@qq.com。

大麦苗含有丰富的氨基酸、矿物质、活性酶、维生素等营养成分，具有良好的营养和保健作用，已经开发出大麦苗粉、大麦汁饮品、保健产品添加剂和大麦苗面类食品等保健食品，特别是富硒大麦产品的开发应用对提高人体免疫、预防缺硒引起的各种疾病至关重要[1-2]。硒是一些抗氧化酶和硒蛋白的重要组成成分，具有多种生物活性功能，它不仅是人体和动物必需的微量元素，而且对植物的生长、产量、品质、抗逆及抗氧化水平等都有重要的调节作用。对番茄、大蒜与胡萝卜等植物的研究表明，适量的硒促进植物的生长，但过量的硒则抑制生长[3-5]。在水稻、蜈蚣草、番茄、铁皮石斛和大麦等植物中研究发现，硒能提高还原型谷胱甘肽（GSH）与抗坏血酸（AsA）含量及抗氧化酶活性，减少过氧化氢（H2O2）的积累和丙二醛（MDA）的产生，缓解除草剂、重金属、盐和低温对植物的伤害[6-10]。一定浓度范围内外源硒使谷子产量、谷胱甘肽（GSH）、可溶性糖和粗蛋白含量增加，并提高过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶的活性[11-12]。GSH不仅是植物体内重要的抗氧化剂，也是人体抗衰老和增强免疫力不可缺少的活性分子，它是谷胱甘肽抗氧化系统的重要组成部分，在氧化防御反应、化合物代谢、核酸和蛋白质等大分子的生物合成、细胞信号传导和蛋白质间相互作用等方面具有重要的调节作用[13-14]。GSH作为细胞内的重要还原剂，影响抗氧化系统中SOD、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）等多种酶的活性[14]。外源GSH影响植物抗氧化系统中保护酶的活性，改变内源GSH和AsA的含量，参与植物细胞对重金属、极端温度、干旱、高盐等逆境胁迫的应答[15-16]。外源硒增加小麦、水稻、番茄等植物谷胱甘肽过氧化物酶活性和GSH含量，影响谷胱甘肽氧化还原循环[6，8，10，17]。硒和GSH系统在增强机体的抗氧化能力和预防过量自由基引起的疾病过程中发挥重要作用[1-2，18]。关于硒和GSH对生物生理生化的影响已开展了广泛研究，但是对于这二者的复合作用则少见报道。本试验旨在分析同时富集硒和GSH大麦苗生理生化特性的变化，为进一步开发富硒和GSH大麦苗功能食品奠定基础。

1材料与方法

1.1试验材料与处理

大麦种子用75%乙醇（30 s）和次氯酸钠（15 min）消毒，无菌水冲洗干净，置于培养盘放培养箱内26～28 ℃暗培养48 h，其间定时喷洒无菌水。然后将小苗移植到培养盆中（含灭菌的沙子，底部有滤网，外套无孔盆，便于换水），放在培养室[昼/夜相对湿度60%/80%，昼/夜温度26 ℃/20 ℃，光照14 h，光照度200 μmol/（m2·s）]用霍格蘭（Hoagland）营养液培养3 d后开始处理。在营养液中分别或同时添加还原型谷胱甘肽（GSH）和亚硒酸钠（Na2SeO3，Se），其中GSH每天递增0.5 mmol/L，Se每天递增0.1 μmol/L，直至最终浓度分别为GSH 3 mmol/L、Se 0.6 μmol/L，然后用终浓度培养15 d（每天换培养液），收割大麦苗用于测定各项指标。每种处理至少独立重复3次，每次至少3个平行处理（约100株/盆）。

1.2试验方法

1.2.1硒和GSH含量的测定

硒含量的测定依据GB 5009.93—2017《食品安全国家标准食品中硒的测定》中电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）;GSH的提取和含量的测定参照Luwe等的方法[19]。

1.2.2酶液的提取及酶活性的测定

各种酶的提取参照Rao等的方法[20]，APX的提取液额外加入5 mmol/L抗坏血酸。APX和POD活性的测定参照Rao等的方法[20];脱氢抗坏血酸酶（DHAR）活性的测定按照Chen等的方法[21];CAT活性的测定参照Rao等的方法[22];SOD活性的测定参照Zhao等的方法[23];GR和GST活性的测定参照Gronwald等的方法[24]。

1.2.3MDA含量的测定

MDA含量的测定参照林植芳等的方法[25]。

1.2.4大麦苗粉总抗氧化能力（T-AOC）的测定

总抗氧化能力的测定按T-AOC测定试剂盒（南京建成生物工程研究所）说明书进行。将各种处理的大麦苗用液氮研磨成粉，取真空冷冻干燥前/干燥后相同质量的大麦苗粉，按1 g ∶9 mL 的比例加入蒸馏水，冰水浴条件下制成匀浆液，4 247 r/min 离心10 min，用上清液测定。

以上试验于2018年3—7月在山东理工大学生命科学学院植物分子实验室和山东理工大学分析测试中心完成。

1.3数据处理与分析

试验结果用3次独立重复试验的“平均值±标准差”来表示。用t-检验分析不同处理之间的差异，差异显著水平用P<0.05或P<0.01表示。

2结果与分析

2.1Se+GSH复合处理对大麦苗GSH和Se含量的影响

如图1-A所示，与对照比，单一GSH、Se+GSH处理的大麦苗GSH含量分别增加1.14、2.18倍，后者增加幅度大于前者，差异极显著（P<0.01）。

如图1-B所示，单一Se和Se+GSH处理的大麦苗Se含量分别比对照增加34.83%和72.02%，复合处理的Se含量比Se单一处理高27.57%（P<0.05）。

2.2Se+GSH复合处理对大麦苗抗氧化酶活性的影响

2.2.1Se+GSH复合处理对大麦苗SOD和CAT活性的影响

如图2-A所示，与对照比，不同处理条件下大麦苗SOD活性都显著降低（P<0.05）。其中，Se单一处理比对照低53.74%且与Se+GSH处理差异不显著，但GSH单一处理的降低幅度小于Se和Se+GSH处理（P<0.05）。

如图2-B所示，3种处理条件下的CAT活性都比对照有所提高（P<0.05），其中Se+GSH处理的大麦苗CAT活性增强程度最大，比对照高87.30%，比GSH单一处理高53.11%。

2.2.2Se+GSH复合处理对大麦苗APX和DHAR活性的影响

如图3-A所示，3种处理条件下APX活性变化存在显著差异，其中Se单一处理比对照高22.43%（P<0.05），GSH单一处理的APX活性比对照低40.52%（P<0.05），而Se+GSH 复合处理与对照差异不显著。

如图3-B所示，GSH单一处理的DHAR活性比对照增强11.26%（P<0.05），Se和Se+GSH处理的DHAR活性大小类似，且均与对照差异不显著。

2.2.3Se+GSH复合处理对大麦苗GST和GR活性的影响

如图4-A所示，3种处理的大麦苗GST活性都比对照强，其中Se+GSH处理的增加幅度最大，分别比对照、单一Se和单一GSH处理高107.38%（P<0.01）、84.48%（P<0.05）和

37.24%（P<0.05）。

如图4-B所示，3种处理条件下的大麦苗GR活性都比对照低，但是降低程度有差异，其中，单一GSH处理的降低幅度最小，比对照低22.24%（P<0.05），其次是 Se+GSH复合处理（P<0.05），单一Se处理的GR活性最低，比对照低6946%（P<0.01）。

2.2.4Se+GSH复合处理对大麦苗POD活性的影响

如图5所示，与对照比，单一Se处理的POD活性略有增强，但差异不显著，单一GSH和Se+GSH处理的POD活性都减弱，其中Se+GSH复合处理的减弱幅度最大，比对照减弱47.53%（P<0.05）。

2.3Se+GSH复合处理对大麦苗MDA含量的影响

如图6所示，各处理组MDA含量与对照组之间差异不显著。

2.4Se+GSH复合处理对大麦苗粉总抗氧化能力T-AOC的影响

为了进一步分析Se+GSH复合处理大麦苗粉的抗氧化水平，分别测定真空冷冻干燥前后的大麦苗粉提取液总抗氧化能力T-AOC。如图7所示，干燥前，对照和Se+GSH复合处理大麦苗粉的T-AOC分别为13.13、25.14 U/mL，后者的总抗氧化能力比前者高91.47%。真空冷冻干燥后，对照和Se+GSH复合处理的大麦苗粉的T-AOC都有所下降，与干燥前比，对照和复合处理的T-AOC分别降低21.48%和1679%，但复合处理的总抗氧化能力仍然比对照大1.03倍。

3讨论与结论

硒在增强机体的抗氧化能力、预防缺硒和过量自由基引起的疾病过程中发挥重要作用[1-2，18]。通过植物吸收将有毒的无机硒转化为无毒的有机硒是提高人体摄取硒的重要途径。植物对硒的吸收积累能力与植物种类、发育时期、处理时间、处理方式、浓度及硒的价态等有关。對同一植物而言，在硒的价态和处理方式相同时，一定的时间和浓度范围内，随着时间的延长和浓度的增加植物对硒的吸收积累也增加，但是时间过长或浓度过高则会抑制植物生长并减少对硒的吸收[26-29]。本试验中，萌发生长5 d的大麦苗用0.6 μmol/L亚硒酸钠处理15 d时对硒的吸收积累效果较好。张承东等的研究表明，硒能提高GSH含量，影响抗氧化酶活性，减少H2O2的积累和MDA的产生，进而缓解逆境对植物的伤害[6-10]。GSH是谷胱甘肽抗氧化系统的重要组成部分，也是人体抗衰老和增强免疫力不可缺少的活性分子[13-14]。本试验中Se+GSH复合处理条件下，大麦苗Se和GSH的含量比单一Se或GSH处理都多，说明Se+GSH复合作用促进了Se和GSH的积累。Se和GSH都能增强生物体的抗氧化能力，减少过量自由基的产生。抗氧化酶系统是植物体内清除自由基的重要途径。本研究中，大麦苗几个抗氧化酶的活性在Se+GSH 复合处理与单一Se或GSH处理之间存在差异。如Se+GSH处理SOD活性的减弱幅度大于单一GSH处理。就清除H2O2的抗氧化酶CAT、APX和POD而言，不同处理条件下其活性变化也不同，如Se+GSH处理的大麦苗CAT活性增强程度大于Se或GSH单一处理;Se+GSH复合处理的APX活性无显著变化，而单一Se处理使APX活性增强，相反，单一GSH处理则使其活性减弱;Se+GSH复合处理的POD活性显著弱于GSH或Se单一处理。GST和GR是谷胱甘肽抗氧化系统的重要酶，本试验中Se+GSH处理的GST活性增强幅度显著大于Se和GSH单一处理;无论是单一处理还是复合处理大麦苗GR的活性都减弱，但是单一GSH处理的减弱幅度小于单一Se和Se+GSH处理组的。本试验条件下，Se+GSH处理的大麦苗MDA含量无明显变化，而总抗氧化能力显著提高。这些结果说明Se+GSH复合作用比单一GSH或Se更有利于促进GSH和Se的吸收与积累，同时增强抗氧化效果。本研究为进一步研发富集GSH和Se大麦苗功能营养粉奠定了重要基础。

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