，,2,*，,2， ,2，,2

(1.河北農(nóng)業(yè)大學林學院,河北保定 071000;2.河北省核桃工程技術(shù)研究中心,河北臨城 054300)

不同結(jié)果期紅樹莓果實中主要功能性成分含量變化

王迎1，齊國輝1,2,*，張雪梅1,2，李寒1,2，郭素萍1,2

(1.河北農(nóng)業(yè)大學林學院,河北保定 071000;2.河北省核桃工程技術(shù)研究中心,河北臨城 054300)

本研究以3年生‘海爾特茲’紅樹莓組培苗為實驗材料,測定了不同結(jié)果時期果實中的SOD活性、花青素、鞣花酸、水楊酸和黃酮類化合物含量的變化。結(jié)果表明:不同結(jié)果時期果實中SOD活性在第一次結(jié)果末期(9月3日)達到最高,為81.0765 U·g-1FW;花青素含量在第二次結(jié)果中期(10月18日)達到最高,為0.1935 mg/g;鞣花酸含量在第二次結(jié)果初期(10月3日)達到最高,為12.90345 mg/g;水楊酸含量在第二次結(jié)果末期(11月3日)達到最高,為0.1105 mg/g;黃酮類化合物含量在第一次結(jié)果初期(8月3日)達到最高,為0.5213 mg/g。不同功能性成分達到最高值的時期各不相同,同一功能性成分在不同結(jié)果時期含量差異顯著(p>0.05),SOD活性與黃酮類化合物含量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.910,其他成分之間沒有顯著相關(guān)關(guān)系,因此,可根據(jù)不同加工目的采收不同結(jié)果時期的紅樹莓果。

紅樹莓，結(jié)果時期，功能性成分變化

樹莓又稱山莓、托盤、覆盆子,屬薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬植物(Rubusspp.)。樹莓果實柔嫩多汁,風味獨特,富含豐富的維生素和多種礦物質(zhì),除此之外,樹莓果實中還含有多種功能性成分,如花青素、鞣花酸和黃酮等。由于樹莓具有多種保健功能,被聯(lián)合國糧食組織向世界推薦為健康小漿果,是當今風靡世界的第3代水果中的佼佼者[1]。近年來,紅樹莓抗氧化、抗癌、消炎、殺菌等作用越來越被人們熟知[2]。樹莓在栽培學上分為空心莓亞屬和實心莓亞屬,空心莓亞屬根據(jù)果實顏色和生長特性的不同,分為紅樹莓、黑樹莓、黃樹莓、紫樹莓四種;紅樹莓根據(jù)生長和結(jié)果習性又可分為夏果型和秋果型紅樹莓,夏果型紅樹莓是指當年生枝不結(jié)果,翌年結(jié)果,結(jié)果時期在夏季;秋果型紅樹莓又稱初生莖結(jié)果型樹莓或連續(xù)結(jié)果型樹莓,俗稱雙季莓,一年結(jié)兩次果,由苗干基部萌發(fā)的新梢6～8月結(jié)果;根上萌發(fā)的新梢7～11月結(jié)果[1]。‘海爾特茲’是秋果型紅樹莓中的優(yōu)良品種,在我國栽培面積較大。

研究表明,不同結(jié)果時期的果實會受到環(huán)境條件以及土壤營養(yǎng)狀況等因素的影響從而導致果實中功能性成分含量存在一定差異[3-4]。‘海爾特茲’紅樹莓結(jié)果期持續(xù)時間長,在邢臺地區(qū)果實成熟從7月下旬到11月上旬,不同結(jié)果時期的果實口感有較大差異,功能性成分有可能有一定的差異,但國內(nèi)外罕有關(guān)于不同結(jié)果時期的紅樹莓果實中功能性成分差異的研究。功能性成分的差異關(guān)系到加工過程中功能性成分的提取效率,直接影響產(chǎn)品的成本和效益。

因此,研究不同結(jié)果時期紅樹莓果實中功能性成分的變化,找出某種功能性成分含量最大的時期,可以為紅樹莓果實在功能性成分提取加工中的應用提供理論依據(jù)。本研究以‘海爾特茲’為試材,對不同結(jié)果時期果實中主要功能性成分在不同結(jié)果時期的含量進行了測定,旨在確定不同結(jié)果時期紅樹莓果實的主要應用途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅樹莓植株 實驗于2016年在河北至高點農(nóng)業(yè)科技有限公司實驗地進行,供試材料為2014年栽植的‘海爾特茲’組培苗,栽植行距為0.3 m×2 m。2015年開始結(jié)果,2016年進入盛果期。實驗地分為3個小區(qū),每個小區(qū)面積50 m2,大約有1200個結(jié)果枝,在每個小區(qū)內(nèi)選擇生長健康的植株；水楊酸標品、鞣花酸標品 北京裕華創(chuàng)新科技發(fā)展公司(純度>95%);甲醇、乙腈(色譜純) 上海賽默飛世紀科技;其余試劑均為分析純。

表1 ‘海爾特茲’紅樹莓物候期Table 1 Phenophase of ‘Heritage’ red raspberry

Waters-1500 型高效液相色譜儀 沃特世科技(上海)有限公司;恒溫水浴鍋 北京醫(yī)療設(shè)備廠;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海予華;回流提取裝置 北京科學儀器廠;均質(zhì)機 安徽博進;紫外分光光度計 日本島津。

1.2 實驗方法

1.2.1 海爾特茲紅樹莓物候期調(diào)查結(jié)果

1.2.2 采樣方法 本實驗設(shè)6個采果時期:第一次結(jié)果的結(jié)果初期(8月3日)、結(jié)果中期(8月18日)和結(jié)果末期(9月3日),第二次結(jié)果的結(jié)果初期(10月3日)、結(jié)果中期(10月18日)和結(jié)果末期(11月3日)共6個時期采果,選擇完全成熟的果實,每次采集300 g果實,放入自封袋中并用冰盒保鮮,放入-80 ℃超低溫冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 測定方法

1.2.3.1 SOD活性測定 采用NBT(氮藍四唑)光還原法[5]。準確稱取果肉三份各1 g(三次重復),置于4 ℃預冷的研缽中,加入1 mL于4 ℃保存的50 mmol/L pH7.8磷酸緩沖液,快速而充分的將果肉研磨成勻漿狀態(tài),倒入提前準備好并標號的離心管中,用1 mL pH7.8的磷酸緩沖液洗研缽2次后轉(zhuǎn)入離心管,12000 r/min離心30 min,離心結(jié)束后,取上清液倒入潔凈的玻璃試管中,上清液即為SOD粗提液。取5只潔凈的玻璃試管,分別加入50 mmol/L pH7.8磷酸緩沖液1.5 mL,130 mmol/L甲硫氨酸溶液0.3 mL,750 μmol/L NBT 0.3 mL,1 μmol/L EDTANa20.3 mL,0.2 μmol/L核黃素溶液0.3 mL,蒸餾水0.2 mL混勻,其中3～5號試管分別加入100 μL酶液(三次重復),立即置于4000 lx日光燈下進行光化還原反應,反應20～30 min,用黑紙遮光,終止反應后立即轉(zhuǎn)入玻璃比色杯中。1、2號試管為對照(1號做避光處理,2號試管同3～5號一樣置于4000 lx日光燈下進行反應)不加酶液,加蒸餾水0.3 mL,其它處理同上述內(nèi)容。避光處理的1號試管作為空白對照,用分光光度計于560 nm下比色,測其OD值。計算公式如下:

SOD活性(U·g-1FW)=(照光對照管的反應液吸光度值-樣品管的反應液吸光度值)×樣品提取液的總體積/(0.5×照光對照管的反應液吸光度值×樣品管的反應液吸光度值×樣品重量)

1.2.3.2 花青素含量測定 采用pH示差法測定[6]。配制pH1.0與pH4.5緩沖液。取0.5 g紅樹莓果(三次重復),加入95%乙醇15 mL,用勻質(zhì)機破碎,避光2 h后6000 r/min離心10 min。將1 mL上清液分別與9 mL pH1.0與pH4.5緩沖液混勻,避光穩(wěn)定2 h后,用UV紫外可見分光光度計測定A530 nm與A700 nm處的吸光度值。

花青素含量=(A/εL)×MW×DF×V/Wt

式中,A為吸光度,A=(A530 nm-A700 nm)pH1.0-(A530 nm-A700 nm)pH4.5;ε為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的消光系數(shù),取26900;DF為稀釋因子;MW為矢車菊花素-3-葡萄糖苷的分子量(449.2);V為最終體積;Wt為產(chǎn)品質(zhì)量(mg);L為光程(cm)。

1.2.3.3 鞣花酸含量測定 采用HPLC測定[7]。取研磨后的3 g樹莓勻漿,加入酸化的甲醇(含1.2 mol/L鹽酸)25 mL,85 ℃回流4 h,再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至干,殘渣用二甲基亞砜溶解,定容于25 mL容量瓶中,經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過濾,用于高效液相色譜分析。根據(jù)標準曲線計算鞣花酸含量。色譜條件:色譜柱為T-C C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相為乙腈-0.1%磷酸(29∶71,V/V),流速1 mL/min,柱溫35 ℃,進樣量10 μL,檢測波長253 nm。

標準曲線:y=7999.6x-47774(R2=0.9979)。適用濃度:0～2000 μg/mL。

1.2.3.4 水楊酸含量測定 采用HPLC測定[8]。準確稱取樹莓果0.5 g(三次重復),按料液比1∶10加入15 mL 90%甲醇,10000 r/min離心30 min。取上清液經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過濾,用于高效液相色譜分析。色譜條件:色譜柱為T-C C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相為甲醇-0.1%甲酸(35∶65,V/V),流速1 mL/min,柱溫30 ℃,進樣量10 μL,檢測波長296 nm。

標準曲線:y=0.0009x+3.2348(R2=0.9971)。適用濃度:0～1μg/mL。

1.2.3.5 黃酮類化合物含量測定 采用分光光度計測定[9]。標準曲線制備:精密稱取蘆丁11 mg于100 mL容量瓶中,用95%乙醇溶液稀釋定容。分別準確移取以上溶液0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 mL于10 mL容量瓶中,各加95%乙醇至6.0 mL,加10%亞硝酸鈉溶液0.3 mL,混勻,放置6 min,加10%硝酸鋁溶液0.3 mL,搖勻,放置6 min,加8%氫氧化鈉試液2 mL,最后用95%乙醇溶液稀釋至刻度,搖勻,放置15 min,以第1瓶為空白,在510 nm波長處測其吸光度。電子天平準確稱取樹莓1 g(三次重復),按料液比1∶15加入95%乙醇,使用超聲波儀100 W下進行提取,提取3次,每次30 min。取1 mL樣品,之后按標準曲線制備的方法進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

實驗所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2007軟件作圖,再用DPS7.05統(tǒng)計軟件進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同結(jié)果時期紅樹莓果實SOD活性變化

不同結(jié)果時期紅樹莓果實SOD活性變化如圖1所示,圖1表明,不同結(jié)果時期SOD活性的變化較大,呈現(xiàn)“W”形變化,在第一次結(jié)果末期(9月3日)SOD活性達到最高(81.0765 U·g-1FW),在第二次結(jié)果中期(10月19日)SOD活性最低(35.5965 U·g-1FW)。第一次所結(jié)果果實的SOD活性較高,平均為71.4552 U·g-1FW,第二次結(jié)果果實的SOD活性較低,平均為45.7471 U·g-1FW。

圖1 不同結(jié)果時期SOD活性變化Fig.1 Changes of SOD activities at different fruiting ripening period

2.2 不同結(jié)果時期紅樹莓果實花青素含量變化

不同結(jié)果時期紅樹莓果實花青素含量變化如圖2所示,圖2表明,與SOD活性不同,花青素含量的變化呈單峰曲線。在第二次結(jié)果中期(10月18日)花青素含量達到峰值,高達0.1935 mg/g,在第一次結(jié)果初期(8月3日)花青素含量最低,為0.1307 mg/g。第一次結(jié)果時期果實中花青素含量平均為0.1387 mg/g,第二次結(jié)果時期果實中花青素平均含量為0.1666 mg/g。

圖2 不同結(jié)果時期花青素含量變化Fig.2 Changes of anthocyanin contents at different fruiting ripening period

2.3 不同結(jié)果時期紅樹莓果實鞣花酸含量變化

不同結(jié)果時期紅樹莓果實鞣花酸含量變化如圖3所示,圖3表明,鞣花酸含量變化也呈單峰曲線,在第二次結(jié)果初期(10月3日)鞣花酸含量達到最高,為12.9035 mg/g,在第一次結(jié)果初期(8月3日)鞣花酸含量最低,為7.1338 mg/g。第一次結(jié)果時期果實中鞣花酸含量平均為9.1631 mg/g,第二次結(jié)果時期果實中鞣花酸含量平均為10.6311 mg/g。

圖3 不同結(jié)果時期鞣花酸含量變化Fig.3 Changes of ellagic acid contents at different fruiting ripening period

2.4 不同結(jié)果時期紅樹莓果實水楊酸含量變化

不同結(jié)果時期紅樹莓果實水楊酸含量變化如圖4所示,圖4表明,水楊酸含量變化表現(xiàn)與SOD活性變化大致相同,在第二次結(jié)果末期(11月3日)水楊酸含量最高,為0.1105 mg/g,在第二次結(jié)果中期(10月18日)水楊酸含量最低,為0.0451 mg/g。第一次結(jié)果時期果實中水楊酸含量平均為0.0672 mg/g,第二次結(jié)果時期果實中水楊酸含量平均為0.07 mg/g。

圖4 不同結(jié)果時期水楊酸含量變化Fig.4 Changes of salicylic acid contents at different fruiting ripening period

2.5 不同結(jié)果時期紅樹莓果實黃酮類化合物含量變化

不同結(jié)果時期紅樹莓果實黃酮類化合物含量變化如圖5所示,圖5表明,黃酮類化合物含量變化趨勢與SOD活性和水楊酸相同,在第一次結(jié)果初期(8月3日)黃酮類化合物含量達到最高,為0.5213 mg/g,在第二次結(jié)果初期(10月3日)黃酮類化合物含量最低,為0.3362 mg/g。第一次結(jié)果時期黃酮類化合物含量平均為0.4601 mg/g,第二次結(jié)果時期黃酮類化合物含量平均為0.3615 mg/g。

圖5 不同結(jié)果時期黃酮類化合物含量變化Fig.5 Changes of flavonoids contents at different fruiting ripening period

2.6 紅樹莓果實不同功能性成分之間的相關(guān)關(guān)系

由表1可知,5種功能性成分之間只有SOD活性與黃酮類化合物含量顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.910,說明在紅樹莓果實內(nèi),二者在體內(nèi)合成時有相互促進作用。其余各功能性成分之間無顯著關(guān)系,表明其他各組分之間在紅樹莓體內(nèi)合成時比較獨立。

表1 不同時期紅樹莓果實中功能性成分間的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation of functional components in red raspberry fruit at different ripening periods

注:“*”表示5%水平上顯著,“**”表示1%水平上顯著。

3 討論

功能性成分含量是紅樹莓果實發(fā)揮醫(yī)療保健效果的重要前提,也是衡量紅樹莓果實品質(zhì)的重要指標,相信未來在紅樹莓果實的收購中,功能性成分含量會成為決定紅樹莓價格的一個重要因素,尤其是被應用到化妝品、醫(yī)療、保健等領(lǐng)域的紅樹莓,功能性成分含量更為重要。紅樹莓的生長季節(jié)、采收時期等因素都會不同程度影響紅樹莓果實中功能性成分含量,在綜合考慮有效成份的積累量等因素的基礎(chǔ)上,以有效活性成份絕對含量或最大生物效價作為采收的基本原則[10],因此,適時采收是保證和提高紅樹莓產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)鍵。

不同時期植物果實中功能性成分含量會有不同,這與不同時期的自然氣候條件密切相關(guān),光照、溫度、水等環(huán)境因素通過制約植物的生長發(fā)育從而影響功能性成分的含量。劉孟軍[11]等研究表明不同時期灰棗中cAMP含量差異很大?？聽D[12]等研究表明適當溫度下降,花青素含量會增加,與本研究結(jié)果一致。由此,紅樹莓采收要在了解紅樹莓生長發(fā)育以及結(jié)果特性的同時,還應結(jié)合當?shù)氐乩憝h(huán)境以及氣候變化等因素。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,不同結(jié)果時期紅樹莓果實中功能性成分含量差異較大,且5種功能性成分分別在不同采收時期達到含量的最高值。因此,在紅樹莓加工過程中,如果以SOD為主要提取物,應以第一次結(jié)果末期(9月3日)前后采收的果實原料;如果以花青素為主要提取物,應以第二次結(jié)果中期(10月18日)前后采收的果實原料;如果以鞣花酸為主要提取物,應以第二次結(jié)果初期(10月3日)前后采收的果實為原料;如果以水楊酸為主要提取物,應以第二次結(jié)果末期(11月3日)前后采收的果實為原料;如果以黃酮類化合物為主要提取物,應以第一次結(jié)果初期(8月3日)前后采收的果實為原料。在實際生產(chǎn)過程中,根據(jù)目標提取物確定采收不同時期的紅樹莓果實,可以很大程度提高提取效率、節(jié)約成本。 本研究為根據(jù)目標提取物確定紅樹莓果實采收時期提供了理論基礎(chǔ)。

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Studyonthechangesofmainfunctionalcomponentsinredraspberryfruitatdifferentripeningperiods

WANGYing1，QIGuo-hui1,2,*，ZHANGXue-mei1,2，LIHan1,2，GUOSu-ping1,2

(1.College of Forestry,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China;2.Research Center for Walnut Engineering and Technology of Hebei,Lincheng 054300,China)

In this study,3 years’ Heritage’ red raspberry tissue culture seedlings were used as test materials,the changes of SOD activities,the contents of anthocyanin,ellagic acid,salicylic acid and the flavonoids of raspberry fruit in different ripening period were determined. The results showed that:SOD activity reached the highest that was 81.0765 U·g-1FW at the end of the first fruiting stage(September 3rd). Anthocyanin content reached the highest that was 0.1935 mg/g at the middle of the second fruiting stage(October 18th). Ellagic acid content reached a maximum of 12.90345 mg/g at the initial of the second fruiting stage(October 3rd). salicylic acid content reached the highest that was 0.1105 mg/g at the end of the second fruiting stage(November 3rd). Flavonoids content reached a maximum of 0.5213 mg/g at the initial of the first fruiting stage(August 3rd). The different functional components reached the highest value at the different fruiting period,and the same functional components content had significant difference in different fruiting period. There had significant positive correlation of SOD activity and flavonoids content and the correlation coefficient was 0.910. There had no significant correlation among the other components,therefore,according to the different processing to harvest the raspberry fruit at the different ripening periods.

red raspberry;ripening stages;functional components change

2017-05-02

王迎(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：經(jīng)濟林栽培生理，E-mail:wangyingwy5@126.com。

*通訊作者:齊國輝(1969-)，女，博士，教授，研究方向：經(jīng)濟林栽培生理，E-mail:bdqgh@sina.com。

河北省科技支撐計劃項目(16226806D)。

TS255

A

1002-0306(2017)23-0040-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.009