基于TXRF法的欧李果肉中营养元素特征分析

李卫东，李 欧，和银霞，叶丽琴，王 越，张忠爽，陈玉婷，金基石

（1.北京中医药大学中药学院，中药材规范化生产教育部工程研究中心，北京 100102；2.京欧生态农业（张家口）有限公司，河北 张北 076450）

基于TXRF法的欧李果肉中营养元素特征分析

李卫东1，李 欧1，和银霞1，叶丽琴1，王 越1，张忠爽1，陈玉婷1，金基石2

（1.北京中医药大学中药学院，中药材规范化生产教育部工程研究中心，北京 100102；2.京欧生态农业（张家口）有限公司，河北 张北 076450）

采用全反射X射线荧光分析法，研究10 份欧李种质果肉中10 种营养元素（P、S、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Rb、Sr）特征，以及产地对京欧2号品种果肉中营养元素含量的影响。结果表明：欧李果肉中富含营养元素，特别是Ca含量较高，其中CH种质果肉中Ca含量最高（441.1 mg/kg，以鲜质量计）；不同种质欧李果肉中营养元素含量差异较大，其中S、Fe、Ca和Sr含量在种质间差异的变异系数大于30%；主成分分析表明，P、S、K、Rb、Ca、Sr是欧李的特征元素；产地对欧李中营养元素影响较大，其中河北张北所产欧李营养元素含量更为丰富。

欧李；全反射X射线荧光；营养元素；种质；产地

营养元素对人体的生理功能具有特殊作用，特别是微量元素虽然数量少，但是功能作用大，对许多生物活性分子往往起着关键的调控作用[1]。水果是人体补充营养元素的重要途径，目前已开展了柑橘、苹果、葡萄、酸樱桃、草莓、沙棘等水果[2-7]的营养元素研究。欧李（Cerasus humilis (Bge) Sok.）属于蔷薇科樱属矮生灌木野生果树，具有抗寒、耐旱、耐瘠薄、适应性强等特性，生态价值较高[8-9]。欧李果实色艳、风味独特、营养丰富，也具有较强的保健功能[10-11]。此外，欧李种仁为郁李仁药材的主要来源，已有2 000多年的药用历史[12]。因此，作为“药食同源”的欧李集果、药等综合开发利用于一身，其生态效益与经济效益完美结合的开发模式前景广阔。

关于欧李果实营养元素已开展不少相关研究[13-19]，但多集中于单一品种或种质，以及营养元素在植物体不同器官分布特征等方面，缺少不同品种或种质及不同产地对欧李果肉中营养元素影响及其特征的研究报道。本课题组多年来从事欧李种质资源评价及新品种选育工作，已选育出京欧1号和京欧2号品种[20-21]，这2 个品种已在多地推广种植。基于前期工作基础，本研究采用全反射X射线荧光（total reflection X-ray fluorescence，TXRF）法分析，对10 份欧李品种或种质果肉中10 种营养元素含量进行分析，以及对京欧2号品种在5 个产地的营养元素品质进行评价。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2011年7月—9月，欧李果实开始变软表示开始成熟，此时进行取样，样品采集后立即带回实验室，液氮速冻，然后贮存在—40 ℃低温冰柜中，待测。

种质研究的欧李果实取自北京昌平欧李试验基地，包括：京欧1号、京欧2号、赤13、赤22、赤25、B7-1、10-5、12-3、T5-2和CH，其中京欧1号、京欧2号为已审定品种，其余8 份为筛选出的优良种质。营养研究的京欧2号果实取自5 个产地：内蒙古扎鲁特旗、河北张北、河北满城、北京延庆、北京昌平。每份种质及产地的样品重复3 次，每次重复250 g。

浓硝酸（65%，V/V）（以浓硝酸为基准） 德国Merck公司；H2O2（30%，V/V） 国药集团化学试剂有限公司；镓内标溶液（10 mg/L） 国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.2 仪器与设备

S2 PICOFOX全反射X射线荧光光谱仪 德国布鲁克AXS公司；MARS2006微波消解仪 美国CEM公司。

1.3 方法

参考Michenaud-Rague等[1]方法。取10～15 个欧李果实，用去离子水冲洗干净，再用滤纸吸干水分。去除果柄，将果肉和果核分离，果肉用玛瑙研钵研磨。精确称取1.5 g果肉匀浆液，放入聚四氟乙烯消解罐中，加入体积分数65%硝酸（以浓硝酸为基准）溶液4 mL，浸泡30 min后加入体积分数30% H2O2溶液0.5 mL，放入MARS2006微波消解仪中微波消解，消解条件见表1。消解结束后，待样品冷却后取出，加入体积分数30% H2O2溶液0.5 mL，消解液澄清后，转移至25 mL的容量瓶中，用去离子水定容至刻度，待测。

表1 微波消解条件Table1 Operating parameters for microwave digestion

吸取0.9 mL消解液加入离心管中，加入100 μL质量浓度10 mg/L的镓标准元素内标溶液，充分振荡混匀后，吸取混合液10 μL滴于石英玻璃片上，然后用红外炉烘干，其干燥残留物采用S2 PICOFOX全反射X射线荧光光谱仪直接测定，有效测试时间是1 000 s。采用钼发射管，工作电压50 kV，工作电流10～30 mA。

1.4 数据分析

到了画圣林白轩这里，难倒是不难，就是花时间，三人由林师父领着，一张一张去看他由世间搜罗来的历代名画，由名画中挑出他的师父吴道子的大作，之后又由之前，他课上常常演习的“画山”、“画水”、“画风”中，演绎掌法，这道题跟雨鸾的自创剑法好像，一定是他们夫妻在枕边商量好的吧！袁安拟风，创的一招掌法名叫“春风狂似虎”，李离依照“画水”走了一路“波澜掌”，上官星雨只好去想“画山”，苦思半天，也只比画出一招“看山不是山”，白轩说：“星雨你这一掌，恐怕也只能拍死一只蚊子。”星雨心里想，鸡舌香师父，你这碧水滔天、水月无间，远水近山均老矣，不改眉眼盈盈的，我就是在学您老人家的那股子黏糊劲啊！

采用Excel 2007和SPSS 17.0软件进行数据处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种质欧李果肉中营养元素含量特征

表2 不同种质欧李果肉中营养元素的含量Table2 Nutrient element contents in flesh of Chinese dwarf cherry from different germplasms sms

不同种质欧李果肉中营养元素含量特征如表2所示，在常量元素平均含量中，由大到小的顺序为：K＞Ca＞P＞S。不同种质欧李果肉中K含量是所有元素中含量最高的，平均值为957.4 mg/kg（以鲜质量计，以下同）。不同种质欧李果肉中K含量范围731.1～1 456.3 mg/kg，最高值出现在T5-2种质，最低值出现在赤25种质。

不同种质欧李果肉中Ca含量范围134.0～441.1 mg/kg，最高值出现在CH种质，最低值出现在12-3种质。在常量元素含量中，P和S含量范围分别是137.3～317.9 mg/kg和16.8～73.9 mg/kg，2 种元素的最高含量均出现在T5-2种质，其平均含量分别是192.2 mg/kg和33.6 mg/kg。

Mn、Fe、Cu、Zn 4 种微量元素的平均含量大小顺序为：Fe＞Zn＞Mn＞Cu。表2表明，不同种质欧李果肉中Fe含量范围为4.10～17.42 mg/kg，最高值出现在京欧1号品种，最低值出现在B7-1种质，平均含量8.68 mg/kg。不同种质欧李果肉中Zn含量范围为1.07～2.42 mg/kg，最高值出现在京欧1号和T5-2种质，最低值出现在B7-1种质，平均含量为1.58 mg/kg。

不同种质欧李果肉中Mn含量范围为0.78～1.64 mg/kg，最高值出现在B7-1种质，最低值出现在赤22种质，平均含量为1.11 mg/kg。Cu含量范围为0.30～0.72 mg/kg，最高值出现在B7-1种质，最低值出现在10-5种质和12-3种质，平均含量为0.51 mg/kg。

表2还表明，Rb和Sr含量范围分别是1.18～2.43 mg/kg和0.46～1.30 mg/kg，2 种元素的最高含量分别出现在T5-2种质和CH种质。Rb和Sr的平均含量分别是1.49 mg/kg和0.67 mg/kg。

2.2 不同种质欧李果肉中营养元素的主成分分析主成分分析的目的之一就是用少量的因素来描述多种指标或因素之间的关系，其特征值及贡献率是选择主成分的依据[22]。由表3可知，总方差的81.35%的贡献来自前3 个因素，即一个三因素模型解释了81.35%的数据。第1主因素和P、S、K、Rb高度正相关，第2主因素和

Table3 Loading coefficients and communalities of principal component analysis for nutrient elements in flesh of Chinese dwarf cherry表3 不同种质欧李果肉中营养元素含量主成分分析的载荷系数及公因子方差Table3 Loading coefficients and communalities of principal component analysis for nutrient elements in flesh of Chinese dwarf cherry from different germplasms sms

K、Rb、Ca、Sr是欧李种质资源的特征元素。

2.3 产地对欧李果肉中营养元素含量的影响

表4 不同产地的京欧2号欧李品种果肉中营养元素含量Table4 Nutrient element contents in flesh of Chinese dwarf cherryTable4 Nutrient element contents in flesh of Chinese dwarf cherry Jing Ou 2 variety from different producing areas

由表4可知，产地对同一欧李品种果肉中营养元素含量的影响较大，其中张家口坝上地区的河北张北所产欧李中P、S、Ca、Mn、Fe、Zn元素含量在5 个产地中最高，分别比最低含量高出31.8%、53.4%、20.9%、68.9%、73.5%、47.7%，特别是Fe、Mn、S含量表现更为突出（大于50%）。内蒙古扎鲁特旗所产欧李中K、Cu、Rb、Sr含量在5 个产地中最高，分别比最低含量高出39.2%、34.9%、74.2%、66.9%。本研究认为，产地对欧李果肉中营养元素品质影响较大，河北张北所产欧李营养元素含量更为丰富。

2.4 欧李果肉中营养元素含量在不同种质间以及不同产地间的变异系数

图1 欧李果肉中营养元素含量在不同种质间以及不同产地间的变异系数Fig.1 Coefficients of variation for nutrient elements in flesh of Chinese dwarf cherry influenced by germplasm and producing areas

欧李果肉中营养元素含量在不同种质间的变异系数较大（图1），其中变异系数最大值是S元素（55.2%），最小值是K元素（21.4%），变异系数大于30%的元素排列顺序：S＞Fe＞Ca＞Sr，变异系数小于30%的元素排列顺序：Zn＞P＞Cu＞Mn＞Rb＞K。

京欧2号欧李品种果肉中营养元素在不同产地间的变异系数也较大，变异系数最大值是Fe元素（46.1%），最小值是Ca元素（11.2%），变异系数大于30%的元素排列顺序：Fe＞Mn＞Rb＞Sr＞S，变异系数小于30%的元素排列顺序：Zn＞K＞Cu＞P＞Ca。

种质与产地对欧李果肉中营养元素的影响变异系数相差最大的元素是Ca（28.2%），其次是S（20.5%），表明这2 个元素变异系数情况是种质大于产地。

3 讨 论

3.1 欧李果肉中K、Ca、Fe、Zn等营养元素含量高于其他水果

营养元素分为2 大类，一类是常量元素，如P、S、K、Ca等，另一类是微量元素，如Mn、Fe、Cu、Zn、Rb、Sr等[23]。K和Ca在体内维持细胞的内外渗透平衡，维持神经细胞膜的生物兴奋性，信号传导等方面具有重要作用[24-25]。在本研究中，欧李果肉中K含量低于内蒙古欧李[13]。与其他水果相比，不同种质欧李K平均含量高于葡萄[4]，而低于草莓[5]和沙棘[6]等水果。

欧李种质CH果肉中的Ca含量最高（441.1 mg/kg），这与张美莉等[13]报道的内蒙古欧李果肉（428.1 mg/kg）以及曹琴等[14]报道的‘农大3号’品种欧李果肉（455.3 mg/kg）中Ca含量相似，而高于马建军等[15]报道的野生欧李果肉中Ca含量（178.5 mg/kg）。不同种质欧李中Ca平均含量217.0 mg/kg，明显高于苹果、葡萄、酸樱桃、草莓、沙棘、樱桃李等水果[3-7]。本研究结果表明，相对于其他水果而言，欧李是一种重要的补钙水果。刘会茹等[16]的研究结果也表明，欧李果实成熟时富含钙质营养元素，且果实成熟时主要以人体易吸收的水溶钙和磷酸钙为主，生长发育期儿童和中老年可以作为补钙的生物钙源之一。

此外，不同种质欧李果肉中Fe含量普遍低于内蒙古欧李（21.1 mg/kg）[13]，与新疆欧李相近[17]，而明显高于苹果、葡萄、酸樱桃、草莓等水果[3-5]。除B7-1种质外，其他种质欧李果肉中Zn含量都高于内蒙古欧李[13]和新疆欧李[17]，其平均含量也较柑橘、苹果、葡萄、酸樱桃、草莓等水果[2-5]含量高。

3.2 种质与产地对欧李果肉中营养元素都有较大影响

不同种质欧李果肉中营养元素含量差异较大，其中S、Fe、Ca、Sr含量的变异系数大于30%，表明欧李果肉中营养元素在不同种质间具有较大的遗传多样性，这为优良种质类型筛选及新品种选育提供理论依据。此外，主成分分析表明，P、S、K、Rb、Ca、Sr是欧李种质资源的特征元素。因此，在欧李新品种选育中要特别关注特征元素的变化。

种质较产地对欧李果肉中营养元素的变异系数影响最大的元素是Ca，因此，以高Ca含量作为欧李育种目标时，建议从种质基因型着手更有利于开展研究工作。马建军等[15]研究认为，欧李果实发育期活性Ca组分的吸收与积累可能是导致其果实高Ca特性的重要机制。马建军等[18]研究还发现，欧李韧皮部中的总Ca及活性Ca组分明显高于木质部中的总Ca及活性Ca组分，这意味着欧李韧皮部中的Ca可能具有再吸收利用特性，其钙素转运机制尚有待进一步深入研究。此外，Ca不仅作为重要的营养元素之一，还是偶连胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使，调节多种重要酶类的活性及细胞功能[19]。对于高Ca含量欧李而言，更应该把钙素作为研究的重点。

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Analysis of Nutrient Element Characteristics of Flesh of Chinese Dwarf Cherry Based on Total Reflection X-Ray Fluorescence Method

LI Weidong1, LI Ou1, HE Yinxia1, YE Liqin1, WANG Yue1, ZHANG Zhongshuang1, CHEN Yuting1, JIN Jishi2
(1. Engineering Research Center of Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs, Ministry of Education, School of Chinese Materia Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China; 2. Jing’ou Ecological Agriculture (Zhangjiakou) Co. Ltd., Zhangbei 076450, China)

The contents of nutrient elements such as P, S, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb, and Sr were determined using total reflection X-ray fluorescence spectrometry (TXRF) in the flesh of Chinese dwarf cherry from ten genotypes and Jing Ou 2 from 5 producing areas. The results indicated that Chinese dwarf cherry was a rich source of elements especially Ca, and the highest Ca content (441.1 mg/kg fresh fruit ) was found in genotype CH among ten genotypes. A large variability in nutritional element contents among the examined genotypes was obtained, because of the variation coefficients larger than 30% in S, Fe, Ca, and Sr contents. Principal component analysis was applied to the data matrix to evaluate analytical results. It was found that P, S, K, Rb, Ca, and Sr might acted as eigenelements for the germplasm resource of Chinese dwarf cherry. The fruit quality of nutrient elements was also significantly affected by producing area and the highest nutrient element contents were found in Zhangbei county of Hebei province.

Chinese dwarf cherry; total reflection X-ray fluorescence; nutrient element; germplasm; producing area

TS201.4

A

1002-6630（2015）04-0164-04

10.7506/spkx1002-6630-201504031

2014-07-03

中国科学院重点部署项目（KSZD-EW-Z-012）；北京中医药大学自主选题（201310026008；201410026026）；国家林业局公益性行业科研专项（201504710）

李卫东（1970—），男，副研究员，博士，研究方向为道地药材资源评价与品种创新。E-mail：liweidong2005@126.com